水質工程學綜合設計性實驗教學的探討

摘 要:根據水質工程學的特點，基于學校現有實驗條件，嘗試了實驗教學改革，開設綜合設計性實驗，并總結了實驗教學改革的效果。

關鍵詞:水質工程學綜合設計性實驗探討

中圖分類號:X131.2文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)07(b)-0145-02

Discussion on the Teaching Comprehensive Designing Experiments in Water Quality Engineering

Feng na1，2Li ya-jing1，2Zheng shu-ping1，2Wen hai-tao1，2

(1.Environmental and Municipal Engineering Department，TIUC，Tianjin 300384，China

2.Tianjin Key Laboratory of Water Quality Science and Technology，Tianjin 300384，China)

Abstract:According to the characteristic of Water Quality Engineering，Wastewater treatment experimental teaching was reformed based on the current experimental conditions in our university.We offer Comprehensive Design Experiment and sum up the effects of the reform of experiment teaching.

Key words:Water Quality Engineering;Comprehensive Designing Experiment;discuss

水質工程學實驗是我系給水排水專業學生必修的專業實驗課程，由于實驗教材、教學環境和實驗設備等的原因，大部分實驗教學項目以驗證性實驗為主，缺乏綜合性和設計性，已跟不上專業教學方式的發展和改革，同時也滿足不了目前社會就業單位對大學生的創新能力和實踐能力提出的更高的要求[1-4]。為了適應人才培養的要求，近年來對給水排水工程專業的專業實驗課進行改革，我們在原來水處理實驗技術的實驗教學基礎上增設了綜合設計性實驗平臺[5]，對于應用型和研究型人才培養具有重要意義。完成綜合性、設計性實驗的過程中，學生的理論知識和實驗技能可以得到綜合與提高，提高了學生綜合運用知識、技能和自主設計的能力，加深了對本專業知識技能的認知程度;通過學生的集體討論、研究和密切配合，培養學生學習興趣和獨立科研的能力，開發學生的創新思維，培養了學生熱愛科學、尊重科學的品德和精益求精、團結協作的精神。

1 水質工程學綜合設計性實驗教學模式

我系環境與市政工程實驗中心作為天津市重點實驗室，占地3600余平方米，擁有大量的水處理設備和儀器，十萬元以上大型儀器共計20余臺，完全具備開展綜合設計性實驗的設備要求。

綜合設計性實驗課題的選題非常重要，應遵循以下幾個原則:一是科學性，是指選題應建立在前人的科學理論和實驗基礎上，符合科學規律，進一步研究和探討; 二是綜合性，是指實驗需要綜合應用本課程的知識或相關課程知識才能完成;三是實用性，是指所選的課題需在現實中有實際的應用性;四是可行性，是指所選課題切合學生的研究水平和技術水平，在實驗室的現有條件下能夠順利實施[6-8]。

我系水處理技術實驗室共開設了混凝實驗、顆粒自由沉淀實驗、過濾實驗和曝氣設備充氧能力測定實驗共4個單元性驗證型實驗和綜合性實驗即微污染水源水中NOM去除實驗1項以及演示性實驗即膜法水處理演示實驗1項。在單元驗證性實驗的基礎上我們列出4個綜合設計性實驗，見表1。

以“完全混合生化反應器處理校園生活污水”為例予以詳細說明。對于這個課題，主要內容有以下三個方面:1)廢水的常規水質指標TOC、TN、TP、MLSS、pH等指標進行分析。我系實驗中心擁有激光粒度儀、原子吸收光譜儀、UV2550紫外-可見分光光度儀、離子色譜儀、Zeta電位儀等大型儀器，在這項內容中使學生盡量多的接觸前沿的大型儀器設備、領先的科研實驗、新穎的實驗方法、新型的檢測手段，拓寬了學生的知識面。2)水處理實驗裝置的制作。3)污水的好氧生物處理實驗，涉及到單元實驗有活性污泥動力學參數測定實驗、活性污泥性質的測定實驗等。具體包括活性污泥系統的培養和馴化，以及最優工況如曝氣時間、pH值和污泥濃度等參數的確定。

2 水質工程學綜合設計性實驗教學實施

我們把實驗分成6個階段:第一階段， 選題。學生根據所學課程大綱要求掌握的理論知識和基本技能，選擇自己感興趣的課題，可以選擇實驗室列出的課題也可以自由選題。第二階段，制定實驗方案和準備工作。學生根據實驗指導書的說明及要求，查閱資料選定實驗方法，并根據廢水的具體情況及實驗室條件擬訂可行的實驗方案。學生還要對實驗原理、方法、所需的原料及其處理、實驗步驟做出較詳細的說明，列出儀器的名稱、規格、所需試劑的名稱、配制。第三階段，師生互動。教師和學生一起對設計方案進行討論，包括實驗的定位， 可行性，具體的實驗方法、手段以及實驗時間的安排，確定最終實驗方案。第四階段，實驗儀器設備操作培訓。實驗教師根據各分組學生所需的實驗儀器設備情況，統一對學生進行設備操作使用培訓。第五階段，實驗階段。為了充分發揮學生的自主性，指導教師可以放手讓學生安排，只對實驗的大致方向進行框架式的指點，當發現學生發生方向性錯誤時適當點撥引導。由于實驗時間較緊，學生要完成實驗各個環節，必須學會統籌安排進程。第六階段，總結提高。要求學生以論文形式書寫實驗報告，學生根據自行設計的實驗方案和實驗結果，整理數據，展開分析討論，最后得出結論。

3 實驗教學效果

3.1 提高了學生分析問題和解決問題的能力

在選題、設計實驗的過程中，可能需要涉及很多本專業以外的知識，這就需要查閱大量的書籍和文獻，在開闊視野的同時培養了學生探索學習的能力、創新的能力。在實驗方案設計和實施過程中，需要學生設計實驗因素和水平、選擇實驗設備、確定檢測方法，需要學生自己動手制作和獨立操作實驗設備、解決實驗中出現的問題， 這樣培養了學生分析問題、解決問題的能力。

3.2 增強了同學之間協同合作的意識

一個綜合設計性實驗靠一兩個人是完不成的，需要同組的所有成員協同操作。從選題到實驗的實施，都需實驗小組所有成員的參與。

3.3 促進了教師業務水平的提高

在實驗教學改革嘗試中，許多實驗的內容是當代比較前沿或前沿的技術和方向，涉及的知識面廣。教師不但要有本學科扎實的理論基礎，較高的實驗技能，還要加強業務學習，不斷更新自己的知識，才能夠勝任實驗教學。

4 結束語

水質工程學綜合設計性實驗教學改革基本上實現了由傳統基礎實驗教學向綜合設計性實驗教學的深入，增加了綜合設計性實踐平臺。提高了學生的創新能力與綜合實踐能力。是培養學生知識、能力和素質三者一體化的好形式[9，10]。

參考文獻

[1]周亞俊.全面改革實驗放學培養學生創新能力[J].實驗室研究與探索，2004，23(7):78～81.

[2] 吳新開，朱承志，鐘義長.綜合性實驗的綜合原則[J].實驗室研究與探索，2007， 26(6):89～91.

[3]唐海，魏翔.水污染控制工程綜合設計性實驗教學模式探索[J].黃山學院學報，2009，11(3):130～132.

[4]楊叔子.創新源于實踐[J].實驗室研究與探索，2004，23(7):1～3.

[5]陳洪國，陳宦兵，范付華．研究型綜合設計性實驗在植物生理學實驗教學中的應用[J]．襄樊職業技術學院學報，2007，6(6):95～97．

[6]黃忠臣，韓芳. 環境工程實驗教學改革[J].科技情報開發與經濟，2007，17(29):264～265.

[7]劉竹琴，劉艷峰.設計性實驗教學探討[J].實驗技術與管理，2005，22(6):97～99.

[8]陶淑芬，陶昌.設計性實驗的教學嘗試與思考[J].曲靖師范學院學報，2004，23(3):13～15.

[9]廖潤華，俞慧芳，夏光華，等．綜合設計性水污染控制工程實驗的研究與實踐[J]．景德鎮高專學報，2005，20(4):57～58．

[10]王偉祖，鄭旭明.建立綜合設計實驗平臺，培養學生創新能力[J].實驗室研究與探索，2004，23(8):74～76.