现代信息技术的水污染控制工程实验课程体系的构建

范长征 晏铭 张薇 赖萃

摘要：现代信息技术的发展推动了高等教育的变革，也给高等教育的实验教学带来了前所未有的机遇和挑战。本文介绍了将现代信息技术融入到水污染控制工程实验教学中所进行的教学改革和实践，构建了“四个模块”水污染控制工程实验教学体系，并借助校园网络构建了水污染控制工程在线虚拟实验平台，两个实验平台的应用可大大提高实验效率，有效解决实验教学内容拓展更新与恒定教学时数的矛盾。

关键词：水污染控制工程实验;现代信息技术;虚拟实验室;实验教学体系

中图分类号：G642.0     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2016）06-0242-02

水污染控制工程是环境类专业的核心专业课程之一。随着环境工程的飞速发展，许多新的水处理技术与成果渗透到水污染控制工程课程中来，这就要求我们即在不超出学校规定实验总学时的前提下满足不断拓展的实验教学内容的需要。湖南大学环境科学与工程实验教学中心依托国家级实验教学示范中心的建设，将现代信息技术融入到水污染控制工程实验教学中，构建基于校园网环境下的水污染控制工程实验教学体系并对其进行实施。

一、水污染控制工程实验教学内容与体系的设计和构建

模块一为基础的验证性实验，包括水处理过程中的一些重要处理单元及指标的检测，要求学生学习基本的测试方法、正确记录实验数据并对其进行分析处理、准确描述实验结果的并规范撰写实验报告。模块二是综合性实验，该模块实验内容的特点是将水污染控制工程课程中紧密相连的多个知识点进行有机统一，体现水处理工艺的系统性，通过这类实验锻炼学生在动态、连续的实验中的综合操作技能，使学生在实验过程中对水处理体系的知识加以综合理解，掌握水处理的方法。模块三是设计性实验，利用与公司合作开发的“水处理综合实训平台”处理各种工业废水。由老师带领学生去采废水样品，然后学生根据所采废水的特征设计实验方案，在“水污染控制工程虚拟实验平台”上进行模拟找出最佳实验方案，最后进入实验室开展实验。模块四是科技创新实验，由相关教师根据自己的科研课题或者科研课题中的一部分进行设计，转变为实验教学的一部分，让有兴趣的学生可以参与到科研课题中来，这样不仅可以更加有效地培养学生的科研素养，而且也有利于教师科研课题的完成。

二、校园网环境下水污染控制工程虚拟实验室的构建及作用

实验中心与相关软件公司合作开发“水污染控制工程实验课程”在线平台控制软件，并应用信息技术和现代教育技术对实验教学体系中各模块教学内容整合成能够在校园网络环境条件下独立运行的在线学习平台——水污染控制工程虚拟实验平台。具体做法是：第一步，制作构建虚拟实验平台的各种文档、视频、课件、仿真软件等材料，包括：将实验课程体系的教学计划、实施方案和考核方式做成文档;将“水污染控制工程实验教学体系”模块一和模块二中涉及仪器设备的使用或检测某种指标的，将相关设备的构造、工作原理、实验所需试剂耗材、实验操作流程、注意事项等制作成视频、课件、动画资料;对于模块二和模块三中涉及各种水处理工艺单元的，则采用视频、动画、仿真软件等进行直观演示，如使用各种污水处理厂的运行录像、各种水处理工艺单元的图片及工艺设备的运行动画、水处理仿真软件等;最后将各实验内容按知识点制作成考核题目，并形成相应的考核题库。第二步，将控制软件和这些“视频、动画、课件、仿真软件、考核题库”资料进行整合，整合过程中遵从认知规律，将各个模块内容合理整合成能够在校园网络环境条件下独立运行的在线学习平台——水污染控制工程在线“教”与“学”虚拟实验平台。

虚拟平台的构建可以产生如下作用：学生在开始水污染控制工程实验前即可对实验教学体系的教学计划、实施方案和考核方式有整体性了解;学生在进入实验室开展实验被要求先在虚拟实验平台学习实验相关资料或对自己设计的实验方案进行模拟，待通过相应实验考核或得到最佳实验方案后方可进入实验室进行实验。

三、“新”实验教学体系的应用与实施

“新”实验教学体系包括在虚拟实验平台和教学实验室两个平台进行的实验教学内容。实验教学实施步骤如下：对于模块一和模块二的实验，首先，学生在虚拟实验平台完成相关实验资料的学习，完成相应的实验在线考核，考核通过后方可预约实验室的实验;对于模块三实验的实施见“一、水污染控制工程实验教学内容与体系的设计和构建”中;模块四的实验内容在虚拟实验平台中没有具体体现，由教师根据课程进度和试剂和设备条件，提出实验要求，学生自主选择实验内容，或结合相关教师的科研课题及学校“挑战杯”的竞赛要求，让学生针对某一课题展开研究。由学生自主查阅文献并设计技术路线和实验方案，然后在两个实验平台实施实验方案，由相关老师对该课题提供指导，根据研究结果完成课程论文的撰写。

四、结语

水污染控制工程实验是一门实践性非常强的专业实验课程。近几年，许多先进的水处理技术和方法相继出现在水污染控制工程课程内容中，而实验教学体系中却没有体现，为了使我们的实验教学能跟上理论教学的步伐，提高学生的实践能力和创新能力，本实验教学中心对水污染控制工程的实验教学体系进行全面改革，构建“四个模块”的实验教学体系，并借助校园网络构建水污染控制工程在线“教”与“学”虚拟实验平台，将部分教学内容转至虚拟实验平台上，这样既可缓解实验教学内容拓展更新与恒定教学时数的矛盾，又有利于开放式实验教学方式的建立。“新”实验教学体系的实施能够明显提高实验教学效果，促进学生实践能力和创新能力的提高。

参考文献：

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