給水排水工程專業(yè)實驗教學(xué)改革探析

李梅，王珊珊

(山東建筑大學(xué)市政與環(huán)境工程學(xué)院，山東 濟(jì)南 250101)

0 引言

近幾年來，《全國高等學(xué)校給水排水工程專業(yè)指導(dǎo)委員會》全面實施新的專業(yè)培養(yǎng)方案，對本科生的培養(yǎng)目標(biāo)有了更高的要求，教學(xué)內(nèi)容有了較大改革，尤其對實驗教學(xué)環(huán)節(jié)。我校給水排水工程專業(yè)根據(jù)專業(yè)指導(dǎo)委員會的要求，在2010版的教學(xué)大綱中，增加了實驗教學(xué)環(huán)節(jié)的課時，要求增加開放性實驗的內(nèi)容。山東建筑大學(xué)給水排水工程綜合實驗室在“十一五”和“十二五”期間，均被批準(zhǔn)為山東省級重點實驗室。教學(xué)師資力量雄厚，實驗設(shè)備相對較多。我校作為工科院校，重點培養(yǎng)相應(yīng)專業(yè)的應(yīng)用型高級專門人才，培養(yǎng)目標(biāo)除了應(yīng)具有扎實的理論基礎(chǔ)之外，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生分析和解決實際問題的能力。而這些能力的鍛煉除了通過課堂理論課程的學(xué)習(xí)之外，還需通過實驗和實踐教學(xué)環(huán)節(jié)來實現(xiàn)。實驗教學(xué)和工程實際應(yīng)用成為培養(yǎng)應(yīng)用型人才的重要環(huán)節(jié)，所以不僅要加強(qiáng)對理論教學(xué)改革和研究，更要加強(qiáng)對實驗教學(xué)的改革。

1 目前專業(yè)實驗教學(xué)狀況

現(xiàn)有實驗教學(xué)體系基本能夠完成傳統(tǒng)的實驗教學(xué)任務(wù)，但仍存在實驗內(nèi)容陳舊，與學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀不符，綜合性、設(shè)計性實驗偏少等一些問題，難以實現(xiàn)學(xué)生綜合素質(zhì)的提高[1]。目前給水排水工程專業(yè)綜合實驗室雖然具備了一定的實驗設(shè)備，但有關(guān)給水排水工程實驗教學(xué)內(nèi)容有待于進(jìn)一步提高[2]。目前實驗課除了開設(shè)一些常規(guī)的教學(xué)實驗外，沒有學(xué)生能夠自主設(shè)計和完成實驗的條件，也沒有自己的特色。2010版大綱給水排水工程專業(yè)課的共6個實驗，共16個學(xué)時，見表1。

表1 給水排水工程專業(yè)實驗課教學(xué)內(nèi)容

2 實驗課程改革內(nèi)容

根據(jù)我校對工程應(yīng)用型人才的培養(yǎng)特色[3]和實驗室現(xiàn)有的設(shè)備和條件，對給水排水工程專業(yè)本科實驗內(nèi)容進(jìn)行設(shè)置，將實驗課程分為必做實驗、演示實驗、開放性實驗和研究型實驗。大綱中規(guī)定的實驗為必做實驗，是根據(jù)專業(yè)指導(dǎo)委員會的要求確定的;演示實驗使學(xué)生通過觀察水處理構(gòu)筑物模型，了解水處理構(gòu)筑物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工藝特點;開放性實驗根據(jù)實驗室現(xiàn)有設(shè)備和專業(yè)目前的研究方向和熱點確定的;研究性實驗，旨在提高學(xué)生進(jìn)行科研和創(chuàng)新的能力。通過這些實驗可以培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和工程應(yīng)用能力。以適應(yīng)畢業(yè)后學(xué)生從事施工及運行管理工作的需要[4]。對實驗內(nèi)容進(jìn)行整合以后，不僅能夠完成本科教學(xué)要求的實驗，同時可以滿足不同層次學(xué)生的要求。

2.1 必做實驗

根據(jù)全國高等學(xué)校給水排水工程專業(yè)指導(dǎo)委員會編制的《全國高等學(xué)校土建類專業(yè)本科教育培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)方案及主干課程教學(xué)基本要求——給水排水工程專業(yè)》，確定各門專業(yè)課程所要求的實驗內(nèi)容，以及課程“水質(zhì)工程學(xué)”課程特點，確定必做實驗內(nèi)容為2010版大綱中的實驗內(nèi)容。即:混凝實驗、過濾實驗、離子交換軟化實驗、顆粒自由沉淀實驗、曝氣充氧實驗和污泥比阻測定實驗。

2.2 演示試驗

(1)斜管沉淀池的沉淀過程

加深對淺池理論的理解，加深對斜管(板)沉淀池內(nèi)部構(gòu)造的理解，掌握斜管沉淀池水流方向、泥水分離過程;了解斜管角度、水流上升速度等對沉淀效果的影響。

(2)機(jī)械攪拌澄清池的工作過程

了解澄清池工作原理、內(nèi)部構(gòu)造及工藝流程，掌握機(jī)械加速澄清池裝置的操作步驟;了解投藥量、轉(zhuǎn)速、流速等參數(shù)對澄清效果的影響。

(3)虹吸濾池的過濾和反沖洗過程

加深對虹吸濾池工作原理、內(nèi)部構(gòu)造、特點的理解，掌握虹吸濾池的過濾工程和反沖洗過程;了解原水濁度、過濾流速、濾料層厚度和粒徑等參數(shù)對過濾效果的影響。

(4)氧化溝工藝

了解氧化溝的工作原理、特點和構(gòu)造，掌握好氧區(qū)、缺氧區(qū)進(jìn)行的硝化和反硝化作用，以及脫氮效果;了解原水水質(zhì)、污泥回流率、曝氣量、停留時間等參數(shù)對過濾效果的影響。

2.3 開放性實驗

利用實驗室現(xiàn)有設(shè)備，根據(jù)本專業(yè)目前熱點研究方向，并讓學(xué)生設(shè)計實驗方案，設(shè)計多個開放性實驗。開放性實驗由學(xué)生選擇，擬開設(shè)的開放性實驗如下。

(1)活性炭吸附試驗

掌握活性炭吸附裝置的操作步驟，加深對吸附原理的理解;了解廢水乙酸濃度、吸附流速、炭層厚度和粒徑等參數(shù)對吸附效果的影響。

(2)水的軟化與除鹽試驗

掌握離子交換器的操作步驟及指標(biāo)測定方法;了解水中pH值、流速、電導(dǎo)率等對軟化和除鹽效果的影響。

(3)酸性廢水中和吹脫試驗

掌握酸性廢水中和吹脫裝置的操作步驟;了解廢水pH值、流速、空氣量、濾料層厚度和粒徑等參數(shù)對吹脫效果的影響。

(4)臭氧脫色試驗

了解臭氧性質(zhì)和制備方法;掌握臭氧在水處理的應(yīng)用，了解臭氧脫色、除臭的方法和過程，了解臭氧的優(yōu)缺點[5]。

2.4 研究型實驗

可以充分調(diào)動各位教師的積極性，根據(jù)自己的課題設(shè)計實驗，使這些研究型實驗不僅能夠為本科教學(xué)服務(wù)，而且也能夠為科研服務(wù)。通過研究型實驗，建立自己的實驗特色，使給水排水工程專業(yè)在同類專業(yè)中實驗水平處于先進(jìn)行列[6]。近幾年，給水排水專業(yè)已經(jīng)開設(shè)的研究型試驗有以下幾項，今后隨著老師科研項目的增多，可對本科生開設(shè)更多的研究型實驗，如:生物浮床技術(shù)凈化景觀水體實驗，微砂強(qiáng)化混凝處理微污染水庫水，新型增強(qiáng)型玻璃纖維浸潤劑的研制與應(yīng)用，水中揮發(fā)性有機(jī)物的監(jiān)測與分析研究。

3 實驗教學(xué)實施

3.1 實驗教學(xué)的實施

(1)負(fù)責(zé)實驗課程教師首先講解實驗在水質(zhì)處理系統(tǒng)工程中的作用和重要性，再詳細(xì)講解具體實驗內(nèi)容和步驟，然后由學(xué)生分組進(jìn)行試驗，強(qiáng)調(diào)學(xué)生在實驗過程中合作的重要性，以此培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊精神。同時先向?qū)W生介紹實驗課程的性質(zhì)、任務(wù)、要求、實驗安排和進(jìn)度、實驗期間考核內(nèi)容、實驗結(jié)束時的考核方式、實驗守則及實驗室安全制度等。

(2)必做實驗的實際操作是中心環(huán)節(jié)。學(xué)生根據(jù)各個實驗的任務(wù)，2～4人1組，每組1套實驗裝置，在規(guī)定時間內(nèi)，獨立完成實驗運行、測定、數(shù)據(jù)處理，并撰寫實驗報告。實驗前，學(xué)生必須認(rèn)真進(jìn)行預(yù)習(xí)，了解實驗的目的和原理，明確本次實驗中要測定的指標(biāo)、測定方法、使用的儀器和需要注意的問題等。指導(dǎo)教師需對學(xué)生的預(yù)習(xí)情況進(jìn)行檢查，可以采取口試的方式隨機(jī)檢查，合格后，學(xué)生才能開始做實驗。實驗過程中，要求學(xué)生勤于動手，敏銳觀察，細(xì)心操作，開動腦筋，分析和思考問題，準(zhǔn)確記錄原始數(shù)據(jù)，經(jīng)指導(dǎo)教師檢查并簽名，實驗及其原始數(shù)據(jù)記錄才有效。

(3)對于演示性實驗，由實驗室老師進(jìn)行操作，并進(jìn)行講解流程，學(xué)生仔細(xì)觀看，可隨時向老師提出問題;對于開放性試驗，學(xué)生可選做其中的1個，這類實驗持續(xù)的時間較長，實驗內(nèi)容較多并具有一定的復(fù)雜性和綜合性，因此以小組為單位進(jìn)行，每組3～5人，一個實驗有若干個小組參加，每個實驗均有教師負(fù)責(zé)指導(dǎo)，各小組獨立開展工作，但在小組內(nèi)，學(xué)生既有分工、又有合作;對于研究型實驗，學(xué)生應(yīng)與負(fù)責(zé)課題的老師配合，學(xué)生從指導(dǎo)教師處了解到研究內(nèi)容和實驗課題后，著手查閱資料和文獻(xiàn)，了解有關(guān)理論及背景，在此基礎(chǔ)上，學(xué)生先提出實驗方案，經(jīng)與教師討論后，即可開始實驗研究。這幾種方式的實驗教學(xué)的開展，將實驗教學(xué)由“灌輸式“改為“自主式”[7]。

3.2 實驗的考核

本課程采用平時考核、實驗報告考核來綜合評定學(xué)生成績。平時實驗占40%，實驗報告60%。考核成績按優(yōu)、良、中、及格四個等級評定。但對于研究型實驗完畢后，要求學(xué)生認(rèn)真分析、處理實驗數(shù)據(jù)，并與教師共同討論實驗結(jié)果，最后以科技論文的格式寫出綜合研究報告。同時，在學(xué)期末，要求全班進(jìn)行交流，每個實驗推薦一位同學(xué)作總結(jié)性發(fā)言和討論。這種小組之間的交流是很有成效的，對于發(fā)言的同學(xué)是一種鍛煉。對其他同學(xué)來說，通過全班交流，能相互學(xué)習(xí)，獲得更多的知識和信息。

4 結(jié)語

培養(yǎng)適應(yīng)科技快速發(fā)展和市場經(jīng)濟(jì)體制下的高素質(zhì)創(chuàng)新人才，是我校給水排水工程專業(yè)教學(xué)的重要任務(wù)。該專業(yè)實驗教學(xué)改革更有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和分析問題、解決問題的能力，也為學(xué)生將來走向工作崗位或繼續(xù)深造打下了基礎(chǔ)，我校給水排水工程專業(yè)課實驗教學(xué)的進(jìn)一步深化、探索和完善，以適應(yīng)《全國高等學(xué)校給水排水工程專業(yè)指導(dǎo)委員會》新的專業(yè)培養(yǎng)方案對實驗教學(xué)的要求，全面提高大學(xué)生的綜合素質(zhì)。

[1]付麗麗，鹿欽禮.給水排水工程專業(yè)實踐教學(xué)改革探索[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2009(18):164.

[2]陳俊，張學(xué)洪，曾鴻鵠.給水排水工程專業(yè)實踐教學(xué)存在的問題及對策[J].出國與就業(yè)，2011(17):50－51.

[3]吳亞蘭 ，許伯彥，鄭忠才，等.車輛工程專業(yè)學(xué)生工程能力培養(yǎng)的探索[J].山東建筑大學(xué)學(xué)報，2011，26(4):407 －410.

[4]王云波.構(gòu)建創(chuàng)新性試驗體系提高學(xué)生創(chuàng)新能力:以給水排水工程專業(yè)為例[J].當(dāng)代教育論壇，2008(2):53－54.

[5]吳俊奇，李燕城.水處理實驗技術(shù)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2009.

[6]涂保華，董良飛，李穩(wěn).給水排水工程專業(yè)實踐性教學(xué)創(chuàng)新體系探討[J].河南教育，2010(9):66－67.

[7]趙平歌，馬東華.給水排水工程專業(yè)實踐教學(xué)體系研究[J].高等建筑教育，2010，19(2):102－104.