环境工程水处理实验教学探索与实践

环境工程水处理实验教学探索与实践
摘要：以培养应用型人才和解决复杂环境问题为目标的环境工程专业，除基
础理论教学外，实验实践教学水平是非常重要的方面。

水处理类实验课程综合性
较强，是环境工程专业实验实践课程的重要组成部分。

关键词：环境工程；水处理；实验教学；探索实践
1存在的主要问题
1.1教学条件有待提升
水处理类实验教学和专业基础实验在实验场所和实验设备上有所不同，实验
教学不仅仅需要基础测试所需要的实验仪器和设备，同时还涉及较多的水处理实
验装置。

在实验课设立之初由于受实验场地和经费限制，对实验课程投入不足，
导致设备台套数不够，实验学生每组人数较多，部分学生得不到有效操作和锻炼。

随着国内外水处理技术水平不断提升，水处理新工艺新设备不断涌现，实验教学
中在保证传统基础知识的前提下，需尽可能适应水处理技术发展要求。

实验教学
中涉及的旧设备已不能满足教学需要，对新增加的仪器设备又存在实验设施和实
验室面积不匹配等问题。

因此，针对实验设备陈旧、台套数不足、实验面积不够
等相关问题，需要加大投入力度，进一步提升实验教学硬件条件。

1.2教学方式有待优化
传统的实验教学方式是开课前教师将所有实验药品配制完毕，实验仪器设备
调试至稳定状态，学生只需照着讲义步骤进行简易操作即可，完成实验室课规定
的简单操作，得出实验数据，最后完成实验报告。

这种“灌输式”、“照本宣科”的教学方式开展日常实验教学，只会让学生被动地接受知识，机械地进行实验操作，不利于学生巩固基础理论知识和仪器设备的熟练操作，不利于培养学生的思
维能力、创新意识、学习能力和解决实际问题的综合素质。

另外，某些实验项目
受实验场地和实验课时限制，实验涉及的内容较单一，理想化程度较高，小型模
型实验与实际水处理过程中存在较大差距，仅靠传统教学方式难以让学生掌握实验中发生的一系列物理化学反应以及水处理过程中实际问题的解决方法。

因此，需要引进先进的教学手段，采用多元化的教学方式，让学生更容易、更直观地进行实验课程的学习。

1.3理论与实践有待融合
与很多高校在实验课程设置一样，将实验课程与理论课程完全分开，相对独立。

学生在学习理论课程时只是一味地学习相关理论知识点，不会考虑知识点实际应用的问题；在实验课程之前不会主动去预习实验项目，回顾实验项目所涉及的理论知识内容。

水处理相关理论知识和实验课程得不到融合，学生在实验过程中遇到问题基本上不会主动去思考，也不知道用哪些理论知识去解释实验现象、解决实验过程中的具体问题。

体现在实验报告中就是一味地追求实验结果，而不会应用水处理相关理论知识去分析实验现象、实验结果及可能存在的实验误差。

造成实验结果和实验报告基本雷同，实验过程的思考和实验感悟缺失，实验过程印象不深刻，在后续学习和工作中碰到类似问题还是无从下手。

2实验教学探索与实践
2.1加大投入，提升教学条件
为培养综合性高素质人才，同时为了满足工程认证要求，学校和学院对实验教学重视程度不断提升，水处理类实验教学投入力度不断增加。

实验场所方面，对学院实验用房进行调整，新增实验室４２６ｍ２，做到每门实验课均拥有独立实验室，四届在校生生均使用面积为５．９２ｍ２。

实验硬件投入方面，近三年累计投入３５８万元购买实验仪器设备用于本科实验教学，同时根据水处理类实验课程特点，淘汰一批陈旧仪器设备，购置新型水处理实验装置和仪器设备，如全自动温控ＵＡＳＢ反应器、一体式ＭＢＲ反应器、活性污泥反应器、颗粒自由沉降实验装置等。

水处理相关实验室实验仪器设备不断更新、补充，实验教学过程中设备台套数满足２～４人／组。

教学软件方面，购买或联合开发一些水处理相关虚拟仿真软件，让学生能够更加直观地了解反应装置内部结构、水处理过程中实际发生的各种反应情况。

2.2整合资源，创新教学手段
在长期的实验教学过程中不断革新教学方式方法，从最开始的讲义、板书和投影逐步发展到现阶段将多媒体技术、微课、虚拟仿真等技术应用于日常实验教学中。

学校购买了一批基础水处理类虚拟仿真软件，如颗粒自由沉降虚拟仿真实验、化学混凝虚拟仿真实验、城市污水处理３Ｄ虚拟仿真软件（ＡＡＯ工艺）、城市污水处理虚拟仿真工厂（ＡＡＯ＋氧化沟）等，同时与国内顶尖软件公司合作开发具有学科特色的虚拟仿真软件，如高浓度有机废水处理３Ｄ工厂、餐厨废水处理３Ｄ虚拟仿真工厂等用于水处理相关实验课程教学。

水处理类实验课程具有很强的综合性，在优化教学方法上充分结合学校和学院优势资源开展实验教学工作。

江苏省厌氧生物技术重点实验室和江苏省生物质能与减碳技术工程研究中心均以我校环境工程学科为依托，在水处理实验教学过程中可以利用两大省级平台的先进仪器设备进行辅助教学，本科生可以近距离地操作电感耦合等离子发射光谱仪、全自动液相色谱、元素分析仪等大型仪器，较好地解决了传统教学方式导致学生不能操作大型仪器的问题，让学生更直观了解学科先进仪器设备，掌握大型仪器的操作方法。

2.3强调融合，优化教学内容
水处理类课程涉及多学科交叉，其中一些基础理论知识与生物、化学等学科息息相关。

如何将实验课程和各学科知识做到有机融合十分关键。

因此，我校水处理类实验教学一直采用学校自编讲义进行授课，讲义结合水处理新技术和学生反馈情况定期进行更新和完善。

同时，通过不断增加综合性实验占比强化理论知识与实验课程相融合。

一个综合性实验项目同时融合多门学科的基础理论知识，将理论融入实验，在实验中体现理论，巩固学生理论知识的同时提高了学生运用理论解决实际问题的能力，提升综合素质，与解决现实水处理问题的培养目标相吻合。

通过教学实践表明，以理论结合实际为导向，提高综合性实验占比，优化教学内容，可以提高学生自主思考和解决实际问题的能力。

2.4加强管理，完善考核体系
实验教学水平的提高需要建立完善的过程监控体系，教学水平想要得到进一
步提高，一套行之有效的考核体系是重要组成部分。

我校水处理类实验课程在教
学过程中发现问题，及时调整，同时结合工程认证要求，加强过程管理，优化考
核体系。

从实验准备、实验态度、动手能力、分析能力和实验报告五个方面进行
综合考核，将这５个方面的表现与课程目标、工程教育认证的通用指标点以及具
体考核内容进行一一对应，给出每一项占比和评分标准进行综合评分。

实验课程
的考核涉及到实验全过程，同时在实验报告方面更加注重学生对实验现象、结果、误差分析及实验心得体会，让学生能够带着问题去进行实验课程，通过实验课程
的学习进一步提升分析问题的能力。

加强全过程管理，对实验准备、实验过程、
实验思考等方面进行综合考虑，根据细化后的每一项指标对学生进行综合评定，
调动学生实验全过程积极性的同时，对基础理论知识和仪器设备操作掌握更加全
面深刻。

3结语
近年来，社会对环境问题的重视程度越来越高，高校对环境工程专业学生培
养目标也不断提升，水污染治理作为环境工程专业基础研究方向之一，其专业课
程的培养要求也越来越高，因此，不断提升和优化水处理实验教学硬件和软件水
平迫在眉睫。

参考文献
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