現(xiàn)代信息技術(shù)的水污染控制工程實(shí)驗(yàn)課程體系的構(gòu)建

范長征 晏銘 張薇 賴萃

摘要：現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了高等教育的變革，也給高等教育的實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來了前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。本文介紹了將現(xiàn)代信息技術(shù)融入到水污染控制工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中所進(jìn)行的教學(xué)改革和實(shí)踐，構(gòu)建了“四個(gè)模塊”水污染控制工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，并借助校園網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建了水污染控制工程在線虛擬實(shí)驗(yàn)平臺，兩個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺的應(yīng)用可大大提高實(shí)驗(yàn)效率，有效解決實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容拓展更新與恒定教學(xué)時(shí)數(shù)的矛盾。

關(guān)鍵詞：水污染控制工程實(shí)驗(yàn);現(xiàn)代信息技術(shù);虛擬實(shí)驗(yàn)室;實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2016）06-0242-02

水污染控制工程是環(huán)境類專業(yè)的核心專業(yè)課程之一。隨著環(huán)境工程的飛速發(fā)展，許多新的水處理技術(shù)與成果滲透到水污染控制工程課程中來，這就要求我們即在不超出學(xué)校規(guī)定實(shí)驗(yàn)總學(xué)時(shí)的前提下滿足不斷拓展的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的需要。湖南大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心依托國家級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心的建設(shè)，將現(xiàn)代信息技術(shù)融入到水污染控制工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，構(gòu)建基于校園網(wǎng)環(huán)境下的水污染控制工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系并對其進(jìn)行實(shí)施。

一、水污染控制工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與體系的設(shè)計(jì)和構(gòu)建

模塊一為基礎(chǔ)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，包括水處理過程中的一些重要處理單元及指標(biāo)的檢測，要求學(xué)生學(xué)習(xí)基本的測試方法、正確記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并對其進(jìn)行分析處理、準(zhǔn)確描述實(shí)驗(yàn)結(jié)果的并規(guī)范撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。模塊二是綜合性實(shí)驗(yàn)，該模塊實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的特點(diǎn)是將水污染控制工程課程中緊密相連的多個(gè)知識點(diǎn)進(jìn)行有機(jī)統(tǒng)一，體現(xiàn)水處理工藝的系統(tǒng)性，通過這類實(shí)驗(yàn)鍛煉學(xué)生在動(dòng)態(tài)、連續(xù)的實(shí)驗(yàn)中的綜合操作技能，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中對水處理體系的知識加以綜合理解，掌握水處理的方法。模塊三是設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，利用與公司合作開發(fā)的“水處理綜合實(shí)訓(xùn)平臺”處理各種工業(yè)廢水。由老師帶領(lǐng)學(xué)生去采廢水樣品，然后學(xué)生根據(jù)所采廢水的特征設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，在“水污染控制工程虛擬實(shí)驗(yàn)平臺”上進(jìn)行模擬找出最佳實(shí)驗(yàn)方案，最后進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室開展實(shí)驗(yàn)。模塊四是科技創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，由相關(guān)教師根據(jù)自己的科研課題或者科研課題中的一部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)驗(yàn)教學(xué)的一部分，讓有興趣的學(xué)生可以參與到科研課題中來，這樣不僅可以更加有效地培養(yǎng)學(xué)生的科研素養(yǎng)，而且也有利于教師科研課題的完成。

二、校園網(wǎng)環(huán)境下水污染控制工程虛擬實(shí)驗(yàn)室的構(gòu)建及作用

實(shí)驗(yàn)中心與相關(guān)軟件公司合作開發(fā)“水污染控制工程實(shí)驗(yàn)課程”在線平臺控制軟件，并應(yīng)用信息技術(shù)和現(xiàn)代教育技術(shù)對實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系中各模塊教學(xué)內(nèi)容整合成能夠在校園網(wǎng)絡(luò)環(huán)境條件下獨(dú)立運(yùn)行的在線學(xué)習(xí)平臺——水污染控制工程虛擬實(shí)驗(yàn)平臺。具體做法是：第一步，制作構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)平臺的各種文檔、視頻、課件、仿真軟件等材料，包括：將實(shí)驗(yàn)課程體系的教學(xué)計(jì)劃、實(shí)施方案和考核方式做成文檔;將“水污染控制工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系”模塊一和模塊二中涉及儀器設(shè)備的使用或檢測某種指標(biāo)的，將相關(guān)設(shè)備的構(gòu)造、工作原理、實(shí)驗(yàn)所需試劑耗材、實(shí)驗(yàn)操作流程、注意事項(xiàng)等制作成視頻、課件、動(dòng)畫資料;對于模塊二和模塊三中涉及各種水處理工藝單元的，則采用視頻、動(dòng)畫、仿真軟件等進(jìn)行直觀演示，如使用各種污水處理廠的運(yùn)行錄像、各種水處理工藝單元的圖片及工藝設(shè)備的運(yùn)行動(dòng)畫、水處理仿真軟件等;最后將各實(shí)驗(yàn)內(nèi)容按知識點(diǎn)制作成考核題目，并形成相應(yīng)的考核題庫。第二步，將控制軟件和這些“視頻、動(dòng)畫、課件、仿真軟件、考核題庫”資料進(jìn)行整合，整合過程中遵從認(rèn)知規(guī)律，將各個(gè)模塊內(nèi)容合理整合成能夠在校園網(wǎng)絡(luò)環(huán)境條件下獨(dú)立運(yùn)行的在線學(xué)習(xí)平臺——水污染控制工程在線“教”與“學(xué)”虛擬實(shí)驗(yàn)平臺。

虛擬平臺的構(gòu)建可以產(chǎn)生如下作用：學(xué)生在開始水污染控制工程實(shí)驗(yàn)前即可對實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的教學(xué)計(jì)劃、實(shí)施方案和考核方式有整體性了解;學(xué)生在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室開展實(shí)驗(yàn)被要求先在虛擬實(shí)驗(yàn)平臺學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)相關(guān)資料或?qū)ψ约涸O(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行模擬，待通過相應(yīng)實(shí)驗(yàn)考核或得到最佳實(shí)驗(yàn)方案后方可進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

三、“新”實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的應(yīng)用與實(shí)施

“新”實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系包括在虛擬實(shí)驗(yàn)平臺和教學(xué)實(shí)驗(yàn)室兩個(gè)平臺進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施步驟如下：對于模塊一和模塊二的實(shí)驗(yàn)，首先，學(xué)生在虛擬實(shí)驗(yàn)平臺完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)資料的學(xué)習(xí)，完成相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)在線考核，考核通過后方可預(yù)約實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn);對于模塊三實(shí)驗(yàn)的實(shí)施見“一、水污染控制工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與體系的設(shè)計(jì)和構(gòu)建”中;模塊四的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容在虛擬實(shí)驗(yàn)平臺中沒有具體體現(xiàn)，由教師根據(jù)課程進(jìn)度和試劑和設(shè)備條件，提出實(shí)驗(yàn)要求，學(xué)生自主選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，或結(jié)合相關(guān)教師的科研課題及學(xué)?！疤魬?zhàn)杯”的競賽要求，讓學(xué)生針對某一課題展開研究。由學(xué)生自主查閱文獻(xiàn)并設(shè)計(jì)技術(shù)路線和實(shí)驗(yàn)方案，然后在兩個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺實(shí)施實(shí)驗(yàn)方案，由相關(guān)老師對該課題提供指導(dǎo)，根據(jù)研究結(jié)果完成課程論文的撰寫。

四、結(jié)語

水污染控制工程實(shí)驗(yàn)是一門實(shí)踐性非常強(qiáng)的專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程。近幾年，許多先進(jìn)的水處理技術(shù)和方法相繼出現(xiàn)在水污染控制工程課程內(nèi)容中，而實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系中卻沒有體現(xiàn)，為了使我們的實(shí)驗(yàn)教學(xué)能跟上理論教學(xué)的步伐，提高學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，本實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心對水污染控制工程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系進(jìn)行全面改革，構(gòu)建“四個(gè)模塊”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，并借助校園網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建水污染控制工程在線“教”與“學(xué)”虛擬實(shí)驗(yàn)平臺，將部分教學(xué)內(nèi)容轉(zhuǎn)至虛擬實(shí)驗(yàn)平臺上，這樣既可緩解實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容拓展更新與恒定教學(xué)時(shí)數(shù)的矛盾，又有利于開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式的建立。“新”實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的實(shí)施能夠明顯提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的提高。

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