牟新利， 桑 桐， 舒 鑫， 蘇巧巧， 唐 利

(重慶三峽學(xué)院環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院， 重慶 404100)

水污染控制工程案例在物理化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

牟新利， 桑 桐， 舒 鑫， 蘇巧巧， 唐 利

(重慶三峽學(xué)院環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院， 重慶 404100)

環(huán)境類(lèi)專(zhuān)業(yè)的水污染控制工程課程需要前期大量的物理化學(xué)基礎(chǔ)，但是現(xiàn)有的物理化學(xué)課程教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容、教材體系與后續(xù)的水污染控制工程直接存在一定的脫節(jié)，結(jié)合授課教師的環(huán)境類(lèi)專(zhuān)業(yè)背景不強(qiáng)，提出了積極研讀水污染控制工程的優(yōu)秀教材，從中找出與物理化學(xué)緊密關(guān)聯(lián)部分，進(jìn)一步采用案例教學(xué)法拓展物理化學(xué)教學(xué)的范圍，結(jié)果表明案例教學(xué)可以促進(jìn)環(huán)境類(lèi)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生有效學(xué)習(xí)物理化學(xué)，為后續(xù)水污染控制工程課程的學(xué)習(xí)提供有效的支持。

物理化學(xué)；環(huán)境；水污染控制工程；案例教學(xué)

1 水污染控制工程在環(huán)境類(lèi)專(zhuān)業(yè)中的重要性

隨著我國(guó)工業(yè)的迅猛發(fā)展和人民生活水平的提高，在工業(yè)生產(chǎn)和人民生活中產(chǎn)生的廢氣、固體廢棄物、廢水等"三廢"逐年呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)，并危害到了未來(lái)人類(lèi)的生存和發(fā)展，亟需進(jìn)行無(wú)害化處理。廢水主要是居民生活污水和不同工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)廢水，此外一些工業(yè)廢渣及生活垃圾在野外暴露，經(jīng)過(guò)降雨淋洗會(huì)通過(guò)地表徑流匯入各級(jí)水體造成污染[1]。居民生活污水主要是通過(guò)污水處理廠(chǎng)進(jìn)行處理，工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)廢水由于高濃度高污染的原因不可以直接進(jìn)入市政管網(wǎng)，并且每個(gè)企業(yè)的工業(yè)廢水成份不同，因此需要有針對(duì)性的工藝，采用合適的物理、化學(xué)、生物的方法進(jìn)行廢水處理。

為了使環(huán)境類(lèi)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生掌握生活污水和工業(yè)廢水的原理和工藝，一般在環(huán)境類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程體系中開(kāi)設(shè)水污染控制工程的課程，這門(mén)課程需要用到大量的物理、化學(xué)、生物專(zhuān)業(yè)知識(shí)基礎(chǔ)，只有夯實(shí)前期的基礎(chǔ)才能更好的學(xué)習(xí)水污染控制工程中的有關(guān)理論和方法。其中，物理化學(xué)是屬于化學(xué)類(lèi)的一門(mén)重要基礎(chǔ)課程，又稱(chēng)為理論化學(xué)，具有較強(qiáng)的理論性，要求學(xué)生的邏輯推理和計(jì)算技巧較高[2]，因此環(huán)境類(lèi)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生通過(guò)物理化學(xué)的學(xué)習(xí)可以對(duì)后續(xù)的水污染控制工程課程起到有益的幫助。

2 環(huán)境類(lèi)專(zhuān)業(yè)物理化學(xué)教學(xué)中的問(wèn)題

雖然物理化學(xué)在環(huán)境類(lèi)專(zhuān)業(yè)的課程體系中占有重要的一席，但是學(xué)生仍舊感覺(jué)到公式多、原理復(fù)雜、計(jì)算困難，造成這樣的結(jié)果是多方面因素引起的[3]。首先，學(xué)生的厭學(xué)心理是導(dǎo)致教學(xué)環(huán)節(jié)難度較大的重要因素。作為大學(xué)生，很多時(shí)候都存在著高中學(xué)習(xí)累，大學(xué)可以放松放松的心理，在學(xué)業(yè)上沒(méi)有緊迫感，往往想通過(guò)期末突擊復(fù)習(xí)，但是物理化學(xué)課程需要大量的積累，因此期末成績(jī)往往不理想。第二，現(xiàn)有的物理化學(xué)教材基本為面向化學(xué)化工類(lèi)專(zhuān)業(yè)，市面上的各個(gè)版本其教材章節(jié)的順序以及內(nèi)容、例題、習(xí)題的選取基本是偏向化學(xué)化工類(lèi)專(zhuān)業(yè)，雖然有少學(xué)時(shí)的版本， 也基本上是在面向化學(xué)化工類(lèi)版本的刪減，沒(méi)有緊密結(jié)合環(huán)境專(zhuān)業(yè)類(lèi)的教材與習(xí)題冊(cè)。第三，在高校，物理化學(xué)一般是由化學(xué)專(zhuān)業(yè)背景的教師授課，環(huán)境專(zhuān)業(yè)的物理化學(xué)課程也是如此。化學(xué)專(zhuān)業(yè)科班出身的教師可以保證物理化學(xué)教學(xué)內(nèi)容上的深度，但是由于學(xué)科的差異，一般無(wú)法對(duì)環(huán)境專(zhuān)業(yè)類(lèi)物理化學(xué)課程的廣度進(jìn)行把握。在備課的環(huán)節(jié)缺乏通盤(pán)考慮，沒(méi)有考慮到環(huán)境類(lèi)專(zhuān)業(yè)物理化學(xué)的學(xué)習(xí)對(duì)水污染控制工程等后續(xù)課程的知識(shí)需求和影響。為了解決這些問(wèn)題，一方面要對(duì)學(xué)生進(jìn)行正確的引導(dǎo)，同時(shí)授課教師需要積極去了解學(xué)習(xí)環(huán)境類(lèi)專(zhuān)業(yè)的后續(xù)課程，通過(guò)完善教案去彌補(bǔ)自身專(zhuān)業(yè)上的不足和教材的局限性，促進(jìn)教學(xué)效果。

3 案例教學(xué)法在物理化學(xué)中的可行性

案例教學(xué)是一種將教學(xué)案例作為授課基礎(chǔ)，通過(guò)課堂上對(duì)案例進(jìn)行梳理分析，在時(shí)間較為短暫的條件下，訓(xùn)練學(xué)生的批判性思維技巧和能力，從而提升學(xué)生在理論上的造詣和在實(shí)踐中解決問(wèn)題的能力[4]。案例教學(xué)法在大學(xué)中的應(yīng)用，最早是在1870年左右的哈佛大學(xué)法學(xué)院，由于這種方法的有點(diǎn)頗多，進(jìn)一步推廣到其他學(xué)科，例如法律、醫(yī)學(xué)、工商管理，并從傳統(tǒng)的人文社會(huì)科學(xué)到了理工科?，F(xiàn)在物理化學(xué)教學(xué)中也逐漸采用這一形式[5]。

在案例教學(xué)中，授課需要涉及大量的資料，一方面是文字性的資料，另外一方面是教師本人參與過(guò)的一些實(shí)踐，教師將個(gè)人實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)運(yùn)用到案例教學(xué)可以更加有效的對(duì)學(xué)生產(chǎn)生說(shuō)服力。因此在環(huán)境專(zhuān)業(yè)類(lèi)的物理化學(xué)案例教學(xué)中，授課教師最好能有污水處理廠(chǎng)的工作經(jīng)歷，這樣才能將找出哪些物理化學(xué)基本理論是在后續(xù)課程中進(jìn)一步需要使用的，進(jìn)一步通過(guò)合理的水污染控制工程篩選案例完善提高物理化學(xué)的教學(xué)效果。

4 水污染控制工程案例篩選

基于上述的分析，為了找到環(huán)境類(lèi)專(zhuān)業(yè)物理化學(xué)課程與后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程水污染控制工程的交叉點(diǎn)，需要先初步了解水污染控制工程教材中哪些章節(jié)內(nèi)容上有物理化學(xué)部分的知識(shí)，才能進(jìn)一步去制作整理案例教學(xué)的教案。現(xiàn)有水污染控制工程主流教材為高廷耀等主編，高等教育出版社出版的《水污染控制工程》[6]。這套教材分為上下兩冊(cè)，上冊(cè)為污水溝道部分，下冊(cè)為污水處理部分，因此在物理化學(xué)課程選取案例方面需要從下冊(cè)中選取，經(jīng)過(guò)篩選，發(fā)現(xiàn)有5章的內(nèi)容是聯(lián)系緊密的，分別是第十章污水的物理處理、第十一章污水生物處理的基本概念和生化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)、第十二章活性污泥法、第十四章穩(wěn)定塘和污水的土地處理、第十六章污水的化學(xué)與物理化學(xué)處理，具體情況如表1所示。

表1 水污染控制工程教材中有關(guān)物理化學(xué)原理的部分章節(jié)

以表1中的§16.9超臨界處理技術(shù)為例，可以如下進(jìn)行案例教學(xué)整理。首先是將物理化學(xué)課本有關(guān)相圖相律內(nèi)容的基本概念、基本公式進(jìn)行整理，讓學(xué)生理解和掌握學(xué)習(xí)的目的。第二步是案例素材的選擇，以超臨界二氧化碳萃取為例，分析其在芴丁酯、甜菜寧、甲草胺等除草劑生產(chǎn)廢水投資費(fèi)用、操作費(fèi)用方面、以及實(shí)際凈化廢水能力的優(yōu)勢(shì)，提出相圖相律學(xué)習(xí)的重要性。具體的案例制作過(guò)程中，以模塊化進(jìn)行設(shè)計(jì)，模塊中包含四個(gè)基本環(huán)節(jié)，分別是先提出案例事件，再點(diǎn)明事件中物理化學(xué)的要點(diǎn)，進(jìn)一步對(duì)物理化學(xué)知識(shí)點(diǎn)提煉和講解，最后可以在總結(jié)的基礎(chǔ)上提出延伸和進(jìn)一步應(yīng)用的思考[7]。當(dāng)然在現(xiàn)有的環(huán)境類(lèi)專(zhuān)業(yè)物理化學(xué)課程課時(shí)較少的背景下，可以通過(guò)“翻轉(zhuǎn)課堂”等在線(xiàn)課堂的模式讓學(xué)生在課下完成前面的了解步驟，把課下無(wú)法理解的難點(diǎn)代入課堂，由授課教師點(diǎn)評(píng)、整理和歸納出知識(shí)點(diǎn)，這樣可以充分利用現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)學(xué)生全方位立體學(xué)習(xí)的能力，從而促進(jìn)對(duì)物理化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)基本能力的學(xué)習(xí)，同時(shí)也便于后續(xù)水污染控制工程課程的銜接學(xué)習(xí)。

5 結(jié)論

通過(guò)授課教師積極準(zhǔn)備后續(xù)水污染控制工程案例方面的教案，給學(xué)生積極提供直觀(guān)易懂的專(zhuān)業(yè)背景教學(xué)情景，可以促進(jìn)環(huán)境類(lèi)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生有效學(xué)習(xí)物理化學(xué)，為后續(xù)水污染控制工程課程的學(xué)習(xí)提供有效的支持。

[1] 程金楠.“三廢”處理與環(huán)境保護(hù)[J].安慶師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2000, (3):101-102.

[2] 艾 兵，周子彥，劉卉春等. 少學(xué)時(shí)物理化學(xué)課程教學(xué)改革與實(shí)踐[J]. 山東化工, 2016, 45(3):108-109.

[3] 牟新利，張 丹，胡 曉,等. 環(huán)境科學(xué)專(zhuān)業(yè)應(yīng)用型物理化學(xué)教學(xué)模式研究[J].廣州化工, 2016,44(19):209-211.

[4] 郭忠興. 案例教學(xué)過(guò)程優(yōu)化研究[J]. 中國(guó)大學(xué)教學(xué), 2010(1):59-61.

[5] 唐海燕.冶金物理化學(xué)教學(xué)中相圖的應(yīng)用案例[J].中國(guó)冶金教育, 2012 (1):27-31.

[6] 高廷耀，顧國(guó)維，周 琪.水污染控制工程(下冊(cè))[M].北京：高等教育出版社，1991:57-347.

[7] 李學(xué)峰，趙艷茹.案例法在物理化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J].大學(xué)化學(xué), 2012, 27(5):14-16.

(本文文獻(xiàn)格式：牟新利， 桑 桐， 舒 鑫，等.水污染控制工程案例在物理化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J].山東化工，2017，46(10)：164-165.)

Application of Water Pollution Control Project Case in Physical Chemistry Teaching

MouXinli,SangTong,ShuXin,SuQiaoqiao,TangLi

(Chongqing Three Gorges University, School of Environmental and Chemical Engineering, Chongqing 404100，China)

Environmental major's water pollution control engineering courses require a large number of Physical chemistry basis, but the existing physical chemistry curriculum teaching mode, teaching content, teaching materials and follow-up water pollution control engineering courses there is a certain disconnect. Combined with the teacher's environmental professional background is not strong, put forward the active study of water pollution control engineering courses excellent teaching materials, from which to find out closely related with the physical chemistry, and further use of case teaching method to expand the physical chemistry scope teaching. The results show that case teaching can promote the effective learning of physical chemistry course in environmental major's students and provide effective support for the follow - up water pollution control engineering course.

physical chemistry ；environment ；water pollution control project；case teaching

2017-03-25

重慶三峽學(xué)院第七批教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目(編號(hào)：JG150708)

牟新利(1979—)，湖北利川人，副教授，碩導(dǎo)，從事化學(xué)、環(huán)境方面的教學(xué)和科研。

G642.0

B

1008-021X(2017)10-0164-02