李昂 劉加強(qiáng)

摘 ?要 從環(huán)境工程原理的課程特點(diǎn)及課程內(nèi)容設(shè)置出發(fā)，提出板書與多媒體教學(xué)、啟發(fā)式教學(xué)與案例教學(xué)、傳統(tǒng)講授式教學(xué)與翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)方法，并適當(dāng)利用慕課資源等教學(xué)條件輔助教學(xué)，以提高課堂教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞 環(huán)境工程原理;啟發(fā)式教學(xué);案例教學(xué)法;翻轉(zhuǎn)課堂;慕課

中圖分類號(hào)：G642.3 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2019）12-0104-02

1 引言

從發(fā)展現(xiàn)狀來看，環(huán)境工程學(xué)基本內(nèi)容主要包括大氣污染防治工程、水污染防治工程、固體廢物的處理和利用、環(huán)境污染綜合防治、環(huán)境系統(tǒng)工程等幾個(gè)方面。2003年，清華大學(xué)在國內(nèi)率先開設(shè)環(huán)境工程原理課程，并作為環(huán)境工程專業(yè)主干課程。該課程在化工原理基礎(chǔ)上，結(jié)合環(huán)境治理工程中涉及的單元操作等內(nèi)容編寫而成[1]，主要講述水處理工程、大氣污染控制工程、固體廢棄物處理處置工程等環(huán)境污染防治以及生態(tài)修復(fù)工程中涉及的基本理論、共性的基本現(xiàn)象和原理以及高效、快速去除污染物的思路、手段及方法[2]，具有原理抽象、公式多、工程實(shí)踐性強(qiáng)、學(xué)科交叉等特點(diǎn)，學(xué)生學(xué)習(xí)難度較大。本文結(jié)合教學(xué)實(shí)際，從課程內(nèi)容設(shè)置、教學(xué)方法以及教學(xué)效果等方面提出幾點(diǎn)改革措施，旨在全面提高環(huán)境工程原理課程的教學(xué)質(zhì)量。

2 課程內(nèi)容的設(shè)置

環(huán)境工程原理課程理論知識(shí)覆蓋廣，工程反應(yīng)原理難度大。如何在有限的教學(xué)課時(shí)內(nèi)讓學(xué)生掌握必要的理論知識(shí)及工程設(shè)計(jì)計(jì)算方法，并結(jié)合實(shí)際教學(xué)案例，提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力，從而把理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐當(dāng)中，成為教學(xué)中需要解決的問題。因此，在課程內(nèi)容選擇和重難點(diǎn)的把握上需加以重視。一方面，結(jié)合該課程與“水污染控制工程”“大氣污染控制工程”等其他專業(yè)課程間的共同點(diǎn)以及專業(yè)自身特點(diǎn)，將最具課程特色的內(nèi)容列為重點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容，避免由于重復(fù)而造成的學(xué)時(shí)資源浪費(fèi);另一方面，結(jié)合環(huán)境工程中廢水、廢氣、固廢的污染特點(diǎn)、常用的處理工藝等，將教材內(nèi)容中的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行梳理，合理確定重難點(diǎn)，如重點(diǎn)講解分離過程原理中沉降、過濾、吸收、吸附等章節(jié)，便于學(xué)生更好地運(yùn)用理論知識(shí)解決廢水、廢氣等污染控制工程中的實(shí)際問題。

3 教學(xué)方法

多媒體與傳統(tǒng)板書有效結(jié)合 ?板書是一種傳統(tǒng)的教學(xué)手段[3]，是教學(xué)內(nèi)容的導(dǎo)讀圖，主要顯示課堂的層次和結(jié)構(gòu)。課堂上，隨著粉筆的舞動(dòng)，教師帶動(dòng)學(xué)生的思緒共同思考。然而傳統(tǒng)教學(xué)方法存在諸多不足，如學(xué)習(xí)效率低下，講課進(jìn)度緩慢，提供信息局限，甚至僅局限于教材內(nèi)容，學(xué)生往往認(rèn)為內(nèi)容都可以在書上自學(xué)，上課不愛聽而課后又不能自覺學(xué)習(xí)，造成教學(xué)失敗。因而，在教室中配備多媒體計(jì)算機(jī)，利用大量形象逼真的圖片以及栩栩如生的視頻活躍課堂氣氛，豐富教學(xué)內(nèi)容，從而取得良好的教學(xué)效果[4]。

然而，運(yùn)用多媒體教學(xué)時(shí)，學(xué)生的注意力又容易被色彩鮮艷的圖片及豐富的動(dòng)畫所吸引，而對(duì)教學(xué)內(nèi)容缺乏思考，與教師之間缺少互動(dòng)，大家把注意力都集中在大屏幕上，一堂課下來，學(xué)生似懂非懂，云里霧里，很難抓住講課重點(diǎn)[3]。對(duì)于環(huán)境工程原理這門理論性很強(qiáng)、不易理解的課程，教學(xué)中過于依賴多媒體教學(xué)，容易造成學(xué)生學(xué)習(xí)蜻蜓點(diǎn)水的結(jié)果。

在這種情況下，可以將多媒體教學(xué)和板書這種傳統(tǒng)教學(xué)手段相結(jié)合。如對(duì)于原理的講解，特別是公式的推導(dǎo)及習(xí)題的演算，宜多采用傳統(tǒng)板書的方式，每一步的推導(dǎo)和演算過程，都能夠帶動(dòng)學(xué)生的思緒，便于讓學(xué)生跟上教師的思路，同時(shí)帶動(dòng)學(xué)生共同思考;而對(duì)于一些實(shí)際工程設(shè)備的演示，則可以借助多媒體圖片和視頻進(jìn)行教學(xué)，以便使教學(xué)內(nèi)容更為形象化，讓學(xué)生可以更為具體地應(yīng)用基本理論。

啟發(fā)式教學(xué)與案例教學(xué)相結(jié)合 ?我國古代大教育家孔子很重視啟發(fā)式教學(xué)[5]，曾曰：“不憤不啟，不悱不發(fā)?！睂?duì)教師來講，應(yīng)該通過自己的外因作用，調(diào)動(dòng)起學(xué)生內(nèi)在的積極性。

案例教學(xué)法[6]由美國哈佛商學(xué)院所倡導(dǎo)，是一種以案例為基礎(chǔ)的教學(xué)法。案例本質(zhì)上是提出一種教育的兩難情境，沒有特定的解決之道，而教師于教學(xué)中扮演設(shè)計(jì)者和激勵(lì)者的角色，鼓勵(lì)學(xué)生積極參與討論。不像是傳統(tǒng)的教學(xué)方法，教師是一位很有學(xué)問的人，扮演傳授知識(shí)的角色。

作為專業(yè)基礎(chǔ)課，環(huán)境工程原理涵蓋的原理知識(shí)很多，如果采取填鴨式、滿堂灌的做法，單純地將現(xiàn)成的答案灌輸給學(xué)生，學(xué)生往往只知其然，不知其所以然，更加會(huì)缺乏靈活運(yùn)用和獨(dú)立思考的能力[3]。因此，建議盡量采取啟發(fā)式教學(xué)方法，讓學(xué)生積極思考，在此基礎(chǔ)上再對(duì)他們進(jìn)行啟發(fā)、開導(dǎo)，這才符合教學(xué)規(guī)律。今天的教學(xué)過程仍需加以借鑒。另一方面，環(huán)境工程原理課程內(nèi)容涉及較多的污染控制技術(shù)，如果簡單地照本宣科，顯然收不到良好的教學(xué)效果。如果采用案例教學(xué)法，將現(xiàn)實(shí)中的所見所聞帶入課堂，培養(yǎng)學(xué)生的想象力，加之現(xiàn)場教學(xué)，將收到事半功倍的效果。

如在重力沉降章節(jié)教學(xué)過程中，可以通過提問引導(dǎo)、現(xiàn)場舉例、聯(lián)想實(shí)際等教學(xué)方法進(jìn)行講解。首先，通過手中粉筆的受力為例，分析顆粒物在重力場中的受力情況;其次，通過分析沉降速率方程，引導(dǎo)學(xué)生思考沉降速率的影響因素以及沉降速率方程的應(yīng)用;再次，通過介紹摩擦數(shù)群法中沉降速率的求解方法，引導(dǎo)學(xué)生思考如何運(yùn)用摩擦數(shù)群關(guān)系曲線求解顆粒粒徑;第四，以講臺(tái)區(qū)域?yàn)槔?，假設(shè)為一封閉箱體，自己帶著粉筆走動(dòng)，講解降塵室工作原理;最后，通過帶領(lǐng)學(xué)生去污水處理廠現(xiàn)場教學(xué)，講解重力沉降在廢水處理過程中的應(yīng)用。整個(gè)過程下來，不僅容易集中學(xué)生的思想，也能啟發(fā)學(xué)生的思維，舉一反三、觸類旁通。

傳統(tǒng)講授式教學(xué)與翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)相結(jié)合 ?學(xué)校產(chǎn)生前，教學(xué)主要是口耳相傳、示范模仿。17世紀(jì)捷克教學(xué)家夸美紐斯首創(chuàng)班級(jí)授課制[7]，創(chuàng)造了“觀察—記憶—理解—練習(xí)”的教學(xué)模式。蘇聯(lián)教學(xué)家凱洛夫最終完善了這一理論，創(chuàng)設(shè)的“復(fù)習(xí)舊課—導(dǎo)入新課—講解新課—鞏固新課—布置作業(yè)”模式被沿用至今。教師通過口頭語言向?qū)W生傳授知識(shí)、培養(yǎng)能力、進(jìn)行思想教育，可以大規(guī)模地向全體學(xué)生進(jìn)行教學(xué)，擴(kuò)大了單位教師的教學(xué)能量，有助于提高教學(xué)效率。

然而，班級(jí)授課制也存在一些局限性且日益突出。首先，教學(xué)活動(dòng)多由教師做主，學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和獨(dú)立性受到一定程度的限制，使得學(xué)生主要接受現(xiàn)成的知識(shí)成果，其探索性、創(chuàng)造性不易發(fā)揮;其次，學(xué)生動(dòng)手機(jī)會(huì)較少，教學(xué)的實(shí)踐性不強(qiáng)，不利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際操作能力;再次，它的時(shí)間、內(nèi)容和進(jìn)程都固定化、形式化，不能夠容納和適應(yīng)更多的教學(xué)內(nèi)容和方法;最后，班級(jí)授課制強(qiáng)調(diào)的是統(tǒng)一、齊步走，難以照顧學(xué)生的個(gè)別差異，不利于因材施教。

為了彌補(bǔ)班級(jí)授課制的不足，可以將班級(jí)小型化，即把一個(gè)班暫分為若干個(gè)小組，由教師規(guī)定共同的學(xué)習(xí)任務(wù)并由學(xué)生分組學(xué)習(xí)。在這個(gè)過程中可以引入翻轉(zhuǎn)課堂[8]教學(xué)模式，將“信息的傳遞”和“知識(shí)的同化吸收”進(jìn)行翻轉(zhuǎn)。一方面，教師為學(xué)生提供教學(xué)視頻、在線輔導(dǎo)以及相互交流的平臺(tái)，學(xué)生分組學(xué)習(xí)，完成“信息的傳遞”;另一方面，學(xué)生根據(jù)學(xué)習(xí)的情況在課堂上為其他同學(xué)講解，教師為學(xué)生解決疑惑，提供學(xué)生相互交流的機(jī)會(huì)，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和內(nèi)化，達(dá)到“知識(shí)的同化吸收”的目的，從而促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的自覺性。因此，翻轉(zhuǎn)課堂作為一種新興的教學(xué)手段，亦會(huì)為學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)提供更為便利的條件。

慕課等新式教學(xué)手段的應(yīng)用 ?慕課（MOOC）是近些年涌現(xiàn)出來的一種在線課程開發(fā)模式，是為了增強(qiáng)知識(shí)傳播而由具有分享和協(xié)作精神的個(gè)人組織發(fā)布的、散布于互聯(lián)網(wǎng)上的開放課程。這一大規(guī)模在線課程掀起的風(fēng)暴始于2011年秋天，被譽(yù)為“印刷術(shù)發(fā)明以來教育最大的革新”，呈現(xiàn)“未來教育”的曙光。2012年，美國的頂尖大學(xué)陸續(xù)設(shè)立網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)，在網(wǎng)上提供免費(fèi)課程，給更多學(xué)生提供了系統(tǒng)學(xué)習(xí)的可能。

鑒于環(huán)境工程原理課程的特點(diǎn)，其超越課本要拓展的知識(shí)比較多，因此，單純按照傳統(tǒng)的教學(xué)模式是沒有足夠的課時(shí)來進(jìn)行拓展的。慕課教學(xué)資源則可以扮演這一角色，不僅可以突破傳統(tǒng)課程時(shí)間、空間的限制，而且有助于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情。首先，可以安排優(yōu)秀的教師來錄制課程，從而保證了課程的質(zhì)量，而且在課程的時(shí)間上相對(duì)沒有限制，可以保證課程的廣度和深度。其次，微課[9]作為短視頻的形式與精裝的內(nèi)容，短而精煉，有利于學(xué)生更快地掌握重點(diǎn)，符合大多數(shù)學(xué)生的心理，如果應(yīng)用到環(huán)境工程原理教學(xué)中，應(yīng)該會(huì)取得較好的效果。

4 結(jié)語

當(dāng)今社會(huì)科技迅猛發(fā)展，為了培養(yǎng)出的學(xué)生適應(yīng)當(dāng)代社會(huì)的需要，必須改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式。環(huán)境工程原理課程原理抽象、公式多、工程實(shí)踐性強(qiáng)、學(xué)科交叉的特點(diǎn)，導(dǎo)致課程學(xué)習(xí)理解難度大。通過采用將板書與多媒體教學(xué)相結(jié)合、啟發(fā)式教學(xué)與案例教學(xué)相結(jié)合、傳統(tǒng)講授式教學(xué)與翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)方法，并適當(dāng)利用MOOC、微課等新興教學(xué)方式，輔助此門課程教學(xué)，有助于學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，增強(qiáng)教學(xué)效果。

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