環境工程開放性實驗教學設計-以《芬頓氧化廢水實驗》為例

張吉強，張 瓊，張晨曦

(1.濱州學院 山東省黃河三角洲生態脆弱帶工程技術研究中心，山東 濱州 256603；2.濱州學院 山東省黃河三角洲野生植物資源開發利用工程技術研究中心，山東 濱州 256603)

現代是創新性社會，對人才的素質要求也越來越高。2017年10月18日，習近平同志在十九大報告中指出，加快建設創新型國家。要瞄準世界科技前沿，強化基礎研究，實現前瞻性基礎研究、引領原創性成果重大突破。本科生是高素質專門人才培養的最大群體，傳統的人才培養模式致使學生的實踐能力和創新能力較差，提高本科生的創新創造能力迫在眉睫。環境工程是近年來國家大力發展的新興學科，學生除了具有扎實的專業理論知識外，還必須具備豐富的實踐經歷和創新能力[1]。

環境工程實驗課程是理論與實踐相結合，培養學生實踐能力和創新能力的良好平臺課程，但傳統的實驗項目學生大多只能依照指定的內容開展實驗，學生的自主性和創造力得不到鍛煉和發揮[2]。本文以《芬頓氧化廢水實驗》教學實驗項目為例，本著以學生為中心的原則，從實驗前期準備、實驗過程、實驗分析到實驗成績評定等各個教學過程進行開放性教學設計，提高學生學習興趣，充分發揮學生自主學習能力，培養學生的創新創造等綜合能力，以期培養高素質的環境工程人才。

1 傳統實驗教學面臨的問題

傳統的環境工程實驗教學是理論教學的延伸和拓展，對培養學生實踐能力發揮了非常大的作用。但在創新型社會和現代高等教育要求下，開始暴露越來越多的問題。首先，教學模式還大多遵循老舊的模式，老師講，學生聽，學生完全按照指定的實驗內容、步驟和要求開展實驗，學生的自主學習能力和創新能力得不到釋放，未能真正做到以學生為中心的教學模式[3-4]。其次，教學項目老舊，變化不大，基本還在沿用十幾年前甚至幾十年前的教學內容，在環境工程學科高速發展的趨勢下，學生接觸不到最新的學科前沿，與學科發展脫節，創新思維也得不到發展[5]。再次，學生在課程中參與感不強，實驗準備、成績評定等環節基本完全由教師主導，學生參與感不強，學習興趣不能得到有效提高。

2 環境工程開放性實驗教學設計-以《芬頓氧化廢水實驗》為例

以《芬頓氧化廢水實驗》為例，從實驗前期準備、實驗過程、實驗分析到實驗成績評定等各個教學過程進行開放性教學設計，提高學生學習興趣，充分發揮學生自主學習能力，培養學生的創新創造等綜合能力。

本實驗的實驗目的是掌握芬頓氧化廢水的原理和操作步驟、學會用正交實驗設計確定芬頓氧化廢水最佳工藝條件。實驗的準備過程包括實驗原理的了解、實驗步驟的設計以及實驗儀器耗材的準備等工作。在課程開課前一段時間，可首先向學生發布實驗原理查閱任務。讓學生通過查閱圖書和電子文獻資源庫等，查閱芬頓試劑的組成、芬頓氧化處理廢水的原理和芬頓氧化的主要影響因素等。時間到期后，每一小組提交本次實驗原理的資料，可根據文獻查閱的詳細程度和內容豐富度等進行打分。教師可將自己整理的有關實驗原理文檔傳回學生，讓學生學習比較。

學生掌握實驗原理后，可安排學生進行實驗步驟的設計。要求學生自行選定實驗因素和實驗水平，進行正交實驗設計。正交實驗設計的有關內容和方法，我校學生已在上一學期開設的科學研究方法課程中進行了學習，若學生無相關前期知識基礎，可在文獻調研環節一并布置讓學生自學，但是因為該部分內容具有一定的難度，建議教師對該知識點進行一定的講解輔導。在正交實驗因素和水平的設置上也可采取開放式和半開放式[5]，因為受實驗學時的限制，可對因素和水平進行一定限制，如規定實驗因素為3～6個，每個因素下設置2～3水平。通過該環節，可鍛煉學生的實驗設計能力，并進一步考察學生對芬頓氧化原理的理解和認識程度。實驗設計不作統一要求，只要能達到實驗目的，完成實驗內容即可，可提高學生的學習興趣，也鍛煉提高了學生的創造力。

接下來可進行開展實驗儀器耗材的準備。學生可根據自己設計的實驗方案自行選定所需實驗儀器耗材，也可以采取教師提供基礎清單，學生自行進行篩選。一方面可考察學生對實驗的熟悉和了解程度，也可鍛煉學生選擇合理的器材開展實驗的能力，進一步鍛煉了學生學習的自主性。

在實驗操作過程中，也要盡最大可能發揮學生的自主性，教師盡量予以干涉。學生可以小組為單位自主開展實驗，實驗結束后，自主得出實驗結論，需要得到哪些數據，需要畫哪些實驗圖，怎么畫，完全交給學生討論商定[6]。對于實驗結論的得出，也可完全根據自己實驗結果給出。這種完全開放模式，最符合實際的研究和創新模式，與傳統的實驗教學模式相比，該模式允許學生犯錯，不怕學生犯錯，學生怎么想就怎么做，解放了學生的手腳，最大程度釋放了學生的創新創造能力，學生也更愿意參與其中。

在實驗成績評定過程中，教師也要學會放權。傳統的實驗成績評定大多為一言堂，學生做的好不好，得多少分，完全由教師決定。在開放性的實驗教學中，實驗成績的評定應更加多樣化，學生也應參與其中，也應該有打分權[7]。成績的評定可采取學生占總成績40%，教師占60%占總成績的比例進行打分。打分除了看實驗準備的充分程度、實驗操作的準確熟練度、實驗報告撰寫的情況外，還可采取新的打分形式。例如，可以采取小組答辯的方式，每個小組輪流對自己的實驗全過程進行匯報，各個小組之間可以進行互評打分，小組長可以給組員打分。多種形式的實驗成績評定更加公平合理，也鍛煉了學生的評價能力，學生具有與教師一樣的打分能力，也讓學生具有獲得感，更加提高了學習興趣。

3 結語

傳統的環境工程實驗教學未能真正全面貫以學生為中心的教學原則，學生大多只是被動地接受知識，現代創新社會的背景要求學生具有較強的創新能力。本文以《芬頓氧化廢水實驗》教學實驗項目為例，本著以學生為中心的原則，從實驗前期準備、實驗過程、實驗分析到實驗成績評定等各個教學過程進行開放性教學設計，提高學生學習興趣，充分發揮學生自主學習能力，培養學生的創新創造等綜合能力，以期培養高素質的環境工程人才。