关于提高《水质工程学》教学质量的教学模式探讨

摘要：《水质工程学》是环境工程专业和给水排水工程专业重要的学科必修课程。针对其理论性强、知识点多、涉及学科面广、实践要求高等特点，在课堂教学中采用板书和现代教学手段相结合的方法，开展师生互动的教学方式，激发和培养学生的创新能力；并结合水质工程学的发展现状和学科发展前景，构建具有操作性（设计性、验证性、综合性）和演示性的实验体系，利用课程设计和学生实习等实践方式，将基础理论和工程实践相结，极大限度地发挥基础理论与专业实践之间的互补关系，建立科学有效的教学体系，在传授基础理论的同时，培养学生的工程素质，提高教学质量。

关键词：水质工程学；教学质量；教学模式；教学实验；教学实践

中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）39-0096-02

水质工程学是环境工程专业和给水排水工程专业的主要专业课之一。本课程以物理化学处理知识和生物化学处理知识为主要授课内容，对水质概念、水质标准、水体污染的危害与自净、水处理原理等基本概念和理论进行了系统讲解，探讨水处理新技术和新工艺及其未来发展前景。这些学习内容是水处理环保工作者必须学习的，对培养环保水处理技术人才和环保水处理技术发展都有重大的意义。因此，如何能将水质工程学与高等技术人才培养紧密结合起来，是目前环境工程和给排水工程专业教育工作的重中之重。目前全国高校都在积极探索和积累教学与教研经验，并取得了大量有价值的教学成果。笔者在此基础之上，根据自身所在院校的师资、设备及教学条件，积极探索运用实验、实习和课程设计等多手段结合的联合教学模式辅助充实课堂教学，以提高水质工程学课程的教学质量和教学效果。

一、水质工程学特点及笔者的研究环境

水质工程学主要讲授的内容包括水质与水处理概论、混凝、沉淀、过滤、吸附、氧化还原与消毒、离子交换、膜滤技术、活性污泥法、生物膜法、脱氮除磷技术、厌氧生物处理技术、污泥处理等净化作用[1]。与以往的水处理课程不同，水质工程学在整个过程中是以处理原理为主线，进一步加强了对水处理原理和机理的深入阐述[2]。因此，该课程需要大量的学科基础课做铺垫，才能更好地理解和掌握本课程。在学习本课程前，需要掌握化学、水力学、水处理微生物学、水分析化学等基础课程，这就对授课双方均提出较高要求。笔者所就职的院校为河北工业大学，其作为国内工科性大学之一，是我国培养工业技术人才的地方高等院校。本学校给水排水专业以培养工程技术型和科学研究型人才为教学目的，在教学过程中不断做好夯实基础理论教学，加强对学生工程实践、工程意识、工程能力的培养，使学生不仅理解水处理基础理论，而且能熟练掌握水处理的设计、计算和科学研究的基本方法，为将来从事环保工程和给排水工程设计、科研及运行管理工作奠定必要的理论和应用基础。

二、水质工程学课堂教学措施

课堂教学是本科教学的主要途径，做好扎实的课堂教学是本科教学的基础所在，通过课堂授课将大量知识点和内容传授给学生也是强化水质工程学学习的必要条件。但水质工程学本身具有很强的工程性和理论性，单纯依靠教师的笔写口授，很难让学生理解和掌握。因此在课堂授课过程中，笔者不仅仅依靠传统教学方式，更需要采用多种教学手段，完善教学内容，在进行基础内容灌输的同时，培养学生的创造性思维、提高他们的创新能力，激发他们的学习兴趣，提高教课质量。

1.在传统教学方式的基础上，结合现代化教学手段。传统教学方式中，以教师为主导，采用板书形式，对学生给予引导。对水质工程学中的大量基础原理与反应机理，使用传统方式教学能收到很好的教学效果。如公式推导、机理阐述等部分，需要一步一步对学生进行教授，而板书具有直观的连续性。老师还可以通过教学过程观察学生的反应，判断学生的接受和理解程度，适时增加分析步骤，帮助学生理解和掌握所学知识。同时，板书教学方式对教师的教学逻辑性也有很好的锻炼作用，能更加有效地提高教师的教学水平和能力。水质工程学本身又是工程性很强的课程，大量的机理和原理均是为水处理工程构筑物的运行而服务的。没有见到实际工程设施时，学生需要很强的空间想象能力才能理解构筑物的外观、结构和运行过程。而这种想象力对刚开始接触水处理工程的学生是困难的。使用多媒体课件能很好地解决这个问题。教师通过收集构筑物相关内容的图片、视频、仿真模型等各种资料，在课堂上提供给学生，让学生对所学内容有直观的认识，激发他们对所学知识的学习兴趣。

2.课堂讨论与课后作业结合，启发式教学。采用传统与多媒体课程教学方式，也要避免教师“填鸭式”的教学方式。教师在教学过程中，单纯讲述概念、公式、构筑物结构形式、运行特点等基本知识点，学生机械接受知识，学习仅仅只是为了应付学校考试，没有对水处理的实际运行和未来发展进行思考，这些对学生和给排水专业的发展、进步是极为不利的。教师应将水处理工艺与工程实际相结合，对现实生活中与水处理的相关内容进行适当解释，并课堂中提出问题，引发学生讨论，提高学生能动性，激发学生学习兴趣。如，在讲授水质与水污染部分时，应引入当前发生的污染事件，分析事发原因和解决问题的方法。在介绍膜处理工艺中，介绍海水淡化处理中前期藻类存在对工艺的影响、可采用的解决方法，以及所采用的方式是否对后续处理工艺造成不良影响等，促使学生对所学过的水处理方式进行分析，活跃课堂气氛。在课堂的教学内容中，不能完全按照课本的模式，要根据现代水处理的发展进程，将给排水注册和环保注册工程师考试的内容引入教学内容，使学生能够紧跟专业发展方向。同时，课后留一定量的作业，让学生对所学内容进行适当复习；教师则可根据作业情况，了解学生对知识点的理解和掌握程度，并以此为据，改进教学方法，提高教学效果。

三、实验教学方式

水质工程学是给排水专业的必修专业课，其要求是在掌握基础理论前提下，理论解释实际，培养学生将理论应用于实践的能力，因此实验教学是不可或缺的环节。水处理是一个复杂的过程，其涉及到有机化学、无机化学和微生物等领域。随着科学技术的发展，水处理中应用的新技术、新工艺、新理论越来越多。这就要求水质工程学在教学、实验中不能故步自封，需要紧跟科技发展形势，使学生不仅仅在学习过程中掌握实验技术和基础原理，更是为了让学生适应社会和科学发展，成为有用的水处理工作者。因此，在建立水质工程学的实验教学内容时，要从水处理的基础理论、工程应用性和新技术发展等方面综合考虑，保留原有的基本原理类实验，增添新的综合性实验、设计性实验和演示性实验。根据水质工程学内容要求和目前水处理发展趋势，结合本校现有实验室的设备，将水质工程学的实验学时由8学时调整为20学时，设置操作性和演示性实验。操作实验主要包括：自由沉淀实验（验证性实验）、混凝沉淀（验证性实验）、纯水制备实验（包括活性炭吸附-离子交换-反渗透膜过滤）（综合性实验）、Fenton试剂实验（设计性实验）和充氧实验（验证性实验）。操作性实验能训练学生的动手能力，验证性实验可加深学生对基础理论的理解，综合性实验将部分新技术添加入学生实验中，使实验教学贴合当前水行业新发展，激发学生对实验探索的主动性和积极性，使得教学效果事半功倍。针对印染废水，设计采用Fenton试剂方式对有机污染物进行处理，对废水的pH、COD、色度等指标进行检测，使学生对这种物理化学处理方式的运行、原理和检测有全面深刻的了解，使学生能积极主动地提出问题、解决问题，最终自主完善实验。演示性实验包括：机械搅拌澄清池、普通快滤池、V型滤池、气浮池、生物转盘反应池、氧化沟、生物接触氧化反应池等。学生直观地面对微缩构筑物，再由教师讲解构筑物的结构组成以及运行方式，能加深对构筑物的理解，增强教学效果。

四、补充实践教学

给排水专业的教学不仅仅是让学生了解和掌握水处理的基础理论和反应机理，而是要将学生培养成为合格的水处理工程和研究人员，让学生进入社会后，能更好地由课堂过渡到社会实践中。因此，需要对学生进行课程设计和课程实习的实践教学。水质工程学教材的重点是水处理的基础理论，设计计算部分涉及较少。很多学生也是鉴于对课程的考试或未来考研的要求，将学习重点放在教材中的基础理论上，而对工程中的设计手册、设计规范等工程材料关注较少。这样就导致学生在就业后面临着难以进入到工程实际中的状况，甚至有些已经毕业的学生识图能力极低，这对学生的今后发展是极为不利的。在另一方面，学生仅从书本上对基础理论进行学习，却不知学习这些理论的意义和作用，这样的学习也会大大降低学生的学习积极性。因此，尝试将课程设计的设计计算提前在课堂中讲解，并在理论教学中引入设计手册等设计资料，逐步培养学生查阅资料、自主学习的能力，提高学生的设计兴趣，并在后续的课程设计中完成整个水厂的工艺设计和各个构筑物的设计计算，让学生通过自主地查阅资料和完成设计，使他们更深刻地理解水质工程学的学习意义和目的。此外，在认识实习和课程实习中带领学生参观多个水处理工艺，也给予他们直观的教学印象，他们能在实际处理的流程中，将课堂的基础理论与工程实践结合，提高学习热情和对实际工程的理解能力。这些都有利于提高水质工程学的教学效果和教学质量。

五、结语

水质工程学作为工程学科，与理论学科不同，它的教学方式方法应有自己的独特性。为提高水质工程学教学质量，需要对其的教学方法、组成乃至整个教学模式进行深入的研究和探讨。本文从课堂教学方式、实验教学内容和实践教学模块几个部分分别阐述，水质工程学应结合基础理论、学科发展现状和学校现有资源，不断地改革和完善教学模式，从多方面提高学生的学习积极性和创造性，在培养学生自学能力的基础上，增强他们发现问题、解决问题的工程实践能力，将他们培养成为全面发展的专业型人才，为我国社会建设和经济发展贡献力量。

参考文献：

[1]李圭白，张杰.水质工程学[M].北京：中国建工出版社，2004.

[2]谢德华，任伯帜.关于提高《水质工程学》教学质量的思考[J].湘潭师范学院学报（社会科学版），2007，5（29）.

基金项目：河北省建设科技研究项目（项目编号：2010-111）