基于工程教育专业认证的水处理工程课程建设与改革实践

王学刚 郭亚丹 王光辉 李鹏 汤丹丹 李泽兵

摘要：水处理工程是环境工程专业课程体系的核心之一。文章结合专业特色和工程教育专业认证要求，对教学内容及教学资源、实践教学、教学方法与手段等三个方面进行了初步改革探索与实践，从而提高学生运用水处理理论知识解决复杂环境问题的能力和加强创新思维的培养，促成培养目标的达成。课程建设成果已经应用于教学实践，取得了较好的效果。

关键词：专业认证;水处理工程;课程建设;改革与实践

中图分类号：G642.0     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2019）40-0069-03

水处理工程是环境类专业的主干专业课程之一，2001年该课程被列为东华理工大学校级重点建设课程，2011年为江西省精品课程，2012年为江西省精品资源共享课程。近年来，课程组密切结合地方经济社会发展的实际情况和工程教育专业认证等相关要求，以学生为中心、以能力培养为导向，对水处理工程课程进行了系列改革，取得了良好的效果。

一、教学内容及教学资源

（一）课程内容整合

随着水处理工程技术的发展，为适应教学需要，需要及时修订教学大纲和更新相关教学内容。结合本专业人才培养方案、工程教育专业认证及面向注册环保工程师的相关教学内容要求[1，2]，修订和完善了课程教学大纲、课程培养目标及教学内容，整合废水物理化学与生物处理技术的相关内容，并面向学生提出学习目标。加强学生对水处理工程相关工艺流程设计、工程设计和运行管理等内容的掌握，在教学中增加有关水处理工程实例的讲解和讨论，结合理论与实践进行教学。

（二）教材建设改革

在总结多年教学经验和课程讲稿的基础上，补充了国内外水处理技术的最新发展动态内容，注重课程、实验、实习和设计四个环节的协调、衔接。课程组编写了《水处理工程（上册）》、《水处理工程（下册）》、《水处理工程例题与习题集》、《水处理工程实验》、《水处理工程设计指南及案例》等系列教材（如图1），使课程教学内容与教材更加匹配，为提高教学效果和学生的实践能力提供了保障。

（三）建立课程教学网站

利用学校尔雅课程建设与服务平台，建立课程教学网站。将课程教学大纲、微课视频、教学课件等教学资源上传到网站上，增加网上自测、在线答疑等栏目。学生也可以方便地在学习通手机客户端登录学习、测试与答疑，讨论学习中存在的问题，积极地同教师请教学习中的难点问题。如图2所示。

（四）建立教学资源库

建立了课程拓展资源库，主要内容包括：

1.开发课程多媒体课件资源，增加大量仿真动画、工程实物图片、工程图纸等，增强教学内容的实感性，在上课过程中演示，使学生对水处理工程有更直观的认识，激发了学习兴趣，让学生掌握了工程图纸的内容和绘制方法。课程教学过程中精选一些水处理技术进展专题介绍，使学生了解了一些课程的前沿知识内容。

2.建立水处理工艺素材库，可以让学生更好地理解水处理过程中所涉及的构筑物和设备的工作原理和运行情况，广泛使用于课程教学过程，明显改善了教学效果。

3.研制水处理工程试题库，理论课期末考试均由试题库命题，较好地实现了教考分离，对学生有较大的促进作用，同时能够比较客观地考核学生的知识水平和掌握程度。

4.建立了水处理工程辅助设计系统，该系统具备水处理工程典型工艺和构筑物设备的设计计算功能，能较好地配合学生进行水处理工程课程设计和毕业设计，通过使用，设计效率得到了明显提高。

二、实践教学改革与建设

（一）实验教学

1.实验教学注重基础知识、基础理论、专业知识等在实践中的体现和应用。根据课程特点，对实验题目进行重新整合与规划，增设了设计性、综合性、选修实验项目和仿真演示实验教学，使学生加深对污水处理技术方面的基本原理的理解，训练学生的基本动手操作能力。

2.在实验课程指导过程中，及时引入学科前沿知识及科研、教研成果，例如增加了光催化氧化处理含铀废水实验、染料废水臭氧-紫外光化学氧化实验、生物吸附法去除重金属等综合设计性实验内容，拓宽了学生的知识面，培养了学生的研究兴趣。

（二）课程设计

在课程设计中，增加文献查阅、计算机绘图等内容，使学生的综合能力得到了进一步的提高。组织编写了《水处理工程设计指南及案例》，增加了设计题目及案例，尤其增加了一些对特种工业废水的处理设计，实现了理论与实践相结合。为了进一步提升课程教学效果，强化了案例的导入和分析，包括典型的给水处理案例、城市生活污水处理案例、特种工业废水处理案例。

（三）实验实习

建立了“中水处理示范工程”等校内实践教学平台和校外实习基地，如“江西金达莱环保有限公司”、“南昌水业集团环保能源公司”、“中核抚州金安铀业有限公司”等产学研基地10余个，与英国PRIMA（普律玛）共建水處理实验室，为教学实践提供了有力的保障。在校外实习过程中，邀请企业技术人员介绍企业现行的水处理工艺系统、设备单元，结合水处理工程课程的相关内容进行了讲解，并现场参观了相关设备。使学生对水处理工艺流程以及单元操作均有了更进一步的认识。通过对工程设施进行实地学习，可增强学生的实际工作能力，提高教学效果。

三、教学方法和手段改革

（一）教学方法改革

将理论教学和多种实践教学（课程设计、实验、实习、科研实践、学术活动及社会实践等）紧密结合，有层次、分阶段地实施[3，4]。

1.互动式与案例教学相结合：在教学方式上将大作业作为重要的教学环节。在理论课教学中，结合教学进度和内容，学生分组进行有关水处理技术的相关热点问题、技术理论难点、前沿进展等进行文献查阅，并采取PPT汇报交流。在实验课中，引入综合性设计性实验，并进行PPT汇报交流，提升学生的创新思维、表达能力和写作水平。课程设计则更加需要大作业形式（包括设计说明书和设计图纸）来实现对工程概念和技能的训练，同时结合实习过程，开展汇报交流形式，使学生的综合素质得到极大提高。增加案例式教学方法，加强理论与实践的结合教学，强化学生对污水处理工艺选择及设计的理解，能够利用所学知识，识别和分析实际生活中的水污染和控制问题，并在此基础上提出解决水污染治理的解决方案。

2.理论学习与实践创新试验相结合：本课程是实践性很强的课目，课程教学中注重理论学习与创新（综合）试验相结合。学生在课堂上领会理论知识后，通过课程的创新（综合）试验，在试验中进行消化掌握。创新试验过程中学生在指导教师帮助下能够自己选题，制定试验方案，准备试验材料，试验运行，最终提交试验成果报告。通过开展创新（综合）试验，巩固了学生所学的知识，培养了其分析问题和解决问题的能力，明显增强了动手能力和创新意识。

3.课堂教学与现场实践教学相结合：在安排课堂教学的同时，能走出课堂，结合工程实际进行工程内容的讲解和学习，能在工程实践的施工、调试、运行的不同阶段进行现场学习。安排与课程内容紧密相关的课程设计，使学生通过课程设计提高工程实践能力。

（二）教学手段改革

本课程在教学过程中，不断革新教学手段，从最早的板书、投影逐步发展到现在采用微课视频、多媒体课件、录像、动画、图片展示等信息技术显示方式，把实际工程中的诸多问题短时间集中呈现在同学面前，集中展示国内外的工程实际情况，加大课程信息量，大幅度提高了教学的时效性和教学效果。教学过程中还增加了尔雅课程手机客户端APP，学生可以方便地在手机客户端登录学习课程视频、测试与答疑。

（三）考核方式改进

采取多形式、多时段的过程考核措施，改变学生期末突击的不良习惯，同时能够减轻期末考试压力，有利于端正学生的学习态度。具体改进措施如下：

1.理论课程由平时成绩（20%，考勤、作业、学习总结）、大作业（10%）、分组交流PPT汇报（10%）和期末考试（60%，闭卷笔试）综合构成，强化学生过程学习的动力和兴趣，减轻了学生期末考试的压力，避免了突击考试的不良习惯。

2.加大学生对复杂环境问题的分析和解决能力的考核比例，如通过布置学生查阅文献，根据水质等参数进行工艺比选、工艺设计等作业，进而提高学生解决实际问题的能力。

3.实验课更加注重过程考核环节，过程考核增加PPT汇报考核环节，提高学生对待实验的态度，同时锻炼学生的表达能力，交流学生的实验心得。实验过程考核包括考勤、预习、实验操作、实验报告和PPT汇报考核五个部分，分别按照10%、10%、30%、40%和10%进行成绩评定，避免了仅以实验报告为衡量的标准。

四、结论

为适应工程教育专业认证标准，通过整合优化教学内容与教学资源、实践教学改革、教学方法与手段的改进等措施来组织和持续改进课程教学，激发了学生的学习兴趣，增强了学生的动手能力，培养了学生的创新意识和创新思维，提高了学生运用所学理论知识解决实际环境工程问题的能力。课程建设成果已应用到环境工程2014级和2015级学生的教学与实践中，获得了较好的教学效果。近年来学生获得国家创新实验室项目二等奖2项、省级创新技能竞赛奖6项，获实用新型专利2项，考研率达30%左右。同时课程组也非常重视教学交流，在全国环境类课程教学系列报告会中报告了本课程的教學模式改革和建设与实践，交流教学改革和课程建设经验，对课程建设起到了借鉴和推动作用。

参考文献：

[1]姜理英，陈浚.工程教育专业认证背景下环境工程专业教学改革探析[J].浙江工业大学学报（社会科学版），2014，（03）：256-260.

[2]张洁，李燕，田立江，何士龙.工程专业认证背景下的水污染控制工程课程体系研究与实践[J].教育教学论坛，2018，（33）：183-184.

[3]刘艳娟，沈丽，张志众.水污染控制工程课程教学改革与实践[J].教育与职业，2011，（23）：126-127.

[4]吴向阳，刘宏，李潜.环境工程专业“水污染控制工程”课程建设[J].教育与职业，2012，（05）：131-133.