給排水科學(xué)與工程專業(yè)創(chuàng)新性實驗教學(xué)的探索與實踐

陳秋麗 麥戈 張曉慧 陳潔

[摘 要]為順應(yīng)行業(yè)需求的新形勢以及專業(yè)發(fā)展的方向和趨勢，培養(yǎng)創(chuàng)新型工程技術(shù)人才，我校給排水科學(xué)與工程專業(yè)于2016年開展創(chuàng)新性實驗教學(xué)的探索與實踐。本文以創(chuàng)新性實驗教學(xué)項目“水源水中PAEs污染狀況調(diào)查與污染控制”為例，分析并總結(jié)創(chuàng)新性實驗教學(xué)的教學(xué)效果及教學(xué)經(jīng)驗，以學(xué)生為主導(dǎo)，導(dǎo)師為輔助，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力，為導(dǎo)師制創(chuàng)新性實驗教學(xué)項目的推廣提供理論參考。

[關(guān)鍵詞] 導(dǎo)師制;創(chuàng)新性;實驗教學(xué)

給排水行業(yè)在國民經(jīng)濟和社會發(fā)展中起著十分重要的作用，給排水科學(xué)與工程專業(yè)為給排水行業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供了人才和技術(shù)支撐，現(xiàn)已形成了具有自身特點的學(xué)科專業(yè)理論體系和工程技術(shù)體系[1]。但是，為適應(yīng)我國給排水行業(yè)內(nèi)涵的變化和水資源短缺與水環(huán)境嚴重污染及社會發(fā)展對水的需求，還需要加強給排水科學(xué)與工程專業(yè)的改革與建設(shè)。特別是近年來對創(chuàng)新型人才的需求，高校給排水科學(xué)與工程專業(yè)更應(yīng)該注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性思維能力和獨立探索精神，使其具備較強的綜合實踐能力，更好地從事生產(chǎn)實踐或科研工作。然而，由于我校給排水科學(xué)與工程專業(yè)實驗設(shè)備和場地不足，實驗教學(xué)仍然以傳統(tǒng)的教學(xué)模式為主，即教師先講解演示一遍，學(xué)生照著操作一遍。這樣的教學(xué)方式顯然無法鍛煉學(xué)生的獨立創(chuàng)新思維，不利于創(chuàng)新型應(yīng)用人才的培養(yǎng)[2]。

本文以“水源水中PAEs污染狀況調(diào)查與污染控制”為實施項目，指導(dǎo)學(xué)生開展大學(xué)生創(chuàng)新性實驗項目，以水源水中鄰苯二甲酸酯的污染狀況調(diào)查及水中鄰苯二甲酸酯的深度處理技術(shù)為主線，成功地申報了仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院創(chuàng)新實驗項目1項、廣東省大學(xué)生創(chuàng)新實驗項目2項，以及“寶潔中國先鋒計劃”小額資助項目1項。本文以該實施項目為例，探討導(dǎo)師制模式下開展創(chuàng)新性實驗的實踐經(jīng)驗。

一、以學(xué)科前沿研究熱點引發(fā)學(xué)生參與創(chuàng)新性實驗的積極性

（一）實驗教學(xué)設(shè)計

水是世界萬物之源，沒有水，就沒有人類社會。隨著社會的不斷發(fā)展、生活水平的不斷提高，人民對飲用水的水質(zhì)要求也越來越高。而與這一要求相矛盾的是，我國水體污染日趨嚴重，飲用水源水的水質(zhì)難以得到保證，飲用水的安全問題已成為大眾關(guān)注的焦點。

鄰苯二甲酸酯（PAEs）是典型的內(nèi)分泌干擾物之一。目前，PAEs污染已經(jīng)遍布我國地下水、地表水等水環(huán)境中，并且被檢測出的PAEs種類越來越多，濃度也越來越高[3]，若長期飲用含有微量PAEs的水，不僅會危害人類的生殖系統(tǒng)、肝臟、神經(jīng)系統(tǒng)等，甚至還可能產(chǎn)生“三致”作用[4]。因此，了解水源水中PAEs的污染水平及污染狀況，尋找有效去除PAEs的新方法或新技術(shù)，提高飲用水水質(zhì)，保障人民的生命健康安全，是給排水科學(xué)與工程專業(yè)的主要研究熱點之一。

（二）實驗教學(xué)效果

學(xué)生們通過查閱大量的文獻資料，提出了針對課題開展的各種想法，包括去哪里調(diào)查，怎么取樣，怎樣保存水樣，用什么手段檢測PAEs，飲用水中的PAEs要用什么方法去除，等等。老師和學(xué)生們一起討論，氣氛非常熱烈，學(xué)生參與創(chuàng)新實驗的熱情更加高漲。經(jīng)過一番研討，從實驗的可行性出發(fā)，我們最終確定了四部分研究內(nèi)容：（1）河流型水源水（以學(xué)校自來水水源水—流溪河為例）中鄰苯二甲酸酯污染現(xiàn)狀的調(diào)查;（2）湖泊型水源水（以學(xué)校附近的和龍水庫為例）中鄰苯二甲酸酯污染現(xiàn)狀的調(diào)查;（3）納濾/超濾去除水中鄰苯二甲酸酯的效能研究;（4）水中鄰苯二甲酸酯分析檢測方法的研究。通過這種形式，改變了傳統(tǒng)的實驗教學(xué)方式，使學(xué)生變被動為主動，大大提高了學(xué)生參與創(chuàng)新性實驗的積極性。

二、以獨立設(shè)計實驗方案鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新獨立性思維

（一）實驗教學(xué)設(shè)計

根據(jù)討論確定的四部分實驗內(nèi)容，按4～5人/組將學(xué)生分組進行實驗，以小組為單位進行實驗方案設(shè)計。要求每組學(xué)生通過進一步查閱文獻資料，明確實驗的主要內(nèi)容，整理出實驗技術(shù)路線，并列出詳細的實驗進度安排。然后分組PPT匯報并討論實驗方案的可靠性，實驗進度安排的合理性等。

（二）實驗教學(xué)效果

學(xué)生們在自主設(shè)計實驗方案時，遇到問題后能互相討論，或主動請教高年級的同學(xué)或老師，提高了解決問題的能力。PPT匯報時，各組的PPT基本上是以文字為主，且文字太多，給人視覺上的疲勞;在介紹實驗方案時，有些組能把做什么、怎樣做講得很清楚，也有些小組講得不夠到位，對自己設(shè)計的實驗方案底氣不足。

三、以解決實驗過程中的問題來提高學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力

（一）實驗教學(xué)設(shè)計

在敲定實驗方案后，組織各組學(xué)生按照實驗進度安排開展實驗，包括實驗器材的準備、實驗操作、實驗數(shù)據(jù)的記錄與整理以及撰寫結(jié)題報告等。要求每個階段集中匯報一次，主要討論實驗過程中遇到了什么問題，采用了怎樣的解決方案，以及解決問題后的心得體會。

（二）實驗教學(xué)效果

對于一般的實驗教學(xué)，都是由老師準備好儀器試劑，在課堂上講解并演示，學(xué)生依樣畫葫蘆，對實驗的理解和掌握可能不夠到位;而在創(chuàng)新實驗活動中，各小組同學(xué)根據(jù)自己設(shè)計的實驗方案，一步一步地進行操作，出現(xiàn)疑難問題由導(dǎo)師再進行指導(dǎo)，這樣則極大地提高了學(xué)生們的思考能力和動手能力。在實驗過程中，學(xué)生自己動手完成，成就感很高，提高了學(xué)生參加創(chuàng)新性實驗的信心。

四、結(jié)語

圍繞“水源水中PAEs污染狀況調(diào)查與污染控制”，在導(dǎo)師模式下指導(dǎo)學(xué)生開展大學(xué)生創(chuàng)新性實驗教學(xué)，使學(xué)生了解了水源水PAEs的污染狀況，掌握了水源水中PAEs污染的控制技術(shù)。整個過程以學(xué)生為主導(dǎo)，自主設(shè)計實驗、分析結(jié)果，以導(dǎo)師為輔助，對學(xué)生進行有效的指導(dǎo)。這樣，不僅啟迪了學(xué)生的創(chuàng)新意識，激發(fā)了學(xué)生對科研的興趣和熱情，同時也極大地調(diào)動了學(xué)生參與科研創(chuàng)新的積極性，培養(yǎng)了學(xué)生良好的團隊合作精神和嚴謹?shù)目蒲凶黠L(fēng)，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新獨立性思維和自主探索能力，并提高了實踐動手的能力。

參考文獻

[1]李婷婷，劉晶茹，李喜林.給排水專業(yè)應(yīng)用創(chuàng)新型人才培養(yǎng)實驗教學(xué)模式探討[J].土木建筑教育改革理論與實踐，2010（12）：415-418.

[2]魏雪團，郭愛玲，王凌，等.創(chuàng)新性實驗教學(xué)的實踐和探討——以“聚谷氨酸的制備及其在補鈣劑和果汁中的應(yīng)用”為例[J].科教文匯，2015（32）：40-41.

[3]陳秋麗.納濾膜去除水中微量鄰苯二甲酸酯的效能及預(yù)測模型研究[D].廣州大學(xué)，2018.

[4]吳德生，秦逍云，譚琴，等.鄰苯二甲酸酯類化合物的生殖毒性及其環(huán)境內(nèi)分泌干擾效應(yīng)[J].癌變·畸變·突變，2015（4）：316-318.