基于“卓越工程师教育培养计划”背景下水污染控制工程课程教学改革探索

[摘 要]水污染控制工程是环境工程专业核心课程之一，为贯彻落实“国家卓越工程师教育培养计划”，对该课程进行了一系列教学改革，主要包括：改变教学观念，重组教学内容，建设校内外实践教学基地，优化教学设计、方法和手段以及改革实践教学。通过相关改革，以期在水污染控制领域增强学生的工程意识、工程素质和工程实践能力。

[关键词]水污染控制工程 卓越工程师 课程教学改革 环境工程专业

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2015）06-0144-03

为了贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》、《国家中长期人才发展规划纲要（2010-2020年）》以及中国特色新型工业化道路、建设创新型国家、建设人力资源强国等战略部署，自2011年开始国家在相关高校开展“卓越工程师教育培养计划”，我校（安徽科技学院）环境工程成功入选国家第三批“卓越工程师教育培养计划”专业。

水污染控制工程是我校环境工程专业核心课程之一，主要讲授污水的物理处理法、化学处理法、物理化学处理法和生物处理法，并根据不同的水质特点对常见的污水处理工艺进行系统学习，使学生能够熟悉或掌握：各种污水处理方法的基本原理、常见污水处理构筑物的设计与计算以及根据不同水质特点选择合适的处理方法或处理工艺。为了达到国家“卓越工程师教育培养计划”要求，我们立足区域实际情况，服务于区域发展需要、行业企业需求，有条不紊地推进环境工程专业建设。专业建设的立足点是课程建设，尤其是核心课程的建设。为此，水污染控制工程课程组在教学观念，教学内容，教学设计、方法和手段以及实践教学等方面做了相关的教学改革探索，取得了较好的实际效果。

一、“三个面向（面向工业界、面向世界、面向未来）”教学理念的转变

根据教育部“卓越工程师教育培养计划”“面向工业界、面向未来、面向世界”的工程教育理念，我们在水污染控制工程课程教学过程中必须坚持以社会需求为导向，以实际工程为背景，以工程技术为主线，着力提高学生的工程意识、工程素质和工程实践能力。安徽科技学院是一所地方性应用型人才培养高校，因此我们以区域内突出的水环境污染治理问题（如淮河流域治理、农业面源污染、门台工业园区工业废水处理、城镇生活污水处理和规模化养殖废水处理）为抓手，完善学生的知识结构，强化其综合能力以及提高其工程素质，进一步加强学生的工程意识，工程实践、设计和创新能力。水污染控制工程作为环境工程专业核心课程，为适应新形势下该专业发展的需要，教学理念的改革主要体现在以下三个方面：1.结合企业进行相关教学;2.按照企业或行业要求培养水污染控制工程方面的人才;3.着力强化学生在水污染控制工程领域的工程实践和创新能力。

二、以工程应用型知识模块为主线组织教学内容

我校环境工程专业“卓越工程师教育培养计划”的培养目标为以推进高素质的本科工程型人才培养模式创新为改革目标，大力培养高素质的本科工程型人才;培养具有从事工程技术工作所需的工程科学技术知识以及一定的人文和社会科学知识，掌握扎实的工程基础知识和本专业的基本理论知识，拥有解决工程技术问题的操作技能，了解本专业的发展现状和趋势，掌握选用适当的理论和实践方法解决工程实际问题的能力，并具有工艺设备、工程项目设计与管理经验，具备良好沟通与交际能力，具有职业道德和责任心、高素质的本科工程型人才。

水污染控制工程课程是环境工程专业的核心课程之一，支撑着该专业及其学科的发展，是一门系统性和工程应用性很强的课程，同时也是一门涉及数学、物理、力学、化学、生物等学科交叉的课程。为此，我们以工程应用为主线构建相关知识模块，从而提高学生的工程素质，具体知识模块如下：

1.污水水质指标和污水出路：重点阐述不同水质特点的工业废水或生活污水等的监测项目、排放标准以及污水回用目的和标准;

2.污水的物理处理法：重点阐述格栅、沉砂池和沉淀池的功能和特点，掌握其设计规范和计算方法;

3.污水生物处理法：重点阐述活性污泥法、生物膜法和厌氧处理法的特点，掌握其设计规范和计算方法;

4.污水化学及物理化学处理法：重点阐述氧化还原法、中和法、离子交换法、萃取法和膜析法的工程和特点;

5.污泥的处理与处置：重点阐述污泥浓缩、污泥脱水和污泥消化的特点，掌握不同构筑物的污泥特点及其适合的处理方法;

6.污水处理厂的设计与计算：重点阐述工艺流程的设计与计算和平面、高程的布置，掌握设计规范和计算方法。

三、立足校内外实践教学基地，强化学生工程能力培养

在人才培养方式上改革传统的以知识传授为主的教学体系、课程体系和教学内容，建立以工程能力系统化培养的应用型人才培养教育教学体系。从学生能力培养要求出发，统筹规划学生的知识、能力、素质培养体系，将工程能力培养贯穿于各教学环节。为此，我们在教学过程中，牢牢结合校内和校外教学实践基地强化学生的工程能力培养，具体如下：

1.生活污水处理能力培养：掌握格栅、沉砂池、沉淀池、曝气池（完全混合法和推流式）的设计与计算;熟悉氧化沟工艺，序批式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process，SBR），厌氧 / 缺氧 / 好氧（Anaerobic / Anoxic / Oxic，A / A / O），完全接触氧化法等相关设备的运行管理;熟悉凤阳富春紫光污水处理厂氧化沟工艺、德力小型生活污水处理工艺运行管理;

2.难降解工业废水处理能力培养：熟悉铁碳微电解、臭氧紫外、Fenton试剂法等高级氧化技术设备的运行管理;熟悉安徽凤阳染料化工厂染料废水处理工艺的运行管理;

3.养殖废水处理能力的培养：熟悉膜生物反应器和活性炭生物滤池等设备的运行管理;熟悉凤阳族光生态养殖有限公司沼气发电及沼液处理工艺的运行管理;

4.农业面源污染治理能力的培养：熟悉无土栽培技术与水体富营养化植物修复技术;熟悉生态沟渠、氧化塘和人工湿地的设计与计算;熟悉蚌埠龙子湖人工湿地系统的构建、运行与管理。

四、多元化教学设计、方法和手段提升教学质量

水污染控制工程是一门工程应用性很强的课程，在组织教学活动过程中，首先培养学生自主获取知识的能力，以培养学生工程实践能力，提高学生工程素质为目标，充分利用多媒体、网络和电子数据资源等现代信息技术，逐步形成一套完整的教学设计、方法和手段：充分利用多媒体和网络技术，采用启发式、讨论式将课堂知识讲授与校内外实践基地相结合、教材知识和学科前沿相结合、工艺理论与仿真运行过程相结合。

1.三结合教学设计。课堂知识讲授与校内外实践基地相结合，如讲授城镇生活污水处理时将污水处理方法与校内外实践基地的氧化沟、A / A / O、SBR、完全接触氧化法等工艺设备结合起来，做到理论与实践、课堂教学与现场教学的统一，提高学生理解知识和运行知识的能力;教材知识和学科前沿相结合，如在讲授生物脱氮除磷理论时，将厌氧 / 好氧除磷与厌氧 / 缺氧（即反硝化同步脱氮除磷）理论结合起来，使学生掌握相关知识的前沿动态，开阔学生视野，以便激发学生的学习兴趣以及为以后硕士阶段研究工作打下基础;工艺理论与仿真运行过程相结合，如在讲授格栅、沉淀池、活性污泥法等构筑物或工艺时，利用Flash技术制作相应的模拟动画，将抽象的理论具体化，有助于学生对知识的理解和掌握。

2.启发式和讨论式教学方法：采用启发式教学法，将基本原理讲通、讲透，以便充分发挥教师的主导作用和学生的主体作用，加强师生互动交流，以启发学生思维，调动学生学习的主动性和积极性，如讲授曝气池的设计与计算时，以曝气池微生物量或有机物量为单元进行物料衡算，逐步引导学生推导和验证污水处理基本数学模型;采用讨论式教学法，培养学生独立思考、归纳总结的能力以及创新思维，如在讲授完城镇污水处理工艺时，让学生查阅资料，归纳总结，然后对不同污水处理工艺的特点、适用范围、设计与计算进行小组讨论。

3.充分利用多媒体和网络技术。在教学手段改革中，充分利用Powerpoint、Flash和录像等多媒体与网络技术，把抽象的单元处理概念、流程、内部构造及运行过程等转化为直观、生动、形象的多媒体信息，使复杂内容简单化、静态内容动态化，并强化了学生的工程理念;利用网络资源和立体化教材体系，提供给学生互动学习平台，促进“自主学习”和“交互学习”，加大课程信息量和增加课堂教学的有效性和趣味性。

五、多层次实践教学过程增强学生工程应用和创新能力

水污染控制工程实践教学是将理论知识应用于实践的过程，对理解知识，掌握技能，培养学生工程应用能力起着重要作用。为此，我们在实践教学过程中坚持“理解知识、掌握技能、提高工程素质”的教学思路，促进学生工程应用能力的发展，构建三个层次的实践教学过程，具体如下：

1.认知实践过程。该阶段主要认识和理解污水处理过程中构筑物、工艺或设备的基本原理、运行和管理，着重培养学生理解知识和应用知识的能力;校内认知的相关工艺或设备有：完全混合活性污泥反应器、絮凝沉淀实验装置、曝气充氧实验装置、竖流式圆形溶气加压气浮装置、SBR法间歇式设备、A2 / O工艺城市污水处理模拟装置;校外认知的相关工艺或设备有：染料化工染料废水处理工艺和设备、凤阳污水处理厂工艺和设备、规模化养殖废水厌氧-好氧处理工艺和设备、石英砂磨洗废水混凝沉淀处理工艺和设备。

2.设计与计算过程。该阶段主要让学生掌握各种构筑物的结构、设计规范和原则、设计与计算方法以及AutoCAD绘图，着重培养学生工程设计、计算以及绘图能力，主要包括：格栅的设计与计算，平流式沉砂池和曝气沉砂池的设计与计算，平流式沉淀池、竖流式沉淀池和福流式沉淀池的设计与计算，推流式曝气池和完全混合式曝气池的设计与计算，生物脱氮工艺设计与计算，生物除磷工艺设计与计算，生物滤池的设计与计算，人工湿地的设计与计算;

3.创新实验过程。该阶段主要依托产学研合作项目和国家级、省级以及校级大学生创新课题，着重培养学生发现问题、分析问题和解决问题的工程应用能力，主要包括：难降解工业废水的高级氧化技术，城镇生活污水的脱氮除磷技术、城市污泥资源化利用技术、农业面源污染的人工湿地治理技术、重金属废水的活性炭吸附处理技术等。

六、结束语

为达到国家环境工程专业“卓越工程师教育培养计划”要求，我们对水污染控制工程核心课程进行了一系列教学改革，形成一整套完整的教学体系，着力培养学生的工程意识、工程素质和工程实践能力，取得了较好的效果。改革后的教学体系主要包括：坚持“三个面向”教学理念;重组教学内容，突出了工程应用型知识模块;充分利用校内外教学实践基地培养学生工程能力;多元化教学设计、方法和手段提升教学质量;多层次实践教学过程增强学生工程应用和创新能力。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 联邱微，南军，袁一星.卓越工程师教育培养计划创新课程体系及其特色――以哈尔滨工业大学土建类工科为例[J].黑龙江高教研究，2015（1）：164-167.

[2] 仲伟峰，何小溪.创新型工程科技人才培养模式的研究[J].黑龙江高教研究，2014（2）：137-139.

[3] 明银安，张娜，余训民等.基于“卓越工程师”培养的《水污染控制工程》教学改革研究[J].长江大学学报（自科版），2014（1）：96-98.

[4] 段蓉，董涌波.“卓越工程师教育培养计划”的认知与实践[J].宿州学院学报，2012（8）：78-80.

[收稿时间]2014-12-17

[基金项目]国家级环境工程专业卓越工程师培养计划项目;安徽省环境工程特色专业质量工程项目（2014tszy024）。

[作者简介]邹海明（1977-），男，安徽巢湖人，博士研究生，副教授，研究方向：环境工程教学与研究。