水處理實驗技術示范性實驗項目建設的探討與實踐

曹勇鋒　張可方　方茜

摘要：通過對給排水科學與工程專業(yè)水處理實驗技術課程示范性實驗項目“活性炭吸附實驗”的建設，對示范性實驗項目的內(nèi)涵與特色，目標與原則，實驗的內(nèi)容、方法與策略等方面進行了探討。示范性實驗項目建設現(xiàn)已初見成效，對提高實驗教學質(zhì)量起著重要作用，同時激發(fā)了學生的專業(yè)興趣。

關鍵詞：示范性實驗項目；水處理實驗技術；實驗教學；給排水科學與工程

中圖分類號：TU9912；G6420文獻標志碼：A文章編號：10052909（2014）06011504

實驗教學是高校本科教學體系中一個非常重要的環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學生分析問題、解決問題和提高動手能力的重要途徑。2012年，廣州大學開始了“示范性實驗項目”的建設工作，旨在進一步推進實驗教學改革，加強優(yōu)勢特色實驗項目的建設，激發(fā)學生的求知欲、好奇心和興趣，培養(yǎng)學生的工程實踐能力和創(chuàng)新精神。對于示范性實驗項目如何開展，如何才能成為示范性實驗等問題，文章以“示范性實驗項目”建設的實踐過程和建設中的示范性實驗項目——活性炭吸附實驗為例進行探討。

一、示范性實驗項目建設目標和原則

（一）示范性實驗項目建設目標

在示范性實驗項目的建設過程中，通過對示范項目實驗教學內(nèi)容、實驗教學方法的梳理，使實驗教學活動有序、有效和有趣進行，充分發(fā)揮實驗室和實驗教學在培養(yǎng)高素質(zhì)人才方面的作用，推動實驗課程的建設，最終達到全面提升實驗教學質(zhì)量，培養(yǎng)適應區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展需要的高級應用型專業(yè)技術人才的目的[1-2]，同時構建以培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力為基本價值取向的實驗教學體系[3]。

（二）示范性實驗項目建設原則

可行性原則。首先示范性實驗應在現(xiàn)有實驗項目中選取，教師對實驗項目有豐富的教學實踐經(jīng)驗；其次，實驗項目應受學生歡迎，又不會增加實驗學時和教師的工作量，示范性實驗項目建設的成果或經(jīng)驗能在學院、學校中推廣。

科學性原則。示范性實驗項目應具有科學的教學觀念、科學的實驗教學設計過程、科學的實驗教學方式方法，同時具有科學的實驗成績考核方式。層次性原則。示范性實驗項目不應僅僅局限于高層次的實驗，各類實驗（基礎性、綜合性、設計性、探究性實驗）都能存在示范性。

創(chuàng)新性原則。在傳統(tǒng)的實驗教學內(nèi)容、方法、手段的基礎上繼承、發(fā)展、創(chuàng)新，充分調(diào)動學生實驗的興趣和主動學習的積極性，達到對學生實驗能力、創(chuàng)新精神培養(yǎng)的目的。

二、示范性實驗項目的內(nèi)涵和特色

示范性實驗項目不僅局限于高層次的實驗，它可以是各類實驗，如基礎性、綜合性、設計性或探究性實驗，只要這些實驗項目能體現(xiàn)現(xiàn)代教育教學思想，符合科學實驗的基本規(guī)范和學生認知與能力發(fā)展規(guī)律，具有豐富的教學內(nèi)涵、良好的實驗環(huán)境氛圍、切實有效的教學策略，教學效果明顯，特色鮮明且具有示范推廣作用的優(yōu)秀實驗項目都可成為示范性實驗項目。

在進行示范性實驗項目建設之前，本學科已對實驗教學改革進行了長期的研究和探索[4-6]，對“水處理實驗技術”實驗課程中綜合性、設計性實驗有豐富的實驗教學經(jīng)驗。隨著示范性實驗項目建設的不斷深入，對示范性實驗項目的內(nèi)涵有了更深的理解，實驗項目是否有示范推廣作用，其所具有的內(nèi)涵是先決條件。例如，建設中的示范性實驗項目——活性炭吸附實驗是給排水科學與工程專業(yè)必修實驗課程水處理實驗技術中的綜合性實驗項目，其示范性的內(nèi)涵為：采取簡單、有效和直觀的實驗教學方法把難降解，有毒、有害工業(yè)污廢水處理工藝與含酚廢水的分析檢測方法兩個實驗過程有序合理地結(jié)合，通過實驗使學生真正掌握工業(yè)廢水處理的基本原理和處理方法，了解難降解，有毒、有害工業(yè)污廢水的處理難題和需要解決的科學問題，從而達到實驗教學與科研及工程實際相互滲透， 理論教學與實驗教學齊頭并進的效果。同時，整個實驗操作過程對給排水科學與工程專業(yè)和環(huán)境工程專業(yè)水處理實驗教學方面具有示范指導作用。

三、示范性實驗項目建設實踐

經(jīng)過多年的實驗教學發(fā)現(xiàn)，工科院校的本科專業(yè)實驗教學一直是教學中的薄弱環(huán)節(jié)，而且由于實驗教學的內(nèi)容、方法、手段與經(jīng)濟社會發(fā)展的要求及科學技術的高速發(fā)展有較大差距，從而造成傳統(tǒng)的實驗項目沒有活力，沒有達到培養(yǎng)學生綜合能力和創(chuàng)新精神的教學目的。另外，各類實驗項目不管是設計性實驗還是基礎性實驗，它們的主體知識主要是傳統(tǒng)的理論知識，實驗教學改革或?qū)嶒灲虒W研究的主要目的是通過對實驗內(nèi)容，教學方法、手段進行創(chuàng)新，從而使實驗項目具有生命力，使理論知識得到傳承，同時加強學生對理論知識的理解，激發(fā)學生的學習興趣，達到培養(yǎng)創(chuàng)新意識的教學效果。如何才能把一個實驗項目建設成對其他實驗教學具有啟發(fā)性或具有示范作用的實驗項目，我們結(jié)合示范性實驗項目的特點以及對“活性炭吸附”示范性實驗項目的建設情況進行探討?；钚蕴课綄嶒炇且粋€綜合性實驗，實驗課時為4學時，每組學生人數(shù)為4人，該項目的建設，從以下5個方面著手。

（1） 明確實驗目的和能力培養(yǎng)目標。該項目的主要實驗目的是以實驗的方式加強學生對工業(yè)廢水處理技術基本原理的理解，培養(yǎng)學生設計和組織工業(yè)廢水處理實驗方案的能力，使之正確掌握工業(yè)廢水處理技術，掌握實驗儀器設備的使用，具備分析實驗數(shù)據(jù)與處理數(shù)據(jù)的能力。培養(yǎng)學生初步的科研能力和興趣，獨立完成實驗報告的撰寫。通過實驗，學生真正理解知識，掌握知識，培養(yǎng)學生的動手能力、實驗基本技能和分析歸納能力。

（2） 豐富的實驗內(nèi)容。實驗主要使學生了解含酚工業(yè)廢水的性質(zhì)及危害，了解活性炭的吸附能力、使用性能及范圍，掌握活性炭處理含酚廢水的工藝流程及方法，掌握含酚廢水的測定方法，繪制含酚廢水分析標準曲線，掌握可見光分光光度計、分析天平、振蕩器的操作使用。通過工藝處理、水質(zhì)分析的全過程實驗獲得工藝參數(shù)及效果，并畫出活性炭的吸附等溫線。

（3） 切實有效的實驗教學策略。在實驗教學過程中，以學生作為教學的主體，由于實驗項目類型不同，教師需要扮演不同的角色，而且根據(jù)不同實驗項目類型采取不同的實驗教學策略。但主要任務還是激發(fā)學生的學習興趣，幫助學生形成學習動機，創(chuàng)設符合教學內(nèi)容需要的多種情境和提示新舊知識之間的聯(lián)系，幫助學生進行知識的遷移，把學生的學習引向深入[7]。

在專業(yè)理論教學過程中由于課時有限，沒有對活性炭的應用和工業(yè)廢水處理工藝做非常詳細的講解，從而造成學生的理論知識與實際工程沒有很好結(jié)合。在示范性實驗項目建設過程中我們把實驗的方法和手段進行組合，開展了一項完整的工業(yè)污水處理過程實驗。課前介紹、含酚廢水分析標準曲線繪制、含酚廢水的處理、實驗解答與結(jié)果等過程有序進行。實驗過程中利用活性炭處理含酚工業(yè)污水，并對處理效果進行分析檢測，檢測方法按照國家標準分析方法進行。學生既學會了水處理實驗技術方法和工藝流程，又懂得了水質(zhì)分析方法在水處理過程中的應用，掌握了整體思考問題的方法和解決問題的能力，培養(yǎng)了學生科學研究興趣。在實驗之前，安排學生預習活性炭吸附理論和工業(yè)污水的處理方法，加強學生對相關理論的認識。實驗過程中指導教師會針對含酚廢水的特性和處理現(xiàn)狀提出相關問題與學生進行討論，使所有學生都積極參與實驗，討論中碰到的一些問題還可以引導學生通過查閱相關文獻來解決，以達到進一步提高學生查閱資料的能力。

（4） 實驗教學網(wǎng)絡資源的利用。本項目具有豐富的網(wǎng)絡資源，為學生課前預習和自主學習提供了很好的平臺?；钚蕴课綄嶒炇撬幚韺嶒灱夹g課程中的一個綜合性實驗項目，水處理實驗技術課程是廣州大學優(yōu)秀實驗課程、優(yōu)秀網(wǎng)絡課程，同時也是國家精品課程和國家精品共享資源課水質(zhì)工程學的實驗環(huán)節(jié)，本項目的教學資料（課程介紹、教學計劃、學習指導、相關教材、參考資料、教學素材、課后思考題、練習與自測、電子教材、實驗演示裝置、實際工程運行演示、 實驗動畫 、實驗常見問題）和視頻錄像已上傳到國家精品課程和國家精品資源共享課水質(zhì)工程學網(wǎng)站以及水處理實驗技術課程網(wǎng)站。

（5） 建立有效的考核方式。實驗考核主要有兩部分：第一部分是實驗操作和問題討論，占總成績的60%，主要通過實驗過程中的動手能力、實驗水平和對問題的分析解答，以及與組員之間的配合情況進行評定；第二部分是實驗報告，占總成績的40%，主要考核學生對報告中實驗原理的理解，對實驗數(shù)據(jù)的處理能力及相關思考題的解答等。實驗考核的主要目的是鼓勵學生真正參與實驗，嘗試用所學理論解決實際問題，以達到實驗教學的最終目的。

四、教學效果

通過多年來實驗教學改革的研究和示范性實驗項目的建設，我們在以下幾個方面取得了明顯的教學效果。

（1） 使實驗教學過程更加規(guī)范，對其他實驗項目的教學起到示范指導作用。項目在建設過程中對實驗每一環(huán)節(jié)都進行了合理有序的安排，同時對實驗教學的內(nèi)容、教學的方法進行優(yōu)化調(diào)整，使整個實驗教學過程更加規(guī)范，學生對實驗內(nèi)容更容易理解，有利于教與學的順利開展。

（2） 激發(fā)了學生的學習興趣。實驗過程中學生把一項完整的工業(yè)污水處理過程真正操作完成，而且處理的效果明顯直觀，同時使學生真正掌握含酚廢水的檢測和處理過程，使理論知識得到真正應用，激發(fā)了學生的專業(yè)興趣。成績考核以實驗操作和問題討論為主，學生認真主動地參與到實驗中，動手能力和自主學習的能力得到了很好的訓練。通過實驗的學習和訓練，畢業(yè)生在畢業(yè)論文試驗中的動手能力、分析解決問題能力有很大的提高，試驗條件的控制、試驗效果和數(shù)據(jù)分析都掌握得非常好。

（3） 加快了網(wǎng)絡化教學進程。以建設示范性實驗為契機，本課程逐漸完善了國家精品課程“水質(zhì)工程學”和課程網(wǎng)站“水處理實驗技術”的教學視頻資源，為學生的自主學習提供了豐富的網(wǎng)絡資源。通過網(wǎng)站互動平臺，師生之間可以對實驗方面的問題進行交流學習。

（4） 促進了整體實驗教學水平的提高。示范性實驗項目的建設目的不僅僅是把項目建設好，更重要的是通過示范性實驗的示范作用，帶動整個課程、整個專業(yè)乃至其他相關專業(yè)整體實驗教學水平的提高。

五、結(jié)語

多年的實踐經(jīng)驗表明，實驗教學改革對本科實驗教學水平、教學質(zhì)量、教學效果有積極意義。但作為一個全新的教學理念，示范性實驗項目的建設主要是為提高實驗教學質(zhì)量，培養(yǎng)創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神。示范性實驗項目“活性炭吸附實驗”在建設過程中已取得一定成果，但其在建設和實施過程中對項目的內(nèi)涵和教學方法、策略設計還需進行不斷的思考和探討。建設示范性實驗項目對提高實驗教學質(zhì)量有積極的意義，能有效地提升給排水科學與工程學生的專業(yè)素養(yǎng)，有利于培養(yǎng)高素質(zhì)的工程技術人才。

參考文獻：

[1]張朝升，張可方，樊建軍，等.地方高校給水排水工程專業(yè)精品課程建設探索與實踐[J].高等建筑教育，2011，20（2）：29-32.

[2]榮宏偉，張朝升，張可方.給水排水工程專業(yè)實踐教學改革的探索與實踐[J].教育教學論壇，2012（37）：80-82.

[3]孫文彬.開放性創(chuàng)新實驗教學改革與實踐[J].實驗室研究與探索，2006，25（2） ：148-151.

[4]張可方.水處理技術的綜合性設計性實驗[J].實驗室研究與探索，2006，25（8）： 966-968.

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[6]曹勇鋒，張可方.水處理實驗技術設計性實驗教學的探討[J].實驗科學與技術，2008，6（2）： 122-129.

[7]付金山，李文星.電工電子實驗教學改革與思考[J].平原大學學報，2007，24（3）：100 -102.