專(zhuān)創(chuàng)融合背景下“水質(zhì)工程學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)改革探討

姜 雪，張 闖，李英華，李天鵬，2

（1.棗莊學(xué)院 城市與建筑工程學(xué)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(shí)代背景下，國(guó)家對(duì)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)工作高度重視，陸續(xù)頒布了多項(xiàng)政策。因?yàn)榇髮W(xué)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(guó)家號(hào)召，通過(guò)開(kāi)辦創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育必修課程、舉辦大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競(jìng)賽以及組織申報(bào)“SRT”計(jì)劃項(xiàng)目等具體措施，有組織、有計(jì)劃地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)業(yè)能力，通過(guò)多種方式和途徑大力推進(jìn)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育融入專(zhuān)業(yè)教育課程體系建設(shè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)教育和創(chuàng)業(yè)思維培養(yǎng)一體化[1-2]。比如，棗莊學(xué)院給排水科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)在專(zhuān)創(chuàng)融合背景下，遵循新時(shí)代高等教育規(guī)律，制定了人才培養(yǎng)目標(biāo)：培養(yǎng)具有深厚的環(huán)境科學(xué)基礎(chǔ)、扎實(shí)的工程專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)、嫻熟的專(zhuān)業(yè)知識(shí)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(tuán)隊(duì)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(xué)科開(kāi)設(shè)的諸多實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是將基礎(chǔ)科學(xué)知識(shí)內(nèi)化和綜合運(yùn)用的有效手段，是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際操作能力和創(chuàng)新意識(shí)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[3-4]。其中，“水質(zhì)工程學(xué)實(shí)驗(yàn)”是一門(mén)重要的專(zhuān)科教學(xué)必修實(shí)驗(yàn)課程，但由于本課程實(shí)驗(yàn)多為驗(yàn)證性項(xiàng)目，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新性不足，學(xué)生往往根據(jù)實(shí)驗(yàn)講義按部就班地作業(yè)，幾乎一知半解，不利于學(xué)生動(dòng)手實(shí)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(zhuān)業(yè)的人才培養(yǎng)方案，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、考核評(píng)價(jià)3個(gè)方面探討專(zhuān)創(chuàng)融合背景下“水質(zhì)工程學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)改革路徑。

1 專(zhuān)創(chuàng)融合背景下的教學(xué)模式改革

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

確定都需要借助工程實(shí)驗(yàn)，“水質(zhì)工程學(xué)實(shí)驗(yàn)”教學(xué)成為給排水學(xué)科與主干專(zhuān)業(yè)課程相配合的主要實(shí)踐環(huán)節(jié)之一。水質(zhì)工程學(xué)實(shí)驗(yàn)共分為16個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，設(shè)置了設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)3個(gè)、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)12個(gè)、演示性實(shí)驗(yàn)1個(gè)。基于專(zhuān)創(chuàng)融合，對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行優(yōu)化，將創(chuàng)新素質(zhì)、創(chuàng)業(yè)精神加入實(shí)驗(yàn)教學(xué)，結(jié)合“專(zhuān)創(chuàng)融合”教學(xué)案例，提高大學(xué)生的創(chuàng)新能力，著力培養(yǎng)專(zhuān)業(yè)知識(shí)基礎(chǔ)扎實(shí)、敢于實(shí)踐和創(chuàng)新的高素質(zhì)給排水專(zhuān)業(yè)應(yīng)用型人才。

傳統(tǒng)的教學(xué)方式要求學(xué)生加深對(duì)課堂理論知識(shí)和教學(xué)內(nèi)容中所涉及的基本概念和基本方法的理解，鞏固所學(xué)知識(shí)，學(xué)會(huì)正確處理相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。一般由指導(dǎo)老師進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作演示，隨后學(xué)生進(jìn)行模擬實(shí)踐。在這種教學(xué)模式下，學(xué)生的積極性不高，對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解不透徹，很難達(dá)到理想的教學(xué)效果。若借助專(zhuān)創(chuàng)融合教育理念，對(duì)混凝實(shí)驗(yàn)、活性炭吸附實(shí)驗(yàn)或斜板沉淀池實(shí)驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行加工提煉，整理成全國(guó)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目，組隊(duì)參加“互聯(lián)網(wǎng)+”全國(guó)大學(xué)生科技創(chuàng)新大賽、全省大學(xué)生科技創(chuàng)業(yè)競(jìng)賽及全省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科研寫(xiě)作競(jìng)賽等，或組隊(duì)申報(bào)國(guó)家、省、校級(jí)大學(xué)生科技創(chuàng)新培訓(xùn)計(jì)劃等項(xiàng)目，以專(zhuān)業(yè)競(jìng)賽為導(dǎo)向，有助于調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)激情和興趣，進(jìn)而培養(yǎng)和提升學(xué)生的創(chuàng)新能力[5-6]。

2 專(zhuān)創(chuàng)融合背景下的教學(xué)內(nèi)容改革

以“活性炭吸附實(shí)驗(yàn)”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(dá)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(guān)，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(guò)濾或沉降后，實(shí)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(shí)間及反應(yīng)溫度等因素相關(guān)。開(kāi)展靜態(tài)吸附等溫實(shí)驗(yàn)，分析吸附等溫曲線(xiàn)、吸附動(dòng)力學(xué)方程及吸附熱力學(xué)，完成對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理。

2.1 教學(xué)準(zhǔn)備

傳統(tǒng)的教學(xué)方式過(guò)分依賴(lài)教師講授，忽略了學(xué)生的主體性。這種“一言堂”或“滿(mǎn)堂灌”的教學(xué)反而使大部分學(xué)生提不起學(xué)習(xí)興趣，只想著應(yīng)付老師、草草了事，并不能真正學(xué)會(huì)知識(shí)。結(jié)合雙創(chuàng)知識(shí)和課程內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生思考活性炭吸附的作用及其可以運(yùn)用的領(lǐng)域，帶領(lǐng)學(xué)生走進(jìn)課堂，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。教師在向?qū)W生講授本實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容時(shí)，可以結(jié)合大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽成功案例，加深學(xué)生對(duì)本實(shí)驗(yàn)的理解。同時(shí)，教師要轉(zhuǎn)變教學(xué)方式，學(xué)習(xí)并貫徹創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育，鼓勵(lì)學(xué)生勇于提出問(wèn)題、積極探索解決方案，同時(shí)注重分層教學(xué)，根據(jù)學(xué)生的個(gè)體差異，因材施教。

2.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

利用翻轉(zhuǎn)課堂，讓學(xué)生作為課堂的主體，老師將任務(wù)下發(fā)給學(xué)生。學(xué)生根據(jù)興趣自由分小組，小組內(nèi)部舉薦一名小組長(zhǎng)，每個(gè)組負(fù)責(zé)一個(gè)影響因素，利用控制變量的方法，分組研究不同因素對(duì)活性炭吸附效果的影響。組長(zhǎng)將任務(wù)分成數(shù)個(gè)小任務(wù)，具體到人，每個(gè)人負(fù)責(zé)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(bào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，同時(shí)講述實(shí)驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的想法和思考。實(shí)驗(yàn)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(xué)生必須深刻了解實(shí)驗(yàn)的意義和操作步驟，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中獲得啟迪和思考，不僅可以加深對(duì)知識(shí)的理解和掌握，還可以鍛煉學(xué)生的操作能力和創(chuàng)新思維，實(shí)現(xiàn)“教”“學(xué)”“做”一體化。

2.3 學(xué)用結(jié)合

搜集資料、查閱信息是開(kāi)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(xiàn)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(guān)想象，需要通過(guò)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(qiáng)度高，有優(yōu)異的性能。聯(lián)系社會(huì)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(jì)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(xué)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(xué)院大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽三等獎(jiǎng)，同時(shí)獲批棗莊學(xué)院2020年度校級(jí)SRT項(xiàng)目立項(xiàng)并結(jié)項(xiàng)。通過(guò)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競(jìng)賽的鍛煉，小組成員對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)興趣更加濃厚，實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)也得到了培養(yǎng)與強(qiáng)化，受益頗多。

3 專(zhuān)創(chuàng)融合背景下的考核方式改革

“水質(zhì)工程學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程的考核內(nèi)容由實(shí)踐操作、創(chuàng)新思維、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等部分組成，既要注重操作過(guò)程，又要注重操作結(jié)果。傳統(tǒng)的考核方式是“學(xué)生考勤+教師評(píng)估”，如圖1所示。只要學(xué)生考勤合格，如數(shù)上交實(shí)驗(yàn)報(bào)告即合格，考核方式簡(jiǎn)單。老師對(duì)學(xué)生的要求不嚴(yán)，部分學(xué)生渾水摸魚(yú)，覺(jué)得糊弄過(guò)關(guān)就可以，導(dǎo)致專(zhuān)業(yè)知識(shí)掌握不牢固，不利于學(xué)生的學(xué)業(yè)發(fā)展。

圖1 傳統(tǒng)教育背景下的實(shí)驗(yàn)課程考核方式

專(zhuān)創(chuàng)融合背景下的實(shí)驗(yàn)課程考核方式如圖2所示，顛覆了學(xué)生“只要去上課就能合格”的觀(guān)念。新課程改革后的考核方式，不再是點(diǎn)名考勤合格就能獲得實(shí)驗(yàn)課程學(xué)分，在實(shí)驗(yàn)課的綜合成績(jī)中添加了創(chuàng)業(yè)思維和創(chuàng)新實(shí)踐兩個(gè)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(zhuān)創(chuàng)融合背景下的實(shí)驗(yàn)課程考核方式

根據(jù)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目或論文級(jí)別，建議對(duì)申請(qǐng)SRT、挑戰(zhàn)杯或撰寫(xiě)學(xué)術(shù)論文等大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)比賽項(xiàng)目的學(xué)生，在課程考核中予以加分獎(jiǎng)勵(lì)；參加比賽并獲得名次的學(xué)生可以獲得證書(shū)、獎(jiǎng)品或綜合測(cè)評(píng)加分等，可以鼓勵(lì)學(xué)生積極參與評(píng)獎(jiǎng)評(píng)優(yōu)和爭(zhēng)取獎(jiǎng)學(xué)金。加分分值有校級(jí)、省級(jí)和國(guó)家級(jí)的區(qū)分，校級(jí)獎(jiǎng)加1～3分，省級(jí)獎(jiǎng)加3～5分，國(guó)家級(jí)獎(jiǎng)加5～8分。

4 結(jié)語(yǔ)

在專(zhuān)創(chuàng)融合背景下，建議教師在開(kāi)展“水質(zhì)工程學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)改革時(shí)巧用翻轉(zhuǎn)課堂，充分發(fā)揮學(xué)生的主體性，通過(guò)引入創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育教學(xué)理念優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和豐富教學(xué)手段。通過(guò)融合基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育，一方面強(qiáng)化了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)并激發(fā)其創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)興趣，另一方面促進(jìn)了給排水科學(xué)與工程學(xué)科教育認(rèn)證以及應(yīng)用型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。