王香蓮 王敏 胡良 龔之涵 張艷云

摘? 要：水質(zhì)工程學(xué)實驗是給排水科學(xué)與工程專業(yè)的一門重要實踐課程，是應(yīng)用型人才培養(yǎng)體系的重要體現(xiàn)。新工科背景下，強調(diào)培養(yǎng)工程實踐能力強，創(chuàng)新能力強的高素質(zhì)復(fù)合型“新工科”人才，更新實驗教學(xué)內(nèi)容，提高實驗教學(xué)質(zhì)量，是培養(yǎng)學(xué)生實踐技能和創(chuàng)新能力的關(guān)鍵舉措?？偨Y(jié)了目前水質(zhì)工程學(xué)實驗課存在的問題，從改革實驗教學(xué)結(jié)構(gòu)和內(nèi)容，改革教學(xué)手段和方法，改革考核方式三個方面深入展開，闡述了新工科背景下如何培養(yǎng)實踐能力強、創(chuàng)新能力強的新型工科人才的具體改革措施。

關(guān)鍵詞：水質(zhì)工程學(xué)? 實驗教學(xué)? 改革? 新工科? 實踐創(chuàng)新

中圖分類號：G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2021）02（a）-0180-04

Practice and Reflection on Experiment Teaching Reform of Water Quality Engineering under background of“New engineering”

WANG Xianglian1? WANG Min2? HU Liang3*? GONG Zhihang1? Zhang Yanyun1

（1 School of Civil and Architectural Engineering， Nanchang Institute of Technology， Nanchang， Jiangxi Province， 330099 China;? 2. Office of Educational Administration， Nanchang Institute of Technology， Nanchang， Jiangxi Province， 330099 China;? 3. School of Hydraulic & Ecological Engineering， Nanchang Institute of Technology， Nanchang， Jiangxi Province， 330099? China）

Abstract： The experiment of water quality engineering is an important practical course of water supply and drainage science and engineering， and it is an important embodiment of the applied talents training system. Under the background of new engineering， it is important to cultivate high-quality compound "new engineering" talents with strong engineering practice and innovation ability. Update experimental teaching content and improve experimental teaching quality， which are key measures to cultivate students' practical skills and innovative ability. Summarizes the existing problems during the experiment teaching of water quality engineering， Specific reform measures for cultivating new-type engineering talents with strong practical and innovation ability are discussed from three aspects： reforming the experimental teaching structure and content， reforming teaching means and methods， and reforming assessment methods.

Key Words： Water Quality Engineering; Experimental teaching; Reform; New engineering; Practical innovation

給排水科學(xué)與工程專業(yè)作為實踐性非常強的工科類專業(yè)，實驗是培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)技術(shù)能力和創(chuàng)新意識的重要實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。“水質(zhì)工程學(xué)”是給排水科學(xué)與工程專業(yè)（原給水排水工程專業(yè)）的一門專業(yè)主干課程，歷來是各校相關(guān)專業(yè)學(xué)習的重點內(nèi)容。而水質(zhì)工程學(xué)實驗是水質(zhì)工程學(xué)教學(xué)的重要組成部分，是聯(lián)系理論與實踐的關(guān)鍵[1]?！八|(zhì)工程學(xué)”課程的特點應(yīng)是強調(diào)在掌握理論知識的同時，注重理論與實踐的結(jié)合，使學(xué)生在工作中具有解決實際問題的能力[2-3]。因此，實驗教學(xué)與理論教學(xué)均是教學(xué)中不可缺少的環(huán)節(jié)。

隨著我國“一帶一路”，“中國制造2025”，“互聯(lián)網(wǎng)+”等重大政策的實施，以新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新模式、新產(chǎn)業(yè)為代表的新經(jīng)濟發(fā)展，對工程科技人才提出了更新、更高的要求，以“新工科”理念為引領(lǐng)的工程教育改革迫在眉睫[4-6]。與傳統(tǒng)工科相比，“新工科”更強調(diào)學(xué)科的實用性、交叉性與綜合性，尤其注重信息通訊、電子控制、軟件設(shè)計等新技術(shù)與傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)的緊密結(jié)合[7-9]。以往的課程教學(xué)改革圍繞著工程教育認證和專業(yè)評估標準而展開[10-13]，新形勢下，結(jié)合新工科背景的水質(zhì)工程學(xué)實驗教學(xué)改革是必然趨勢，符合國家發(fā)展戰(zhàn)略。

1? 水質(zhì)工程學(xué)實驗教學(xué)過程中存在的問題

1.1 內(nèi)容偏基礎(chǔ)，綜合創(chuàng)新性實驗缺乏

該課程原名“水質(zhì)檢驗技術(shù)”，實驗學(xué)時16，因?qū)W時有限，共開設(shè)實驗項目7個?；炷龑嶒?，過濾反沖洗實驗，離子交換軟化實驗，曝氣充氧實驗，活性炭吸附實驗，活性污泥性能參數(shù)的測定實驗，工業(yè)污水處理模型演示實驗。實驗項目以基礎(chǔ)的驗證性、操作性和少數(shù)的綜合性為主。綜合性創(chuàng)新性不高。

1.2 教學(xué)方式單一，創(chuàng)新性不高

原“水質(zhì)檢驗技術(shù)”課程含理論學(xué)時12學(xué)時，理論課主要講授實驗設(shè)計，實驗數(shù)據(jù)分析與處理。實驗學(xué)時16學(xué)時，還是以‘教為中心的傳統(tǒng)教學(xué)模仿，結(jié)合指導(dǎo)書講解實驗的基本操作過程，將儀器設(shè)備簡單演示，然后學(xué)生按照指導(dǎo)書要求操作一遍。因此，學(xué)生主要還是機械的完成實驗指導(dǎo)書的各步要求，學(xué)生不能真正的思考實驗為什么這樣設(shè)計，實驗涉及的機理。

1.3 實驗考核方式單調(diào)

原“水質(zhì)檢驗技術(shù)”課程因含理論學(xué)時，考核仍然是采用試卷的考核方式，實驗學(xué)時只能折算成實驗操作分計入平時成績，所占比重極低。這種考核只關(guān)注試卷的最后得分，而忽視了最基本的實驗操作，實驗報告等實驗教學(xué)過程中的考核，對實驗教學(xué)不能起到積極的引導(dǎo)作用。

2? 實驗教學(xué)改革具體措施

2.1 改革教學(xué)結(jié)構(gòu)和內(nèi)容

2.1.1 更新實驗教學(xué)結(jié)構(gòu)，提高實驗教學(xué)學(xué)時

在以往的教學(xué)活動中，水質(zhì)工程學(xué)實驗課程名稱為 “水質(zhì)檢驗技術(shù)”，課程教學(xué)學(xué)時為32學(xué)時，理論教學(xué)學(xué)時為12學(xué)時，占37.5%;實驗教學(xué)學(xué)時為20學(xué)時，占62.5%?？紤]到理論知識在“水質(zhì)工程Ⅰ”、“水質(zhì)工程Ⅱ”中已講授，為強化實驗教學(xué)效果，突出應(yīng)用型人才培養(yǎng)對實驗學(xué)時比重增加的要求，在我校給排水科學(xué)與工程2014版培養(yǎng)方案中，將實驗課程名稱改為“水質(zhì)工程學(xué)實驗技術(shù)”，教學(xué)學(xué)時32學(xué)時，均為實驗教學(xué)學(xué)時。

2.1.2 優(yōu)化實驗項目內(nèi)容和學(xué)時，增加綜合性和設(shè)計性實驗內(nèi)容

原 “水質(zhì)檢驗技術(shù)” 教學(xué)大綱實驗項目7個，其中基礎(chǔ)性、驗證性實驗項目5個，占72%;綜合性實驗項目1個，14%;演示性實驗項目1個，占14%。2014年修改后的“水質(zhì)工程學(xué)實驗技術(shù)”教學(xué)大綱實驗項目為10個，其中基礎(chǔ)性、驗證性實驗項目6個，占60%;綜合性、設(shè)計性實驗項目4個，占40%。根據(jù)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[14]的要求，有些基礎(chǔ)性、驗證性的實驗項目必須要開設(shè)，所以綜合性實驗項目不能設(shè)置太多。但是基礎(chǔ)性驗證性實驗可以通過對實驗內(nèi)容的加工，增加其綜合性設(shè)計性水平。比如混凝實驗，設(shè)計不同的混凝劑種類，設(shè)置不同的混凝劑濃度梯度，學(xué)生在做最佳投藥量實驗時可以觀察對比兩種混凝劑的效果，并思考原因。活性炭吸附實驗，教師設(shè)計成靜態(tài)吸附實驗，學(xué)生需自己配置不同濃度的含磷廢水，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，計算吸附平衡濃度，從而繪制吸附等溫線。整個實驗過程，既讓學(xué)生掌握了標準曲線的繪制，理解了吸附動力學(xué)模型，也掌握也水中磷的測定，可以說是2個實驗項目的有機耦合，極大的增加了實驗項目的綜合性和設(shè)計性。因此，通過對基礎(chǔ)性、驗證性實驗項目內(nèi)容的加工，也培養(yǎng)了學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力。

2.1.3 增加了仿真實驗項目

水質(zhì)工程課程理論實踐性較強，涉及大量的水處理構(gòu)筑物和設(shè)備，一些工藝流程及構(gòu)筑物構(gòu)造僅用文字很難描述清楚，而動畫和仿真實驗可以有效解決這一難題[15]。因此，在實驗教學(xué)中，增設(shè)了3個仿真實驗項目，包括A-A-O工藝仿真實驗，給水處理工程仿真實驗，V型濾池工藝仿真實驗。仿真軟件能夠真實的模擬水處理工藝流程，每個仿真實驗下設(shè)若干培訓(xùn)項目，比如A-A-O工藝仿真實驗，下設(shè)9個培訓(xùn)項目，學(xué)生需完成所有的項目，且完成一個項目，就會有相應(yīng)的得分，最后得到總分數(shù)。學(xué)生通過仿真實驗的模擬，能夠親自體驗活性污泥污水處理廠中A-A-O工藝各操作環(huán)節(jié)，以及出現(xiàn)相應(yīng)問題的處理措施。將理論知識很好的轉(zhuǎn)化為實踐操作，提高了其實踐能力。

2.2 改革教學(xué)方法和手段

2.2.1 實驗教學(xué)貫穿理論教學(xué)

在實驗教學(xué)中，不僅僅是考察學(xué)生的操作，也會注重對學(xué)生理論知識掌握程度的考察，每個實驗項目講授部分，都會講述理論知識，并提問學(xué)生。比如混凝實驗，首先會講述下混凝的機理，隨機提問學(xué)生幾個問題，像混凝劑的常用種類，何為膠體的穩(wěn)定性等。再講述本次實驗的基本操作過程，實驗?zāi)康?。讓學(xué)生既鞏固了理論知識，又掌握了實驗操作。

2.2.2 提高學(xué)生的主動學(xué)習

實驗課的主體應(yīng)該是學(xué)生，要盡可能的讓學(xué)生由被動學(xué)習化為主動學(xué)習。實驗指導(dǎo)書會提前下發(fā)給學(xué)生，每次實驗課之前學(xué)生要寫好預(yù)習報告，實驗課開始前進行檢查。實驗過程中，會分成小組，每組選一名組長。組長帶領(lǐng)各組員開展實驗，培養(yǎng)學(xué)生的團隊協(xié)作能力，也避免了實驗僅由幾個主力同學(xué)操作完成，其他同學(xué)觀望的現(xiàn)象。在實驗臺套數(shù)足夠的前提下，力求做到每一個同學(xué)都有實際操作。水處理實驗涉及藥品稱量，溶液定容，水質(zhì)指標測定等多項內(nèi)容，因此，在5～6人一個小組的情況下可保證每位同學(xué)都有分工，讓每個學(xué)生都參與到實驗中來。

2.2.3 嚴抓實驗報告質(zhì)量

以往的教學(xué)過程中，往往會發(fā)現(xiàn)有實驗報告抄襲的現(xiàn)象。學(xué)生也有不重視實驗報告的誤區(qū)。所以，在第一堂課時，就會強調(diào)課程成績的組成。強調(diào)實驗報告所占的比例。并且要求每個實驗上完之后要立即完成實驗報告，下一次實驗上課前要檢查，這樣避免最后扎堆寫報告而容易抄襲的現(xiàn)象。實驗中因分了小組，每小組的實驗數(shù)據(jù)是不一樣的，這樣實驗處理結(jié)果就會不一樣，也一定程度上減少了實驗報告抄襲的現(xiàn)象。當然，關(guān)鍵還是要讓學(xué)生思想上重視實驗報告質(zhì)量。

2.3 改革考核方式

改革后的考核方式更注重實踐的考核，水質(zhì)工程學(xué)實驗技術(shù)課程成績滿分為 100 分，及格為60 分。考核分為課堂考勤，30分，包括出勤和實驗預(yù)習報告，實驗操作 30分，最終實驗報告40分。出勤按遲到，早退等現(xiàn)象扣分，預(yù)習報告根據(jù)學(xué)生對實驗?zāi)康模?，操作過程的了解情況給分;實驗操作按照學(xué)生在實驗操作過程中的表現(xiàn)，如操作規(guī)范程度，流程步驟的熟悉度，參與實驗的積極度，實驗結(jié)束后儀器藥品的整理等情況給分;實驗報告根據(jù)學(xué)生對實驗結(jié)果分析的處理，圖形的繪制，討論題的回答情況以及書面整潔度情況給分。

3? 實驗教學(xué)改革效果

通過對水質(zhì)工程學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容的改革，這幾年教學(xué)效果得到了明顯的改善提升，學(xué)生對課程的學(xué)習興趣大大激發(fā)，課堂中學(xué)習的積極參與性和實踐動手能力提高顯著。自從對學(xué)生創(chuàng)新能力，綜合能力的培養(yǎng)措施貫徹以來，學(xué)生在科研上也獲得了可喜的成果。給排水科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生連續(xù)幾年在各類學(xué)生競賽，創(chuàng)新性項目申報中獲得立項項目數(shù)量和質(zhì)量不斷提升。2017年獲得校級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目立項1項，2018年獲得校級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目立項2項，2019年獲得南昌工程學(xué)院挑戰(zhàn)杯競賽項目立項2項，國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目立項1項，2020年獲得國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目1項，省級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目2項。近幾年來，學(xué)生參與發(fā)表的科研論文達十余篇。

4? 結(jié)語

實踐教學(xué)是工程實踐能力培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。在新工科背景下，應(yīng)適時修訂教學(xué)大綱，對實驗課程進行升級優(yōu)化，增加實驗內(nèi)容的綜合性和創(chuàng)新性，強化學(xué)生的專業(yè)技能訓(xùn)練。積極鼓勵學(xué)生參與挑戰(zhàn)杯，國家級、省級創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目，培養(yǎng)其團隊協(xié)作精神和科研創(chuàng)新能力。這樣才能培養(yǎng)出適應(yīng)新經(jīng)濟形勢下的工程實踐能力強、創(chuàng)新能力強的新工科給排水專業(yè)工程技術(shù)人才，更好地為新興產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟發(fā)展服務(wù)。

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