淺析水污染控制工程實驗教學改革范文

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摘要：水污染控制工程實驗是水污染控制工程理論課的實驗配套課程，旨在培養學生實踐動手能力，加強工程意識，以及分析解決問題的能力。為貫徹執行高等工科學校卓越工程師培養計劃這一重要教育舉措，本教改從調整優化教學內容，創新改革教學手段和綜合全面考核方式等方面進行探索，更好地發揮實驗教學的特點和優勢，為國家培養卓越工程師。

關鍵詞：水污染控制工程實驗；卓越工程師；教學改革

隨著社會經濟的發展和國民環保意識的提升，環境問題日益受到全社會的重視，政府和企業對污染治理的投入不斷加大。“五水共治”的提出，吹響了我省大規模治水行動的新號角。應用型環保人才需求量越來越多，這迫使高校環境相關專業對人才的培養提出了更高的要求。水污染控制工程是環境科學與工程專業的核心課之一，該課程具有極強的實踐性和應用性。作為該課程的實驗配套課程，水污染控制工程實驗教學旨在培養學生實踐動手能力，增強環境工程意識，進一步理解和掌握污水處理技術的基本原理，鞏固熟悉污水處理技術方法，培養學生綜合運用所學知識分析問題和解決問題的能力，為學生以后進行工程設計與現場管理夯實理論和實踐基礎。卓越工程師培養工程是促進高校培養社會和經濟發展需要人才的一項質量工程［1］。該計劃是一種全新的人才培養理念和模式，旨在培養造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展需求的各類高質量工程技術人才，全面提高工程教育人才培養質量，促進我國由工程教育大國邁向工程教育強國。［1］如何有效提升水污染控制工程實驗的教學效果，對于培養集知識、能力及素質于一體的“卓越工程師”———應用型環保人才尤為重要。在維普中文數據庫中，以“水污染控制工程”和“教學改革”為關鍵詞進行搜索，可搜到160余篇教改論文；而以“水污染控制工程實驗”和“教學改革”為關鍵詞進行搜索，僅搜到十余篇教改論文。由此可見，目前國內高校環境專業的教學改革仍以水污染控制工程理論課教學改革為主，而在水污染控制工程實驗教學改革方面研究較少，未引起足夠重視。從文獻調研中可知，當前水污染控制工程實驗中存在實驗內容陳舊，實驗教學方法單一以及實驗成績考核片面等問題。浙江工商大學環境科學與工程學院針對水污染控制工程實驗教學在環境工程專業教學培養中的核心地位，更新教學內容，改革教學手段，科學實驗考核，全面提高學生的主觀能動性，綜合訓練他們的專業技能和工程實踐能力，更好發揮實驗教學的特點和優勢，為國家培養卓越工程師。

一、調整優化教學內容

根據高等學校環境科學與工程專業指導委員會制定的《環境工程專業規范》基本要求，水污染控制工程實驗項目主要包括自由沉淀、混凝、過濾以驗證型為主的教學實驗。［2］在教學內容的改革中，可將實驗內容分為基本實驗、設計性實驗和開放性實驗三大類。（1）基本實驗（必做），合理安排課堂實驗時間，明確實驗任務，使每人都積極參與；（2）設計性實驗（必做），教師僅提出選題和結果要求，要求學生在規定時間內完成某一實驗項目；（3）開放性實驗（選做），可結合實際地區特色及前沿科研課題開設以解決問題為主的探索性實驗。因課時有限，學生可利用課余時間在公共的開放性實驗室完成整個實驗。在活性污泥降解有機物實驗中，所用序批式反應器可自主設定進水、曝氣、沉淀、潷水和閑置階段所需運行時間。為使學生能靈活運用書本上所需的理論知識，該實驗采取人工模擬配水。各小組經討論自行決定進水有機污染物濃度，并按照好氧生物處理過程中碳氮磷的需求比，計算得出所需氮源和磷源；且通過查閱相關資料文獻，確定所需微量元素濃度。經過一周時間培養馴化，各小組監測活性污泥濃度、沉降性能及對有機物的降解能力（有機物降解動力學曲線），最后對實驗結果進行分析討論和數據處理等。該設計性實驗的設計與試驗過程，全面地涵蓋了水污染控制工程、環境監測、環境微生物學等多門課程范圍，把基本理論、監測技能、工程設計和運行管理等內容有機地結合在一起，使學生的專業技能得到全面訓練和綜合提升。

二、創新改革教學手段

驗證性實驗的操作步驟詳細，學生只需要按部就班即可完成實驗。學生對于如此單一程序化的實驗過程，容易失去積極性和創造性。變革教學方式，采用啟發式教學，以學生為主體，有效提高學生的學習興趣，充分調動學生的主動性。進入實驗室之前，教師起引導作用。鼓勵學生通過前期文獻調研，掌握實驗原理和操作步驟，整理實驗方案，歸納匯總實驗中重點、難點及注意事項；進入實驗室之后，教師起輔助作用。學生根據實驗方案選取所需實驗設備、實驗藥品等。以實現最終的實驗結果為目標，教師鼓勵不同小組可以采用不同方法開展實驗。走出實驗室后，教師起顧問作用。學生對實驗數據進行分析、總結，得出切合實際的結論，并寫好相應的實驗報告。通常，混凝實驗以單因素實驗為主，主要考察混凝劑投加量、pH、攪拌速度和反應時間等因素對混凝效果的影響。我們則在單因素實驗基礎上，增加了混凝正交試驗設計。學生任選一種混凝劑，通過單因素實驗結果，確定考察因素，水平和試驗考察指標，設計因素水平表，并選取合適正交表，并據此編制試驗方案，按照方案進行實驗，對試驗結果進行分析，并對最佳因素水平組合加以驗證。不僅如此，混凝實驗所處理的廢水為實際印染廢水，大大提高學生的積極性和主動性。在設計性實驗課中，學生獨立完成實驗預習、實驗方案制訂、實驗操作監測和實驗數據整理等過程。在實驗過程中，針對實驗中出現的問題，教師引導啟發學生找出解決問題的方向，并鼓勵學生將不同小組的實驗結果進行對比討論。學生通過查閱資料、組內討論等方式提出解決問題的方法，并在實踐中進行驗證。這有助于培養學生獨立思考和解決問題的能力。

三、綜合全面考核方式

考核方式不僅要能有效地反映學生對實驗掌握的程度．也要成為激勵學生認真對待實驗過程的有效手段。合適的考核方式，可充分調動學生的積極性和主觀性，使每個學生都能參與到實驗中來，并體會到實驗中的樂趣。本次考核方式的改革，則對學生實驗過程（實驗方案、實驗操作和實驗數據）以及實驗結果與分析（實驗報告）進行全面的評價。同時對學生的考勤和實驗參與度等方面進行量化考核。鼓勵學生將設計性實驗結果采用研究論文的形式撰寫實驗報告，提高學生的綜合能力和團隊合作能力。教學實驗只能安排2—3人一組共同開展實驗，導致學生難以在實驗過程中獨立思考和獨立操作，很難保證每個學生的參與度，這要求實驗考核方式靈活化。為了確保每個學生均能參與到實驗中來，書面考核方式還與提問面試考察相結合。平時課堂上，教師隨機抽取學生回答問題，考查學生對實驗原理的掌握情況；實驗過程中，教師可針對具體實驗內容，任選各小組中學生提問，既能考查學生對實驗方案的熟悉程度，又能看出學生是否用心參與實驗。該提問回答成績也記入期末成績中，從而促使學生在實驗中思考，在思考中理解。如在自由沉淀實驗中，需隔5分、10分、20分、30分、45分和60分鐘取樣，所需取樣時間較長；且當實驗進行30分鐘后，學生已經熟悉實驗操作，且對實驗現象有所了解。此時，教師可針對實驗內容或原理，對每個小組進行提問，加深學生對實驗原理和實驗操作的理解，如“通過一段時間沉淀后，取樣測得的濃度C是增大還是減少？”“取樣所測得的濃度C反映的是沉淀柱中的顆粒物濃度還是已被沉淀去除的顆粒物濃度？”或是“為何每次取樣都要讀取水面高度？”在處理實驗數據中，鼓勵學生采用計算機軟件畫圖，并與傳統圖解法對比，通過數據擬合等方式計算獲得實際E－u曲線。

四、結語

隨著環境保護的深入和環保產業的發展，從事水污染控制的工程應用型人才的需求日益增加。水污染控制工程實驗是環境工程專業的核心實驗課程，其教學主旨為培養學生的實踐動手能力，強化工程意識及培養分析解決問題的能力。本教改通過更新教學內容，改革教學手段，科學實驗考核，更好地發揮實驗教學的特點和優勢，對于卓越工程師的培養具有重大意義。

參考文獻

［1］高林霞，張會琴，黃磊，等．基于卓越工程師培養的水污染控制工程課程體系改革探討［J］．教書育人：高教論壇，2015（5）：62－63．

［2］潘楊，李勇，沈耀良，等．水污染控制工程實驗教學改革與探索［J］．化工高等教育，2010，27（6）：52－53．

作者：蔡靖 呂黎 樓菊青 宋英琦 單位：浙江工商大學環境科學與工程學院