蘇瑛+甄樹聰+周友新+余亞琴

摘 要 基于專業(yè)評估認(rèn)證的要求，著眼于培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力，對水質(zhì)工程學(xué)實驗進(jìn)行教學(xué)改革。分析了水質(zhì)工程學(xué)實驗教學(xué)現(xiàn)狀，并從實驗內(nèi)容和教學(xué)方法兩方面對實驗課程進(jìn)行改革。通過改革，激發(fā)了學(xué)生興趣，提高了其實踐及創(chuàng)新能力，提升了教師的專業(yè)水平，達(dá)到了專業(yè)評估認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的要求。

關(guān)鍵詞 專業(yè)評估認(rèn)證 水質(zhì)工程學(xué) 實驗教學(xué) 改革

中圖分類號：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2017.12.059

Abstract Experimental teaching reform of water quality engineering was carried out on the base of the requirements of professional evaluation and certification and the aims of practical and innovative ability training of students. The present situation of experimental teaching of water quality engineering was analyzed， and the experimental course was reformed from two aspects of experiment content and teaching method. The reformation aroused the interests of students， improved practice and innovation abilities of students， raised the professional level of teachers， and met the requirements of professional evaluation and certification standards.

Keywords Professional Evaluation and Certification； Water Quality Engineering； Experimental teaching reform

0 前言

工程教育專業(yè)認(rèn)證是國際通行的工程教育質(zhì)量保障制度，也是實現(xiàn)工程教育國際互認(rèn)和工程師資格國際互認(rèn)的重要基礎(chǔ)。[1， 2]給排水科學(xué)與工程專業(yè)評估認(rèn)證是在原住建部專業(yè)評估基礎(chǔ)上，進(jìn)一步與教育部專業(yè)認(rèn)證結(jié)合而形成的認(rèn)證制度，其目的是加強國家和行業(yè)對高等學(xué)校給排水科學(xué)與工程專業(yè)教育的宏觀指導(dǎo)和管理，保證和提高給排水科學(xué)與工程專業(yè)的教育質(zhì)量，給排水科學(xué)與工程專業(yè)畢業(yè)生符合國家規(guī)定的申請參加注冊工程師考試的教育標(biāo)準(zhǔn)，為與其它國家和地區(qū)相互承認(rèn)同類專業(yè)的學(xué)歷創(chuàng)造條件。《高等學(xué)校給排水科學(xué)與工程專業(yè)評估認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)》中強調(diào)應(yīng)設(shè)置完善的實踐教學(xué)體系，培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力。要求實驗的類型包括認(rèn)知性實驗、驗證性實驗、綜合性實驗和設(shè)計性實驗等。

水質(zhì)工程學(xué)是給排水科學(xué)與工程專業(yè)的一門重要專業(yè)課程，其相應(yīng)的課程實驗在培養(yǎng)學(xué)生的實驗及實踐能力中起著重要的作用。目前水質(zhì)工程學(xué)實驗課程教學(xué)中仍存在一些問題，因此，實驗教學(xué)創(chuàng)新[3]迫在眉睫，實驗課程教學(xué)改革勢在必行。其實驗課程教學(xué)改革應(yīng)基于社會對人才的需要，以專業(yè)評估認(rèn)證要求為標(biāo)準(zhǔn)。課程實驗教學(xué)的目的不僅是要求加深學(xué)生對水質(zhì)工程學(xué)基本概念、原理和規(guī)律的理解和應(yīng)用，更重要的是要培養(yǎng)和提高學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力。因此，非常有必要將先進(jìn)的教學(xué)理念、方式和技術(shù)設(shè)備運用到實驗教學(xué)中，建立起基本技能訓(xùn)練和創(chuàng)新能力培養(yǎng)有機結(jié)合的實驗教學(xué)模式。在具體教學(xué)中，依據(jù)專業(yè)評估的標(biāo)準(zhǔn)，不僅注重基礎(chǔ)實驗教學(xué)，而且積極圍繞培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力的，將教學(xué)與工程實際及教師項目相結(jié)合，進(jìn)行實驗課程教學(xué)改革。通過實驗課程教學(xué)的改革，不僅提高了學(xué)生的實踐技能，也促進(jìn)了課程與工程項目實際相結(jié)合。在此基礎(chǔ)上，我校給排水科學(xué)與工程專業(yè)于2016年通過給排水科學(xué)與工程專業(yè)評估。

1 實驗教學(xué)的現(xiàn)狀與問題

1.1 內(nèi)容偏重基礎(chǔ)，綜合實驗缺乏

由于教學(xué)課時所限，課程原先主要開設(shè)的實驗為《高等學(xué)校給排水科學(xué)與工程本科指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范》中所規(guī)定的基本實驗，如混凝實驗、顆粒自由沉淀實驗、活性炭吸附實驗、污泥沉降比和污泥指數(shù)（SVI）的測定與分析實驗等，這些實驗往往著重基本的演示、驗證，缺乏綜合性、設(shè)計性，缺乏對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，滿足不了當(dāng)前社會用人單位對大學(xué)生的創(chuàng)新能力和實踐能力提出的更高的要求。[4]

1.2 教學(xué)方式陳舊，實驗效率較低

目前水質(zhì)工程學(xué)教學(xué)體系逐步趨于完善，但實驗教學(xué)中仍存在一些問題。傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式主要是教師提前發(fā)放實驗指導(dǎo)書，要求學(xué)生預(yù)習(xí)。上課時教師首先講解實驗?zāi)康摹嶒瀮?nèi)容等，占據(jù)了大部分教學(xué)時間，然后學(xué)生再分組做實驗。但實際上真正能做到提前預(yù)習(xí)的學(xué)生很少，大部分學(xué)生短時間內(nèi)并不能很好的理解實驗，在課堂上常要花很長時間先熟悉內(nèi)容，或者在不能很好地理解實驗內(nèi)容的基礎(chǔ)上，學(xué)生只是依據(jù)實驗指導(dǎo)書機械地進(jìn)行實驗，對于實驗?zāi)康牟磺逦?，實驗教學(xué)效率低，同時也影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。

2 實驗教學(xué)改革

2.1 教學(xué)內(nèi)容

2.1.1 加強必做實驗的設(shè)計性

設(shè)計實驗是要求由學(xué)生自行設(shè)計實驗方案并加以實現(xiàn)的實驗。對于原有的必做實驗，通過加強實驗的設(shè)計性，引導(dǎo)學(xué)生對實驗加深理解。

例如，鼓風(fēng)曝氣實驗不再直接給出水量、藥劑用量，而是要求每組學(xué)生自己選用不同體積的水量，不同的水質(zhì)，計算出相應(yīng)的藥劑用量，根據(jù)實際氧傳特性選擇合適的取樣時間以及不同的風(fēng)量進(jìn)行實驗，從而計算出相應(yīng)的氧傳系數(shù)。endprint

氣浮實驗原為演示性實驗，現(xiàn)改為設(shè)計性實驗，學(xué)生可以自己配制不同的水質(zhì)，選擇不同的混凝劑方式，通過實驗探尋出最佳實驗參數(shù)。在表達(dá)水質(zhì)的處理程度時，可采用濁度、色度等指標(biāo)。

對于活性炭吸附實驗，則采用分組方式，不同組別可采用粉末狀或顆粒狀的活性炭。吸附的物質(zhì)可采用不同染料，對應(yīng)于不同的吸光度。根據(jù)不同的形式的活性炭可采用沉淀或抽濾的方法獲取上清液。根據(jù)吸附現(xiàn)象及數(shù)據(jù)，讓學(xué)生找到被吸附物質(zhì)平衡濃度，進(jìn)而計算出活性炭吸附公式的相關(guān)參數(shù)。

2.1.2 加強基礎(chǔ)實驗的綜合性

給排水科學(xué)與工程專業(yè)實驗室在建設(shè)初期引進(jìn)了較多水處理實驗?zāi)M裝置，原來主要用于演示實驗教學(xué)，利用率低。而課程的基礎(chǔ)實驗中包含污泥沉降比和污泥指數(shù)（SVI）的測定與分析這一實驗，改革后的課程實驗把活性污泥實際置于模擬裝置中培養(yǎng)，并根據(jù)實驗要求配制不同的進(jìn)水，并把一系列的相關(guān)實驗綜合進(jìn)整個實驗的過程中，比如儀器操作、污泥培養(yǎng)、進(jìn)出水檢測、活性污泥性質(zhì)等內(nèi)容。在加強了實驗綜合性的同時，也加強了裝置的利用率。

2.1.3 加強實驗課程的拓展性

原先16學(xué)時的實驗課時遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足在課程內(nèi)開設(shè)設(shè)計、綜合性實驗的要求。為了增強實驗的拓展性，我校給排水科學(xué)與工程專業(yè)特別增設(shè)了水處理實驗技術(shù)這門課作為課內(nèi)實驗的拓展和延伸。實驗內(nèi)容不再局限于基礎(chǔ)實驗，而是新增加了一部分靈活的選做實驗內(nèi)容。如新增了微生物的顯微鏡觀測，幫助理解指示生物；增加了污水廠實際水質(zhì)檢測中氨氮、總氮、總磷的測定等內(nèi)容，并在講解時增加了快速檢測法的知識內(nèi)容，加強學(xué)生對于污水廠實際檢測項目的認(rèn)識。

根據(jù)學(xué)生的興趣，結(jié)合學(xué)生自己申報的大學(xué)生創(chuàng)新項目，開設(shè)相關(guān)教學(xué)內(nèi)容。近年來，幾乎每年都有校級或省級大學(xué)生創(chuàng)新項目預(yù)以立項，如《磷酸鉀鎂膠結(jié)材料固化/穩(wěn)定化重金屬污染土壤》、《MKPC固化重金屬污染土壤中重金屬的賦存形態(tài)及植物對其吸收利用研究》、《秸桿/焚燒飛灰/磷酸鎂水泥復(fù)合材料的研制》等。根據(jù)項目內(nèi)容，增加了重金屬、有機污染物測定等項目的選做實驗。同時，每年畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)也會有少量的畢業(yè)論文。通常教師會提前結(jié)合學(xué)生的畢業(yè)論文所需，根據(jù)學(xué)生的需求，開設(shè)選做實驗。選做實驗的開設(shè)，一方面，使學(xué)生能夠接觸到一些大型分析儀器，如原子吸收光譜儀、UV紫外-可見分光光度儀、TOC儀等，另一方面，由于實驗內(nèi)容結(jié)合實際或結(jié)合學(xué)生自己的創(chuàng)新項目，緊密聯(lián)系學(xué)生所需，極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)主動性。

2.2 教學(xué)方法

2.2.1 實驗教學(xué)貫穿理論教學(xué)

為加強學(xué)生對理論知識的理解，教師在理論課程的教學(xué)的同時就進(jìn)行實驗教學(xué)內(nèi)容的講解。如講解污泥沉降比和污泥指數(shù)（SVI）的概念時，也同時講解其測定的實驗步驟。

為了讓學(xué)生對于理論加深認(rèn)識，鼓勵學(xué)生到實驗室預(yù)先了解實驗的過程及相關(guān)儀器。在課程教學(xué)中同步開放實驗室，這樣學(xué)生在學(xué)習(xí)到各種水處理構(gòu)筑物章節(jié)時，可以在課后隨時到實驗室參觀構(gòu)筑物，進(jìn)一步加深學(xué)生對于構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)及原理的認(rèn)識。

2.2.2 需求決定教學(xué)指導(dǎo)過程

實驗指導(dǎo)書中除了涵蓋基本實驗內(nèi)容外，同時還列出實驗室可以開展的實驗項目。實驗教學(xué)中的選修內(nèi)容可以根據(jù)學(xué)生的需求隨時更新。例如，學(xué)生項目需測定水質(zhì)中新的指標(biāo)項目，可指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步查閱相關(guān)檢測方法，添加實驗指導(dǎo)書內(nèi)容。老師把實驗有關(guān)參考資料上傳到網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺或通過其它方式發(fā)給學(xué)生，形式可以包括實驗原理的動畫演示、實驗裝置的照片、實驗錄像等。

2.2.3 學(xué)生全程參與自我管理

實驗的主體是學(xué)生。實驗的完成不僅僅是課堂上的實驗操作，實驗的預(yù)習(xí)工作常?？梢蕴岣哒n程學(xué)習(xí)效率。教師要求學(xué)生在實驗前先完成預(yù)習(xí)報告，完成后方可以進(jìn)入實驗室。

在課程教學(xué)中教師注重學(xué)生的基本操作技能培養(yǎng)，課前準(zhǔn)備同樣可以讓學(xué)生參與進(jìn)來。在課程改革中，突破以往的所有學(xué)生都要一樣的掌握所有實驗的模式，實驗前請有興趣的學(xué)生參與到各項前期工作的準(zhǔn)備中，如試劑的配制、實驗前的預(yù)做實驗、污泥取樣、活性污泥的培養(yǎng)等。這些選出的“學(xué)生助理”由于本身感興趣，學(xué)習(xí)具有主動性，同時也具有較強的責(zé)任感。如學(xué)生在參與活性污泥的培養(yǎng)過程中，會對于污泥生長有更深的理解。學(xué)生在培養(yǎng)污泥過程中可能會遇到污泥膨脹，那么如何調(diào)整儀器的運行，學(xué)生自己就會主動去查找相關(guān)書籍資料；學(xué)生在計算配制“生活污水”的同時，自然而然的就已經(jīng)掌握BOD：N：P的比例。在課程中，“學(xué)生助理”還可以協(xié)助教師解決課堂上的一些簡單問題。

2.2.4 源頭控制實驗報告質(zhì)量

實驗報告質(zhì)量的控制不僅僅是最后的批改，分?jǐn)?shù)的控制應(yīng)注重于整個實驗過程。首先充分利用多組儀器，改變參數(shù)，達(dá)到不同組別實驗數(shù)據(jù)不相同，從而控制組與組之間的差別。實驗中，教師加強巡視，減少有學(xué)生閑在一邊的情況，及時解決出現(xiàn)的問題。實驗結(jié)束時，教師要求學(xué)生當(dāng)天就將實驗數(shù)據(jù)處理好，交由教師檢查后方可離開，這樣可以及時發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中的問題，并根據(jù)需要補做實驗，保證各小組都有自己的數(shù)據(jù)。當(dāng)學(xué)生再寫實驗報告時，每組有自己的數(shù)據(jù)，同時，在思考題部分多要求學(xué)生針對自己的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，這樣從源頭上減少了學(xué)生的抄襲。

3 實驗教學(xué)效果

3.1 增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和知識結(jié)構(gòu)

由于實驗教學(xué)內(nèi)容結(jié)合污水廠的實際，如學(xué)生自己培養(yǎng)活性污泥，并進(jìn)行觀察，并進(jìn)行污水處理運行儀器的操作，學(xué)生對于實驗的興趣大大增加，對實際情況也有了更多的感性認(rèn)識，對理論也有了更進(jìn)一步認(rèn)識。結(jié)合學(xué)生自己的創(chuàng)新項目，學(xué)生可以接觸到更多的大型分析儀器，增加了學(xué)生的動手操作能力，拓寬了學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)。

3.2 提高了學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力

在學(xué)生設(shè)計實驗的過程中，特別是結(jié)合項目的選修實驗，常涉及很多課本以外的知識，這就需要學(xué)生預(yù)先查閱大量的文獻(xiàn)。學(xué)生在查資料、定方案的同時，開闊了視野、提高了創(chuàng)新能力。在實驗方案設(shè)計和實施過程中，需要學(xué)生比選實驗方案、檢測方法，需要學(xué)生自己獨立操作實驗設(shè)備、解決實驗中出現(xiàn)的問題，比如，在配制納氏試劑時，學(xué)生發(fā)現(xiàn)配制納氏試劑渾濁，后來重新配制，發(fā)現(xiàn)這主要是由于在氫氧化鈉未冷卻時就加入了碘化鉀-碘化汞溶液，這樣培養(yǎng)了學(xué)生分析問題、解決問題的實踐能力。學(xué)生也常會借鑒已有的實驗方法與方案，根據(jù)自己的項目提出新的實驗思路，極大地提高其創(chuàng)新能力。

3.3 提升了教師的專業(yè)知識和業(yè)務(wù)水平

在實驗教學(xué)改革中，選做實驗的內(nèi)容常常與前沿技術(shù)相結(jié)合，涉及的知識面也較廣。學(xué)生在實驗中遇到問題，經(jīng)常需要與教師討論解決，在解決問題的同時，教師也需要查閱資料，不斷更新自己的知識，從而提高了教師自身的專業(yè)水平，達(dá)到教學(xué)相長的目的。

4 結(jié)語

實驗教學(xué)是教學(xué)過程中的一個重要環(huán)節(jié)?；趯I(yè)評估認(rèn)證，著眼于實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，經(jīng)過不斷的調(diào)整改革，使得我校水質(zhì)工程學(xué)實驗教學(xué)工作一方面仍然注重基礎(chǔ)實驗，另一方面強化設(shè)計、綜合實驗性實驗。通過水質(zhì)工程學(xué)實驗課程改革，加深了學(xué)生對理論知識的理解，進(jìn)一步提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力與綜合實踐能力。同時，提高了教師的專業(yè)水平和能力。教學(xué)改革效果顯著，達(dá)到了專業(yè)評估認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的要求。

鹽城工學(xué)院教研項目：基于專業(yè)認(rèn)證模式下的專業(yè)建設(shè)研究與實踐JY2015B22

參考文獻(xiàn)

[1] 韓鳳霞，鄭軍.基于工程教育專業(yè)認(rèn)證的工程訓(xùn)練教學(xué)的改革.實驗技術(shù)與管理，2015v.32；No.229（10）：178-181.

[2] 燕必希，祝連慶，郭陽寬，et al.工程教育專業(yè)認(rèn)證引領(lǐng)下的控制工程課程實驗改革.實驗技術(shù)與管理，2016（8）：195-198.

[3] 羅正祥.工程教育專業(yè)認(rèn)證及其對高校實踐教學(xué)的影響.實驗室研究與探索，2008.27（6）：1-3.

[4] 封娜，李亞靜，鄭淑平，et al.水質(zhì)工程學(xué)綜合設(shè)計性實驗教學(xué)的探討.科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2011（20）：145-145.endprint