給排水科學(xué)與工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐＊

康孟新，王德弘，王偉卓，那春紅

（東北電力大學(xué)，吉林 長春132012）

針對(duì)新形勢(shì)下，經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展對(duì)人才多元化的需求，為增加中國的國際核心競爭力，培養(yǎng)應(yīng)用型創(chuàng)新人才成為給排水科學(xué)與工程專業(yè)的大勢(shì)所趨。但在給排水科學(xué)與工程專業(yè)的人才培養(yǎng)中卻存在不少弊端，比如理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)脫節(jié)、實(shí)習(xí)困難且效果差、實(shí)驗(yàn)教學(xué)作用有限、教師隊(duì)伍能力有待加強(qiáng)、師生之間為單向輸出被動(dòng)接受等。在今年召開的兩會(huì)上，“水污染防治”“農(nóng)村污水”等關(guān)鍵詞寫入多省市的政府工作報(bào)告中，為給排水科學(xué)與工程專業(yè)的人才培養(yǎng)提供了廣闊的就業(yè)環(huán)境，同時(shí)對(duì)行業(yè)技術(shù)人員的工程能力和實(shí)踐創(chuàng)新等提出了更高的要求。高校作為重要的人才培養(yǎng)基地也面臨著教學(xué)體系和培養(yǎng)模式的改革，以適應(yīng)國內(nèi)外發(fā)展的需求。給排水科學(xué)與工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)有利于提升學(xué)生的動(dòng)手操作能力和學(xué)習(xí)研究能力，是培養(yǎng)應(yīng)用型創(chuàng)新人才的重要途徑[1]。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ接捎诶碚摻虒W(xué)與實(shí)踐教學(xué)脫節(jié)、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容固化、教學(xué)成果評(píng)估不合理等原因，實(shí)驗(yàn)教學(xué)作用發(fā)揮有限，制約了給排水科學(xué)與工程專業(yè)教學(xué)優(yōu)化改革的步伐[2]。

1 現(xiàn)狀分析

1.1 對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重視度不足

首先，實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系中存在實(shí)驗(yàn)課程學(xué)時(shí)占比較低、實(shí)驗(yàn)室設(shè)備有限，分組實(shí)驗(yàn)時(shí)每名學(xué)生實(shí)際實(shí)驗(yàn)時(shí)間更少的問題。就東北電力大學(xué)給排水科學(xué)與工程專業(yè)而言，水質(zhì)工程學(xué)總學(xué)時(shí)為104 學(xué)時(shí)，其中實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)16 學(xué)時(shí)，占總學(xué)時(shí)比例為15%，實(shí)驗(yàn)成績占總成績10%。這很容易給學(xué)生造成實(shí)驗(yàn)課不重要的假象，內(nèi)心不重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)。其次，根據(jù)《高等學(xué)校給排水科學(xué)與工程本科指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范》要求，國內(nèi)高校給排水科學(xué)與工程專業(yè)開設(shè)的實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容基本相似，這就導(dǎo)致學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告很容易通過網(wǎng)絡(luò)等資源抄襲，上課期間學(xué)習(xí)主動(dòng)性不高。最后，目前高校教學(xué)班一般為40 人左右，由于實(shí)驗(yàn)室面積限制、實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備數(shù)量不夠和實(shí)驗(yàn)教學(xué)學(xué)時(shí)不足，很難做到一人一組實(shí)驗(yàn)，通常為兩三人一組，同開15～20 組實(shí)驗(yàn)。這就導(dǎo)致學(xué)生做實(shí)驗(yàn)時(shí)的動(dòng)手機(jī)會(huì)減少為原來的1/2 或1/3，同時(shí)加上學(xué)生自身的惰性和依賴性，很容易出現(xiàn)小組中僅有若干名同學(xué)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，而其余同學(xué)則作壁上觀。

1.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)不合理

給排水科學(xué)與工程專業(yè)所開實(shí)驗(yàn)中傳統(tǒng)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)多，綜合創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)較少，就東北電力大學(xué)而言，一共開展了26 個(gè)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目，其中驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)約占54%、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)約占26%，綜合性實(shí)驗(yàn)約占12%，創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)約占8%。目前的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，跟不上時(shí)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人才培養(yǎng)目標(biāo)，缺乏對(duì)學(xué)生綜合能力實(shí)踐訓(xùn)練的內(nèi)容，不能夠凸顯學(xué)生的能動(dòng)性，無法滿足社會(huì)對(duì)創(chuàng)新型人才的需求。例如，在實(shí)驗(yàn)課前，教師準(zhǔn)備好試樣，教師演示操作實(shí)驗(yàn)過程，然后學(xué)生依次觀察教師的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。這樣的教學(xué)體系無法鍛煉學(xué)生的自主創(chuàng)新和鉆研能力[3]。

1.3 考核形式單一

學(xué)校衡量和考核學(xué)生的基本就是分?jǐn)?shù)，所以上課前學(xué)生首先問的是分?jǐn)?shù)比例和怎么考試。通常的考核主要依據(jù)學(xué)生出勤、實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)報(bào)告，尤其是實(shí)驗(yàn)報(bào)告占比較高，可占最終分?jǐn)?shù)的50%以上。學(xué)生只需按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書抄寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，而學(xué)生原創(chuàng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和思考題多為數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的平鋪直敘，缺乏理論分析深度，尤其是開放性的思考題，學(xué)生之間抄襲嚴(yán)重，答案重復(fù)率高，缺乏對(duì)問題的討論和質(zhì)疑。因此用學(xué)生出勤、實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)報(bào)告加權(quán)的成績來評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)程度并不科學(xué)合理。由于大環(huán)境的影響，學(xué)生學(xué)習(xí)的功利性特別明顯，拿高分，提高績點(diǎn)，申請(qǐng)獎(jiǎng)學(xué)金或保研等，導(dǎo)致學(xué)生認(rèn)為實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)占據(jù)時(shí)間長，分值不高，即所謂的性價(jià)比低。學(xué)生來實(shí)驗(yàn)室之后需要簽到，作為考勤的主要依據(jù)，但有學(xué)生簽到之后，在做實(shí)驗(yàn)的過程中離開實(shí)驗(yàn)室，去學(xué)習(xí)所謂高性價(jià)比的課程。考核形式的單一，往往導(dǎo)致學(xué)生敷衍了事，忘記了實(shí)驗(yàn)教學(xué)原有的出發(fā)點(diǎn)——提供學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的機(jī)會(huì)，提升學(xué)生的動(dòng)手操作能力和學(xué)習(xí)研究能力。

1.4 教學(xué)模式固化，缺乏主動(dòng)性

給排水科學(xué)與工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)課堂的教學(xué)模式是教師用15 min 左右簡單介紹實(shí)驗(yàn)原理，演示操作實(shí)驗(yàn)之后開始讓同學(xué)們分組實(shí)驗(yàn)，教學(xué)方式以“填鴨式”為主，師生之間的互動(dòng)交流很少，即便有互動(dòng)也僅限于教師提問和學(xué)生回答，此種教學(xué)模式無法鍛煉學(xué)生的自主創(chuàng)新和鉆研精神，實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式過于書本化和理論化[4]。

2 主要改革措施

2.1 提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)地位及重要性

首先高校要以培養(yǎng)實(shí)踐性創(chuàng)新人才為目標(biāo)，以社會(huì)人才需求為導(dǎo)向，調(diào)整專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃方案，并適當(dāng)增加實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)量和增加實(shí)驗(yàn)成績?cè)诳偝煽冎械恼急龋岣邔W(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重視程度。同時(shí)采取小組合作模式，由各小組長負(fù)責(zé)分配組員任務(wù)，激發(fā)學(xué)生的自主探索興趣和組員間相互配合的高效合作精神，同時(shí)以小組為單位，提前布置學(xué)習(xí)任務(wù)，課堂上通過討論、驗(yàn)證和匯報(bào)等方式活躍課堂氣氛，為學(xué)生答疑解惑，培養(yǎng)和提升學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性。同時(shí)通過學(xué)生小組間的分工協(xié)作互相交流學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，喚醒學(xué)生的主體意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力。

2.2 模塊化管理

將實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系分為專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊、專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)?zāi)K，根據(jù)每個(gè)模塊的培養(yǎng)要求和《專業(yè)規(guī)范》，設(shè)置不同實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目，同時(shí)增設(shè)綜合性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目，優(yōu)化創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的開展形式，突出對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。可將創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)?zāi)K與教師科研相結(jié)合，有效利用科研資源，使學(xué)生參與到教師科研項(xiàng)目中，將所學(xué)專業(yè)知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際科研問題解決中，調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)積極性。在開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程中，要讓學(xué)生了解該實(shí)驗(yàn)所蘊(yùn)含的廣泛而深遠(yuǎn)的社會(huì)、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)意義。例如在學(xué)習(xí)“納氏比色法測(cè)水中氨氮含量”實(shí)驗(yàn)時(shí)，除了要學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)背景和目的外，還可以適當(dāng)增加相關(guān)的水環(huán)境污染重大事件，如太湖藍(lán)藻事件和洱海富營養(yǎng)化問題，提升學(xué)生對(duì)專業(yè)的認(rèn)同感和社會(huì)責(zé)任感[5]。

2.3 “全過程”考核

對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果進(jìn)行“全過程”考核，改進(jìn)的考核內(nèi)容應(yīng)該包括課題預(yù)習(xí)、操作技能、動(dòng)手能力、解決問題能力、實(shí)驗(yàn)態(tài)度、實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析報(bào)告，側(cè)重對(duì)學(xué)生整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程的評(píng)價(jià)。首先重視實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)效果檢查，拒絕未預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)的同學(xué)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，在實(shí)驗(yàn)課堂上以多種形式檢查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)效果，如隨堂提問實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)步驟要點(diǎn)，根據(jù)學(xué)生領(lǐng)取實(shí)驗(yàn)器皿和藥品的正確性檢驗(yàn)前期實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備是否充分。其次加大實(shí)驗(yàn)過程考核的比例，觀察學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作步驟的準(zhǔn)確性，并給出相應(yīng)的評(píng)價(jià)。最后實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，利用“雨課堂”之類的教育軟件，隨機(jī)下發(fā)思考題，進(jìn)行隨堂測(cè)驗(yàn)，并要求在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)提交答案，一方面考察學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過程的理解和掌握程度，另一方面可以杜絕學(xué)生之間的抄襲問題。

2.4 建立線上實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

建立完善的線上實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，各實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目在進(jìn)行之前先進(jìn)行線上實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目預(yù)習(xí)教學(xué)，或提前錄制實(shí)驗(yàn)操作短視頻，通過微信、QQ、學(xué)習(xí)通、雨課堂等媒體手段發(fā)送給學(xué)生，隨后進(jìn)行小試卷測(cè)評(píng)，完成學(xué)習(xí)打卡和測(cè)評(píng)合格方可進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)際操作，如有不合格則返回重新打卡學(xué)習(xí)和進(jìn)行小試卷測(cè)評(píng)，直到合格為止，學(xué)習(xí)打卡和小試卷測(cè)評(píng)可代替預(yù)習(xí)報(bào)告，納入平時(shí)考核評(píng)分中[6]。通過完善的線上實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，可以讓學(xué)生提前了解實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)，主動(dòng)查閱有關(guān)資料，減少具體操作中可能出現(xiàn)的失誤，避免出現(xiàn)“一問三不知”的冷場，促進(jìn)師生之間的溝通和互動(dòng)，提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作參與度，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

3 改革成果

對(duì)“水處理實(shí)驗(yàn)技術(shù)”這門課程進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整和內(nèi)容更新，增加綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，以下以增加的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目“校園水環(huán)境監(jiān)測(cè)”為例說明。學(xué)生分為若干小組，每組成員需明確各自任務(wù)分工，以小組為單位完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、取樣、水質(zhì)檢測(cè)、數(shù)據(jù)處理和整理報(bào)告等步驟，具體內(nèi)容如表1 所示。

表1 “校園水環(huán)境監(jiān)測(cè)”步驟及內(nèi)容

將一個(gè)教學(xué)班36 人分為4 組，每組學(xué)生9 名，由小組長按照實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行任務(wù)分工，以校園內(nèi)的景觀湖為研究對(duì)象。首先各小組通過實(shí)地探查地形，根據(jù)水樣采集的要求與規(guī)定，確定合理的取樣點(diǎn)、取樣深度、取樣方法和取樣量，同時(shí)記錄當(dāng)時(shí)天氣狀況和周邊環(huán)境情況。水樣采集后，迅速送到實(shí)驗(yàn)室，盡快測(cè)定，若當(dāng)天無法完成測(cè)定，根據(jù)水質(zhì)分析標(biāo)準(zhǔn)方法，進(jìn)行適當(dāng)水樣保存。如測(cè)定水中的重金屬含量，需要用硝酸酸化至pH 小于2，在4 ℃下進(jìn)行冷藏。如果評(píng)價(jià)水體的富營養(yǎng)化水平，可采用綜合營養(yǎng)指數(shù)法，評(píng)價(jià)水體中重金屬污染水平可采用綜合評(píng)價(jià)法和登記模型法。最后，小組形成一份不少于3 000 字的校園水環(huán)境監(jiān)測(cè)報(bào)告。通過對(duì)實(shí)驗(yàn)過程的全過程管理，發(fā)現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性得到大大提高，實(shí)驗(yàn)態(tài)度端正，能夠主動(dòng)對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行擴(kuò)充，充分利用學(xué)校圖書館資源，進(jìn)行文獻(xiàn)搜索，且主動(dòng)與實(shí)驗(yàn)教師/任課教師進(jìn)行交流和溝通，確定實(shí)驗(yàn)方案以及評(píng)估實(shí)驗(yàn)方案的可行性。經(jīng)過課前線上學(xué)習(xí)和課堂儀器教學(xué)演示，如采用原子吸收分光光度法測(cè)重金屬，采用紫外及可見分光光度法測(cè)氮磷含量，學(xué)生儀器操作能力得到了鍛煉和強(qiáng)化，充分提升了學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，同時(shí)通過小組分工協(xié)作，組員的團(tuán)隊(duì)意識(shí)有了明顯提升。

4 結(jié)語

在國際競爭日趨激烈的時(shí)代，培養(yǎng)應(yīng)用型創(chuàng)新人才是增加中國國際核心競爭力的重要保障，本文以東北電力大學(xué)給排水科學(xué)與工程專業(yè)為例，指出了現(xiàn)階段中國高等學(xué)校在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面存在的問題與不足，并提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施，形成突出以人才需求為導(dǎo)向，以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)為目的，以學(xué)生為主體、教師輔助的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，以激發(fā)學(xué)生的能動(dòng)意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生良好的團(tuán)隊(duì)意識(shí)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲袘B(tài)度，提高實(shí)踐動(dòng)手能力。