水處理實驗技術(shù)示范性實驗項目建設(shè)的探討與實踐

曹勇鋒　張可方　方茜

摘要：通過對給排水科學(xué)與工程專業(yè)水處理實驗技術(shù)課程示范性實驗項目“活性炭吸附實驗”的建設(shè)，對示范性實驗項目的內(nèi)涵與特色，目標(biāo)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(shè)現(xiàn)已初見成效，對提高實驗教學(xué)質(zhì)量起著重要作用，同時激發(fā)了學(xué)生的專業(yè)興趣。

關(guān)鍵詞：示范性實驗項目；水處理實驗技術(shù)；實驗教學(xué)；給排水科學(xué)與工程

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

實驗教學(xué)是高校本科教學(xué)體系中一個非常重要的環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)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(xué)開始了“示范性實驗項目”的建設(shè)工作，旨在進一步推進實驗教學(xué)改革，加強優(yōu)勢特色實驗項目的建設(shè)，激發(fā)學(xué)生的求知欲、好奇心和興趣，培養(yǎng)學(xué)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(shè)的實踐過程和建設(shè)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(shè)目標(biāo)和原則

（一）示范性實驗項目建設(shè)目標(biāo)

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

（二）示范性實驗項目建設(shè)原則

可行性原則。首先示范性實驗應(yīng)在現(xiàn)有實驗項目中選取，教師對實驗項目有豐富的教學(xué)實踐經(jīng)驗；其次，實驗項目應(yīng)受學(xué)生歡迎，又不會增加實驗學(xué)時和教師的工作量，示范性實驗項目建設(shè)的成果或經(jīng)驗?zāi)茉趯W(xué)院、學(xué)校中推廣。

科學(xué)性原則。示范性實驗項目應(yīng)具有科學(xué)的教學(xué)觀念、科學(xué)的實驗教學(xué)設(shè)計過程、科學(xué)的實驗教學(xué)方式方法，同時具有科學(xué)的實驗成績考核方式。層次性原則。示范性實驗項目不應(yīng)僅僅局限于高層次的實驗，各類實驗（基礎(chǔ)性、綜合性、設(shè)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(xué)內(nèi)容、方法、手段的基礎(chǔ)上繼承、發(fā)展、創(chuàng)新，充分調(diào)動學(xué)生實驗的興趣和主動學(xué)習(xí)的積極性，達到對學(xué)生實驗?zāi)芰Α?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(chǔ)性、綜合性、設(shè)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(xué)思想，符合科學(xué)實驗的基本規(guī)范和學(xué)生認知與能力發(fā)展規(guī)律，具有豐富的教學(xué)內(nèi)涵、良好的實驗環(huán)境氛圍、切實有效的教學(xué)策略，教學(xué)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(shè)之前，本學(xué)科已對實驗教學(xué)改革進行了長期的研究和探索[4-6]，對“水處理實驗技術(shù)”實驗課程中綜合性、設(shè)計性實驗有豐富的實驗教學(xué)經(jīng)驗。隨著示范性實驗項目建設(shè)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(shè)中的示范性實驗項目——活性炭吸附實驗是給排水科學(xué)與工程專業(yè)必修實驗課程水處理實驗技術(shù)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(xué)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(xué)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(xué)問題，從而達到實驗教學(xué)與科研及工程實際相互滲透， 理論教學(xué)與實驗教學(xué)齊頭并進的效果。同時，整個實驗操作過程對給排水科學(xué)與工程專業(yè)和環(huán)境工程專業(yè)水處理實驗教學(xué)方面具有示范指導(dǎo)作用。

三、示范性實驗項目建設(shè)實踐

經(jīng)過多年的實驗教學(xué)發(fā)現(xiàn)，工科院校的本科專業(yè)實驗教學(xué)一直是教學(xué)中的薄弱環(huán)節(jié)，而且由于實驗教學(xué)的內(nèi)容、方法、手段與經(jīng)濟社會發(fā)展的要求及科學(xué)技術(shù)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(xué)生綜合能力和創(chuàng)新精神的教學(xué)目的。另外，各類實驗項目不管是設(shè)計性實驗還是基礎(chǔ)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(xué)改革或?qū)嶒灲虒W(xué)研究的主要目的是通過對實驗內(nèi)容，教學(xué)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(xué)生對理論知識的理解，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，達到培養(yǎng)創(chuàng)新意識的教學(xué)效果。如何才能把一個實驗項目建設(shè)成對其他實驗教學(xué)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(shè)情況進行探討。活性炭吸附實驗是一個綜合性實驗，實驗課時為4學(xué)時，每組學(xué)生人數(shù)為4人，該項目的建設(shè)，從以下5個方面著手。

（1） 明確實驗?zāi)康暮湍芰ε囵B(yǎng)目標(biāo)。該項目的主要實驗?zāi)康氖且詫嶒灥姆绞郊訌妼W(xué)生對工業(yè)廢水處理技術(shù)基本原理的理解，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)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(shù)，掌握實驗儀器設(shè)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(xué)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(xué)生真正理解知識，掌握知識，培養(yǎng)學(xué)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(xué)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(biāo)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(xué)策略。在實驗教學(xué)過程中，以學(xué)生作為教學(xué)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(xué)策略。但主要任務(wù)還是激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生形成學(xué)習(xí)動機，創(chuàng)設(shè)符合教學(xué)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(xué)生進行知識的遷移，把學(xué)生的學(xué)習(xí)引向深入[7]。

在專業(yè)理論教學(xué)過程中由于課時有限，沒有對活性炭的應(yīng)用和工業(yè)廢水處理工藝做非常詳細的講解，從而造成學(xué)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(shè)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(biāo)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(biāo)準分析方法進行。學(xué)生既學(xué)會了水處理實驗技術(shù)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(yīng)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(xué)生科學(xué)研究興趣。在實驗之前，安排學(xué)生預(yù)習(xí)活性炭吸附理論和工業(yè)污水的處理方法，加強學(xué)生對相關(guān)理論的認識。實驗過程中指導(dǎo)教師會針對含酚廢水的特性和處理現(xiàn)狀提出相關(guān)問題與學(xué)生進行討論，使所有學(xué)生都積極參與實驗，討論中碰到的一些問題還可以引導(dǎo)學(xué)生通過查閱相關(guān)文獻來解決，以達到進一步提高學(xué)生查閱資料的能力。

（4） 實驗教學(xué)網(wǎng)絡(luò)資源的利用。本項目具有豐富的網(wǎng)絡(luò)資源，為學(xué)生課前預(yù)習(xí)和自主學(xué)習(xí)提供了很好的平臺。活性炭吸附實驗是水處理實驗技術(shù)課程中的一個綜合性實驗項目，水處理實驗技術(shù)課程是廣州大學(xué)優(yōu)秀實驗課程、優(yōu)秀網(wǎng)絡(luò)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(xué)的實驗環(huán)節(jié)，本項目的教學(xué)資料（課程介紹、教學(xué)計劃、學(xué)習(xí)指導(dǎo)、相關(guān)教材、參考資料、教學(xué)素材、課后思考題、練習(xí)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(xué)網(wǎng)站以及水處理實驗技術(shù)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(xué)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(guān)思考題的解答等。實驗考核的主要目的是鼓勵學(xué)生真正參與實驗，嘗試用所學(xué)理論解決實際問題，以達到實驗教學(xué)的最終目的。

四、教學(xué)效果

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

（1） 使實驗教學(xué)過程更加規(guī)范，對其他實驗項目的教學(xué)起到示范指導(dǎo)作用。項目在建設(shè)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(xué)的內(nèi)容、教學(xué)的方法進行優(yōu)化調(diào)整，使整個實驗教學(xué)過程更加規(guī)范，學(xué)生對實驗內(nèi)容更容易理解，有利于教與學(xué)的順利開展。

（2） 激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。實驗過程中學(xué)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(xué)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(yīng)用，激發(fā)了學(xué)生的專業(yè)興趣。成績考核以實驗操作和問題討論為主，學(xué)生認真主動地參與到實驗中，動手能力和自主學(xué)習(xí)的能力得到了很好的訓(xùn)練。通過實驗的學(xué)習(xí)和訓(xùn)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(luò)化教學(xué)進程。以建設(shè)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(xué)”和課程網(wǎng)站“水處理實驗技術(shù)”的教學(xué)視頻資源，為學(xué)生的自主學(xué)習(xí)提供了豐富的網(wǎng)絡(luò)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(xué)習(xí)。

（4） 促進了整體實驗教學(xué)水平的提高。示范性實驗項目的建設(shè)目的不僅僅是把項目建設(shè)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(guān)專業(yè)整體實驗教學(xué)水平的提高。

五、結(jié)語

多年的實踐經(jīng)驗表明，實驗教學(xué)改革對本科實驗教學(xué)水平、教學(xué)質(zhì)量、教學(xué)效果有積極意義。但作為一個全新的教學(xué)理念，示范性實驗項目的建設(shè)主要是為提高實驗教學(xué)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(shè)過程中已取得一定成果，但其在建設(shè)和實施過程中對項目的內(nèi)涵和教學(xué)方法、策略設(shè)計還需進行不斷的思考和探討。建設(shè)示范性實驗項目對提高實驗教學(xué)質(zhì)量有積極的意義，能有效地提升給排水科學(xué)與工程學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)，有利于培養(yǎng)高素質(zhì)的工程技術(shù)人才。

參考文獻：

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