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1、水污染控制工程學習領(lǐng)域課程教學設計水污染控制工程學習領(lǐng)域課程教學設計一、學習領(lǐng)域定位 課程組通過調(diào)研、科學分析當前水污染控制行業(yè)就業(yè)形勢及畢業(yè)生信息反饋情并積極征求水污染控制行業(yè)專家意見，對典型工作任務進行了如下分析：圖1 典型工作任務分析污水從產(chǎn)生到得到處理能排放或回用，必須完成污水設計并投產(chǎn)及運行管理過程。因此，合理的工藝設計及良好的運行管理能力是水污染控制從業(yè)人員的核心能力。為了保證學生能力培養(yǎng)目標的實現(xiàn)，在學習水污染控制工程課程前，需要完成環(huán)境工程制圖CAD制圖、環(huán)境微生物學、環(huán)境監(jiān)測、化工原理等基礎(chǔ)課程和專業(yè)基礎(chǔ)課程。學習水污染控制工程課程的同時或者完成學習后，需要學習給排水工程設計

2、（管道工程）、施工概論等后續(xù)課程。二、學習目標1.專業(yè)能力學以致用是能力培養(yǎng)根本。通過任務訓練，學生動手，在完成任務過程中實現(xiàn)知識、技能一體化。學生應該具備如下技能： 能夠運行工具書進行給定水質(zhì)、水量的污水廠工藝設計 能夠利用設計數(shù)據(jù)繪制工藝圖 能夠讀懂別人設計的工藝圖并指導施工 能夠運行所學根據(jù)具體現(xiàn)場工藝制定調(diào)試方案 能夠籌備必要的監(jiān)測試驗室 能夠利用監(jiān)測儀器、藥劑對水質(zhì)指標、運行指標進行監(jiān)測并準確記錄 能夠運行監(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)果進行合理分析并指導運行管理、異常問題的解決 能夠所學及經(jīng)驗及時判斷運行異常并及時制定解決方案并解決異常問題 通過合作提高解決問題和與人合作的能力2.方法能力 能舉一反三

3、，適應崗位變化的可持續(xù)發(fā)展能力 主動學習新技術(shù)、新技能并應用到工作崗位能力。 熟悉掌握最新國家、地方、行業(yè)相應環(huán)保規(guī)范 同行業(yè)不同情況的類比調(diào)研及對比分析、統(tǒng)計能力3.社會能力 具有較強的與人交流能力。 具有小組團結(jié)合作和協(xié)作能力。 具有良好的心理素質(zhì)和克服困難的能力。三、學習內(nèi)容為了保證學生學有所成、學有所用，畢業(yè)后走上工作崗位能快速上手，高質(zhì)量勝任工作崗位并能有較好的可持續(xù)發(fā)展空間。課程組及專家組在共同研究并確定課程定位基礎(chǔ)上組織教學內(nèi)容。教學內(nèi)容確定原則是以工作過程為導向，培養(yǎng)學生的職業(yè)能力及社會關(guān)鍵能力。結(jié)合實際工作崗位需求及學生主要崗位面向確定了如下學習內(nèi)容。學習情境學習單元參考學時

4、情境名稱情境描述1.城鎮(zhèn)生活污水廠的設計 以“典型城鎮(zhèn)生活污水廠”設計任務為載體，通過項目、任務鍛煉，學生熟練掌握任務分析、資料調(diào)查分析、制定方案、工藝設計、圖紙繪制的程序及方法。1.1設計任務研究分析2961.2現(xiàn)場調(diào)研與資料整理41.3方案構(gòu)思、論證與確定 81.4工程設計計算書制定481.5工程圖紙繪制281.6工程現(xiàn)場簡單施工指導102.工業(yè)廢水處理站的設計在學會對“生活污水廠的設計”基礎(chǔ)上，加強對工業(yè)廢水的“可生化性”分析，以便進行針對性工藝設計。2.1工業(yè)廢水與生活污水特點分析345（設計）2.2不同廢水可生化性判定42.3幾種典型廢水方案分析62.4特定廢水工藝設計、計算323.

5、城鎮(zhèn)生活污水廠運行管理以“城鎮(zhèn)生活污水廠運行管理”項目為訓練載體，通過各組成任務訓練，讓學生熟悉真實工作情境，掌握工作程序與方法。3.1 調(diào)試條件確定、人員安排2403.2單機調(diào)試、全線調(diào)試43.3試運行43.4日常管理63.5異常解決與總結(jié)評估244.簡單工業(yè)廢水處理站調(diào)試、運行管理以“簡單工業(yè)廢水處理站運行管理”項目為訓練載體，強化鍛煉學生的常規(guī)廢水的調(diào)試、管理及問題解決能力。4.1單機調(diào)試、全線調(diào)試2204.2日常管理64.3異常解決與總結(jié)評估125.復雜工業(yè)廢水處理站調(diào)試、運行管理復雜廢水處理難度加大，以“復雜工業(yè)廢水處理站運行管理”項目為訓練載體，通過特定子任務的情境鍛煉，升華學生的

6、實踐能力。5.1單機調(diào)試、全線調(diào)試240（實訓）5.2重點生化系統(tǒng)日常管理85.3異常解決與總結(jié)評估30四、學習領(lǐng)域設計說明1.學習領(lǐng)域設計基于對學習領(lǐng)域課程模式的研究，課程組邀請行業(yè)專家進行崗位能力需求分析，梳理職業(yè)工作過程，確定“水污染控制工程”典型工作任務。在“典型工作任務子任務小任務”工作分析的基礎(chǔ)上，依據(jù)教學分析從而確定“學習領(lǐng)域-學習情境學習單元”。以項目或任務為載體的教學情境中，盡可能地由學生獨立計劃、獨立實施、獨立檢查、獨立修正和獨立評價，讓學生在行動中學習，在學習中行動。讓學生在任務中學習,在主動中發(fā)展,在合作中增長知識;創(chuàng)設一種適合學生主動發(fā)展的空間和氛圍,讓學生去看、去想

7、、去做。（1）污水廠工藝系統(tǒng)設計 學習領(lǐng)域整體設計典型工作任務分析工作工作內(nèi)容工作任務污水廠工藝設計接受任務對污水處理任務進行針對分析，為方案確定打下初步基礎(chǔ)考察調(diào)研在任務分析的基礎(chǔ)上，對污水處理廠或工廠實際情況進行現(xiàn)場考察，盡可能拿到第一手資料、并作類似工程類比調(diào)查方案論證根據(jù)任務分析及調(diào)查情況，選擇不少于3套方案，進行技術(shù)、經(jīng)濟綜合分析，確定最優(yōu)方案工藝計算根據(jù)選擇的最優(yōu)方案進行工藝計算圖紙繪制根據(jù)工藝設計數(shù)據(jù)，手動、CAD設計圖紙學習領(lǐng)域整體設計學習內(nèi)容生活污水工業(yè)廢水情境1情境2接受任務分析設計任務：水量、水質(zhì)、出水要求考察調(diào)研現(xiàn)場考察類比工程調(diào)研方案論證制定多套方案技術(shù)、經(jīng)濟比對分析

8、工藝計算物化系統(tǒng)設計可生化系統(tǒng)設計好氧系統(tǒng)設計厭氧系統(tǒng)設計圖紙繪制手繪構(gòu)筑圖紙 CAD繪制構(gòu)筑圖紙（2）污水廠調(diào)試、運行管理 學習領(lǐng)域整體設計典型工作任務分析工作工作內(nèi)容工作任務污水廠調(diào)試運行管理打江山調(diào)試調(diào)試條件確定調(diào)試工作準備及人員安排單機、單元、全線的調(diào)試守江山試運行設計參數(shù)試運行最佳工況點試運行日常巡視指標檢測、分析污水、污泥狀態(tài)觀察、設備聲響、跑冒滴漏、銹蝕檢查指標檢測、數(shù)據(jù)記錄、分析保江山異常故障分析、應對措施、監(jiān)控經(jīng)驗總結(jié)、評價設備運行故障分析、應對、監(jiān)控構(gòu)筑物故障分析、應對、監(jiān)控異常問題經(jīng)驗總結(jié)、應對方案評價及改善從頭來污水控制系統(tǒng)崩潰，從新開始 調(diào)試、試運行、日常管理、異常解

9、決（實訓） 學習領(lǐng)域整體設計工作內(nèi)容生活污水（基礎(chǔ)）工業(yè)廢水情境1情境2情境3簡單工業(yè)廢水（強化）復雜工業(yè)廢水（升華）調(diào)試調(diào)試條件確定調(diào)試工作準備及人員安排單機、單元、全線調(diào)試試運行設計參數(shù)試運行最佳工況點確定運行管理污水、污泥狀態(tài)觀察設備聲響、跑冒滴漏、銹蝕檢查指標檢測、數(shù)據(jù)記錄、分析故障解決設備故障分析、應對構(gòu)筑物故障分析、應對、監(jiān)控經(jīng)驗總結(jié)、評價及改善實訓（多種污水中試設備運行）注：1.工業(yè)廢水運行管理難于生活污水。2.簡單工業(yè)廢水指有機物濃度高于生活污水但沒有毒害。3.復雜工業(yè)廢水指成分復雜并有毒害成分。2.學習情境設計學習情境1：生活污水廠設計 參考學時：96學習目標以“生活污水廠”

10、項目為載體，進行“污水廠設計”學習情境鍛煉。學習目標以學生為出發(fā)點的，核心是計算與施工專業(yè)能力目標的培養(yǎng)。通過完成項目，學生能夠使用計算工具書及參照已有類似工程數(shù)據(jù)進行工程設計計算、圖紙繪制并能指導現(xiàn)場施工。通過情境訓練，增強團隊合作能力、圖紙讀識能力、計算機操作能力。學習單元教學方法和建議單元名稱任務載體1.1設計任務研究分析設計任務及要求分析示范教學法，分組討論教學法1.2現(xiàn)場調(diào)研與資料整理地形圖、氣象、地質(zhì)資料、類似工程資料搜索現(xiàn)場教學法、仿真教學法 1.3方案構(gòu)思、論證與確定 通過分析掌握的設計資料，進行類似工程調(diào)查，進行不少于3個設計方案的構(gòu)思，并進行經(jīng)濟、技術(shù)對比分析確定最佳方案。

11、分組討論教學法 角色扮演法建議組織學生分組進行方案構(gòu)思論證，并進行甲、乙方代表角色扮演，敲定最佳方案。1.4工程設計計算書制定完成選定方案的設計/計算任務教學法 引導文教學法 建議分配具體任務到各小組，各小組獨立完成。1.5工程圖紙繪制用圖紙表達設計數(shù)據(jù)及設計思想任務教學法 引導文教學法建議分配具體任務到各小組，各小組獨立完成。1.6工程現(xiàn)場簡單施工指導依據(jù)設計成果指導施工示范教學法 現(xiàn)場教學法學習情境2：工業(yè)廢水處理站設計 參考學時：45學習目標以 “工業(yè)廢水處理站”典型項目為載體，學習目標以學生為出發(fā)點的，核心是計算與施工專業(yè)能力目標的培養(yǎng)。通過完成項目，不但鞏固學生應用工具書進行設計能力

12、學生能力、增強團隊合作能力、圖紙讀識能力、計算機操作能力，更要加強對工業(yè)廢水的“可生化性”分析，以便學生能夠進行針對性進行工藝設計，提高學生的發(fā)展?jié)摿?。學習單元教學方法和建議單元名稱任務載體2.1工業(yè)廢水與生活污水特點分析生活污水、工業(yè)廢水水質(zhì)、水量對比分析討論教學法任務（調(diào)研）教學法2.2不同廢水的可生化性判定根據(jù)給定廢水進行試驗設計，判定可生化性任務（小試）教學法現(xiàn)場教學法（類比調(diào)查）案例教學法2.3幾種典型廢水方案分析類似工程對比分析分組討論教學法 現(xiàn)場教學法2.4特定廢水工藝設計、計算依據(jù)調(diào)研、分析、小試成果，進行工藝設計、計算分組進行教學法任務教學法 引導文教學法注：建議在課程設計環(huán)

13、節(jié)中完成本教學情境。學習情境3：生活污水廠調(diào)試運行管理 參考學時：40學習目標以“生活污水”項目為載體，進行“污水廠調(diào)試運行管理”學習情境鍛煉。以學生為主體進行任務安排，通過完成項目，學生能夠針對污水廠具體情況進行獨立調(diào)試、運行及日常管理操作，使學生具備較強的對水處理設備操作、運行、管理與維護技能和解決問題的能力。更能夠針對日常故障進行針對性故障分析、找出緣由并對癥采取措施。通過訓練，培養(yǎng)學生具有實事求是的科學態(tài)度和吃苦耐勞的良好作風；增強團隊合作能力、資料查詢能力、吃苦耐勞能力。學習單元教學方法和建議單元名稱任務載體2.1 單機調(diào)試調(diào)試各種設備，獲取最佳運行工況點現(xiàn)場教學法 示范教學法2.2

14、 單元及全線調(diào)試調(diào)試構(gòu)筑物及設施，獲得最佳運行參數(shù)現(xiàn)場教學法 示范教學法 仿真教學法 任務教學法2.3 試運行利用小型系統(tǒng)、仿真系統(tǒng)，強化調(diào)試成果，進一步摸索運行規(guī)律，積累運行經(jīng)驗示范教學法 仿真教學法 任務教學法2.4 日常管理熟悉污水廠管理程序、方法，總結(jié)優(yōu)化管理規(guī)律示范教學法 仿真教學法 任務教學法2.5 異常解決利用污水廠頂崗實習、仿真系統(tǒng)操作，鍛煉發(fā)現(xiàn)問題，分析問題，解決問題能力，并能夠及時總結(jié)、評估應對方案。示范教學法 仿真教學法 任務教學法建議多播放問題圖片、視頻進行教學。注：建議最好能頂崗實習，但鑒于行業(yè)特點，頂崗實習困難，可以采用仿真系統(tǒng)及利用采集生活區(qū)廢水在實訓中心中試系統(tǒng)

15、進行能力訓練。學習情境4：一般工業(yè)廢水處理站調(diào)試運行管理 參考學時：20學習目標以“一般工業(yè)廢水”為項目為載體，進行“調(diào)試運行管理”學習情境強化鍛煉。在完成“生活污水廠調(diào)試運行管理”情境必須具備能力的基礎(chǔ)上，強化鍛煉學生的常規(guī)廢水的調(diào)試、管理及問題解決能力。學習單元教學方法和建議單元名稱任務載體4.1單機調(diào)試、全線調(diào)試調(diào)試各種設備時，根據(jù)工業(yè)廢水與生活污水不同點，獲取最佳運行工況點任務教學法引導文教學法4.2日常管理區(qū)分工業(yè)廢水廠日常管理與生活污水廠運行差異，熟悉工業(yè)廢水站的特定管理程序、方法，總結(jié)優(yōu)化管理規(guī)律示范教學法 分組討論教學法任務教學法 引導文教學法4.3異常解決與總結(jié)評估利用工廠廢

16、水處理站頂崗實習、仿真系統(tǒng)操作，鍛煉發(fā)現(xiàn)問題，分析問題，解決問題能力，并能夠及時總結(jié)、評估應對方案。示范教學法 分組討論教學法任務教學法 引導文教學法學習情境5：復雜工業(yè)廢水處理站調(diào)試運行管理 參考學時：40學習目標以“復雜工業(yè)廢水”為項目為載體，進行“調(diào)試運行管理”學習情境升華鍛煉。在完成“生活污水廠調(diào)試運行管理”情境和“一般工業(yè)廢水處理站調(diào)試運行管理”情境所必須具備能力的基礎(chǔ)上，升華鍛煉學生的復雜工業(yè)廢水的調(diào)試、管理及問題解決能力。確保學生在工作崗位上的可持續(xù)發(fā)展能力。學習單元教學方法和建議單元名稱任務載體5.1單機調(diào)試、全線調(diào)試區(qū)分與“一般廢水”設備調(diào)試的不同，積累調(diào)試經(jīng)驗，提升應對能力

17、任務教學法 引導文教學法5.2生化系統(tǒng)日常管理進行廢水處理站頂崗實習、中試系統(tǒng)運行及仿真系統(tǒng)操作項目訓練，升華管理能力。示范教學法 分組討論教學法任務教學法 引導文教學法5.3異常解決、總結(jié)評估以中試運行系統(tǒng)及仿真系統(tǒng)為載體，升華進行更復雜問題的發(fā)現(xiàn)、分析、解決并能評估完善能力。示范教學法 分組討論教學法任務教學法 引導文教學法注：建議最好能頂崗實習，但鑒于行業(yè)特點，頂崗實習困難，可以采用仿真系統(tǒng)及模擬工業(yè)廢水特點，調(diào)配廢水在實訓中心中試系統(tǒng)進行能力訓練。3.堂課設計“污泥上浮異常”堂課設計 （120分鐘）能力目標：1.鍛煉學生運行所學，能夠利用污水廠現(xiàn)場現(xiàn)象的觀察結(jié)果及水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)對“污泥上

18、浮”的具體原因進行判定，并制定合理的處理方案。2.小組團隊協(xié)作能力3.語言表達能力4.專業(yè)外語能力5.計算機操作能力建議方法：1.案例法2.仿真教學法3.討論法課前準備：1.全班分4組，每組6-8人2.準備不同污水廠污泥上浮圖片、視頻、仿真軟件、污水廠操作手冊（4套）步驟一：復習提問 （5分鐘）Q：上次課我們學會了對付活性污泥法異常問題？A：污泥膨脹（老師跟同學一起復習污泥膨脹的導致因素后）Q：污泥膨脹導致的后果是什么？A：污泥沉淀性變壞，而且會上浮到頁面，出水水質(zhì)差。Q:是不是在活性污泥法構(gòu)筑物中發(fā)現(xiàn)污泥有上浮現(xiàn)象就是污泥膨脹了呢？A：不應該這么絕對，具體不是很清楚了。肯定學生的想法，確實在

19、活性污泥法中，導致污泥不沉淀反而上升到水面的問題中，除了污泥上浮誘因外，還有一個貨真價實的“污泥上浮”問題（Floatation of Activated Sludge ）。我們今天就來學會對付它。步驟二：案例引入“污泥上浮”（Floatation of Activated Sludge ）（10分鐘）邢臺某污水廠(生活污水：Municipal Waste Water )活性污泥(Activated Nudge)發(fā)生污泥上浮故障。（污水廠典型故障）（幻燈片播放圖片、視頻）學生興趣很高，疑問也很多？泥上浮這么厲害！泥塊好大！怎么回事？怎么解決？步驟三：因勢利導，教師介紹污泥上浮的不同現(xiàn)象及具體原

20、因。但不介紹解決方法（吊胃口）。（25分鐘）體現(xiàn)為污泥上浮的現(xiàn)象有：污泥腐敗、污泥反硝化、污泥中毒及已學的絲狀菌膨脹。導致污泥上浮的具體原因有：污泥停留時間過長、曝氣池充氧過度、硝化過度、污泥排放有死角、污水中有毒害物質(zhì)等。步驟四：訓練制定某污水廠污泥上浮方案 （50分鐘）1.安排任務：某類似污水廠也發(fā)生污泥上?。▓D片、視頻）及相應水質(zhì)數(shù)據(jù)。2.小組討論，分析現(xiàn)象，確定原因。（小組不同，結(jié)果不一）3.根據(jù)小組確定的原因制定解決方法。（老師沒講，只能自己想辦法）4.方案論證、修改 （老師只針對學生認定的原因而制定的方案而指導）步驟五：方案效果仿真檢驗及總結(jié) （25分鐘）1.仿真系統(tǒng)操作。（學生依

21、據(jù)自己的方案操作，對錯自知。）（污泥上浮現(xiàn)象一但發(fā)生，即便措施正確、到位，但是徹底解決在短時間內(nèi)無法實現(xiàn)，為了保證驗證方案效果，只能采用仿真系統(tǒng)而無法現(xiàn)場教學。）2.小組代表自評3.教師結(jié)合各小組特點及出現(xiàn)的問題進行整合點評。4.自我挑戰(zhàn) 勇攀高峰 ：工業(yè)廢水（industrial wastewater ）污泥上浮。（難度較大，要求學生課下完成）步驟六：簡介泡沫（Foaming）異常問題 安排自學 （5分鐘）講解：污泥上浮后，由于有曝氣系統(tǒng)的攪拌作用，會導致曝氣池發(fā)生泡沫現(xiàn)象，這個我們該怎么解決呢？這個問題的出現(xiàn)，跟我們已學的“污泥膨脹”和“污泥上浮”有著密切的關(guān)系。課下大家自學“泡沫”內(nèi)容，

22、為我們戰(zhàn)勝“泡沫”保衛(wèi)活性污泥系統(tǒng)打下基礎(chǔ)。五、考核方案1.考核方式對學生的考核評價要以學生自身崗位能力培養(yǎng)及高職人才培養(yǎng)模式為宗旨，考核方式建議采用“校內(nèi)教師評價+校外技術(shù)人員評價”相結(jié)合的方式?？己藰藴蕬摽茖W、合理，便于實施。 2.考試要求考核的總成績?yōu)?00分?？己私M成有理論的“應知”部分，實訓實踐的“應會”部分及污水處理工、水環(huán)境監(jiān)測工技能鑒定組成。具體考核打分比例如下：1.應知部分，筆試考核內(nèi)容占總成績的25%，內(nèi)容涉及教學情境1、教學情境3?！皯笨己擞山處熢谛?nèi)完成；2.應會部分，實訓成績占總成績60%，內(nèi)容涉及教學情境2、教學情境4、教學情境5。 “應會”主要由企業(yè)技術(shù)人員

23、及實訓教師考核，地點為校內(nèi)外實訓基地；說明：在水污染控制工程授課過程中，考核方式采用過程性考核。即沒完成一個教學情境就要進行跟蹤考核。3.技能鑒定部分，由以通過國家職業(yè)技能鑒定污水處理工或水環(huán)境監(jiān)測工為準，通過者及獲得技能鑒定所得成績的20%。技能鑒定由邢臺技能鑒定中心統(tǒng)一實施?？己肆炕蚍直砭唧w比例如下：考核項目應知部分（25%）應會部分（60%）技能鑒定部分（15%）總成績情境1情境2情境3情境4情境5比例10%15%15%20%25%15%100六、教材、資料1.教材水污染控制及設備運行郭正 張寶軍主編 高等教育出版社，2007 水污染控制技術(shù)實驗實訓指導書郭正 張寶軍主編 環(huán)境科學出版

24、社，2007 2.參考資料（1）唐受印、戴友芝等主編，水處理工程師手冊，化學工業(yè)出版社，2000（2）張自杰 主編，廢水處理理論與設計，中國建筑工業(yè)出版社，2003（3）沈耀良 王寶貞主編，廢水生物處理新技術(shù)-理論與應用，中國環(huán)境科出版社，1999（4）于爾捷 張杰主編，給水排水工程快速設計手冊，中國建筑工業(yè)出版社，19963.網(wǎng)絡資料（1）水污染控制工程自主學習網(wǎng)絡平臺（校內(nèi)）http:/10.8.10.243/courses/swrkzgc/web/（2）專業(yè)網(wǎng)站及BBS學生應該常到專業(yè)網(wǎng)站及BBS進行網(wǎng)絡學習。跟已畢業(yè)并具有一定工程經(jīng)驗的技術(shù)人員進行交流，不但可以為自己的順利就業(yè)有所幫助，也會獲得一定的崗位能力?？梢浴罢J識”一些知名學者、工程師，進而通過他們了解水處理現(xiàn)狀及發(fā)展動態(tài)。a.水世界中國城鎮(zhèn)水網(wǎng)http:/www.chinacitywater.orgb.水世界學術(shù)論壇http:/www.chinacitywater.org/bbsc.網(wǎng)易環(huán)保d.筑龍水處理e.中國水網(wǎng)http:/www.h2o-13