給水排水工程專業實驗教學改革探析

李梅，王珊珊

(山東建筑大學市政與環境工程學院，山東 濟南 250101)

0 引言

近幾年來，《全國高等學校給水排水工程專業指導委員會》全面實施新的專業培養方案，對本科生的培養目標有了更高的要求，教學內容有了較大改革，尤其對實驗教學環節。我校給水排水工程專業根據專業指導委員會的要求，在2010版的教學大綱中，增加了實驗教學環節的課時，要求增加開放性實驗的內容。山東建筑大學給水排水工程綜合實驗室在“十一五”和“十二五”期間，均被批準為山東省級重點實驗室。教學師資力量雄厚，實驗設備相對較多。我校作為工科院校，重點培養相應專業的應用型高級專門人才，培養目標除了應具有扎實的理論基礎之外，更重要的是培養學生分析和解決實際問題的能力。而這些能力的鍛煉除了通過課堂理論課程的學習之外，還需通過實驗和實踐教學環節來實現。實驗教學和工程實際應用成為培養應用型人才的重要環節，所以不僅要加強對理論教學改革和研究，更要加強對實驗教學的改革。

1 目前專業實驗教學狀況

現有實驗教學體系基本能夠完成傳統的實驗教學任務，但仍存在實驗內容陳舊，與學科發展現狀不符，綜合性、設計性實驗偏少等一些問題，難以實現學生綜合素質的提高[1]。目前給水排水工程專業綜合實驗室雖然具備了一定的實驗設備，但有關給水排水工程實驗教學內容有待于進一步提高[2]。目前實驗課除了開設一些常規的教學實驗外，沒有學生能夠自主設計和完成實驗的條件，也沒有自己的特色。2010版大綱給水排水工程專業課的共6個實驗，共16個學時，見表1。

表1 給水排水工程專業實驗課教學內容

2 實驗課程改革內容

根據我校對工程應用型人才的培養特色[3]和實驗室現有的設備和條件，對給水排水工程專業本科實驗內容進行設置，將實驗課程分為必做實驗、演示實驗、開放性實驗和研究型實驗。大綱中規定的實驗為必做實驗，是根據專業指導委員會的要求確定的;演示實驗使學生通過觀察水處理構筑物模型，了解水處理構筑物的內部結構和工藝特點;開放性實驗根據實驗室現有設備和專業目前的研究方向和熱點確定的;研究性實驗，旨在提高學生進行科研和創新的能力。通過這些實驗可以培養學生的動手能力和工程應用能力。以適應畢業后學生從事施工及運行管理工作的需要[4]。對實驗內容進行整合以后，不僅能夠完成本科教學要求的實驗，同時可以滿足不同層次學生的要求。

2.1 必做實驗

根據全國高等學校給水排水工程專業指導委員會編制的《全國高等學校土建類專業本科教育培養目標和培養方案及主干課程教學基本要求——給水排水工程專業》，確定各門專業課程所要求的實驗內容，以及課程“水質工程學”課程特點，確定必做實驗內容為2010版大綱中的實驗內容。即:混凝實驗、過濾實驗、離子交換軟化實驗、顆粒自由沉淀實驗、曝氣充氧實驗和污泥比阻測定實驗。

2.2 演示試驗

(1)斜管沉淀池的沉淀過程

加深對淺池理論的理解，加深對斜管(板)沉淀池內部構造的理解，掌握斜管沉淀池水流方向、泥水分離過程;了解斜管角度、水流上升速度等對沉淀效果的影響。

(2)機械攪拌澄清池的工作過程

了解澄清池工作原理、內部構造及工藝流程，掌握機械加速澄清池裝置的操作步驟;了解投藥量、轉速、流速等參數對澄清效果的影響。

(3)虹吸濾池的過濾和反沖洗過程

加深對虹吸濾池工作原理、內部構造、特點的理解，掌握虹吸濾池的過濾工程和反沖洗過程;了解原水濁度、過濾流速、濾料層厚度和粒徑等參數對過濾效果的影響。

(4)氧化溝工藝

了解氧化溝的工作原理、特點和構造，掌握好氧區、缺氧區進行的硝化和反硝化作用，以及脫氮效果;了解原水水質、污泥回流率、曝氣量、停留時間等參數對過濾效果的影響。

2.3 開放性實驗

利用實驗室現有設備，根據本專業目前熱點研究方向，并讓學生設計實驗方案，設計多個開放性實驗。開放性實驗由學生選擇，擬開設的開放性實驗如下。

(1)活性炭吸附試驗

掌握活性炭吸附裝置的操作步驟，加深對吸附原理的理解;了解廢水乙酸濃度、吸附流速、炭層厚度和粒徑等參數對吸附效果的影響。

(2)水的軟化與除鹽試驗

掌握離子交換器的操作步驟及指標測定方法;了解水中pH值、流速、電導率等對軟化和除鹽效果的影響。

(3)酸性廢水中和吹脫試驗

掌握酸性廢水中和吹脫裝置的操作步驟;了解廢水pH值、流速、空氣量、濾料層厚度和粒徑等參數對吹脫效果的影響。

(4)臭氧脫色試驗

了解臭氧性質和制備方法;掌握臭氧在水處理的應用，了解臭氧脫色、除臭的方法和過程，了解臭氧的優缺點[5]。

2.4 研究型實驗

可以充分調動各位教師的積極性，根據自己的課題設計實驗，使這些研究型實驗不僅能夠為本科教學服務，而且也能夠為科研服務。通過研究型實驗，建立自己的實驗特色，使給水排水工程專業在同類專業中實驗水平處于先進行列[6]。近幾年，給水排水專業已經開設的研究型試驗有以下幾項，今后隨著老師科研項目的增多，可對本科生開設更多的研究型實驗，如:生物浮床技術凈化景觀水體實驗，微砂強化混凝處理微污染水庫水，新型增強型玻璃纖維浸潤劑的研制與應用，水中揮發性有機物的監測與分析研究。

3 實驗教學實施

3.1 實驗教學的實施

(1)負責實驗課程教師首先講解實驗在水質處理系統工程中的作用和重要性，再詳細講解具體實驗內容和步驟，然后由學生分組進行試驗，強調學生在實驗過程中合作的重要性，以此培養學生的團隊精神。同時先向學生介紹實驗課程的性質、任務、要求、實驗安排和進度、實驗期間考核內容、實驗結束時的考核方式、實驗守則及實驗室安全制度等。

(2)必做實驗的實際操作是中心環節。學生根據各個實驗的任務，2～4人1組，每組1套實驗裝置，在規定時間內，獨立完成實驗運行、測定、數據處理，并撰寫實驗報告。實驗前，學生必須認真進行預習，了解實驗的目的和原理，明確本次實驗中要測定的指標、測定方法、使用的儀器和需要注意的問題等。指導教師需對學生的預習情況進行檢查，可以采取口試的方式隨機檢查，合格后，學生才能開始做實驗。實驗過程中，要求學生勤于動手，敏銳觀察，細心操作，開動腦筋，分析和思考問題，準確記錄原始數據，經指導教師檢查并簽名，實驗及其原始數據記錄才有效。

(3)對于演示性實驗，由實驗室老師進行操作，并進行講解流程，學生仔細觀看，可隨時向老師提出問題;對于開放性試驗，學生可選做其中的1個，這類實驗持續的時間較長，實驗內容較多并具有一定的復雜性和綜合性，因此以小組為單位進行，每組3～5人，一個實驗有若干個小組參加，每個實驗均有教師負責指導，各小組獨立開展工作，但在小組內，學生既有分工、又有合作;對于研究型實驗，學生應與負責課題的老師配合，學生從指導教師處了解到研究內容和實驗課題后，著手查閱資料和文獻，了解有關理論及背景，在此基礎上，學生先提出實驗方案，經與教師討論后，即可開始實驗研究。這幾種方式的實驗教學的開展，將實驗教學由“灌輸式“改為“自主式”[7]。

3.2 實驗的考核

本課程采用平時考核、實驗報告考核來綜合評定學生成績。平時實驗占40%，實驗報告60%。考核成績按優、良、中、及格四個等級評定。但對于研究型實驗完畢后，要求學生認真分析、處理實驗數據，并與教師共同討論實驗結果，最后以科技論文的格式寫出綜合研究報告。同時，在學期末，要求全班進行交流，每個實驗推薦一位同學作總結性發言和討論。這種小組之間的交流是很有成效的，對于發言的同學是一種鍛煉。對其他同學來說，通過全班交流，能相互學習，獲得更多的知識和信息。

4 結語

培養適應科技快速發展和市場經濟體制下的高素質創新人才，是我校給水排水工程專業教學的重要任務。該專業實驗教學改革更有利于培養學生的創新能力和分析問題、解決問題的能力，也為學生將來走向工作崗位或繼續深造打下了基礎，我校給水排水工程專業課實驗教學的進一步深化、探索和完善，以適應《全國高等學校給水排水工程專業指導委員會》新的專業培養方案對實驗教學的要求，全面提高大學生的綜合素質。

[1]付麗麗，鹿欽禮.給水排水工程專業實踐教學改革探索[J].科技創新導報，2009(18):164.

[2]陳俊，張學洪，曾鴻鵠.給水排水工程專業實踐教學存在的問題及對策[J].出國與就業，2011(17):50－51.

[3]吳亞蘭 ，許伯彥，鄭忠才，等.車輛工程專業學生工程能力培養的探索[J].山東建筑大學學報，2011，26(4):407 －410.

[4]王云波.構建創新性試驗體系提高學生創新能力:以給水排水工程專業為例[J].當代教育論壇，2008(2):53－54.

[5]吳俊奇，李燕城.水處理實驗技術[M].北京:中國建筑工業出版社，2009.

[6]涂保華，董良飛，李穩.給水排水工程專業實踐性教學創新體系探討[J].河南教育，2010(9):66－67.

[7]趙平歌，馬東華.給水排水工程專業實踐教學體系研究[J].高等建筑教育，2010，19(2):102－104.