案例式教学在“物理性污染控制工程”课程教学中的应用

邱 斌 孙德智

(北京林业大学环境科学与工程学院，北京 100083)

案例式教学在“物理性污染控制工程”课程教学中的应用

邱 斌 孙德智

(北京林业大学环境科学与工程学院，北京 100083)

针对环境工程专业“物理性污染控制工程”课程的特点，探讨了案例式教学在该课程教学中实施的可行性。同时针对“物理性污染控制工程”课程教学存在的问题，以“噪声污染控制工程”教学内容为例，从工程案例的教案设计、课堂教学方式和实际工程综合训练3个方面对“物理性污染控制工程”课程开展案例式教学进行了探索。首先应利用工程案例进行教学，增强学生对课程教学内容的理解；其次利用多种教学手段，增强学生课堂的参与度；第三，利用综合实践训练，增强学生对所学污染控制技术的应用能力。“物理性污染控制工程”课程实施案例式教学后，激发了学生的学习兴趣，提高了学生自主学习的能力，培养了学生解决复杂环境问题的能力，满足了环境工程专业教育认证的要求，培养了高质量的环境工程实践型专业人才。

环境工程；物理性污染控制工程；案例教学；工程实践

一、案例式教学在“物理性污染控制工程”课程教学中实施的可行性

(一)“物理性污染控制工程”课程的特点

“物理性污染控制工程”是环境工程专业的主要课程之一，与“水污染控制工程”“大气污染控制工程”和“固体废弃物污染控制工程”等构成了环境工程的主要专业课程。课程教学内容包括噪声、振动、电磁辐射、放射性、光及热等6种物理性污染及其控制技术，是一门工程性很强的专业课程。“物理性污染控制工程”课程内容多，学时少,各项控制技术的基础理论计算公式较多且较为抽象。因此，如何在有限的学时内引导学生较好地掌握教学内容，并能在实际工程中加以应用，是本课程教学中需要解决的问题。

(二)案例式教学在“物理性污染控制工程”课程教学中实施的可行性

案例式教学是一种开放式、互动式的新型教学方式[1]，是在课程教学过程中引入典型案例，以点带面讲授相关教学内容的一种教学方法，旨在提高学生的逻辑分析能力和解决实际问题的能力。“物理性污染控制工程”课程内容涉及了各类物理性污染控制技术理论及其在实际工程中的应用方法。其概念、原理、控制技术及其工程应用方法等内容非常抽象，加之学生的实际工程背景较弱，因此对课程知识的理解有限。采用实际工程案例的教学模式正好能解决该门课程教学过程中存在的这些问题。目前，北京林业大学环境工程专业已通过工程教育认证，按照认证要求课程的设置要针对实际复杂的环境工程问题，学生通过课程的学习要具备分析问题和解决实际环境工程问题的能力[2]。案例式教学一方面可以使教学中抽象的内容变得更加形象，增强学生对各项污染控制技术的理解；另一方面通过综合训练也能提高学生对各项技术在实际工程中的应用能力。因此，工程案例教学模式应用于“物理性污染控制工程”课程教学是可行的。

二、“物理性污染控制工程”课程教学存在的问题

目前，虽然已有同行从教学手段[3]、教学内容[4]、教学方法和考核方式[5]等方面对“物理性污染控制工程”课程进行了改革，并取得了较好的教学效果，但是“物理性污染控制工程”课程教学仍存在着一些问题。

(一)课程教学内容多且抽象，学生难以理解

“物理性污染控制工程”课程包括6种物理性污染及其控制技术，其内容涉及了各种物理学概念和原理，如声波的传递、声波在多孔材料中的吸收、声波在多孔吸声板中的传递过程等，大部分内容都是抽象的，学生理解起来较为困难。

(二)重理论教学，轻实践教学

目前“物理性污染控制工程”课程仍采取教师讲授的教学模式，学生虽然在理论层面上了解了各种物理性污染的控制技术，但是这些污染控制技术在实际工程中的应用方法学生并不了解。这种以教师讲授为主的教学方式，缺少对学生解决实际工程问题的训练，无法让学生针对实际工程来综合应用所学的各项物理性污染的控制技术，因此影响了学生污染控制工程实践能力的提升。

三、案例式教学在“物理性污染控制工程”课程教学中的实施

针对“物理性污染控制工程”课程教学中存在的问题，笔者采取工程案例式教学模式，对课程进行了改革。以“噪声污染控制工程”教学内容为例，从工程案例的教案设计、课堂教学形式和实际工程综合训练3个方面进行了探索。

(一)结合工程案例开展课堂教学，加强学生对课程教学内容的理解

1．精心选择工程案例

案例是开展案例教学至关重要的因素，因此教师应精心选取教学案例。教学案例应选取学生熟悉的、与学生生活相关的工程项目或者著名的工程案例。笔者所选用的工程方案中包括了工程中降噪的所有技术(吸声技术、消声技术和隔声技术)。为了使所选工程案例能涵盖这些降噪技术，教师可在原有工程案例的基础上通过增加工程条件使得该工程案例能囊括更多的教学内容，以达到良好的教学效果。

教师精心选取的工程案例可以提前布置给学生进行学习了解，之后在课堂上以学习小组的形式汇报学习的内容。教师可以简要讲解各种控制技术的原理和使用条件，带领学生深入研究工程案例，以加强学生对各项控制技术的理解。

2．结合工程案例进行理论教学

“物理性污染控制工程”课程是在大三下学期开设的，笔者在讲授课程重要内容“噪声污染控制工程”时，教案包括两部分内容：一是理论学习教案，二是经过周密设计的工程案例教案。理论学习教案从科学理论的角度介绍了噪声的产生、概念、评价方法以及各种噪声污染控制技术(包括吸声、隔声和消声)的原理。根据环境工程专业教学大纲，这些内容有一部分与大一下学期开设的“大学物理”和大三上学期开设的“环境监测”课程内容重叠，因此笔者精简了声学基础和噪声评价方法等重合部分的教学内容，在课堂上只针对重点、难点内容做讲解。工程案例教案是一项实际建设工程的噪声污染的控制方案。教师要求学生对此案例进行归纳、总结，提炼出噪声污染的控制技术，在理论学习的基础上，熟悉、掌握和总结不同特征噪声的控制技术在工程中的使用条件和降噪效果。教师通过学生提炼的工程案例的内容，掌握学生学习的真实情况，并针对学生的学习情况，不断调整和改进教学内容。

案例选取后，教师对学生的引导也是非常关键的[6]。教师首先根据教学需要设计出一系列要求学生回答的问题，这些问题应与教学内容密切相关，问题的难度则需层层递进、触类旁通。其次，在课堂上，教师应鼓励学生按照教学内容对工程案例进行解析，通过设计的问题引导学生对教学内容进行消化理解。教师通过学生回答问题的情况来掌握学生的学习情况。例如，笔者以北京林业大学新建锅炉房为教学工程案例，首先以该项目在运行中产生的噪声给校园生活带来烦恼为切入点，引导学生了解噪声的概念、噪声产生的本质，从而加深对噪声控制技术的理解；其次，笔者根据锅炉房生产运行中的噪声，设计了这些噪声具有什么特征、采用什么方法进行监测、如何评价这些噪声污染等问题，通过探讨问题的答案，带领学生回忆理论教学及案例教学中各种噪声污染控制技术及其各项技术使用的条件和可达到的降噪效果。

(二)依托工程案例，加强学生综合能力的培养

1．指导学生开展课外自学，培养自主学习的能力

环境工程专业“物理性污染控制工程”课程教学内容较多，包括噪声污染控制工程、振动污染控制技术、电磁辐射污染控制技术、放射性污染控制技术、热污染控制技术和光污染控制技术6部分内容，但学时较少，仅有24学时。环境工程专业培养方案要求，在大一的“大学物理”课程中已涉及声、热、光、电、磁等基础理论的内容，大三上学期开设的“环境监测”课程涉及了各种物理性污染的监测和评价方法。因此，为了节约课时并达到较好的教学效果，笔者要求学生在上课前自行完成理论教案和工程案例教案的学习，在学习理论教案和工程案例教案的原始材料的基础上，初步理解和总结归纳工程案例教案中所采用的控制技术。通过自学，避免了教师向学生“灌输”知识的弊端，同时也培养了学生自主学习的能力。

为了提高教学质量、满足环境工程专业工程教育认证的要求，培养出高质量的工程型人才，笔者还加强了学生对各项物理性污染最新工程控制技术的学习。通过引导学生在课后看视频讲座、阅读课外书刊或与教师及同学讨论等方式来完成该部分内容的学习与总结。教师可在课堂上留出部分时间，让学生以学习小组的形式分享学习成果。在这个环节，要求教师及时掌握控制技术发展的新动态，并能对学生所讲的前沿技术进行点评。自主学习的形式可以提升学生对各项控制技术发展动态的理解，使其具备解决实际环境工程问题的能力[2]。

2．以问题为引导讲授工程案例，加强学生对理论知识的理解

教师通过对实际工程案例的讲授，一方面可以使学生形象理解污染控制中各项技术措施的原理，另一方面还可以使学生进一步了解这些污染控制技术和措施在实际工程中的应用条件和效果。教师在在讲解过程中，需要根据课堂的进程设计适当的问题来引导学生逐步进行深入学习。教师可采用苏格拉底教学法，利用设计好的问题不断追问学生，直到学生理解为止。但是在该阶段，教师应照顾到大多数的学生，避免向一名或者少数几名学生提问，以提高学生的整体课堂参与度。

3．围绕工程案例增加实践教学环节，提升学生的工程认知能力

作为一门工程控制课程，课堂教学可使学生了解各项工程措施的原理、适用条件等。但仅有课堂教学不能提升学生的实际操作能力，因此应适当增加实践教学环节，以培养学生的实践能力。但实践教学必须在理论课程学习完成后才可以进行。例如，在完成理论学习后，笔者带领学生参观了北京林业大学新建的锅炉房工程，现场考察了各项污染控制措施在实际工程建设中的使用方法。面对实际工程案例，学生能迅速掌握、了解和区分吸声、隔声和消声技术以及多种污染控制技术在实际工程中的综合使用方法，提高了学生对工程的认知能力。

(三)结合工程案例开展综合实践训练，增强学生对污染控制技术的应用能力

在实际工程中，各类污染往往是同时存在的，在复杂环境体系中如何综合应用所学的污染控制技术是“物理性污染控制工程”课程教学的最终目标，也是环境工程专业工程教育认证的要求。为了提高学生解决实际工程问题的能力，“物理性污染控制工程”课程增加了综合实践训练环节。在该环节中，教师设计一个污水处理厂的案例，给定污水处理厂运行的基本资料，包括噪声、振动、电磁辐射、放射性、光及热等课程所涉及的各类物理性污染源。学生根据所学的课程知识，理清该污水处理厂存在的物理性污染源及污染特征，针对各类物理性污染的特征选用适合的控制技术，并结合污水处理厂的实际情况，设计一套解决各项物理性污染的综合控制方案。通过设计物理性污染的综合控制方案，教师可以综合考察学生对各项污染控制技术的理解和掌握程度以及对各项污染控制技术措施的综合使用能力，同时也增强了学生对工程建设的认知。

四、案例式教学在“物理性污染控制工程”课程教学中实施的成效

(一)激发了学生的学习兴趣

兴趣是最好的老师，学生的学习兴趣对于课程学习是非常重要的。笔者选取学生熟悉的、与学生生活相关的事件为教学工程案例，就是为了激发学生的学习兴趣。例如北京林业大学在建锅炉房项目以及城市污水处理厂，均为环境工程专业学生所熟知的案例。而在“振动污染控制工程”和“放射性污染控制工程”教学中选用塔科马大桥事件和切尔诺贝利事件等著名历史事件，都是容易吸引学生注意力、激发学生学习兴趣的教学案例。科学地选取教学案例，不仅能激发学生的学习兴趣，而且能提高教学效果。

(二)提高了学生自主学习的能力

教师在课前引导学生自习基础理论内容和工程案例基础材料，并在学习理论内容的基础上，总结、归纳工程案例中的各项污染控制措施，不仅提高了学生自主学习的能力，同时也促进了学生对新知识的收集和整理。这项训练既培养了学生自主学习新知识的能力，也培养了学生的科研能力。

(三)培养了学生解决复杂环境问题的能力

教师通过引导学生利用所学的理论知识解析实际工程案例，提高了学生理论联系实际的能力，而综合实践训练提高了学生解决复杂环境问题的能力。案例式教学增强了环境工程专业学生对物理性污染控制工程建设的认识，满足了环境工程专业认证的要求，从而培养出高质量的环境工程实践型专业人才。

[1] 万猛，李晓辉.问解案例教学法[J].中国大学教育，2014(3)：73-79.

[2] 程翔，孙德智，王毅力，等.基于工程教育认证标准的环境工程专业课程教学体系的构建——以北京林业大学为例[J].中国林业教育.2017，35(1)：35-38.

[3] 詹艳慧，林建伟.“物理性污染控制工程”的教学实践与思考[J].教育教学论坛，2016(48)：117-119.

[4] 王立立，金腊华，王伯光，等.构建“物理性污染控制工程”教学新模式的实践[J].教育教学论坛，2015(7)：141-142.

[5] 洪新，唐克.“物理性污染控制工程”教改体会[J].教育教学论坛，2014(41)：130-132.

[6] 郑淑芬.案例教学法的作用、实施环节及需要注意的问题[J].

教育探索，2008(4)：56-57.

(责任编辑 王 伟)