基于专业评估认证的水质工程学实验教学改革

苏瑛+甄树聪+周友新+余亚琴

摘 要 基于专业评估认证的要求，着眼于培养学生的实践能力和创新能力，对水质工程学实验进行教学改革。分析了水质工程学实验教学现状，并从实验内容和教学方法两方面对实验课程进行改革。通过改革，激发了学生兴趣，提高了其实践及创新能力，提升了教师的专业水平，达到了专业评估认证标准的要求。

关键词 专业评估认证 水质工程学 实验教学 改革

中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2017.12.059

Abstract Experimental teaching reform of water quality engineering was carried out on the base of the requirements of professional evaluation and certification and the aims of practical and innovative ability training of students. The present situation of experimental teaching of water quality engineering was analyzed， and the experimental course was reformed from two aspects of experiment content and teaching method. The reformation aroused the interests of students， improved practice and innovation abilities of students， raised the professional level of teachers， and met the requirements of professional evaluation and certification standards.

Keywords Professional Evaluation and Certification； Water Quality Engineering； Experimental teaching reform

0 前言

工程教育专业认证是国际通行的工程教育质量保障制度，也是实现工程教育国际互认和工程师资格国际互认的重要基础。[1， 2]给排水科学与工程专业评估认证是在原住建部专业评估基础上，进一步与教育部专业认证结合而形成的认证制度，其目的是加强国家和行业对高等学校给排水科学与工程专业教育的宏观指导和管理，保证和提高给排水科学与工程专业的教育质量，给排水科学与工程专业毕业生符合国家规定的申请参加注册工程师考试的教育标准，为与其它国家和地区相互承认同类专业的学历创造条件。《高等学校给排水科学与工程专业评估认证标准》中强调应设置完善的实践教学体系，培养学生的实践能力和创新能力。要求实验的类型包括认知性实验、验证性实验、综合性实验和设计性实验等。

水质工程学是给排水科学与工程专业的一门重要专业课程，其相应的课程实验在培养学生的实验及实践能力中起着重要的作用。目前水质工程学实验课程教学中仍存在一些问题，因此，实验教学创新[3]迫在眉睫，实验课程教学改革势在必行。其实验课程教学改革应基于社会对人才的需要，以专业评估认证要求为标准。课程实验教学的目的不仅是要求加深学生对水质工程学基本概念、原理和规律的理解和应用，更重要的是要培养和提高学生的实践能力和创新能力。因此，非常有必要将先进的教学理念、方式和技术设备运用到实验教学中，建立起基本技能训练和创新能力培养有机结合的实验教学模式。在具体教学中，依据专业评估的标准，不仅注重基础实验教学，而且积极围绕培养学生的实践能力和创新能力的，将教学与工程实际及教师项目相结合，进行实验课程教学改革。通过实验课程教学的改革，不仅提高了学生的实践技能，也促进了课程与工程项目实际相结合。在此基础上，我校给排水科学与工程专业于2016年通过给排水科学与工程专业评估。

1 实验教学的现状与问题

1.1 内容偏重基础，综合实验缺乏

由于教学课时所限，课程原先主要开设的实验为《高等学校给排水科学与工程本科指导性专业规范》中所规定的基本实验，如混凝实验、颗粒自由沉淀实验、活性炭吸附实验、污泥沉降比和污泥指数（SVI）的测定与分析实验等，这些实验往往着重基本的演示、验证，缺乏综合性、设计性，缺乏对学生创新能力的培养，满足不了当前社会用人单位对大学生的创新能力和实践能力提出的更高的要求。[4]

1.2 教学方式陈旧，实验效率较低

目前水质工程学教学体系逐步趋于完善，但实验教学中仍存在一些问题。传统的实验教学模式主要是教师提前发放实验指导书，要求学生预习。上課时教师首先讲解实验目的、实验内容等，占据了大部分教学时间，然后学生再分组做实验。但实际上真正能做到提前预习的学生很少，大部分学生短时间内并不能很好的理解实验，在课堂上常要花很长时间先熟悉内容，或者在不能很好地理解实验内容的基础上，学生只是依据实验指导书机械地进行实验，对于实验目的不清晰，实验教学效率低，同时也影响了学生的学习兴趣和积极性。

2 实验教学改革

2.1 教学内容

2.1.1 加强必做实验的设计性

设计实验是要求由学生自行设计实验方案并加以实现的实验。对于原有的必做实验，通过加强实验的设计性，引导学生对实验加深理解。

例如，鼓风曝气实验不再直接给出水量、药剂用量，而是要求每组学生自己选用不同体积的水量，不同的水质，计算出相应的药剂用量，根据实际氧传特性选择合适的取样时间以及不同的风量进行实验，从而计算出相应的氧传系数。endprint

气浮实验原为演示性实验，现改为设计性实验，学生可以自己配制不同的水质，选择不同的混凝剂方式，通过实验探寻出最佳实验参数。在表达水质的处理程度时，可采用浊度、色度等指标。

对于活性炭吸附实验，则采用分组方式，不同组别可采用粉末状或颗粒状的活性炭。吸附的物质可采用不同染料，对应于不同的吸光度。根据不同的形式的活性炭可采用沉淀或抽滤的方法获取上清液。根据吸附现象及数据，让学生找到被吸附物质平衡浓度，进而计算出活性炭吸附公式的相关参数。

2.1.2 加强基础实验的综合性

给排水科学与工程专业实验室在建设初期引进了较多水处理实验模拟装置，原来主要用于演示实验教学，利用率低。而课程的基础实验中包含污泥沉降比和污泥指数（SVI）的测定与分析这一实验，改革后的课程实验把活性污泥实际置于模拟装置中培养，并根据实验要求配制不同的进水，并把一系列的相关实验综合进整个实验的过程中，比如仪器操作、污泥培养、进出水检测、活性污泥性质等内容。在加强了实验综合性的同时，也加强了装置的利用率。

2.1.3 加强实验课程的拓展性

原先16学时的实验课时远远不能满足在课程内开设设计、综合性实验的要求。为了增强实验的拓展性，我校给排水科学与工程专业特别增设了水处理实验技术这门课作为课内实验的拓展和延伸。实验内容不再局限于基础实验，而是新增加了一部分灵活的选做实验内容。如新增了微生物的显微镜观测，帮助理解指示生物；增加了污水厂实际水质检测中氨氮、总氮、总磷的测定等内容，并在讲解时增加了快速检测法的知识内容，加强学生对于污水厂实际检测项目的认识。

根据学生的兴趣，结合学生自己申报的大学生创新项目，开设相关教学内容。近年来，几乎每年都有校级或省级大学生创新项目预以立项，如《磷酸钾镁胶结材料固化/稳定化重金属污染土壤》、《MKPC固化重金属污染土壤中重金属的赋存形态及植物对其吸收利用研究》、《秸杆/焚烧飞灰/磷酸镁水泥复合材料的研制》等。根据项目内容，增加了重金属、有机污染物测定等项目的选做实验。同时，每年毕业设计环节也会有少量的毕业论文。通常教师会提前结合学生的毕业论文所需，根据学生的需求，开设选做实验。选做实验的开设，一方面，使学生能够接触到一些大型分析仪器，如原子吸收光谱仪、UV紫外-可见分光光度仪、TOC仪等，另一方面，由于实验内容结合实际或结合学生自己的创新项目，紧密联系学生所需，极大地激发了学生的学习兴趣和学习主动性。

2.2 教学方法

2.2.1 实验教学贯穿理论教学

为加强学生对理论知识的理解，教师在理论课程的教学的同时就进行实验教学内容的讲解。如讲解污泥沉降比和污泥指数（SVI）的概念时，也同时讲解其测定的实验步骤。

为了让学生对于理论加深认识，鼓励学生到实验室预先了解实验的过程及相关仪器。在课程教学中同步开放实验室，这样学生在学习到各种水处理构筑物章节时，可以在课后随时到实验室参观构筑物，进一步加深学生对于构筑物的结构及原理的认识。

2.2.2 需求决定教学指导过程

实验指导书中除了涵盖基本实验内容外，同时还列出实验室可以开展的实验项目。实验教学中的选修内容可以根据学生的需求随时更新。例如，学生项目需测定水质中新的指标项目，可指导学生进一步查阅相关检测方法，添加实验指导书内容。老师把实验有关参考资料上传到网络教学平台或通过其它方式发给学生，形式可以包括实验原理的动画演示、实验装置的照片、实验录像等。

2.2.3 学生全程参与自我管理

实验的主体是学生。实验的完成不仅仅是课堂上的实验操作，实验的预习工作常常可以提高课程学习效率。教师要求学生在实验前先完成预习报告，完成后方可以进入实验室。

在课程教学中教师注重学生的基本操作技能培养，课前准备同样可以让学生参与进来。在课程改革中，突破以往的所有学生都要一样的掌握所有实验的模式，实验前请有兴趣的学生参与到各项前期工作的准备中，如试剂的配制、实验前的预做实验、污泥取样、活性污泥的培养等。这些选出的“学生助理”由于本身感兴趣，学习具有主动性，同时也具有较强的责任感。如学生在参与活性污泥的培养过程中，会对于污泥生长有更深的理解。学生在培养污泥过程中可能会遇到污泥膨胀，那么如何调整仪器的运行，学生自己就会主动去查找相关书籍资料；学生在计算配制“生活污水”的同时，自然而然的就已经掌握BOD：N：P的比例。在课程中，“学生助理”还可以协助教师解决课堂上的一些简单问题。

2.2.4 源头控制实验报告质量

实验报告质量的控制不仅仅是最后的批改，分数的控制应注重于整个实验过程。首先充分利用多组仪器，改变参数，达到不同组别实验数据不相同，从而控制组与组之间的差别。实验中，教师加强巡视，减少有学生闲在一边的情况，及时解决出现的问题。实验结束时，教师要求学生当天就将实验数据处理好，交由教师检查后方可离开，这样可以及时发现数据中的问题，并根据需要补做实验，保证各小组都有自己的数据。当学生再写实验报告时，每组有自己的数据，同时，在思考题部分多要求学生针对自己的数据进行分析，这样从源头上减少了学生的抄袭。

3 实验教学效果

3.1 增加了学生的学习兴趣和知识结构

由于实验教学内容结合污水厂的实际，如学生自己培养活性污泥，并进行观察，并进行污水處理运行仪器的操作，学生对于实验的兴趣大大增加，对实际情况也有了更多的感性认识，对理论也有了更进一步认识。结合学生自己的创新项目，学生可以接触到更多的大型分析仪器，增加了学生的动手操作能力，拓宽了学生的知识结构。

3.2 提高了学生的实践能力和创新能力

在学生设计实验的过程中，特别是结合项目的选修实验，常涉及很多课本以外的知识，这就需要学生预先查阅大量的文献。学生在查资料、定方案的同时，开阔了视野、提高了创新能力。在实验方案设计和实施过程中，需要学生比选实验方案、检测方法，需要学生自己独立操作实验设备、解决实验中出现的问题，比如，在配制纳氏试剂时，学生发现配制纳氏试剂浑浊，后来重新配制，发现这主要是由于在氢氧化钠未冷却时就加入了碘化钾-碘化汞溶液，这样培养了学生分析问题、解决问题的实践能力。学生也常会借鉴已有的实验方法与方案，根据自己的项目提出新的实验思路，极大地提高其创新能力。

3.3 提升了教师的专业知识和业务水平

在实验教学改革中，选做实验的内容常常与前沿技术相结合，涉及的知识面也较广。学生在实验中遇到问题，经常需要与教师讨论解决，在解决问题的同时，教师也需要查阅资料，不断更新自己的知识，从而提高了教师自身的专业水平，达到教学相长的目的。

4 结语

实验教学是教学过程中的一个重要环节。基于专业评估认证，着眼于实践能力和创新能力的培养，经过不断的调整改革，使得我校水质工程学实验教学工作一方面仍然注重基础实验，另一方面强化设计、综合实验性实验。通过水质工程学实验课程改革，加深了学生对理论知识的理解，进一步提高了学生的创新能力与综合实践能力。同时，提高了教师的专业水平和能力。教学改革效果显著，达到了专业评估认证标准的要求。

盐城工学院教研项目：基于专业认证模式下的专业建设研究与实践JY2015B22

参考文献

[1] 韩凤霞，郑军.基于工程教育专业认证的工程训练教学的改革.实验技术与管理，2015v.32；No.229（10）：178-181.

[2] 燕必希，祝连庆，郭阳宽，et al.工程教育专业认证引领下的控制工程课程实验改革.实验技术与管理，2016（8）：195-198.

[3] 罗正祥.工程教育专业认证及其对高校实践教学的影响.实验室研究与探索，2008.27（6）：1-3.

[4] 封娜，李亚静，郑淑平，et al.水质工程学综合设计性实验教学的探讨.科技创新导报，2011（20）：145-145.endprint