以案例驱动为主导的《水质工程学》教学改革
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作者:许昶雯 张磊
摘 要：目前《水质工程学Ⅰ》存在教学内容陈旧、理论与实践教学脱轨、教学方法落后等问题，通过采用案例驱动教学模式改革，将原有的以“课堂、教师、书本”为中心的架构转变为以“案例、学生、应用”为中心，加强实践教学环节，注重培养综合实验设计能力和对实际突发问题的应变能力，符合专业应用型办学定位。
关键词：水质工程学 主题案例 实践应用
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2020）03（c）-0206-02
《水质工程学Ⅰ》作为给排水科学与工程专业的核心课程，课程内容涉及自来水厂饮用水处理工艺及原理，教学目的是使学生树立水质保护的意识，培养学生水质分析、给水厂构筑物设计以及给水厂运行管理等方面的基本技能[1]。本课程的教学过程往往从水质和水质标准入手，分析水源水体中的杂质类型，系统讲述给水处理方法包括凝聚和絮凝、沉淀、过滤、吸附和消毒等工艺原理和构筑物设计方法，并辅以实验、给水厂实习以及课程设计和毕业设计等实践环节。
1 课程存在的问题和改革方向
1.1 教学内容陈旧
由于教学方式以书本为主，且课时安排无法满足传统工艺和新工艺的同时兼顾。因此，在传统的教学中，《水质工程学Ⅰ》课程以传统给水处理方法为主线，采用课堂讲授基础传统工艺，课下学生自主拓展学习的教学模式。课堂教学内容较为陈旧，且无法保证学生课下拓展学习的效果，因此不能紧跟给排水学科发展的前沿，难以满足地方应用型高校背景下专业基础课教学的实际需要。
1.2 理论教学与实践教学脱轨
实践性教学环节可以培养学生实际操作与创新的基本技能和把握市场机会的技巧，从而为从事水厂运营管理、水处理科学研究等工作打下扎实的理论基础，并培养良好的技术技能。本课程对应的实践教学安排主要为课程实验、课程设计、毕业设计以及给水厂实习。其中，课程实验均为验证性实验，不利于培养学生水质分析和综合实验设计的能力;课程设计内容与书本的理论知识跳脱较大，虽然课堂上涉及的水厂设计内容包括各类设备的不同水力计算和设计方法，但学生对水处理设备的形体和内部组成没有详细深入的认识，导致理论计算和设计方法只能是纸上谈兵，无法真正发挥课程设计的作用。
1.3 教学方法落后
教学中注重理论知识的讲授，整本教材从头讲到尾，知识点多而杂，学生接受比较困难。教学内容讲授过程中缺乏贯穿案例工程的思想，难以把重点放在如何解决水质恶化这种实际问题中来，且传统的考试内容也更注重杂质处理原理，忽视了学生实际解决问题的能力培养。
因此针对当前存在的问题，确定教学改革的方向和目标：
（1）结合目前给水处理发展现状更新教学内容，加强学生对新型工艺的认识。打破传统教学中重点关注传统工艺的局面，与时俱进，在传统工艺的基础上，随着科学研究发展，通过实际案例的分析，培养学生的创新能力。
（2）做好理论与实践教学的衔接。改变理论教学方法，从课本跳出来，提升对学生实践能力的培养。增强学生实验的综合设计能力，以学生为主导，学生分组针对不同的实验目的进行实验过程设计，培养学生独立思考和综合设计能力。
（3）打破笔试考试只注重基本知识点，不注重应用的缺陷。考核方式采用多方面、多样性考核，不只注重学生基础理论原理的掌握，更注重学生分析解决实际问题能力的培养。
2 教学改革的方法
案例驱动教学是一种“以项目为主线、教师为主导、学生为主体”的教学方法，该理论认为知识可以在一定的条件下自主建构获得，学习是知识、技能与行为、态度与价值观等方面的长进[2]。进行“案例驱动”教学方法改革的目的就是改革传统的教与学的模式，探索如何使学生学习的重点不仅仅是有关知识内容，更重要的是培养工程设计能力和创新意识，以及独立解决复杂工程问题的能力[3]。
针对高校给排水科学与工程专业课程的教学，案例驱动教学方法的研究和实验尚在初步的探索当中，尤其是以实际工程案例贯穿课堂教学、通过工程案例的引入进行专业知识教学的研究更是凤毛麟角。《水质工程学Ⅰ》作为传统工程类专业——给排水科学与工程专业的核心课程，积极探索与本专业教学培养目标相匹配的课堂教学模式，如何使案例驱动教学方法与本专业给水工程应用完美契合，从而更符合给排水科学与工程专业教育的教学规律，是本次教学改革的最终目标。
3 教学实施的具體举措
3.1 改进教学设计，设置专题教学
根据课题研究的实际需要，进行案例设计时，以学生为中心，教师为主导，兴趣为主线，使学生在完成任务的过程中掌握知识、技能和方法，并学以致用，触类旁通。案例设计根据学生的实际，以应用为着眼点，从简单到复杂，做到有较强的针对性和操作性。
例如，课堂教学内容可联系当前实际给水厂中的处理新工艺进行分析讲解，针对目前水质问题，讲解水质改善方法及效果;实验教学中增加设计性实验项目，加强学生实验设计能力;后期课程设计教学时可邀请给水厂工程师针对水厂实际构筑物设备进行案例分析。
3.2 增加主题案例，开展课堂讨论
在案例的教学实施阶段着重强调案例的导入、任务的驱动、分析任务、制定计划、完成任务、展示成果、评价交流等内容。例如可选取“消毒”这一章，通过问题导入，学生查找资料，分组汇报目前水厂的消毒方法有哪些？特点是什么？如何运行？有什么改进方法？可选择文献查找或工程实例来加强案例说明，之后引导学生围绕该案例进行讨论评价，投票选出最佳案例汇报，最后回归“消毒”主题，进行总结。
3.3 综合实验实践，改革考核方式
案例教学考核应根据案例要求精心设计学习任务，制定评价标准，以便学生在学习过程中，有明确的学习目标，评价既要注意对技能和成果进行评价，也要对学生的态度和方法进行评价。例如，课堂教学的评价方式可以考核学生在做某种水处理方法的主题汇报时，其研究现状分析、优点、针对性、必要性、方法手段以及实际中的应用等这种汇报内容是否全面，逻辑上是否条理清晰;进行设计实验时，学生是否能够明确实验目的，合理设计实验，并在实验操作过程中思路清晰，将实验结果与理论分析结合，完成实验目标;课程设计时是否对设备构造深入了解，并可以针对水厂水质突发情况分析原因，找到解决方法。最终成绩组成为主题汇报表现占20%，结课考试成绩30%，实验20%，课程设计30%。在结课考试题目设置上，更注重对学生应用能力的考核，应用性题目分值比例增加至60%，理论性题目分值比例则降低至40%。
4 结语
通过使用案例驱动教学法，将原有的以“课堂、教师、书本”为中心的架构变为以“案例、学生、应用”为中心的架构，将所学知识与实际应用紧密结合，学生既学到了知识又得到应用锻炼，教师既完成了教学又培养了学生的能力，达到了“教书、育人”的双重目的。以案例驱动，启发教学，使学生初步掌握给水处理的基本工艺和新工艺原理以及水厂设计的思想和方法，提高学生文献查阅能力、实验设计和分析能力，注重培养综合实验设计能力和对实际突发问题的应变能力。同时，在教学与实践过程中使用该方法力争提高教学的效果，丰富学生的感性知识，培养学生严谨的工作作风和思维能力、提高学生的创新意识和创新能力。
参考文献
[1] 胡雪菲，王闪，尤永军，等.创新驱动下水质工程学实验课程体系的构建[J].广东化工，2018，45（17）：203-204，215.
[2] 田立江， 张洁， 王丽萍. 工程类专业“案例驱动式”教学方法改革与实践[J]. 煤炭高等教育， 2017，35（5）：105-112.
[3] 金漫彤， 孙烨. 以项目式教学推进人才培养模式改革——噪声污染控制工程教学方法改革[J]. 教育教学论坛， 2013（14）：8-10.
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