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Teaching methods and strength of the practice teaching of water pollution control project
Yan Lilong1, Ren Yuan2 , Zhang Ying1, Dai Yingjie1
1. Northeast agricultral university, Harbin, 150030, China 2. Harbin institute of technology, Harbin,150090, China
Abstract: Water pollution control project is one of core courses about environmental engineering, the author combined with building features in the water pollution control project course from northeast agricultural university. The adjustment of teaching content, the reform of teaching methods, teaching methods and assessment methods and strength of the practice teaching and other aspects were going active exploration, and achieved good teaching results.
Key words: water pollution control project; teaching reform; teaching effectiveness
目前,我国有近300所高校开设了环境工程专业[1],其中水污染控制工程课程是环境工程专业的核心课程之一,受到了普遍重视。水污染控制工程是环境工程本科专业一门重要的专业主干课程,同时又是一门多学科交叉、工程性质较强的课程。在整个教学过程中,如何在短学时内提高课堂教学效果与信息量,将理论学习与实践教学有机地结合起来,提高学生分析问题、解决问题的能力,是目前亟须解决的问题。笔者结合学校定位和专业特色,根据几年来水污染控制工程的课堂教学与实践教学的经验和体会,对水污染控制工程这门课程进行了积极改革和探索,取得了良好的教学效果。
1 改革教学方法,整合教学内容
1.1 改革教学方法,提高教学效率
水污染控制工程涉及化学、物理化学、流体力学、环境工程、微生物学等方面的知识,若在较少的学时内完成该课程的基本教学内容,必须改革教学方法,提高课堂教学效率。我们要求学生充分利用课外时间,做好课前预习,了解水污染控制工程所学内容的相关知识,这样授课教师不用对相关知识做过多阐述,明显提高了授课速度。与此同时,在具体教学过程中,为提高学生的学习兴趣,将理论教学与工程实例相结合,如在讲解污水水质指标和分类时,结合“松花江水污染”事件进行讲解;在教授污水生物处理工艺时,结合哈尔滨太平污水处理厂的具体工艺进行讲解,这样极大地提高了学生的学习兴趣和效率。
1.2 选择适宜教材,合理安排教学内容
在教材选择上,我们一贯坚持选用全国知名出版社的高水平教材,东北农业大学“水污染控制工程”课程选用高等教育出版社出版的高廷耀、顾国维主编的《水污染控制工程》(下册),以建筑工业出版社出版的张自杰编写的《排水工程》作为辅助教材,并在教学与辅导中利用相关期刊及互联网资源构建立体化系列教材。
水污染控制工程课程是以生物、物理化学、化工等课程为理论基础,用工程学方法研究控制自然水体污染的途径以及废水处理的工艺和工程技术[2]。这门课程采用传统授课模式所用的学时数一般为60~80学时,一些学校甚至达到100学时以上[3],而东北农业大学环境科学系则设定为48学时,明显存在学时数不足的问题。如何在有限的学时内尽可能多地教授给学生更多的知识是任课教师需要考虑的问题,对教学内容要进行取舍。我们坚持的原则是“统筹考虑,避免重复”,东北农业大学环境科学系在相关课程设置中,开设环境工程设计和环境工程综合实验两门课程,为避免课程内容重复,主要讲解污水处理部分,以物理处理方法—化学处理方法—生物处理方法为主线,重点讲解物理方法和生物处理方法,将课程涉及的设计性内容安排在环境工程设计上进行讲述;有些课程内容,如吸附部分安排到环境污染控制综合实验课程上;通过对新技术、新理论做适当的补充,拓宽了学生的知识面,明显地拓展了学生的思路,如讲述生物脱氮理论与技术时,将短程硝化-反硝化、厌氧氨氧化等知识点进行了补充。总之,通过合理地安排教学内容,使得学生在较短的时间内,尽可能全面地获得水污染控制工程方面的专业知识。
(一)课堂教学组织方式
学院辅双语教学实践尝试结合水污染控制工程精品课程建设同步进行,实际教学活动中未增加课堂教学学时,坚持以专业性工程型人才培养为目标,兼顾提高学生专业外语的应用能力,包括专业英文词汇的积累、专业英文文献句段的习惯表达、外文科技文献的核心内涵理解。教学组织总体上持续关注学生的兴趣与授课反馈,充分利用并合理配搭英文教学资源,循序渐进,适当、适量、适时地将英文教学贯穿在课堂授课过程之中。
首先,强化针对性预习环节。各教学单元任务开始前,安排5分钟左右的课堂时间,教师发放预习提纲,包括下一教学单元的重难点、双语辅教学内容及其相关的英文科技文献或教辅材料的梗概性选编、教师要求的预习方法与完成方式等,要求学生课后按要求认真完成。例如,若采用双语教学的知识点为基本概念或原理,则需按预习提纲简明扼要注明其基本要点与内涵实质的英文释义;若为某一典型水处理技术方法,则应批注其单元操作控制步骤的英文关键词。教师随堂对预习情况进行抽查,计分重点考察学生对待预习任务的态度和关注程度,按15%比例计入期末综合成绩。针对性预习方式不仅避免了教师盲目编写双语教学讲义,而且较好地激发了学生的主动性和独立思维,使学生双语课堂教学的适应能力大大增强。针对性预习方式在强化双语教学的同时,提高了课堂效率,有效解决了双语教学流于形式的问题。
其次,在课程辅双语教学实践中,不过多分析专业术语英文语法成分,重在逐渐培育和形成仅把英语作为不同于母语的一个载体,培养学生对英文科技文献的熟悉关注度,潜移默化地提高学生的英语应用能力,为学生能持之以恒地涉猎专业领域外文文献,并水到渠成地达到一定水平奠定良好基础。
最后,彰显辅双语教学在授课方式上的灵活性,最大限度地利用包括英文网站资源、英文原版资料片等在内的优质信息资源,减少学生对外语授课的恐惧。一方面教师需花费大量时间和精力对涉及双语授课知识点的材料进行筛选、剪辑、编排,对板书—课件—口头的教学方式合理优化,以科学利用有限的课堂时间,达到“授之以渔”的教学效果。如:在污水处理工艺流程章节双语授课时,各处理单元专业词汇相对简单,因此可通过全英文flash课件,配合学生图片达到理论联系实际的效果。另一方面,笔者认为辅助双语教学中英文授课比例也不应拘泥于特定的任务性指标,而应根据学生的接受能力灵活调整。众所周知,课堂提问能有效提升教学效果、活跃课堂气氛,但该课程受到学时与开班人数的限制,提问互动未能深入展开。为避免出现“满堂灌”,课堂上应适当采取开放提问,鼓励大家广泛参与,或者通过教师自问自答的过程启发推理,引导学生集中注意力、认真思考。
(二)课外教辅互动
水污染控制工程作为一门专业主干课,多年来课外答疑指导环节已成为该课程教学体系中必不可少的环节。为有效提升双语课堂教学效果,适当调整和强化了课外教辅互动,以缓解学生在双语授课环节的紧张和压力,持续激发学生对专业课学习的浓厚兴趣。一方面增加了采用英语表述的课后作业考查,比如:结合文献查阅简单归纳某污水处理技术的发展沿革,对水处理单元技术进行典型影响因素讨论,或者完成某特定污水水质处理的流程分析等。利用集中答疑时间,师生共同讨论、交流作业内容,在各抒己见中,活跃学生思维,锻炼科技英语表达,培养学生应用英语分析专业问题的能力。另一方面,较之于单纯的中文教学,学生对双语教学的接受认可度更为重要,因此,在教学活动中鼓励学生课后借助邮件提问,鼓励学生采用英文邮件形式交流,教师每周集中一个上午的时间进行整理和选择性回复,并就典型问题课堂集中解答,作业与课后讨论按15%的比例计入期末综合成绩。为增强双语教学的趣味性,增加学生对知识点应用的理解,拓宽学生知识面,笔者尝试将双语辅教学实践探索融入实验环节,实验报告册中实验所用仪器、设备以及试剂等采用双语注释,实验结果讨论中要求学生至少对一条结论用英文展开分析,让学生尝试简单的科技英文书面表达,最大限度地发挥实验教学环节对双语教学的促进作用。
(三)课件内容与形式优化
作为精品课程建设的重要环节之一,水污染控制工程教学课件的不断完善是其建设过程的重要环节。根据课程辅双语教学模式的需要,对课件内容和形式进行了优化。
首先,对适合进行辅助双语教学的内容进行精心选择,按原理性、技术性、应用性、前沿性等几个基本层次,优化辅助双语课件编制方式进行,营造良好的课堂氛围。原理性教学内容(需氧有机污染氧垂曲线、吸附理论基础等)科学性较强,包含的基本概念和术语相对较多,课件中主要以关键词的双语表达显示;技术性教学内容(污水处理工艺单元等)规范性较强,知识构成专业性、典型性强,课件中采用双语概括关键句,简述案例,并辅以原版英文资料;应用性教学内容(膜技术、离心机等)成套设备较多,与实际应用结合紧密,双语更多地体现在图片信息、国外应用性录像短片等方面;前沿性的教学点(如难降解有机物高级氧化与吸附处理等)多为目前国内外研究热点,英文科技文献与网络学术交流相对丰富,双语课件的相关内容则采用权威研究成果列表归类的形式,培养学生归纳文献成果的能力,激发学生对科学问题探究的浓厚兴趣。
其次,课程双语教学课件的内容编排并非面面俱到,取舍原则主要基于学生对采用双语教学知识点的接受程度,并兼顾课时与大纲进度。教师应根据专业知识难易程度、学生英语理解平均水平因材施教。就该课程而言,在水污染控制基本原理部分采用双语辅助教学,学生具有环境工程概论的基础,易于在授课初提高学生的接纳度和参与程度,让学生有一个逐渐适应的过程。同时,选择比较典型的,目前在水处理领域应用相对较多的技术性方法,如沉淀、吸附、混凝、好氧活性污泥处理法等内容适度进行辅双语教学,重点突出而又有拓展空间。课件内容编制应注意考虑知识点在国内外教学体系中的差异,比如,国外一些原版教材一般笼统考虑水处理过程,沉淀、过滤、混凝等主要针对给水处理,而该课程重点针对污水处理与污染物控制,因此在注重对原版英文教材、英文文献取舍的同时,应按教学大纲认真选编课件内容。
此外,从专业词汇的认知与知识讲授的角度,需充分考虑词汇的前后衔接、循序渐进,逐渐接触、逐步积累。辅助双语课件制作的主线也应从易到难、从单个词汇标注到句,具体内容上可以根据难易程度作局部调整。基本原则是尽可能减小课程在辅助双语教学中师生的交流。难度较大相对复杂的内容以中文为主,配以章节、小标题或提纲,重要专业词汇和术语用英文表达;而易于理解的部分,采用全英文课件形式。
二、结语
关键词:水污染控制工程;开放性;实践教学改革
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)04-0047-02
《水污染控制工程》是环境工程专业的主要技术课之一,在当前水环境污染和水资源紧张的日益严峻的形势下,《水污染控制工程》的教学工作也相应得到各高校领导和教师的重视。据统计,截至2009年全国设置“环境工程”本科专业的高校共计247所,进行《水污染控制工程》精品课建设的高校数量达75所(约30%),精品课建设均分别从课堂教学、实验教学、认识实习、生产实习、课程设计、毕业设计各个方面加强该门课程的实践教学改革[1]。比如有的高校将理论教学学时数从60学时增加至80学时,组织学生参观城市污水处理厂工艺流程、生活污水处理工艺流程、工业废水处理工艺流程等,以此加强学生对污水处理的感性认识,但学生的动手操作能力、综合知识的运用能力、具体问题具体分析的独立思考能力等均得不到加强训练,往往使学生参加工作后锻炼一至三年才能胜任工作要求,用人单位常常也反馈到各种不同的声音,对学生的专业知识、综合知识的运用能力感到不甚满意。虽然各高校从课堂教学、实验教学、认识实习、生产实习、课程设计、毕业设计各方面加强了该门课程的教学工作,但学生均是旁观者或学生均是被动地接受知识,没有从旁观者或被动接受者转变为理论知识运用的实践者,其综合知识的运用能力得不到训练,独立思考处理问题的能力没有得到加强,不能将其大学所学到的知识转变为现实生产力。其原因不在于学生,而在于学生的综合知识运用能力没有得到应有的开发,以及我们的教学工作没有给他们提供一个综合知识实践运用的平台。本文针对当前环境工程专业实践性教学工作存在的问题,提出了开展水污染控制工程开放性实践教学改革,搭建一个开放性实践教学平台,给学生提供一个综合理论知识实践运用的平台,使学生的综合实践能力得到充分的开发。通过组织学生收集各类性质污水并进行水质分析化验,按照不同污水水质确定污水处理方案及工艺流程,进行室内污水处理效果小试试验的实践性教学改革,加强理论联系实际、综合知识运用及综合能力训练的实践性教学改革具有重要的意义和一定的创新性。
一、开放性实践教学改革目的
开展水污染控制工程开放性实践教学改革,搭建一个开放性实践教学平台,组织学生利用课余时间,到居民生活区、工业企业收集各类污水水样,以实际生活污水和各类工业废水为对象,综合运用物理、化学、生物技术设计不同性质污水处理工艺,并通过试验取得设计参数,优化污水处理工艺方案,通过小试试验使污水经过处理后达到“污水综合排放标准(GB18918-2002)”和“污水回用水质标准(CJ/48-1999)”要求。每年组织学生开展水污染控制工艺实践竞赛活动,形成一种开放性实践教学体制。
二、开放性实践教学改革目标
1.通过开放性实践教学改革,学生对《水污染控制工程》理论知识的学习得到了深化,对污水处理可以从感性认识上升到理性认识的高度,将《环境监测》、《环境工程微生物》、《环境化学》、《工程流体力学》、《水污染控制工程》等各门课程知识综合运用到污水处理实际工程中,使学生运用综合知识解决实际工程问题能力得到较大程度的增强。
2.通过开放性实践教学改革,培养学生独立思考、解决实际工程问题的能力。采集水样、化验分析水质、确定污水处理方案及工艺流程,并进行污水处理效果考察,使学生达到一个优秀本科毕业生解决实际工程问题的水平。
3.开放性实践教学改革,使学生认识到实际工程问题的解决需要各门课程理论知识的综合运用,并培养了学生科学研究精神、吃苦耐劳精神,增强了其科研团队意识。
三、开放性实践教学改革内容
以《水污染控制工程》课程理论知识为基础,以实际生活污水、工业废水为处理对象,综合运用物理、化学、生物技术,按照“污水综合排放标准(GB18918-2002)”和“污水回用水质标准(CJ/48-1999)”处理要求,通过实验确定污水处理工艺参数,确定不同性质污水及不同处理水质要求的工艺流程;按照所确定的污水工艺流程,进行污水处理室内模型小试试验,考察污水处理效果,并进行污水处理技术经济分析,确定最佳污水处理方案和工艺流程。为学生提供一个运用综合知识解决实际问题的平台,加强学生独立思考,提高学生综合知识运用能力。
四、开放性实践教学改革特色
1.开放性实践教学改革是综合理论知识在水污染控制工程中的实际应用,既强调了基本理论知识的综合运用,又鼓励学生探索前沿技术,将学生的独立思考能力、综合分析能力、动手操作能力、相互协作能力融会贯通在水处理工程实践中;既是将所学知识转变为现实生产力的一条重要途径,也是培养学生实践创新能力的一个平台,是该门课程教学工作的一个创新举措[2]。
2.让学生从当前各高校,从加强课堂教学、实验教学、课程设计、毕业设计、认识实习和生产实习中,从动者、旁观者转变为现实实践活动的参与者,是将独立分散的知识综合运用的一个具有系统性的实践过程,是将“理论来源于实践又回到实践”中的一个实践过程,是理论知识“升华”的过程。
五、需要解决的关键问题
1.在特定时间内采集生活污水、各类工业废水等不同性质的污水水样,并进行污水水质化验分析。
2.采用生物技术处理生活污水或工业废水,需要在特定的时间内培养优势微生物种群,但微生物的培养需要一定的时间并受环境因素影响很大,好氧微生物的培养一般需要7~10天的时间,而厌氧微生物的培养则需要1~3个月的时间,污水处理试验不能够同步,处理效果难于评价。
3.同一污水水样可以采用不同的处理技术达到相同的出水水质要求,确定最优处理工艺方案需要进行污水处理效果不同连续试验的对比分析,并进行技术经济分析比较,在此过程中各种运行费用难于精确计算。
4.反应器的加工需要特定的专业制作。
六、开放性实践教学改革意义及成果展望
通过开放性实践教学改革,有望开创高校《水污染控制工程》课程开放性实践教学改革的全新尝试,极大程度提高学生各种污水处理技术的综合实践运用,学生综合能力得到较大提高,对理论知识的融会贯通、系统性地综合运用得到较大程度提高,学习本课程理论知识的积极性空前高涨;开展开放性实践教学改革研究,对学生来讲既是科研创新活动,也是一种将理论知识转化为现实生产力的社会实践活动,对本学科建设意义重大:每年组织学生定期举办“污水处理技术”竞赛活动,形成一种体制;进行开放性实践教学改革,对提高高校实践教学水平、学科建设创新意义重大;和工业企业及居民区物业相联合,为工业企业和居民区污水处理提供新技术,为污水处理中存在的问题寻求解决方案,并为促进学生的就业开辟了一个新的途径。
参考文献:
[1]江长胜,郝庆菊,肖广全,等.环境工程专业本科生生产实习的改革与实践探索[J].教育教学论坛,2012,(29):82-84.
关键词:翻转课堂;水污染控制工程;微课;教学模式
一、水污染控制工程专业课程教学存在的问题
面对日益严峻的水源短缺与水体污染危机,利用科学的理论与技术,控制水污染,保护水环境,势在必行。水污染控制工程专业课程教学在人才培养中的重要地位愈加凸显。然而,该课程教学仍存在如下问题。
(一)理论讲授教学模式单一
在传统教育制度的思维模式下,《水污染控制工程》课程的主要教学形式是以教师课堂讲授为主的“填鸭式”教学模式,学生处于被动学习状态,学习兴趣和学习积极性不高,教学过程易出现注意力涣散的现象。
(二)教学过程难以做到因人施教
传统的课堂教学采取统一的教学进度和教学内容,教师在有限的时间内教学,难以面面俱到,兼顾每个学生,势必有部分学生难以在课堂上汲取足够多的知识,达到学以致用的程度。从培养学生能力的角度看,现有的教学模式无法满足社会对创新人才的需求。
二、翻转课堂教学模式的改革研究
2012年,随着互联网信息技术和知识数字化技术的快速发展,以微视频为主要形式的“微课”(SPOC)概念被提出,并在教育领域得到迅速传播[3-5]。翻转课堂理念将互联网与高等教育有机结合起来,为微课的广泛应用和发展提供了机会与空间,为大学教育改革提供新途径和新思路[6-9]。鉴于《水污染控制工程》教学中存在的弊端,我们进行了微课教学改革,构建了翻转课堂教学体系,具体教改思路如下。
(一)微课教学体系的设计
按照本科生培养计划要求和课程教学大纲,教师根据多年的教学经验和实践,选择《水污染控制工程》课程中的教学重点、难点、疑点,或是反映课堂中某个教学环节、教学主题的内容作为知识模块,录制成相对独立的微课短视频。短视频教学内容精细,主题突出,指向明确,既要保证教学内容的清晰完整性,又要使学生对学习内容感兴趣,具有学习欲望,不感到枯燥乏味。将《水污染控制工程》课程中各个知识模块以丰富的多媒体形式展示,并配置有教学内容的电子书,包括PPT课件、重点难点解析、随堂测试、问题讨论、教师课后的教学总结与反思、学生的反馈意见以及学科专家的文字点评等内容,构成一个主题鲜明、类型多样、结构紧凑的“微课资源包”。
(二)微课教学模式的构建
《水污染控制工程》课程学习采用“网络+课堂”相结合的教学模式。网络教学以微课短视频形式展示,充分发挥多媒体课件直观、生动的优势,采用丰富的图形图像、多姿的Flash动画、声色兼有的DV视频等多元化要素,动静结合地解决教学问题,针对性地解惑、启惑,调动学生的学习主动性。课堂教学采用实物模型、CAI多媒体课件和板书有机结合的模式,教师组织大家研讨,强化对知识的掌握;保留板书教学,引导学生思路,强化过程理论的推导,形成多元化的教学方式。
(三)翻转课堂的实现
微课教学视频在课堂教学之前进行网络推送,学生可利用微课资源实现移动学习与自主学习。教师成立在线论坛,及时给予学生以指导,答疑解惑,搭建师生交流沟通的桥梁,提高师生之间的互动性。通过微课平台,教师可以全面了解学生学习过程,充分感受到学生的学习体验,做到学情全透明。教师课堂讲授的侧重点在于解决学生的网络学习困惑,可以采取课堂练习、组织讨论、提问答疑的形式,强化学习知识点,实现“先学后教”的课堂翻转教学。图2为翻转课堂教学模式结构图。
三、翻转课堂教学中应注意的问题
翻转课堂教学模式以培养学生的学习兴趣和学习能力为导向,以现代化微课教学为手段,构建了“互联网+”时代下的《水污染控制工程》教学体系。通过改革教学模式,充分体现“以学生为中心”的人才培养理念。翻转课堂教学模式的运用须注意以下问题。
(一)教师“教”与学生“学”的关系
微课教学模式实现“课堂翻转”,体现“先学后教”的教育理念。微课丰富了教学手段,但微课视频时间短,且以知识点为单元,只能作为传统教学的补充和辅助手段,不应忽视教师的教学过程。教师要注意教学内容的合理分配,做到详略得当、主次分明,防止网络教学的片面化,保证课堂教学过程的连续性和教学内容的完整性。
(二)网络学习与课堂学习的关系
微课教学中,网络学习强化了学生的自主学习过程,激发了学生学习兴趣,培养了学生发现问题、提出问题的能力。微课教学是对课堂内容的补充强化,是学习资源的拓展提升。微课基于课堂教学,是对课堂内容的补充强化,但不能代替课堂教学。课堂教学中,教师还应保持课堂学习的主导性地位,加强知识难点和重点的讲授,组织学生回答、讨论问题,提高学生的学习参与性,有助于学生对所学知识的解惑、接受和掌握。
1.提升教师教学方法与技能激发学生自主学习能力和主动学习态度。
提升教师教学方法与技能是构建和谐的全日制自考助学教学秩序的基本途径。自考的特点决定了学生的学习将以知识的融会贯通和自考达标两个目标为主,这就对教师的教学方法与技能提出了更高的要求。自考助学单位应充分发挥全日制教学的优势,积极开展教学方法改进的活动,以引导式、讨论式教学为主鼓励学生通过自身的刻苦努力完成学业。一方面,只有提升教师教学方法与技能,才能真正地把学生的眼睛从手机上移开,专心地听讲,建立起有效的师生互动,保证学生的到课率和抬头率,才能形成真正和谐的教学秩序。另一方面学生对知识的融会贯通和自考达标两者是相互联系、相互作用的。只有两者统一、互相促进的课堂才能形成真正和谐的教学秩序。
2.建立和谐的师生关系。
建立相互信任、相互理解的和谐师生关系是构建和谐的全日制自考助学教学秩序的重要途径。教师给予自考生更多的耐心逐步地帮他们树立起学习信心纠正他们的学习态度。既要充分了解学生的个性、知识程度、对知识的渴求程度等,又要在日常生活和学习中给予学生充分的信任、关怀。学生才能在此基础上满怀信任地接受教师的引导,养成自主发现、探索、解决问题的学习习惯。
3.建立素质人才培养机制。
不可否认的是确实有相当一部分自考毕业生遭受过就业及升职歧视。在目前全国高校毕业生均面临的严峻就业形势面前,自考助学院校更应在紧抓自考课程通过率的基础上,认真探讨自考生综合素质的培养和提高问题树立素质人才培养观念建立健全素质人才培养机制。全日制自考助学单位应按合格普高毕业生的标准制订、实施助学生培养方案特别是本科或高职院校的继续教育分院在进行自考助学活动时更应借助高校自身资源优势,共享师资力量、科研实践平台。高教自考助学单位在开展自考助学活动时在注重提高学习效率、不断提高自考通过率的同时,更要注重自考助学学生综合能力和素质的培养。只有这样,才能杜绝片面追求通过率和毕业率通过建立素质人才培养机制,达到与普高相一致的教学质量、教学效果、育人目标。
二、总结