專創(chuàng)融合背景下“水質(zhì)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(huán)保科技有限公司，山東 棗莊 277020）

在“創(chuàng)業(yè)潮”時代背景下，國家對創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)工作高度重視，陸續(xù)頒布了多項政策。因為大學生是創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的“前排兵”，所以各高等院校紛紛響應(yīng)國家號召，通過開辦創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育必修課程、舉辦大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)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(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)業(yè)能力，通過多種方式和途徑大力推進創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育融入專業(yè)教育課程體系建設(shè)，實現(xiàn)對學生的專業(yè)教育和創(chuàng)業(yè)思維培養(yǎng)一體化[1-2]。比如，棗莊學院給排水科學與工程專業(yè)在專創(chuàng)融合背景下，遵循新時代高等教育規(guī)律，制定了人才培養(yǎng)目標：培養(yǎng)具有深厚的環(huán)境科學基礎(chǔ)、扎實的工程專業(yè)基礎(chǔ)、嫻熟的專業(yè)知識和技能，具備創(chuàng)新思維、創(chuàng)業(yè)精神、全球眼光、組織協(xié)調(diào)能力與團隊管理才能的高素質(zhì)應(yīng)用型、復(fù)合型創(chuàng)新人才。

在本學科開設(shè)的諸多實踐性教學環(huán)節(jié)中，實驗教學是將基礎(chǔ)科學知識內(nèi)化和綜合運用的有效手段，是培養(yǎng)學生實際操作能力和創(chuàng)新意識的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[3-4]。其中，“水質(zhì)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(chuàng)新性不足，學生往往根據(jù)實驗講義按部就班地作業(yè)，幾乎一知半解，不利于學生動手實踐能力以及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)思維和能力的培養(yǎng)。本研究結(jié)合給排水專業(yè)的人才培養(yǎng)方案，從教學內(nèi)容、教學方式、考核評價3個方面探討專創(chuàng)融合背景下“水質(zhì)工程學實驗”課程教學改革路徑。

1 專創(chuàng)融合背景下的教學模式改革

水質(zhì)工程學本身就是在實踐基礎(chǔ)上產(chǎn)生的科學，由于許多水處理辦法、處理裝置的設(shè)計參數(shù)和操作運行方式的

確定都需要借助工程實驗，“水質(zhì)工程學實驗”教學成為給排水學科與主干專業(yè)課程相配合的主要實踐環(huán)節(jié)之一。水質(zhì)工程學實驗共分為16個實驗項目，設(shè)置了設(shè)計性實驗3個、驗證性實驗12個、演示性實驗1個。基于專創(chuàng)融合，對實驗項目進行優(yōu)化，將創(chuàng)新素質(zhì)、創(chuàng)業(yè)精神加入實驗教學，結(jié)合“專創(chuàng)融合”教學案例，提高大學生的創(chuàng)新能力，著力培養(yǎng)專業(yè)知識基礎(chǔ)扎實、敢于實踐和創(chuàng)新的高素質(zhì)給排水專業(yè)應(yīng)用型人才。

傳統(tǒng)的教學方式要求學生加深對課堂理論知識和教學內(nèi)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(guān)實驗數(shù)據(jù)。一般由指導(dǎo)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(chuàng)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(nèi)容進行加工提煉，整理成全國大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目，組隊參加“互聯(lián)網(wǎng)+”全國大學生科技創(chuàng)新大賽、全省大學生科技創(chuàng)業(yè)競賽及全省大學生課外學術(shù)科研寫作競賽等，或組隊申報國家、省、校級大學生科技創(chuàng)新培訓(xùn)計劃等項目，以專業(yè)競賽為導(dǎo)向，有助于調(diào)動學生的學習激情和興趣，進而培養(yǎng)和提升學生的創(chuàng)新能力[5-6]。

2 專創(chuàng)融合背景下的教學內(nèi)容改革

以“活性炭吸附實驗”為例，活性炭是一種性能優(yōu)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(fā)達的孔隙結(jié)構(gòu)，被廣泛用于污/廢水處理領(lǐng)域。根據(jù)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(jīng)攪拌混合、過濾或沉降后，實現(xiàn)固液分離；顆粒狀活性炭常用于固定床操作，被處理的水經(jīng)固定床水處理系統(tǒng)處理后，雜質(zhì)被吸附，水質(zhì)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(zhì)、用量，還與初始pH、初始濃度、吸附時間及反應(yīng)溫度等因素相關(guān)。開展靜態(tài)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(shù)據(jù)的處理。

2.1 教學準備

傳統(tǒng)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(yīng)付老師、草草了事，并不能真正學會知識。結(jié)合雙創(chuàng)知識和課程內(nèi)容，引導(dǎo)學生思考活性炭吸附的作用及其可以運用的領(lǐng)域，帶領(lǐng)學生走進課堂，激發(fā)他們的學習興趣。教師在向?qū)W生講授本實驗課的內(nèi)容時，可以結(jié)合大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽成功案例，加深學生對本實驗的理解。同時，教師要轉(zhuǎn)變教學方式，學習并貫徹創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)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(jù)學生的個體差異，因材施教。

2.2 實驗過程

利用翻轉(zhuǎn)課堂，讓學生作為課堂的主體，老師將任務(wù)下發(fā)給學生。學生根據(jù)興趣自由分小組，小組內(nèi)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(wù)分成數(shù)個小任務(wù)，具體到人，每個人負責的任務(wù)不一樣，完成之后，小組討論交流，推選一名組員匯報實驗結(jié)果，同時講述實驗過程中產(chǎn)生的想法和思考。實驗的每一步都是承上啟下且環(huán)環(huán)相扣的，要想做好自己的任務(wù)，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(chuàng)新思維，實現(xiàn)“教”“學”“做”一體化。

2.3 學用結(jié)合

搜集資料、查閱信息是開展研究的基礎(chǔ)。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(xiàn)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(fā)[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(yōu)異的性能。聯(lián)系社會的環(huán)境污染現(xiàn)狀，本小組設(shè)想以其他材料制造出一種集環(huán)境效益和經(jīng)濟效益于一體的新型水處理陶粒材料。在老師的指導(dǎo)下，小組成員查找關(guān)于水處理陶粒材料的資料，再結(jié)合大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)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(zhàn)杯”棗莊學院大學生課外學術(shù)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(jié)項。通過大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽的鍛煉，小組成員對專業(yè)知識的學習興趣更加濃厚，實踐能力和創(chuàng)新意識也得到了培養(yǎng)與強化，受益頗多。

3 專創(chuàng)融合背景下的考核方式改革

“水質(zhì)工程學實驗”課程的考核內(nèi)容由實踐操作、創(chuàng)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(jié)果。傳統(tǒng)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(shù)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(guān)就可以，導(dǎo)致專業(yè)知識掌握不牢固，不利于學生的學業(yè)發(fā)展。

圖1 傳統(tǒng)教育背景下的實驗課程考核方式

專創(chuàng)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(chuàng)業(yè)思維和創(chuàng)新實踐兩個方面的考核內(nèi)容，并不斷提高其分值在總分中的比例。

圖2 專創(chuàng)融合背景下的實驗課程考核方式

根據(jù)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目或論文級別，建議對申請SRT、挑戰(zhàn)杯或撰寫學術(shù)論文等大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)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(yōu)和爭取獎學金。加分分值有校級、省級和國家級的區(qū)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(jié)語

在專創(chuàng)融合背景下，建議教師在開展“水質(zhì)工程學實驗”課程教學改革時巧用翻轉(zhuǎn)課堂，充分發(fā)揮學生的主體性，通過引入創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育教學理念優(yōu)化教學內(nèi)容和豐富教學手段。通過融合基礎(chǔ)實驗教學與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育，一方面強化了學生的創(chuàng)新意識并激發(fā)其創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)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(yīng)用型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。