環(huán)境工程原理案例教學(xué)法研究

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摘要：“環(huán)境工程原理”是環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)一門理論性和系統(tǒng)性較強的專業(yè)基礎(chǔ)課，在教學(xué)過程中引入案例教學(xué)法，有利于培養(yǎng)社會緊缺的，具備系統(tǒng)的專業(yè)理論基礎(chǔ)、良好素質(zhì)和綜合能力以及理論聯(lián)系實踐能力的環(huán)境領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人才。

關(guān)鍵詞：案例教學(xué)；環(huán)境工程原理；教學(xué)改革

“環(huán)境工程原理”于2004年被教育部相關(guān)教學(xué)指導(dǎo)委員會確定為高校環(huán)境工程專業(yè)的核心課程，隨后逐漸發(fā)展成為高校環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)一門重要的必修專業(yè)基礎(chǔ)課。該課程分析歸納總結(jié)了環(huán)境工程專業(yè)涉及的水、氣、固廢、環(huán)境凈化和生態(tài)修復(fù)等核心課程的技術(shù)原理，并對具有共性的基本原理、現(xiàn)象和過程進(jìn)行系統(tǒng)和深入的闡述，具有較強的理論性和系統(tǒng)性。因此，該課程被認(rèn)為是環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生接觸和深入學(xué)習(xí)環(huán)境領(lǐng)域技術(shù)的基石和橋梁[1]。該課程于2019年秋季在重慶文理學(xué)院首次對“新工科”環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生開設(shè)，此前，重慶文理學(xué)院用“化工原理”課程作為環(huán)境工程專業(yè)的基礎(chǔ)課程。盡管兩者涉及的某些基礎(chǔ)原理性知識具有類似性，研究對象和體系卻有著較大區(qū)別。如“化工原理”關(guān)注的是化工生產(chǎn)過程中較高濃度的操作條件，而“環(huán)境工程原理”關(guān)注的是環(huán)境污染凈化和控制領(lǐng)域較低濃度的污染物，后者更符合環(huán)境專業(yè)的特色和需求。作為重慶文理學(xué)院一門新課，該課程自開設(shè)以來將在較長時間內(nèi)處于不斷發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的探索階段。本課題旨在闡述“環(huán)境工程原理”教學(xué)中應(yīng)用案例教學(xué)法的可行性及其設(shè)計實施方法，以提高該課程的教學(xué)效率和培養(yǎng)具有解決實際環(huán)境問題能力的創(chuàng)新人才。

1案例教學(xué)法概況

案例教學(xué)法于1870年起源于美國哈佛法學(xué)院，并取得顯著的教學(xué)改革成果，受到了教育界的高度關(guān)注，隨后在全球各地得到快速推廣與普及[2，3]。改革開放之初，成熟的案例教學(xué)模式開始扎根于我國高等教育，并在各個專業(yè)領(lǐng)域的實踐中取得了廣泛成功。所謂“案例教學(xué)”，顧名思義是一種以案例為主的教學(xué)方法[4，5]，是教師根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容要求，通過引入合適的生活場景或模擬仿真場景，使學(xué)生置身于案例場景中，甚至產(chǎn)生身臨其境的效果，并根據(jù)實際教學(xué)內(nèi)容，有針對性地引導(dǎo)學(xué)生將理論知識和案例問題相結(jié)合，鼓勵學(xué)生積極主動討論和分析問題，并提出解決問題的策略。期間教師要注重與學(xué)生的互動，及時對學(xué)生的過程行為給予肯定或評價矯正，以培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力、分析問題和解決問題的能力以及創(chuàng)新能力。案例教學(xué)法主要有以下幾個方面的特點：首先，以案例為主。案例可以是真實的生活場景，也可以是虛擬的場景，但必須和教學(xué)內(nèi)容高度一致；其次，強調(diào)師生交流互動。案例教學(xué)以學(xué)生主動參與為主，教師引領(lǐng)為輔，師生互動交流為保障，師生互動程度越高，則教學(xué)效率越高；再次，開放性。案例教學(xué)旨在培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力、分析問題和解決問題的能力以及創(chuàng)新能力。同一案例，基于學(xué)生個體差異性和思維發(fā)散性的不同，學(xué)生可能會提出不同的解決措施；最后，啟發(fā)性。案例是為教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容服務(wù)的，案例應(yīng)具備引導(dǎo)學(xué)生深思、啟迪學(xué)生思維的功能，進(jìn)而達(dá)到實際聯(lián)系具體理論，加深學(xué)生對理論知識的理解。

2案例教學(xué)法在“環(huán)境工程原理”教學(xué)中的必要性

“環(huán)境工程原理”作為重慶文理學(xué)院環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生深入學(xué)習(xí)環(huán)境工程領(lǐng)域技術(shù)的基石和橋梁，必須要符合國家和學(xué)校對該專業(yè)學(xué)生的人才培養(yǎng)要求。在教育部積極推進(jìn)“新工科”建設(shè)背景下，重慶文理學(xué)院環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)人才培養(yǎng)的目標(biāo)是培養(yǎng)環(huán)境污染凈化和控制領(lǐng)域的高層次實用型人才[6-7]，特別是社會緊缺的，具備系統(tǒng)的專業(yè)理論基礎(chǔ)、良好素質(zhì)和綜合能力的環(huán)境領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人才。因此，在教學(xué)過程中，除了讓學(xué)生掌握環(huán)境領(lǐng)域的專業(yè)知識和技能外，更重要的是使學(xué)生具備以理論知識為依據(jù)，分析解決實際環(huán)境工程問題的能力。作為一門理論性強的核心專業(yè)基礎(chǔ)課，在“環(huán)境工程原理”教學(xué)過程中如何使學(xué)生理論聯(lián)系實際，對培養(yǎng)應(yīng)用創(chuàng)新型環(huán)境人才至關(guān)重要，這與案例教學(xué)法的目標(biāo)相一致。因此，在“環(huán)境工程原理”教學(xué)中引入案例教學(xué)法是非常有必要的。此外，“環(huán)境工程原理”課程知識體系復(fù)雜、原理性和系統(tǒng)性強、內(nèi)容抽象枯燥和難度大等特點，決定了該課程內(nèi)容與學(xué)生的實際生活無太大聯(lián)系，這進(jìn)一步加大了學(xué)生對知識內(nèi)容的理解難度。因此，適當(dāng)引入生活案例或者簡單的虛擬案例，既能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，強化其自主學(xué)習(xí)能力，又能使學(xué)生由淺入深、循序漸進(jìn)，加深對知識的認(rèn)知和理解。因此，將案例教學(xué)和“環(huán)境工程原理”教學(xué)相結(jié)合非常有必要。

3案例教學(xué)的設(shè)計和應(yīng)用

在案例教學(xué)法中，案例選擇是關(guān)鍵，案例必須與具體教學(xué)內(nèi)容緊密聯(lián)系，既能體現(xiàn)“環(huán)境工程原理”的專業(yè)知識，也能說明環(huán)境污染凈化和控制技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢的案例才是好案例。環(huán)境工程案例教學(xué)的設(shè)計和應(yīng)用應(yīng)當(dāng)體現(xiàn)出以下4個方面的內(nèi)容：3.1案例結(jié)合教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容。案例的優(yōu)劣直接決定了案例教學(xué)的成敗。在教學(xué)設(shè)計時，必須認(rèn)真分析教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容，認(rèn)真考慮哪些知識點引入案例最合適，案例如何擴(kuò)展、延伸到教學(xué)內(nèi)容，案例分析討論和理論教學(xué)的學(xué)時分配，如何有的放矢地引導(dǎo)學(xué)生對案例的分析等，這些都是需要結(jié)合教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行考慮的。如首節(jié)緒論課的目的是使學(xué)生明白為什么學(xué)習(xí)“環(huán)境工程原理”，而“環(huán)境工程原理”是學(xué)生接觸的第一門專業(yè)課，學(xué)生對專業(yè)認(rèn)識和專業(yè)知識都不深。此時，在進(jìn)行案例設(shè)計時可以選擇學(xué)生較了解的熱點環(huán)境事件，引導(dǎo)學(xué)生做事件應(yīng)急處理人，分析污染物的來源和去向，提出解決策略，并與事件處理方案對比，不僅可以使學(xué)生明白“環(huán)境工程原理”的重要性，還能培養(yǎng)其思維創(chuàng)新能力。3.2案例新穎。教材一般滯后于工程應(yīng)用，因此，案例只有與工程技術(shù)同步，才能使學(xué)生掌握與時俱進(jìn)的專業(yè)知識。例如吸收章節(jié)，環(huán)境工程領(lǐng)域吸收法主要用于脫硫脫硝。石膏法是煙氣脫硫應(yīng)用最廣、最成熟的技術(shù)，但其現(xiàn)在面臨著脫硫產(chǎn)物處理處置的問題，導(dǎo)致該處理處在轉(zhuǎn)型階段。此時選擇該案例作為增強吸收傳質(zhì)過程是不錯的，但可能會導(dǎo)致學(xué)生與新知識、新技術(shù)脫節(jié)。3.3案例源于生活場景。“環(huán)境工程原理”涉及的知識是各種環(huán)境技術(shù)原理具有共性的基本原理知識，實際主要應(yīng)用于污水處理廠、火電廠和給排水等方面，與學(xué)生實際生活契合度較小，選擇這方面的案例較難激發(fā)學(xué)生的興趣。如講授保溫層內(nèi)容時，可以選擇如何讓學(xué)生將一杯開水盡可能維持較高溫度作為案例教學(xué)。此時，大多數(shù)學(xué)生會基于生活方式給出使用密封容器或者保溫杯的方法。3.4案例具有創(chuàng)新啟發(fā)性。根據(jù)具體教學(xué)內(nèi)容，教師可以選擇自己的科研方向或者環(huán)境領(lǐng)域熱點創(chuàng)新技術(shù)作為案例。如在吸附章節(jié)，可以從綠色化學(xué)概念出發(fā)，選擇反向案例展開探討，如污水中重金屬用吸附劑是否可以完全去除？教師在和學(xué)生互動的過程中可以從自身科研或全球先進(jìn)技術(shù)角度說明現(xiàn)狀以及啟迪學(xué)生改進(jìn)的思路，不僅可以使學(xué)生掌握吸附知識，還可以激發(fā)其科研創(chuàng)新興趣。案例教學(xué)的核心是案例的選擇，但案例教學(xué)的高效實施還需要其他幾個方面。首先，指導(dǎo)學(xué)生課前積極思考。由于“環(huán)境工程原理”的知識較深奧、難理解，教師在課堂上突然引入案例，學(xué)生可能難以提出專業(yè)性的策略。教師可以把需要引入的案例作為課前作業(yè)，給予學(xué)生充足的時間預(yù)習(xí)或參閱文獻(xiàn)資料，教師可以有針對性地在某些方面作一些要求，以引導(dǎo)學(xué)生較全面地查閱。其次，根據(jù)學(xué)生個體差異性和成績分布等，合理地安排學(xué)生進(jìn)行分組交流。教師要作好小組交流考評，制定恰當(dāng)?shù)囊蠛椭贫?，促使盡可能多的學(xué)生參與探討。最后，在進(jìn)行案例教學(xué)時，教師要積極和學(xué)生互動，并及時對學(xué)生討論的結(jié)果進(jìn)行指導(dǎo)，對好的方案給予肯定和鼓勵，對錯誤的觀點進(jìn)行糾正，并選擇合適的時機(jī)，使教學(xué)過程從案例分析過渡到相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容上，提高學(xué)生理論聯(lián)系實踐的能力。

4結(jié)語

將案例教學(xué)法應(yīng)用到“環(huán)境工程原理”教學(xué)中，有利于培養(yǎng)具備系統(tǒng)的專業(yè)理論基礎(chǔ)、良好素質(zhì)和綜合能力的環(huán)境領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)應(yīng)用型人才。選擇合適的案例，以教師為引領(lǐng)，以學(xué)生主動參與為主導(dǎo)，以師生互動交流為保障，案例教學(xué)法才能取得真正顯著的教學(xué)成效。

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作者:何克杰 賀小龍 劉紅盼 陳泉洲 單位:重慶文理學(xué)院