案例教學(xué)在“水處理高級氧化技術(shù)”課程中的研究與實踐

張潔　何士龍　張傳義　田立江

摘要：本論文探討了案例教學(xué)在“水處理高級氧化技術(shù)”研究生課程中的研究與實踐。論文以案例庫的建立為基礎(chǔ)，提出了案例的選擇原則與來源；以“案例教學(xué)的研究與實踐”為重點，對案例教學(xué)實施的基本過程和案例教學(xué)過程中教師和學(xué)生的角色任務(wù)進行了詳細(xì)闡述。通過本課題的研究和實施，強化了學(xué)生理論學(xué)習(xí)與工程實踐能力培養(yǎng)的有機結(jié)合，開闊了學(xué)生專業(yè)學(xué)術(shù)視野，提高了學(xué)生的工程實踐能力，實現(xiàn)了理論教學(xué)與實踐教學(xué)的協(xié)同提升。

關(guān)鍵詞：案例教學(xué)；高級氧化；理論教學(xué)；實踐教學(xué)

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和化工合成能力的提高，含復(fù)雜結(jié)構(gòu)有機物質(zhì)廢水的排放量日益增加，因此具有降解更復(fù)雜有機物質(zhì)能力的高級氧化技術(shù)應(yīng)運而生，受到了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。目前，國內(nèi)很多院校都在環(huán)境工程專業(yè)研究生培養(yǎng)方案中設(shè)置了《水處理高級氧化技術(shù)》課程，但是在授課內(nèi)容上主要講述Fenton、臭氧、濕式催化氧化、光催化、電化學(xué)氧化以及超臨界氧化等高級氧化技術(shù)的原理，而對各類高級氧化技術(shù)在實踐工程中如何設(shè)計、運行調(diào)控關(guān)注較少。其次，針對我國專業(yè)學(xué)位教育學(xué)術(shù)型與職業(yè)性緊密結(jié)合，強化實踐工程能力的突出特點，如何利用好課堂，提高專業(yè)型碩士研究生的工程實踐能力，是目前亟待解決的問題。案例教學(xué)應(yīng)運而生，它是將理論與實踐兩者置于一個特定的教學(xué)情景之中，同時給予研討和辯證地運用，是啟發(fā)式教學(xué)指導(dǎo)思想在教學(xué)過程中的具體運用。

鑒于此，本論文探討以案例庫的建立為基礎(chǔ)，以“案例教學(xué)的研究與實踐”為重點，可切實搭起工程理論與工程實際之間的橋梁，實現(xiàn)理論教學(xué)與實踐教學(xué)的協(xié)同提升。

一、 建立融合發(fā)展前沿與教師最新科研成果的案例庫，切實搭起工程理論與工程實際之間的橋梁，促進學(xué)生對工程知識的理解和掌握，實現(xiàn)高級氧化知識的有效建構(gòu)

工程案例的選擇要與教學(xué)內(nèi)容和培養(yǎng)目標(biāo)相一致，具有一定的典型性、啟發(fā)性和開放性：典型性能夠反映相關(guān)知識的內(nèi)容和形式，通過對典型案例的分析，使學(xué)生掌握基本理論、方法等；啟發(fā)性和開放性有助于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性和主動性，使學(xué)生認(rèn)識到工程實例的復(fù)雜性，提高學(xué)生解決復(fù)雜工程案例的能力。通過工程案例的引入，可搭建起教學(xué)內(nèi)容與工程實際之間的橋梁，促進學(xué)生對工程知識的理解和掌握，實現(xiàn)高級氧化知識的有效建構(gòu)。

1. 案例選擇原則

案例內(nèi)容應(yīng)與講授理論知識吻合。以工程案例引導(dǎo)學(xué)生對教材內(nèi)容的學(xué)習(xí)，所選案例應(yīng)緊扣教學(xué)目標(biāo)，將案例內(nèi)容與所需講授的理論知識有機融合，潛移默化地使學(xué)生完成對知識點的掌握并運用所學(xué)知識對案例展開批判分析以及深入研究。

案例應(yīng)具有典型性。案例的典型性要求緊密圍繞所要傳授的核心內(nèi)容和基本理論，選編真正具有代表性的案例，以達到通過案例教學(xué)使教師加深理解基本理論的目的。以臭氧及催化臭氧化為例，該案例的選擇應(yīng)反映臭氧對難降解有機物的去除效能與機制、各種可能影響因素以及工況的優(yōu)化選擇，緊扣臭氧及催化臭氧化的教學(xué)理論，凸顯其對難降解有機物去除這一教學(xué)主題。

案例應(yīng)具有啟發(fā)性與開放性。所選案例應(yīng)能夠引發(fā)思考，具備理論探討的價值；能夠包含和促進多種觀點的形成，為研究和深入探討展開廣闊的空間，激發(fā)學(xué)生探索的熱情，有效培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和研究能力；同時應(yīng)具有借鑒作用，可有效實現(xiàn)教學(xué)理論與教學(xué)實踐的協(xié)同提升。

2. 案例的來源

第一，實際工程案例。該類型的案例主要來源于兩個途徑：學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表的實際工程案例和通過實際調(diào)研獲取的案例。而通過實際調(diào)研獲取第一手素材基礎(chǔ)上加工編寫的教學(xué)案例，可增強案例本身的真實性、可讀性以及感染力，有助于進行更加深入和細(xì)致的分析，具有更重要的價值。

第二，相關(guān)公開發(fā)表的論文成果。針對不同高級氧化技術(shù)，在查閱大量科研論文、博碩論文以及各種專利成果的基礎(chǔ)上，對素材進行有機地整合，形成相應(yīng)的教學(xué)案例。

第三，教師科研成果。將案例教學(xué)與案例研究結(jié)合起來，依托課題組任課教師的相關(guān)科研項目和已有的科研成果，編撰形成相關(guān)案例。

二、 建立研究生專業(yè)課程的典型案例教學(xué)模式，將案例教學(xué)貫穿于教育教學(xué)的全過程之中，切實溝通和有效地整合理論教學(xué)與實踐教學(xué)，實現(xiàn)理論教學(xué)與實踐教學(xué)協(xié)同提升

1. 案例教學(xué)實施的基本過程

以實際案例引發(fā)思考，將學(xué)生引入一個特定環(huán)境工程問題中，在分析問題、解決問題、理論知識引申以及案例對比與評價過程中，教師和學(xué)生依次主導(dǎo)課堂，建立師生、生生之間的雙向和多向互動，開展平等對話和研討，以理論與實踐有機整合為宗旨，切實溝通和有效地整合理論教學(xué)與實踐教學(xué)活動。案例教學(xué)實施的基本過程如圖1所示。

首先，由教師提供案例并介紹背景知識，將學(xué)生引入一個特定的環(huán)境工程問題中，以臭氧氧化技術(shù)在某難降解有機廢水中的應(yīng)用為例，此舉可以啟發(fā)學(xué)生獨立思考，讓學(xué)生通過案例的形式明確科學(xué)理論在工程實際中應(yīng)用方式，同時對將要涉及的有關(guān)理論知識有一個感性的認(rèn)知。

其次，以分組形式以學(xué)生為主體對案例進行充分地討論分析，找出水質(zhì)特點探討臭氧氧化技術(shù)在工藝中可能的應(yīng)用環(huán)節(jié)，再由教師梳理關(guān)鍵問題，結(jié)合案例和解決方案對相關(guān)知識點進行串講，引入臭氧氧化技術(shù)與理論加以解決，并以此為切入點系統(tǒng)介紹臭氧氧化的特點與機理、影響因素、對典型難降解有機物的去除效能、臭氧與其他協(xié)同技術(shù)的應(yīng)用理論以及催化臭氧化技術(shù)的相關(guān)理論。該部分是整個過程的核心，討論中要引導(dǎo)學(xué)生以事實為依據(jù)，討論可采取個人發(fā)言、小組討論以及集體辯論等方式，讓學(xué)生充分發(fā)表看法，暢所欲言，討論時應(yīng)緊緊扣住案例展開，盡量做到學(xué)生參與的廣泛性，發(fā)言的代表性。

最后，根據(jù)實際情況對案例作適當(dāng)拓展，針對該目標(biāo)廢水，基于臭氧氧化技術(shù)，小組討論后綜合意見提出優(yōu)化方案，并在教師的指導(dǎo)下對其進行對比分析，指出討論中錯誤的地方及其產(chǎn)生錯誤的原因，對不完整、不準(zhǔn)確的地方給予補充和更正，針對學(xué)生在案例教學(xué)中的積極表現(xiàn)，適時地給予肯定，以激發(fā)學(xué)生的求知欲望。endprint

2. 案例教學(xué)過程中教師和學(xué)生的角色任務(wù)

在案例教學(xué)的過程中，教師和學(xué)生在不同階段輪流作為主體主導(dǎo)課堂。教師作為教學(xué)活動的組織者和引導(dǎo)者，指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會收集并篩選案例中的重要信息，促使學(xué)生的思維不斷深化，導(dǎo)向?qū)W生認(rèn)知結(jié)構(gòu)的正遷移。學(xué)生是案例教學(xué)的核心對象，作為參與者，變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)；作為挑戰(zhàn)者，能針對課堂上討論的觀點，適時地提出關(guān)鍵性問題或疑問，讓平淡的討論產(chǎn)生起伏，引發(fā)對案例的批判性思考。在具體的案例教學(xué)實施過程中，教師和學(xué)生各自面臨不同而又相互耦合的任務(wù)。

3. 實現(xiàn)理論教學(xué)與實踐教學(xué)協(xié)同提升

將所需掌握的知識點以案例的形式引入，并將其以一個又一個問題的形式啟發(fā)思考，通過教師與學(xué)生之間的相互分析，探索解決這些問題的方式方法，從中得出經(jīng)驗和教訓(xùn)，解決案例中的問題，從而使學(xué)生更深切地理解理論的真諦，訓(xùn)練學(xué)生分析、解決問題的實際能力，從而加深他們對基本原理和概念的理解，由此完成了由實踐到理論的深化；通過教師對理論知識的引申，學(xué)生在系統(tǒng)全面地掌握相關(guān)基礎(chǔ)理論和技術(shù)的基礎(chǔ)上，對原有工藝及運行條件進行優(yōu)化，服務(wù)于工程實踐，完成教學(xué)理論到教學(xué)實踐的升華。

教學(xué)實踐需要教學(xué)理論的引領(lǐng)和指導(dǎo)，教學(xué)理論需要教學(xué)實踐的豐富和發(fā)展，案例教學(xué)就是通過實踐-理論-實踐的方式，將兩者有機結(jié)合，實現(xiàn)教學(xué)理論和教學(xué)實踐的有效溝通，達到既提升理論，又改進實踐的目標(biāo)。

三、 結(jié)束語

通過該項目的研究和實施，建立了專業(yè)學(xué)位研究生課程教學(xué)的案例庫并在實際教學(xué)過程中加以應(yīng)用，實現(xiàn)了理論學(xué)習(xí)與工程實踐能力培養(yǎng)的有機結(jié)合，開闊了學(xué)生的專業(yè)學(xué)術(shù)視野，提高了學(xué)生的工程實踐能力，使培養(yǎng)出來的專業(yè)學(xué)位研究生質(zhì)量更高，適應(yīng)面更寬，實踐與創(chuàng)新能力更強，案例庫建設(shè)與案例教學(xué)對任課教師和學(xué)生均具有重要的實踐意義。

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作者簡介：

張潔，何士龍，張傳義，田立江，江蘇省徐州市，中國礦業(yè)大學(xué)環(huán)境與測繪學(xué)院。endprint