專創融合背景下“水質工程學實驗”課程教學改革探討

姜 雪，張 闖，李英華，李天鵬，2

（1.棗莊學院 城市與建筑工程學院，山東 棗莊 277160；2.山東益源環保科技有限公司，山東 棗莊 277020）

在“創業潮”時代背景下，國家對創新創業工作高度重視，陸續頒布了多項政策。因為大學生是創新創業的“前排兵”，所以各高等院校紛紛響應國家號召，通過開辦創新創業教育必修課程、舉辦大學生創新創業競賽以及組織申報“SRT”計劃項目等具體措施，有組織、有計劃地培養學生的創新思維和創業能力，通過多種方式和途徑大力推進創新創業教育融入專業教育課程體系建設，實現對學生的專業教育和創業思維培養一體化[1-2]。比如，棗莊學院給排水科學與工程專業在專創融合背景下，遵循新時代高等教育規律，制定了人才培養目標：培養具有深厚的環境科學基礎、扎實的工程專業基礎、嫻熟的專業知識和技能，具備創新思維、創業精神、全球眼光、組織協調能力與團隊管理才能的高素質應用型、復合型創新人才。

在本學科開設的諸多實踐性教學環節中，實驗教學是將基礎科學知識內化和綜合運用的有效手段，是培養學生實際操作能力和創新意識的關鍵環節[3-4]。其中，“水質工程學實驗”是一門重要的專科教學必修實驗課程，但由于本課程實驗多為驗證性項目，實驗教學的創新性不足，學生往往根據實驗講義按部就班地作業，幾乎一知半解，不利于學生動手實踐能力以及創新創業思維和能力的培養。本研究結合給排水專業的人才培養方案，從教學內容、教學方式、考核評價3個方面探討專創融合背景下“水質工程學實驗”課程教學改革路徑。

1 專創融合背景下的教學模式改革

水質工程學本身就是在實踐基礎上產生的科學，由于許多水處理辦法、處理裝置的設計參數和操作運行方式的

確定都需要借助工程實驗，“水質工程學實驗”教學成為給排水學科與主干專業課程相配合的主要實踐環節之一。水質工程學實驗共分為16個實驗項目，設置了設計性實驗3個、驗證性實驗12個、演示性實驗1個。基于專創融合，對實驗項目進行優化，將創新素質、創業精神加入實驗教學，結合“專創融合”教學案例，提高大學生的創新能力，著力培養專業知識基礎扎實、敢于實踐和創新的高素質給排水專業應用型人才。

傳統的教學方式要求學生加深對課堂理論知識和教學內容中所涉及的基本概念和基本方法的理解，鞏固所學知識，學會正確處理相關實驗數據。一般由指導老師進行實驗操作演示，隨后學生進行模擬實踐。在這種教學模式下，學生的積極性不高，對實驗的理解不透徹，很難達到理想的教學效果。若借助專創融合教育理念，對混凝實驗、活性炭吸附實驗或斜板沉淀池實驗等實驗內容進行加工提煉，整理成全國大學生創新創業訓練計劃項目，組隊參加“互聯網+”全國大學生科技創新大賽、全省大學生科技創業競賽及全省大學生課外學術科研寫作競賽等，或組隊申報國家、省、校級大學生科技創新培訓計劃等項目，以專業競賽為導向，有助于調動學生的學習激情和興趣，進而培養和提升學生的創新能力[5-6]。

2 專創融合背景下的教學內容改革

以“活性炭吸附實驗”為例，活性炭是一種性能優良的吸附劑，呈黑色粉末狀或顆粒狀，具有巨大的比表面積和發達的孔隙結構，被廣泛用于污/廢水處理領域。根據外觀，活性炭可分為顆粒狀活性炭和粉末狀活性炭。其中，粉末狀活性炭被投入待處理的水中，經攪拌混合、過濾或沉降后，實現固液分離；顆粒狀活性炭常用于固定床操作，被處理的水經固定床水處理系統處理后，雜質被吸附，水質得到凈化。影響活性炭吸附能力的因素有很多，除了其自身的性質、用量，還與初始pH、初始濃度、吸附時間及反應溫度等因素相關。開展靜態吸附等溫實驗，分析吸附等溫曲線、吸附動力學方程及吸附熱力學，完成對實驗數據的處理。

2.1 教學準備

傳統的教學方式過分依賴教師講授，忽略了學生的主體性。這種“一言堂”或“滿堂灌”的教學反而使大部分學生提不起學習興趣，只想著應付老師、草草了事，并不能真正學會知識。結合雙創知識和課程內容，引導學生思考活性炭吸附的作用及其可以運用的領域，帶領學生走進課堂，激發他們的學習興趣。教師在向學生講授本實驗課的內容時，可以結合大學生創新創業大賽成功案例，加深學生對本實驗的理解。同時，教師要轉變教學方式，學習并貫徹創新創業教育，鼓勵學生勇于提出問題、積極探索解決方案，同時注重分層教學，根據學生的個體差異，因材施教。

2.2 實驗過程

利用翻轉課堂，讓學生作為課堂的主體，老師將任務下發給學生。學生根據興趣自由分小組，小組內部舉薦一名小組長，每個組負責一個影響因素，利用控制變量的方法，分組研究不同因素對活性炭吸附效果的影響。組長將任務分成數個小任務，具體到人，每個人負責的任務不一樣，完成之后，小組討論交流，推選一名組員匯報實驗結果，同時講述實驗過程中產生的想法和思考。實驗的每一步都是承上啟下且環環相扣的，要想做好自己的任務，每位學生必須深刻了解實驗的意義和操作步驟，在實驗過程中獲得啟迪和思考，不僅可以加深對知識的理解和掌握，還可以鍛煉學生的操作能力和創新思維，實現“教”“學”“做”一體化。

2.3 學用結合

搜集資料、查閱信息是開展研究的基礎。所謂搜集資料，就是分析、研究、思考前人的文獻成果，取其精華、去其糟粕。參賽課題不是現成的，也不能靠主觀想象，需要通過查閱資料、分析研究，從中得到啟發[7]。

例如陶粒大部分為球形或橢圓形固體顆粒，密度小、強度高，有優異的性能。聯系社會的環境污染現狀，本小組設想以其他材料制造出一種集環境效益和經濟效益于一體的新型水處理陶粒材料。在老師的指導下，小組成員查找關于水處理陶粒材料的資料，再結合大學生創新創業教育理念，以市政污泥、粉煤灰和河道底泥為原料，采用高溫焙燒法[8]，制備出一種新型水處理陶粒材料，最終獲得第十屆“挑戰杯”棗莊學院大學生課外學術科技作品競賽三等獎，同時獲批棗莊學院2020年度校級SRT項目立項并結項。通過大學生創新創業競賽的鍛煉，小組成員對專業知識的學習興趣更加濃厚，實踐能力和創新意識也得到了培養與強化，受益頗多。

3 專創融合背景下的考核方式改革

“水質工程學實驗”課程的考核內容由實踐操作、創新思維、實驗報告等部分組成，既要注重操作過程，又要注重操作結果。傳統的考核方式是“學生考勤+教師評估”，如圖1所示。只要學生考勤合格，如數上交實驗報告即合格，考核方式簡單。老師對學生的要求不嚴，部分學生渾水摸魚，覺得糊弄過關就可以，導致專業知識掌握不牢固，不利于學生的學業發展。

圖1 傳統教育背景下的實驗課程考核方式

專創融合背景下的實驗課程考核方式如圖2所示，顛覆了學生“只要去上課就能合格”的觀念。新課程改革后的考核方式，不再是點名考勤合格就能獲得實驗課程學分，在實驗課的綜合成績中添加了創業思維和創新實踐兩個方面的考核內容，并不斷提高其分值在總分中的比例。

圖2 專創融合背景下的實驗課程考核方式

根據創新創業項目或論文級別，建議對申請SRT、挑戰杯或撰寫學術論文等大學生創新創業比賽項目的學生，在課程考核中予以加分獎勵；參加比賽并獲得名次的學生可以獲得證書、獎品或綜合測評加分等，可以鼓勵學生積極參與評獎評優和爭取獎學金。加分分值有校級、省級和國家級的區分，校級獎加1～3分，省級獎加3～5分，國家級獎加5～8分。

4 結語

在專創融合背景下，建議教師在開展“水質工程學實驗”課程教學改革時巧用翻轉課堂，充分發揮學生的主體性，通過引入創新創業教育教學理念優化教學內容和豐富教學手段。通過融合基礎實驗教學與創新創業教育，一方面強化了學生的創新意識并激發其創新創業興趣，另一方面促進了給排水科學與工程學科教育認證以及應用型創新人才的培養。