高等院校工科专业基础课教学方法与改革研究

[摘 要]作为给水排水工程专业的一门新的专业基础课，《水工艺设备基础》是针对我国目前科技发展和水工业体系逐步形成与不断完善的现状，经全国高校给水排水工程学科专业指导委员会和众多专家多次讨论而确定设置的。这门专业基础课要坚持以课堂讲授为主，以设备图片展示、设备实物运行录像放映、设备内部运行Flas播放、现场实习为辅的教学模式。课程教学改革需要研究教材的合理使用，重视实践性环节，多种教学手段及方法的运用。

[关键词]水工艺设备基础 教学改革 施教方法 专业基础课

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2013）17-0100-03

一、前言

随着科学技术的迅猛发展，水处理工艺与技术的不断改进和完善，水处理设施中成套专用设备和检测、控制仪器仪表等所占投资比例的逐渐提高，水工艺设备的低效率与水处理工程的高要求之间的差距显露无遗。与此同时，人们对水污染治理和水环境改善的呼声越来越高，陈旧和落后的水处理设备已无法满足高效、低耗净化水体的目的。水工艺设备和自动控制系统作为提高水处理效率、保证处理水质、节省运行费用、减轻劳动强度的关键，其装备水平也因此成为水工业发展水平的重要标志。因此，从事给水排水工程的专业技术人员必须加强对水工艺设备的制造、设计和运行管理等基础知识的掌握。在此大背景下，《水工艺设备基础》课程作为高等院校给水排水工程专业新的专业基础课，是为了适应当前给水排水专业发展而增设的。[1]

作为全国最早开设该课程的大专院校之一，武汉理工大学从给水排水工程专业本科2000级开始开设该课程，并将其作为给水排水工程专业的一门重要的专业基础课，在十年的教学实践中进行了积极的课堂教学方法研究及其改革探索，并以此为契机，开展了相关工科专业基础课程的教学研究与探索。

二、教学过程中的施教方法

（一）课前准备

《水工艺设备基础》涉及材料科学、力学、传热学、机械原理、机械加工与制造以及材料腐蚀与防护等多个学科领域，[2]属于一门交叉学科。由于该课程内容庞杂、涉及的知识点较多、学科之间相互渗透的内容也较多，这就要求任课教师必须涉猎各种相关学科知识，系统了解和掌握相关学科的基础概念，并在此基础上加以概括综合。

1.相关规范手册的查阅

作为工科专业，相关规范手册是最为重要的参考资料之一。有些教师往往在讲授完整门课程后，学生还不清楚国家相关部门对本课程中涉及的有关知识有过哪些限定、规范或要求，甚至直到毕业参加工作后出现问题了才发现。因此，教师在备课中需及时查阅一些工作手册和规范，补充一些理论性、规范性和操作适用性技能方面的知识。

2.信息更新

作为指定教材，给水排水工程专业指导委员会会定期对教材进行更新，但其周期毕竟较长，而给水排水专业相关新工艺、新设备的出现却是随着国家和人民群众重视程度的提高而日新月异的。这就要求我们教师通过各种现代化技术手段获得最新的水工艺设备方面的信息，依据需要合理选择与采用一些新型水处理设备范例在课堂上介绍。同时关注水工艺设备的前沿动态，及时补充最新设备制造理论与技术，借此缩小教材与工程实践的差距，拓宽学生的视野，增强学生的学习兴趣。

3.多媒体教学

现在绝大多数开设《水工艺设备基础》课程的学校均已采用多媒体教学方式，通过这种教学方式能够使学生对各种水处理设备有直观的认识，但大都为将黑板上的板书内容换成了电子版的PowerPoint幻灯片，文字成堆。[3]其实多媒体在教学中的运用并非简单的替代黑板板书，有许多现场板书无法实现的，诸如动画、录像、照片等的展示，这些对于工科课程的学习是不无裨益的。

（二）教学方式

坚持以课堂讲授为主，以设备图片展示、设备实物运行录像放映、设备内部运行Flas播放、现场实习为辅的教学模式。

1.课堂讲授

《水工艺设备基础》是建立在几门不同的基础课与专业课基础之上的，它涉及如水质工程学、材料学、机械加工与制造、机械传动、热工学、力学和材料腐蚀与防护等多方面的知识。[4]因此，在讲授《水工艺设备基础》时，可将其作为应用课来讲，把其他课程中的相关章节与本课程融合起来，增强本课程与相关学科的融会贯通。客观地讲，理工科的专业基础课程想讲好并不容易，一则是授课内容较为枯燥，再则是学生缺乏专业知识，很难了解该课程的重要性，也很难提起学习兴趣。因此在课堂教学时，宜针对某个具体工程，如某个自来水厂或污水处理厂，对其进行水工艺设备的分解，分步讲解不同的设备，以增强学生的求知欲。

2.设备图片展示

根据《水工艺设备基础》课程的特点，仅仅只依靠文字的描述，无法使学生对水处理设备有直观的认识。在通过对各种水处理设备文字介绍的同时，辅以设备图片展示，既可使学生直观认识设备，又可引导他们更多地从周围熟悉的事物中学习水处理工程中各种设备的设计、制造、安装与维护等方面的知识。

3.设备实物运行录像放映

教师可事先到相关水工业企业对水处理主要设备的运行情况进行录像，在课堂上播放设备实物的运行情况。通过设备实物的运行录像，不仅使学生知道了该种设备长什么样、叫什么名、起什么用，更能使其直观的了解到该种设备的操作方式、运行状况及使用的注意事项，使学生在学习完本门课程后基本上可进行相关设备的运行操作工作。

4.设备内部运行Flas播放

由于水处理设备的特殊性，很多设备往往都是密闭的，无法直接观察到其内部的运行状况。这就需要教师通过多种手段和渠道，制作、购买或网络下载一些水处理设备内部运行的Flas文件或模拟操作演示文档，通过动画模拟水处理设备内部运行状况。如此一来，不仅提高了学生的学习兴趣、加深了学生对设备的认识、让学生了解了其内部运行方法，也为其下一步进行水处理设备的设计打下基础。

5.现场实习

本课程中应设置一定课时的实践性环节。该课程的实践性环节可以包括现场参观、实习及模型操作。对于设备的现场参观实习，可与第二学期的认识实习相结合，也可在本课程中途或结束时通过参观某些具体的城市污水处理厂或自来水厂进行，再或者与第七学期的生产实习联系到一起，根据具体情况安排现场实习；而对于设备的模型操作，可根据现有的资源，在本校的水处理实验室增设水处理模型或在相关水工业企业中进行。

三、课程教学改革研究

（一）教材的合理使用

经过十年的教学实践，我们对《水工艺设备基础》课程的教学有了更深刻的认识，特别是近几年采用了全国高校给水排水工程学科专业指导委员会推荐的《水工艺设备基础》教材后，我们发现，作为教学主导的教师对该教材课程内容的完全掌握还存在一个过程。该教材涉及材料科学、力学、传热学、机械原理、机械加工与制造以及材料腐蚀与防护等多个学科领域，对教师的要求非常高。高等院校给水排水专业的教师虽然对水工艺设备及其处理工艺较熟悉，但对于材料、机械方面的内容较陌生。从学生的角度而言，他们更关心的是对水处理设备的认识、运行操作方式的掌握与设备的维护方法，而对其材料、机械原理、机械加工与制造却不感兴趣。因此，宜在课堂实践中穿插《给水排水设计手册》中关于设备的相关内容，并推荐相关的水处理设备手册和设备说明书供学生课外阅读，力求做到以推荐教材为纲，但不拘泥于该教材，辅以设计手册、设备手册，甚至是某些水处理设备厂家提供的设备广告宣传册，让学生能全方位地接触到给水排水专业常用的大部分专用设备。

同时，我们在课堂教学中，弱化了材料科学、力学、传热学、机械原理、机械加工与制造等方面的内容，对此方面的内容仅作简单介绍，让学生“知其然”，而着重让学生掌握水处理设备的外形、工况、运行方式、操作方式及维护管理的知识，让学生“知其所以然”，力求使学生在学习完这门课程后，至少知道主要水工艺设备是什么、叫什么、该怎么用、如何用好、如何管理和维护。

（二）重视实践性环节

实践性环节是工科专业极为重要的教学环节，也是将本科生培养成为一名合格工程师的必经之路。《水处理设备基础》课程作为专业基础课，学生在学习本课程之前，还无法全面地了解各种水处理工艺，有些甚至对给水排水工程都还没有建立起一个系统的概念。因此在进行本课程教学之前或中途，应进行相应的认知实习，让学生对水处理工艺、水处理工程及水处理设备有一个基本的认识；在本课程的后半段或课程结束时，再进行相应的课程实习，带领学生对刚刚学到的各种水处理设备进行实地观察，有条件的可现场操作。这样才有利于调动学生学习的积极性，激发学生学习的主观能动性，培养学生主动获取知识的能力，建立实际工程设计和运行管理的概念。

（三）多种教学手段及方法的运用

《水处理设备基础》课程理论性较强，如仅仅只是照本宣科，按教材章节一页页讲下来，学生的收获甚少，甚至会产生厌学或抵触情绪。只有采用灵活的教学方式，激发学生学习的兴趣，才能收到预期的教学效果。

1.由于本课程涉及多个不同的知识面，具有交叉学科的特点，因此我们的教师需要在教学中具备更为丰富的不同专业的背景，需要从不同专业中获取更多方面的支持，并且需要紧跟时代和社会的发展，对各种新型水处理设备有所了解，并将其通过多种方式介绍给学生。

2.综合运用包括设备图片展示、设备实物运行录像放映、设备内部运行Flas播放、现场实习在内的教学模式，包括引导学生随时观察身边的一些水处理设备，使学生的视野不要仅仅停留在课本上。

3.设置设计性作业，鼓励学生利用本课程中学习到的材料科学、力学、传热学、机械原理、机械加工与制造以及材料腐蚀与防护等知识，进行新型水处理设备的设计，或对已有设备进行升级改造，在激发学生学习积极性的同时，综合运用各学科知识，进行创造性思维的培养。

工科专业理论基础课的教学是高等教育中的一个难点问题。我们应紧紧围绕着“以培养合格工程师”为目标的教学理念，强化理论联系实际的教学方法，通过课堂教学、实践操作、课程设计等多种方式，全方位的培养学生的创造能力与工程思维，而非仅仅停留在教材、课本上。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 熊家晴，黄廷林，任瑛.给水排水专业水工艺设备基础教学方法研究[J].高等建筑教育（增刊），2005（6）：1-4.

[2] 黄廷林.水工艺设备基础[M].北京：中国建筑工业出版社，2002.

[3] 甄树聪，董晓慧，周友新.《水工艺设备基础》课程教学现状与改革[J].考试周刊，2010（24）：24-26.

[4] 赵星明.“水工艺设备基础”课程教学研究与实践[J].科技信息，2010（8）：512-513.