水污染控制工程實驗教學(xué)改革
前言：想要寫出一篇引人入勝的文章？我們特意為您整理了水污染控制工程實驗教學(xué)改革范文，希望能給你帶來靈感和參考，敬請閱讀。
摘要：以我校水污染控制工程實驗課程為例，分析了該課程在教學(xué)工作過程中存在的問題，并針對這些問題進(jìn)行了相應(yīng)的課程教學(xué)改革，介紹了課程改革的具體措施，包括實驗課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式和考核方式等。實踐表明，改革后的水污染控制實驗課程，課程體系更加完整，實驗內(nèi)容更加接近生產(chǎn)實際，教學(xué)方式新穎，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)習(xí)效果明顯提升，達(dá)到了實驗教學(xué)改革的目的。
關(guān)鍵詞：應(yīng)用型；人才培養(yǎng)；實驗教學(xué)；改革
一、實驗教學(xué)現(xiàn)狀及存在問題
（一）實驗教學(xué)現(xiàn)狀
目前我校水污染控制工程實驗課程分為兩部分，分別為水污染控制工程實驗（一）和水污染控制工程實驗（二），均為8個實驗，每個實驗4學(xué)時，在學(xué)生大三上、下兩個學(xué)期開設(shè),總共64學(xué)時。水污染控制工程實驗（一）以自來水處理為主線，主要開設(shè)了混凝實驗、自由沉淀實驗、絮凝沉淀實驗、過濾實驗、消毒實驗等項目。水污染控制工程實驗（二）以生活廢水和工業(yè)廢水處理為主線，主要開設(shè)了活性污泥性質(zhì)的測定、污泥比阻的測定、臭氧脫色實驗、酸性廢水過濾中和、離子交換樹脂交換容量的測定、動態(tài)活性炭吸附、氧化溝處理污水等項目。通過本實驗課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解常見的水質(zhì)凈化技術(shù)的原理和方法，加深對水污染控制原理的了解，增強(qiáng)對水污染控制工程理論課的認(rèn)識，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、實驗操作技能、觀察及分析問題、解決問題的能力，熟悉基本的數(shù)據(jù)處理能力。
（二）實驗教學(xué)存在的問題
1.實驗內(nèi)容較為陳舊，系統(tǒng)性不強(qiáng)
我校水污染控制工程實驗室自建立以來，實驗內(nèi)容經(jīng)歷了從無到有，從少到多的過程。雖然實驗項目較多，但是實驗項目通常結(jié)合理論課程的內(nèi)容和實驗室儀器設(shè)備條件而設(shè)置，發(fā)展經(jīng)歷的時間較長，導(dǎo)致實驗項目間彼此獨(dú)立，缺乏系統(tǒng)性、連貫性。同時，由于每年在實驗設(shè)備的更新上資金投入不足，導(dǎo)致實驗教學(xué)內(nèi)容更新速度慢，而很多水處理的新技術(shù)更新速度較快，實驗內(nèi)容不能及時反映本學(xué)科發(fā)展的最新動態(tài)。同時，由于實驗室儀器設(shè)備等條件的限制，開設(shè)的實驗項目主要為驗證性實驗，綜合性、設(shè)計型實驗比例偏低。在實際的生產(chǎn)過程中，污水處理廠是由多處理單元組成的污水處理系統(tǒng)，對綜合性、設(shè)計性實驗的要求較高。本課程原有的實驗項目只能進(jìn)行污水中單個處理單元的操作，不能進(jìn)行整個污水處理系統(tǒng)的操作、調(diào)試和運(yùn)行管理能力的培養(yǎng)，與應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標(biāo)有一定的差距。
2.實驗教學(xué)模式落后
傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式是學(xué)生預(yù)習(xí)，教師講課，學(xué)生操作，完成實驗報告，我校之前這門課程教學(xué)也是采用的這種模式。在實際上課過程中，我們發(fā)現(xiàn)這種模式存在一些問題，比如由于水污染控制工程實驗內(nèi)容較多，每本教材的側(cè)重點不一樣，導(dǎo)致每次教材內(nèi)容與實驗內(nèi)容相差較大，學(xué)生預(yù)習(xí)的積極性不高，效果較差；上課老師在講解的過程中，學(xué)生注意力不集中，實驗過程完全按照黑板按部就班，沒有對各個步驟深入理解和掌握，導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果較差。這樣較為落后的教學(xué)模式，不僅阻礙了學(xué)生實驗學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)，而且使學(xué)生的思維空間受到很大限制，制約了學(xué)生主動性的發(fā)揮和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
3.教學(xué)儀器設(shè)備更新緩慢
我校水污染控制實驗室的設(shè)備雖然較多，但是很多實驗設(shè)備年限較長，大多數(shù)實驗裝置的使用時間在十年以上，實驗儀器設(shè)備更新較慢，還有部分儀器設(shè)備出現(xiàn)故障，不能正常使用，導(dǎo)致學(xué)生在水污染控制工程實驗中學(xué)到的大多數(shù)還是傳統(tǒng)的處理方法，與實際生產(chǎn)中的新技術(shù)脫節(jié)。與此同時，每個實驗室現(xiàn)有配備的實驗裝置有限，為了滿足實驗教學(xué)的需要，使學(xué)生能夠更好的對儀器功能有所了解，在實驗教學(xué)中通常安排2-4個學(xué)生一組，多個實驗小組的同學(xué)共用一臺儀器，部分學(xué)生無法動手操作實驗儀器，不能達(dá)到培養(yǎng)和鍛煉每位同學(xué)的動手能力的目的。
4.實驗成績考核不夠合理
課程成績是每位學(xué)生都關(guān)心的焦點，是調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和評價學(xué)生學(xué)習(xí)水平的重要手段。目前多數(shù)高校對實驗課成績的評定，主要還是依據(jù)學(xué)生考勤、實驗操作、實驗報告內(nèi)容等進(jìn)行，但這種方法不能客觀、準(zhǔn)確、全面地衡量學(xué)生對實驗教學(xué)內(nèi)容的了解和掌握情況。我校傳統(tǒng)的實驗考核方式是平時成績占70%，主要包括考勤和作業(yè)，期末考試成績占30%。水污染控制工程實驗一般實驗時間較長，實驗內(nèi)容較多，工作量大，每組需2-4人。在作業(yè)考核過程中，實驗課出勤率一般較高，每組學(xué)生同一實驗數(shù)據(jù)，實驗報告一樣，但每位同學(xué)的學(xué)習(xí)主動性不一樣，動手能力有差別，實驗報告存在抄襲的現(xiàn)象，所以主要以實驗報告成績作為學(xué)生的課程考核成績是不合理的，也不能真實反映出學(xué)生的實驗動手操作能力。
二、實驗教學(xué)改革措施
為了進(jìn)一步改進(jìn)水污染控制實驗課程的教學(xué)效果，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，針對上述教學(xué)過程中存在的問題，我們按照人才培養(yǎng)方案的目標(biāo)和要求，結(jié)合水處理行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢，經(jīng)過多次的討論，對該試驗課程的課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、考核方法等多方面進(jìn)行了改革。
（一）優(yōu)化實驗課程體系
在實驗教學(xué)過程中，我們發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的分上、下兩學(xué)期開設(shè)實驗的模式存在一些問題，一是不能有效的反映課程體系結(jié)構(gòu)，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中，條理性不強(qiáng)；二是分上、下兩學(xué)期開設(shè)課程，跨度的時間較長，而水污染控制的理論課只是開設(shè)一個學(xué)期，實驗課程學(xué)習(xí)的系統(tǒng)性、連貫性不強(qiáng)，不利于學(xué)生理解和掌握基本的原理和操作，與應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標(biāo)不符。針對此實際問題，我們結(jié)合人才培養(yǎng)的目標(biāo)和課程知識的特點，將原有的課程體系改為包含了驗證性、設(shè)計性、綜合性實驗的“三段式”分層次課程體系，將課程開設(shè)時間合并到一學(xué)期的時間，并對實驗內(nèi)容進(jìn)行整合。第一段為基礎(chǔ)的驗證性實驗，主要內(nèi)容為水處理過程中的一些重要處理單元及指標(biāo)的檢測，主要包括混凝實驗、自由沉淀實驗、絮凝沉淀實驗、活性污泥性質(zhì)的測定、污泥比阻的測定實驗等項目。要求學(xué)生學(xué)習(xí)基本的測試方法、正確記錄實驗數(shù)據(jù)并對其進(jìn)行分析處理、準(zhǔn)確描述實驗結(jié)果的并規(guī)范撰寫實驗報告。第二段為設(shè)計性實驗，是在學(xué)習(xí)了基礎(chǔ)性實驗的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生進(jìn)一步學(xué)會知識的運(yùn)用，培養(yǎng)和提高學(xué)生水污染控制過程中較為基礎(chǔ)的實驗設(shè)計方法和方案，主要包括酸性廢水過濾中和、離子交換樹脂交換容量的測定、動態(tài)活性炭吸附等項目。要求學(xué)生通過此類實驗，熟悉和掌握水處理過程中常見的影響因素及具體的影響效果。此兩類實驗還是以單個實驗的形式開展，每個實驗4學(xué)時，一共開設(shè)10個實驗，總共40學(xué)時。第三段為綜合性實驗，在前兩個階段實驗完成的基礎(chǔ)上，開設(shè)連續(xù)2周總共40學(xué)時的綜合性實驗。該階段實驗是將水污染控制工程課程中緊密相連的多個知識點進(jìn)行有機(jī)統(tǒng)一，體現(xiàn)水處理工藝的系統(tǒng)性，主要實驗項目有污水處理中常見的A2/O工藝、SBR工藝、氧化溝工藝處理污水等實驗。通過這類實驗，鍛煉學(xué)生在動態(tài)、連續(xù)的實驗中的綜合操作技能，加以對水處理體系知識的綜合理解。此階段實驗最大的特點是利用購買的新的儀器設(shè)備，模擬污水處理設(shè)備的實際運(yùn)行，讓學(xué)生通過在各工藝處理的各個階段采樣監(jiān)測，進(jìn)一步認(rèn)識各個階段的處理效果，加深對理論課上學(xué)習(xí)的各種工藝的理解，同時培養(yǎng)學(xué)生的動手和操作能力，分析問題和解決實際問題的能力。每一組學(xué)生在完成自己的工藝之后，幾組同學(xué)之間相互交換，每個同學(xué)都有機(jī)會學(xué)習(xí)到幾種工藝，大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)效果。
（二）完善和更新實驗項目
實驗項目的選取對實驗教學(xué)的質(zhì)量和效果有很大的影響。本課程實驗項目改革后，單個實驗項目由原來的16個減少為現(xiàn)在的10個，并不僅僅是單純的減少實驗項目，而是根據(jù)人才培養(yǎng)方案的要求，對原有的實驗項目進(jìn)行整合。例如將原有的活性污泥性質(zhì)的測定和污泥比阻的測定兩個實驗，整合成一個實驗。同時，結(jié)合水處理行業(yè)各種技術(shù)的發(fā)展趨勢，通過專業(yè)教師深入企業(yè)走訪、與水處理企業(yè)工程師座談等形式，對現(xiàn)有實驗項目進(jìn)行篩選，淘汰一些已經(jīng)落后的實驗項目，并篩選出部分與生產(chǎn)實際結(jié)合較為緊密的實驗項目，在改進(jìn)的基礎(chǔ)上繼續(xù)開設(shè)，增強(qiáng)實驗的實用性。如氨氮吹脫實驗，目前在實際水處理中已經(jīng)比較少見，取消了該類實驗項目。在此基礎(chǔ)上，我們結(jié)合水處理行業(yè)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，新增了幾套污水處理的成套設(shè)備，開設(shè)了包括A2/O工藝、SBR工藝、氧化溝工藝的污水處理中常見的幾種生化工藝的實訓(xùn)課程。該課程需要污水連續(xù)處理與運(yùn)行，我們通過連續(xù)兩周40學(xué)時的實訓(xùn)方式開展，讓學(xué)生通過具體的自己測出來的實驗數(shù)據(jù)，了解每個污水處理單元的處理水質(zhì)情況，加深對每個污水處理單元的處理效果和處理效率的理解，熟悉每個處理單元的作用。
（三）改革實驗教學(xué)和考核方式
1.實驗教學(xué)模式的改革
針對實驗教學(xué)模式落后，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高的問題，我們對傳統(tǒng)的教學(xué)方式進(jìn)行了一系列改革。首先，根據(jù)本專業(yè)人才培養(yǎng)的目標(biāo)和要求，結(jié)合我校實驗室的實際情況，我們編寫了一本適合我校學(xué)生使用的教材。新教材的內(nèi)容按照我校實驗課的具體項目進(jìn)行編排，實驗內(nèi)容更加具體。教師在每次實驗課下課前，會將下次課的實驗內(nèi)容提前告訴給學(xué)生，讓學(xué)生提前預(yù)習(xí)，使學(xué)生預(yù)習(xí)起來更加具有針對性。其次，為了解決實驗設(shè)備投入不足，設(shè)備更新速度較慢的問題，我院與其他幾個學(xué)院一起，共同建立了工程虛擬仿真實訓(xùn)中心，購買了幾套污水處理廠的虛擬仿真軟件。通過虛擬仿真軟件的教學(xué)，讓學(xué)生對實際的污水處理廠的各個處理單元的結(jié)構(gòu)和管線、設(shè)備的運(yùn)營等有了一個初步的認(rèn)識和了解，為后期的綜合性實驗的開設(shè)打下良好的基礎(chǔ)，同時也為今后從事水處理方面的工作做好準(zhǔn)備，真正做到學(xué)以致用。最后，為了進(jìn)一步提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，我們將學(xué)生易于接受的微課教學(xué)也引入到該門實驗課教學(xué)過程中。教師根據(jù)我校實驗課開設(shè)的實際情況，將部分實驗課程制作成微課，提前發(fā)給學(xué)生預(yù)習(xí)，上課之前通過提問、翻轉(zhuǎn)課堂等形式，檢驗學(xué)生的預(yù)習(xí)和對實驗內(nèi)容的掌握情況，再針對具體問題進(jìn)行詳細(xì)的講解。在微課教學(xué)過程中，學(xué)生課前通過微課進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，熟悉和掌握實驗原理、實驗步驟和實驗儀器等內(nèi)容[3]。學(xué)生可以根據(jù)自身的學(xué)習(xí)能力，針對某個知識點進(jìn)行快速或反復(fù)學(xué)習(xí)，直到理解掌握為止，這樣學(xué)生在課堂上每一步的實驗操作過程更有目的性，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率。
2.實驗考核方式的改革
為了更加科學(xué)合理地對學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行考核，我們對傳統(tǒng)的實驗考核方式也進(jìn)行了改革。在改革后的實驗考核方式中，除了之前的學(xué)生考勤、作業(yè)和考試成績之外，在平時成績的考核中加入了一個重要的指標(biāo)，就是學(xué)生在實驗課堂上的動手情況。在第一次上課過程中，會和學(xué)生明確說明，實驗課上的動手情況將會作為一個重要的考核方面，每次上課都會對每位學(xué)生的實驗動手操作情況進(jìn)行記載，在最后的課程考核時，給出一個動手方面的總評成績，占比較大。同時，在期末考試成績中，實驗操作考試占了總成績的2/3，更加注重對學(xué)生具體實驗操作的掌握程度的考核。通過這種形式的改革，讓學(xué)生在實驗上課的過程中，更加注重實驗操作能力的培養(yǎng)，督促學(xué)生在每次實驗課上積極動手，同時也可以培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生的團(tuán)隊合作能力[4]。
三、總結(jié)
對于以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)的工科類專業(yè)，除了理論課程的教學(xué)，實驗實踐教學(xué)的質(zhì)量和水平也是一個非常重要的方面。開展好實驗實踐教學(xué)，可以加深學(xué)生對理論課上所學(xué)知識的認(rèn)識和理解，掌握基本的實驗操作技能和方法，培養(yǎng)和提高學(xué)生的動手能力和解決實際問題的能力。水污染控制工程實驗課程的教學(xué)經(jīng)過多次的改革實踐和改進(jìn)，取得了較好的效果。第一，實驗課程體系更加明確。現(xiàn)在實驗教學(xué)采用的驗證性、設(shè)計性、綜合性實驗的“三段式”分層次課程體系，課程條理清晰，不僅便于教師開展實驗教學(xué)，也方便學(xué)生系統(tǒng)學(xué)習(xí)實驗知識。第二，實驗內(nèi)容更加貼近生產(chǎn)實際。在實驗項目改革的過程中，我們通過企業(yè)走訪、水處理企業(yè)工程師座談等形式，對實驗項目進(jìn)行篩選，使實驗項目與實際生產(chǎn)緊密結(jié)合，增強(qiáng)了知識的實用性。第三，實驗教學(xué)模式更加多樣化。實驗教材的編制，微課、翻轉(zhuǎn)課堂等教學(xué)方式的引入，豐富了教師的教學(xué)手段，大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。第四，考核方式更加科學(xué)合理。平時課堂動手成績加入平時成績的考核，對學(xué)生既是一種督促，同時也是一種鼓勵，即使理論知識沒有掌握好，只要積極動手實驗，也能取得較好的成績。特別是在改革后的綜合性實驗過程中，學(xué)生為了完成實驗任務(wù)，需要查閱相關(guān)資料，以分組的形式提交自己小組討論后實驗方案，按照制定的實驗方案完成相關(guān)實驗內(nèi)容，并完成實驗數(shù)據(jù)的分析處理，對學(xué)生的綜合素質(zhì)和專業(yè)能力的提高都有很大的作用。當(dāng)然，在水污染控制工程實驗課程的改革過程中，也還存在一些不足，比如實驗項目不是很全面，微課教學(xué)的應(yīng)用還沒有覆蓋全部實驗，綜合性實驗由于實驗設(shè)備方面的原因，開設(shè)的實驗項目較少，這些都會對實際的教學(xué)效果和學(xué)生專業(yè)能力的培養(yǎng)有一定的影響，在今后的教學(xué)過程中會繼續(xù)改進(jìn)，爭取達(dá)到更好的效果。
參考文獻(xiàn)：
[1]譚雪梅，龍良俊，王小平，等．水污染控制工程實驗教學(xué)改革與實踐探討[J].廣東化工，2018，46（1）：170-171.
[2]梁莉娟．學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和高校實驗教學(xué)改革[J]．高教學(xué)刊，2017，（3）：114-115.
作者：胡雙意 張瑋 田野 單位：武漢生物工程學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院