应用型本科院校实验教学的改革与探索
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作者:张亚宁 刘欢 韩海英
[摘 要] 应用型地方本科院校为了培养给排水科学与工程专业的实践性人才，积极促使教师改变传统的教学理念，通过分析实验教学过程中存在的问题，从增加“三性”实验、开放性实验、依赖科研项目和加强考核机制等方面探讨《水质工程学I》实验教学改革的对策和措施，调动学生学习的自主性和创新性，为新时代水处理培养具有创新意识和实践能力的应用型人才。
[关键词综合性实验;开放性实验;实验教学改革
学生通过《水质工程学I》课程理论知识的学习，掌握了净水厂传统工艺流程与各构筑物的运行原理及内部构造的详细计算和自来水的深度处理工艺等，实验教学也是本课程全面培养学生知识与能力不可或缺的环节[1，2]。目前的实验课堂上主要是以“教师讲授、学生依照实验指导书的步骤动手操作”为主，仍然存在开设内容比较陈旧、教学模式呆板等问题，很难调动学生学习积极性，不利于学生创新意识的培养。为了培养给排水科学与工程专业学生的创新能力，必须开展实验改革与创新，添加新实验项目，进一步加深学生对理论知识的理解，激发学生对水处理实验内容的兴趣，为学生的继续深造打下坚实的基础。
《水质工程学I》实验教学中存在的问题
目前给排水科学与工程专业开设的《水质工程学I》实验为8学时，实验项目分别是自来水厂处理工艺流程演示实验、中小城镇饮用水处理工艺流程演示实验、过滤实验和活性炭吸附实验。前两个实验的目的是要求学生掌握自来水厂传统工艺流程（混凝、沉淀、过滤、消毒）的运行原理及过程，了解各构筑物内部构造的布置及设计原则;过滤实验的目的是掌握清洁砂层过滤时水头损失计算方法和水头损失变化规律;活性炭吸附实验的目的是让学生学会使用可见分光光度计，掌握活性炭吸附原理及计算方法，了解活性炭吸附概念，学会浓度和吸光度值的标准曲线法，能使用吸光度得到浓度等常规测水质指标的方法。这四个实验均是按照实验教材的操作步骤进行的，照本宣科，很难调动起来学生的积极性、主动性，同时也限制了学生的思维创新，不利于学生将理论知识应用于实践。
1.实验教学方法单一、内容陈旧
传统的实验教学过程是实验教师讲解实验目的、操作过程和注意事项等内容，甚至某些实验是实验教师先演示一遍实验，学生才照猫画虎似的操作实验，被动接受实验知识，一旦实验过程中出现异常情况，大多学生仅仅通过询问教师解决问题，不主动思考异常情况出现的原因。再者，教研室每次修订实验大纲仅仅是完善、微调，没有大幅度调整过，所以传统实验教学不利于激发学生的主观能动性，不利于培养学生独立思考问题和解决问题的能力。
2.开放性实验在服务学生方面有限
开放性实验服务学生有限主要是因为两方面原因，一是我校给排水科学与工程专业大三学生必修课程多，所以目前的开放性实验主要是针对低年级学生，这些学生必修的主要课程内容为公共课程，对本专业不甚了解。因此，在学生进入大三学习专业课程之前，实验教师或者代课教师应对学生进行一些认识实验，比如了解给水处理厂和污水处理厂的工艺流程和构筑物模型，建筑给排水模型及消防模型等，使学生较深层次地了解课程内容，为以后学习专业课程打下良好的基础，也方便老师进一步开展专业课程教学。二是开放性实验要求学生具备一些综合专业知识，比如查文献、设计实验方案和处理分析实验数据等，但学生这方面的能力相对欠缺，因而做这种具有专业水准的开放性实验给实验教师带来很大的负担，加之实验教师课程繁重，导致开放性实验不能很顺利开展。
3.学生缺乏专业知识的综合应用能力
我校给排水科学与工程专业无硕士点，一些科研项目只是一些大三本科生利用课余时间参与。由于大三学生课程任务重，对本专业的专业方向课理论知识学习还不够充分，仅仅学过一些专业基础课，因而较难胜任一些科研项目的数据分析等工作。
4.对教师能力要求高
开展开放性实验要求实验教师有较强的科研能力，以及需要不断查阅最新的文献，努力提高自己的指导水平。
5.实验考核方式单一
《水质工程学I》实验是独立设课，0.5个学分。这门实验课的考核方式是日常考勤占30%，实验报告占70%。因实验分组原因，部分学生的实验数据相同，抄袭现象依然严重，所以仅仅依据实验报告数据处理的正确性和书写工整程度给学生成绩显然不是很合理的，并且很难激发学生的积极性和创造性，不利于培养专业技术高、科学素质好的人才。
提高《水质工程学I》实验教学效果的措施
1.修订实验大纲，增加“三性”实验比例
“三性”实验是指综合性、设计性和创新性的实验，综合性实验可以是实验内容的综合，也可以是实验方法及实验手段的综合。《水质工程学I》新修订的实验大纲可以将相互关联的演示性、验证性实验整合为综合性、设计性实验项目，比如可以将“给水处理”和“水分析化学”实验结合在一起，比如活性炭吸附实验既可以考察活性炭的吸附容量，又可以测定活性炭吸附前后酚的浓度;净水厂流程实验既可以学习给水厂传统工艺流程中各构筑物的内部构造，还可以测定原水经过处理后的浊度，这种综合性实验操作过程中既有给水处理方法的操作，又有水质分析方法的操作。设计性实验一般是实验教师给定实验目的，学生以组为单位设计实验方案，确定实验步骤并完成实验，最后对实验数据进行分析等。设计性实验内容一般是学生运用已经掌握的知识设计实验目的、方案等，如目前市面净水机种类繁多，学生通过设计实验了解各类净水器的优势和缺陷，可以为以后的生活用水方面提供理性指导，这种设计性实验激发了学生的创新思维能力，极大地调动了学生学习的积极性。
2.多做创新性、开放性实验[3-5]
之前的开放性實验主要针对低年级学生，主要是为专业课的顺利开展打基础，因而学生反馈良好，但由于缺乏创新性，学生虽然感兴趣，但是不积极主动。因此，要积极增加创新性、开放性实验内容，这样有助于学生将专业课知识学以致用，扩大他们的知识面。根据我校教务处对开放性实验的要求，指导教师要写具体的开放性实验项目、安排的课时等，目前的开放性实验性质多属于设计类，教师给定实验项目名称和目的，学生设计实验步骤并实地操作和处理分析数据等。比如过滤后测浊度，学生实习过程中接触过几类滤料或者滤料组合，学生可以通过浊度去除率确定滤料的优劣，并通过小试实验确定出最佳滤料布置方式等。这样的实验方式可以全面考核学生分析问题和解决问题的能力，并可以为他们的深造打下坚实的理论基础。 3.通过参与科研项目激发学生积极性
目前我校给排水科学与工程专业教师的理论课程任务量繁重，所以为了提高效率，教师可以利用自己的科研项目给学生提供一些子课题作为开放性实验项目，让学生也积极参与教师的科研项目，这样既实现了应用型本科教学培养目标，又提升了学生的工程实践经验，让学生真正将理论知识应用于实际工程，达到学以致用和提高自主创新能力的目的。
4.完善考核机制
开放性实验的目的是增强学生动手能力，理论联系实际，为提高应用型人才培养目标而产生的。开放性实验考核要注重实验过程的表现，第一，考核学生实验方案的制定、使用常规仪器设备的熟练程度、实验数据采集处理及误差分析能力和实验报告的撰写能力等。第二，考核学生的基本理论知识、基本技能，分析、解决问题的能力。这种开放性实验既能体现学生的基本水平，又能让一些学生脱颖而出，激发学生独立思考问题。
结 语
实行开放性实验教学，使学生由被动学习变为主动学习，真正成为学习的主体，这也有利于转变教师的教学观念，让学生积极参与实验，充分调动了学生自主学习、自主研究的积极性，这也有利于教师教学方法的改革，为学生创造更大的发展空间。由于针对高年级学生的开放性实验尚处于试行阶段，还存在一些不足，如学生需要的仪器设备还不齐备，致使学校部分实验无法开展，还有就是教师课程繁重，精力有限，实验指导教师人手不足等。
参考文献：
[1]聂丽君、殷旭东、黄梅 等，《基于创新型应用人才培养的给水排水工程实验教学体系的构建》，《中国现代教育装备》2012年第11期，第33-35页。
[2]钱红萍、李书进、史贵才：《土木工程专业实验教学新体系的构建与实践》 ，《实验室研究与探索》2012年第31卷第10期，第122-125页。
[3]胡锋平、唐朝春、何伟：《基于地下水生物除铁除锰装置的开放性实验教学实践》，《实验技术与管理》2013年第30卷第12期，第22-25卷。
[4]殷树娟：《面向应用型人才的开放性实验教学的改革与探索》，《实验技术与管理》2013年第30卷第8期，第145-147页。
[5]丁莉峰、程雪松、李松栋 等，《应用型本科院校开放性实验的改革与探索——以电化学方向为例》，《實验室研究与探索》2018年第37卷第4期，第170-173页。
作者单位：张亚宁 刘欢 榆林学院建筑工程学院 陕西榆林
韩海英 榆林学院后勤与基建管理处 陕西榆林
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