水質工程學實驗教學改革的實踐與思考

鄧靖 馬曉雁

[摘 要] 水質工程學實驗教學是給排水科學與工程專業應用型人才培養體系的重要內容，不斷提升實驗教學質量是培養學生實踐技能和創新能力的關鍵措施。針對目前水質工程學實驗教學存在的問題，通過實踐新型實驗教學方法、增設綜合性實驗和創新性實驗、合理安排實驗教學時間、建立多元化的實驗教學考核體系等途徑，探討提升水質工程學實驗教學質量的方法。

[關鍵詞] 水質工程學;實驗教學;教學改革

[中圖分類號] G642.0? ? [文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）41-0186-02? ? [收稿日期] 2020-03-10

實驗教學是高等教育教學中銜接理論知識與工程實際的重要環節，是培養學生實踐技能和創新能力的重要途徑，因此深化實驗教學改革和提高實驗教學質量是當前高等教育改革的重要任務[1]。水質工程學是給排水科學與工程專業的核心專業課程，具有很強的工程實踐特性，其主要任務是利用工程手段對水污染問題進行有效的控制并解決。近年來，學校和學院日益重視本科生實驗教學環節，針對實驗教學進行了不少改革嘗試，但是目前水質工程學實驗教學仍主要是演示型實驗或者對課堂理論的驗證，缺乏發揮學生主觀能動性的創新性教學方法。

一、水質工程學實驗教學現存問題分析

1.實驗教學方法程序化。目前，水質工程學實驗項目是按照《高等學校給排水科學與工程本科指導性專業規范》要求開設的，以基礎實驗項目為主，通常采用的灌輸式教學方法，教學形式化、程序化[2]。教師按照實驗指導書對實驗目的、原理、步驟進行詳細講授，然后學生按照實驗指導書的要求進行實驗操作。這種教學方法既不能激發學生對課程的興趣，也不能充分訓練學生分析問題和解決問題的能力，導致部分學生實驗時態度不積極，操作時機械地重復實驗步驟，對實驗結果不深入分析、討論，難以達到理想的教學效果。

2.實驗教學內容缺乏綜合性和創新性。目前，水質工程學實驗的教學內容以驗證重要理論知識為主，還包含少量演示性實驗，形式單一、方法單調，缺乏綜合性和創新性。雖然驗證性的實驗過程能夠幫助學生理解重要理論知識，夯實基礎知識，但是學生對實驗缺乏興趣，大部分學生是為了拿到學分而做實驗，無法激發學生的創新意識，無法提高學生的應用實踐能力，不利于他們的未來發展。

3.理論教學和實驗教學的進度脫節。雖然理論教學和實驗教學有不同的教學特點和規律，但是二者之間存在著密切的聯系。理論教學是實驗教學的基礎，只有在理論教學中將相關重要知識點掌握好、理解透才能好做實驗。目前，水質工程學實驗課程安排明顯滯后于理論課程，理論課程安排在大三下學期，實驗課程安排在大四上學期末段。在理論課程結束近半年后進行實驗操作，學生可能會遺忘前面學習的內容，而大部分學生缺乏自覺性，不會在實驗前對相關的理論知識進行復習，造成實驗效果難以達到預期。

4.考核方式單一。目前的考核方式以實驗報告為主，教師僅僅對學生實驗報告的書寫內容是否規范、實驗結果是否正確、實驗結果有無分析等進行評價，缺少量化標準。我們在評閱實驗報告時發現，這種單一的考核方式存在諸多弊端，存在弄虛作假和投機取巧的行為。有的學生雖然態度認真，但是不知道該如何對實驗結果進行分析討論，只是機械地把實驗指導書的實驗原理、實驗步驟等抄寫在實驗報告上;有的學生為了追求實驗成績，把同學的實驗結果或者網絡上的實驗分析直接照搬，甚至有少數學生擅自篡改實驗數據。

二、水質工程學實驗教學改革的思考

1.探索和實踐新型實驗教學方法。除了采用傳統的課堂講授外，教師還可以嘗試微課和虛擬仿真等方式進行教學[3，4]。選拔既具有扎實專業基礎知識，又具備較強的實驗動手能力的優秀碩士研究生錄制水質工程學實驗教學視頻，將實驗目的、基本要求、操作要領及注意事項等穿插在實驗演示過程中，以微課的形式引導學生在課余時間進行預習和復習，最大化發揮學生學習的主動性。在微課視頻中還可以加入與實驗內容相關的工程實例，逐步培養學生的工程觀念。大部分學生對水處理過程的認識局限于抽象的觀察層面，很難直觀地感受水處理的工藝細節，因此可以選擇水質工程學實驗中的部分重點實驗構建虛擬仿真系統。比如將混凝實驗和活性污泥實驗的虛擬仿真和實操進行結合，它們分別是飲用水和污水處理的經典方法，在水質工程學實驗中十分重要。

2.增設綜合性實驗和創新性實驗。針對所有學生增設綜合性實驗，拔尖學生增設創新性實驗，使學生成為實驗的主動承擔者，老師則轉變為實驗教學的評價者。根據教師的科研項目，將多個基礎實驗項目融合為一個綜合實驗項目，學生綜合運用所學理論知識，查閱相關資料，通過討論確定最終方案并分工完成實驗操作。創新性實驗則由學生自愿組隊，獨立提出設想，教師給予適當的指導，學生利用課余時間自主設計實驗方案，完成實驗操作，處理實驗數據和撰寫研究報告。比如2019年學生立項的創新創業訓練計劃項目“亞鐵/過氧化鈣體系改善污泥脫水的性能研究”，能夠與基礎實驗項目中的污泥比阻測定實驗很好的銜接。

3.合理安排實驗教學時間。水質工程學實驗教學改革中，調整實驗進度也是關鍵，這既關系到實驗教學目標能否實現，也關系到實驗教學成效是否顯著[5]。水質工程學理論課程安排在大三下學期，實驗教學環節可以調整到大三下學期的末段。雖然水質工程學理論課程內容還未完全結束，但是與實驗教學相關的內容已經講授。

4.建立多元化的實驗教學考核體系。探索多元化的實驗教學考核體系，側重于以學生為中心的全過程考核，主要包括平時成績（出勤情況、師生互動、實驗預習、實驗態度、實驗衛生等，占10%）、自主設計性實驗（實驗方案的創新性和可行性、實驗完成情況、查閱和應用文獻情況、小組討論和合作情況，占25%）、實驗操作技能（每個小組隨機抽取3個實驗項目，考查學生實驗操作的規范性、正確性和熟練程度，占25%）以及實驗報告（實驗報告撰寫的規范性、實驗數據處理的正確性、結果分析的合理性，占40%）。此外，為了鼓勵學生勤于思考、大膽創新，對于在實驗過程中能夠提出創新性觀點和見解的學生，應該給予適當的加分。

參考文獻

[1]魯明波，劉亞豐，楊英，余龍江.大學生創新能力培養與實驗教學模式改革實踐[J].教育教學論壇，2020（07）：100-102.

[2]肖亞玲.環境化學實驗教學體系的改革與創新[J].山東工業技術，2019（03）：236.

[3]杜錦才，俞自濤，孫志堅，黃靈仙，林芝，吳焱，陳堅紅，范利武，吳杰.嵌入式微課在工科基礎實驗教學中的探索與實踐[J].高等工程教育研究，2019（S1）：232-234+250.

[4]馬雙龍，李凱，李儀，張亞麗.水處理實驗的“實操結合模擬仿真”的教學模式的應用探討[J].教育教學論壇，2020（05）：387-388.

[5]辜幕丹，童紅梅.大土木工程類土力學實驗教學的探討[J].西部素質教育，2018，4（06）：162.