浅析水污染控制工程实验教学改革范文

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摘要：水污染控制工程实验是水污染控制工程理论课的实验配套课程，旨在培养学生实践动手能力，加强工程意识，以及分析解决问题的能力。为贯彻执行高等工科学校卓越工程师培养计划这一重要教育举措，本教改从调整优化教学内容，创新改革教学手段和综合全面考核方式等方面进行探索，更好地发挥实验教学的特点和优势，为国家培养卓越工程师。

关键词：水污染控制工程实验；卓越工程师；教学改革

随着社会经济的发展和国民环保意识的提升，环境问题日益受到全社会的重视，政府和企业对污染治理的投入不断加大。“五水共治”的提出，吹响了我省大规模治水行动的新号角。应用型环保人才需求量越来越多，这迫使高校环境相关专业对人才的培养提出了更高的要求。水污染控制工程是环境科学与工程专业的核心课之一，该课程具有极强的实践性和应用性。作为该课程的实验配套课程，水污染控制工程实验教学旨在培养学生实践动手能力，增强环境工程意识，进一步理解和掌握污水处理技术的基本原理，巩固熟悉污水处理技术方法，培养学生综合运用所学知识分析问题和解决问题的能力，为学生以后进行工程设计与现场管理夯实理论和实践基础。卓越工程师培养工程是促进高校培养社会和经济发展需要人才的一项质量工程［1］。该计划是一种全新的人才培养理念和模式，旨在培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需求的各类高质量工程技术人才，全面提高工程教育人才培养质量，促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国。［1］如何有效提升水污染控制工程实验的教学效果，对于培养集知识、能力及素质于一体的“卓越工程师”———应用型环保人才尤为重要。在维普中文数据库中，以“水污染控制工程”和“教学改革”为关键词进行搜索，可搜到160余篇教改论文；而以“水污染控制工程实验”和“教学改革”为关键词进行搜索，仅搜到十余篇教改论文。由此可见，目前国内高校环境专业的教学改革仍以水污染控制工程理论课教学改革为主，而在水污染控制工程实验教学改革方面研究较少，未引起足够重视。从文献调研中可知，当前水污染控制工程实验中存在实验内容陈旧，实验教学方法单一以及实验成绩考核片面等问题。浙江工商大学环境科学与工程学院针对水污染控制工程实验教学在环境工程专业教学培养中的核心地位，更新教学内容，改革教学手段，科学实验考核，全面提高学生的主观能动性，综合训练他们的专业技能和工程实践能力，更好发挥实验教学的特点和优势，为国家培养卓越工程师。

一、调整优化教学内容

根据高等学校环境科学与工程专业指导委员会制定的《环境工程专业规范》基本要求，水污染控制工程实验项目主要包括自由沉淀、混凝、过滤以验证型为主的教学实验。［2］在教学内容的改革中，可将实验内容分为基本实验、设计性实验和开放性实验三大类。（1）基本实验（必做），合理安排课堂实验时间，明确实验任务，使每人都积极参与；（2）设计性实验（必做），教师仅提出选题和结果要求，要求学生在规定时间内完成某一实验项目；（3）开放性实验（选做），可结合实际地区特色及前沿科研课题开设以解决问题为主的探索性实验。因课时有限，学生可利用课余时间在公共的开放性实验室完成整个实验。在活性污泥降解有机物实验中，所用序批式反应器可自主设定进水、曝气、沉淀、滗水和闲置阶段所需运行时间。为使学生能灵活运用书本上所需的理论知识，该实验采取人工模拟配水。各小组经讨论自行决定进水有机污染物浓度，并按照好氧生物处理过程中碳氮磷的需求比，计算得出所需氮源和磷源；且通过查阅相关资料文献，确定所需微量元素浓度。经过一周时间培养驯化，各小组监测活性污泥浓度、沉降性能及对有机物的降解能力（有机物降解动力学曲线），最后对实验结果进行分析讨论和数据处理等。该设计性实验的设计与试验过程，全面地涵盖了水污染控制工程、环境监测、环境微生物学等多门课程范围，把基本理论、监测技能、工程设计和运行管理等内容有机地结合在一起，使学生的专业技能得到全面训练和综合提升。

二、创新改革教学手段

验证性实验的操作步骤详细，学生只需要按部就班即可完成实验。学生对于如此单一程序化的实验过程，容易失去积极性和创造性。变革教学方式，采用启发式教学，以学生为主体，有效提高学生的学习兴趣，充分调动学生的主动性。进入实验室之前，教师起引导作用。鼓励学生通过前期文献调研，掌握实验原理和操作步骤，整理实验方案，归纳汇总实验中重点、难点及注意事项；进入实验室之后，教师起辅助作用。学生根据实验方案选取所需实验设备、实验药品等。以实现最终的实验结果为目标，教师鼓励不同小组可以采用不同方法开展实验。走出实验室后，教师起顾问作用。学生对实验数据进行分析、总结，得出切合实际的结论，并写好相应的实验报告。通常，混凝实验以单因素实验为主，主要考察混凝剂投加量、pH、搅拌速度和反应时间等因素对混凝效果的影响。我们则在单因素实验基础上，增加了混凝正交试验设计。学生任选一种混凝剂，通过单因素实验结果，确定考察因素，水平和试验考察指标，设计因素水平表，并选取合适正交表，并据此编制试验方案，按照方案进行实验，对试验结果进行分析，并对最佳因素水平组合加以验证。不仅如此，混凝实验所处理的废水为实际印染废水，大大提高学生的积极性和主动性。在设计性实验课中，学生独立完成实验预习、实验方案制订、实验操作监测和实验数据整理等过程。在实验过程中，针对实验中出现的问题，教师引导启发学生找出解决问题的方向，并鼓励学生将不同小组的实验结果进行对比讨论。学生通过查阅资料、组内讨论等方式提出解决问题的方法，并在实践中进行验证。这有助于培养学生独立思考和解决问题的能力。

三、综合全面考核方式

考核方式不仅要能有效地反映学生对实验掌握的程度．也要成为激励学生认真对待实验过程的有效手段。合适的考核方式，可充分调动学生的积极性和主观性，使每个学生都能参与到实验中来，并体会到实验中的乐趣。本次考核方式的改革，则对学生实验过程（实验方案、实验操作和实验数据）以及实验结果与分析（实验报告）进行全面的评价。同时对学生的考勤和实验参与度等方面进行量化考核。鼓励学生将设计性实验结果采用研究论文的形式撰写实验报告，提高学生的综合能力和团队合作能力。教学实验只能安排2—3人一组共同开展实验，导致学生难以在实验过程中独立思考和独立操作，很难保证每个学生的参与度，这要求实验考核方式灵活化。为了确保每个学生均能参与到实验中来，书面考核方式还与提问面试考察相结合。平时课堂上，教师随机抽取学生回答问题，考查学生对实验原理的掌握情况；实验过程中，教师可针对具体实验内容，任选各小组中学生提问，既能考查学生对实验方案的熟悉程度，又能看出学生是否用心参与实验。该提问回答成绩也记入期末成绩中，从而促使学生在实验中思考，在思考中理解。如在自由沉淀实验中，需隔5分、10分、20分、30分、45分和60分钟取样，所需取样时间较长；且当实验进行30分钟后，学生已经熟悉实验操作，且对实验现象有所了解。此时，教师可针对实验内容或原理，对每个小组进行提问，加深学生对实验原理和实验操作的理解，如“通过一段时间沉淀后，取样测得的浓度C是增大还是减少？”“取样所测得的浓度C反映的是沉淀柱中的颗粒物浓度还是已被沉淀去除的颗粒物浓度？”或是“为何每次取样都要读取水面高度？”在处理实验数据中，鼓励学生采用计算机软件画图，并与传统图解法对比，通过数据拟合等方式计算获得实际E－u曲线。

四、结语

随着环境保护的深入和环保产业的发展，从事水污染控制的工程应用型人才的需求日益增加。水污染控制工程实验是环境工程专业的核心实验课程，其教学主旨为培养学生的实践动手能力，强化工程意识及培养分析解决问题的能力。本教改通过更新教学内容，改革教学手段，科学实验考核，更好地发挥实验教学的特点和优势，对于卓越工程师的培养具有重大意义。

参考文献

［1］高林霞，张会琴，黄磊，等．基于卓越工程师培养的水污染控制工程课程体系改革探讨［J］．教书育人：高教论坛，2015（5）：62－63．

［2］潘杨，李勇，沈耀良，等．水污染控制工程实验教学改革与探索［J］．化工高等教育，2010，27（6）：52－53．

作者：蔡靖 吕黎 楼菊青 宋英琦 单位：浙江工商大学环境科学与工程学院