新工科背景下水质工程学实验教学改革的实践与思考

DOI：10.16660/ki.1674-098X.2011-5640-0234
新工科背景下水质工程学实验教学改革的
实践与思考①
王香莲1 王敏2 胡良3* 龚之涵1 张艳云1
(1.南昌工程学院 土木与建筑工程学院 江西南昌 330099;2.南昌工程学院 教务处 江西南昌 330099;
3.南昌工程学院 水利与生态工程学院 江西南昌 330099)
摘 要：水质工程学实验是给排水科学与工程专业的一门重要实践课程，是应用型人才培养体系的重要体现。

新工科背景下，强调培养工程实践能力强，创新能力强的高素质复合型“新工科”人才，更新实验教学内容，提高实验教学质量，是培养学生实践技能和创新能力的关键举措。

总结了目前水质工程学实验课存在的问题，从改革实验教学结构和内容，改革教学手段和方法，改革考核方式三个方面深入展开，阐述了新工科背景下如何培养实践能力强、创新能力强的新型工科人才的具体改革措施。

关键词：水质工程学 实验教学 改革 新工科 实践创新
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2021)02(a)-0180-04
Practice and Reflection on Experiment Teaching Reform of Water Quality Engineering under Background of "New engineering"
WANG Xianglian 1 WANG Min 2 HU Liang 3* GONG Zhihang 1 ZHANG Yanyun 1
(1. School of Civil and Architectural Engineering, Nanchang Institute of Technology, Nanchang, Jiangxi Province, 330099 China; 2. Office of Educational Administration, Nanchang Institute of Technology, Nanchang, Jiangxi Province, 330099 China; 3. School of Hydraulic & Ecological Engineering, Nanchang
Institute of Technology, Nanchang, Jiangxi Province, 330099 China)Abstract: The experiment of water quality engineering is an important practical course of water supply and drainage science and engineering, and it is an important embodiment of the applied talents training system. Under the background of new engineering, it is important to cultivate high-quality compound "new engineering" talents with strong engineering practice and innovation ability. Update experimental teaching content and improve experimental teaching quality, which are key measures to cultivate students' practical skills and innovative ability. Summarizes the existing problems during the experiment teaching of water quality engineering, Specific reform measures for cultivating new-type engineering talents with strong practical and innovation ability are discussed from three aspects: reforming the experimental teaching structure and content, reforming teaching means and methods, and reforming assessment methods.
Key Words: Water Quality Engineering; Experimental teaching; Reform; New engineering; Practical innovation
①基金项目：南昌工程学院教学改革研究课题 (项目编号：2017JG043)，南昌工程学院教学改革研究课题（2020J G017），江西省高等学校教学改革研究课题（项目编号：JXJG-19-18-9）。

作者简介：王香莲（1986—），女，硕士，讲师，研究方向为水处理技术。

通信作者：胡良（1981—），男，博士，讲师，研究方向为水分析化学。

E-mail：***************.cn。

给排水科学与工程专业作为实践性非常强的工科类专业，实验是培养学生专业技术能力和创新意识的重要实践教学环节。

“水质工程学”是给排水科学与工
程专业(原给水排水工程专业)的一门专业主干课程，历来是各校相关专业学习的重点内容。

而水质工程学实验是水质工程学教学的重要组成部分，是联系理论
与实践的关键[1]。

“水质工程学”课程的特点应是强调在掌握理论知识的同时，注重理论与实践的结合，使学生在工作中具有解决实际问题的能力[2-3]。

因此，实验教学与理论教学均是教学中不可缺少的环节。

随着我国“一带一路”，“中国制造2025”，“互联网+”等重大政策的实施，以新技术、新业态、新模式、新产业为代表的新经济发展，对工程科技人才提出了更新、更高的要求，以“新工科”理念为引领的工程教育改革迫在眉睫[4-6]。

与传统工科相比，“新工科”更强调学科的实用性、交叉性与综合性，尤其注重信息通讯、电子控制、软件设计等新技术与传统工业技术的紧密结合[7-9]。

以往的课程教学改革围绕着工程教育认证和专业评估标准而展开[10-13]，目前学者对新工科背景下给排水科学与工程专业和课程建设改革做了些探索[14-18]，然而从新工科角度开展水质工程学实验教学探索的研究还有限。

新形势下，结合新工科背景的水质工程学实验教学改革是必然趋势，符合国家发展战略。

1 水质工程学实验教学过程中存在的问题
1.1 内容偏基础，综合创新性实验缺乏
该课程原名“水质检验技术”，实验16学时，因学时有限，共开设实验项目7个：混凝实验，过滤反冲洗实验，离子交换软化实验，曝气充氧实验，活性炭吸附实验，活性污泥性能参数的测定实验，工业污水处理模型演示实验。

实验项目以基础的验证性、操作性和少数的综合性为主。

综合性创新性不高。

1.2 教学方式单一，创新性不高
原“水质检验技术”课程含理论学时12学时，理论课主要讲授实验设计，实验数据分析与处理。

实验学时16学时，还是以“教”为中心的传统教学模仿，结合指导书讲解实验的基本操作过程，将仪器设备简单演示，然后学生按照指导书要求操作一遍。

因此，学生主要还是机械地完成实验指导书的各步要求，学生不能真正地思考实验为什么这样设计，实验涉及的机理。

1.3 实验考核方式单调
原“水质检验技术”课程因含理论学时，考核仍然是采用试卷的考核方式，实验学时只能折算成实验操作分计入平时成绩，所占比重极低。

这种考核只关注试卷的最后得分，而忽视了最基本的实验操作，实验报告等实验教学过程中的考核，对实验教学不能起到积极的引导作用。

2 实验教学改革具体措施
2.1 改革教学结构和内容
2.1.1 更新实验教学结构，提高实验教学学时
在以往的教学活动中，水质工程学实验课程名称为“水质检验技术”，课程教学学时为32学时，理论教学学时为12学时，占37.5%；实验教学学时为20学时，占62.5%。

考虑到理论知识在“水质工程Ⅰ”、“水质工程Ⅱ”中已讲授，为强化实验教学效果，突出应用型人才培养对实验学时比重增加的要求，在我校给排水科学与工程2014版培养方案中，将实验课程名称改为“水质工程学实验技术”，教学学时32学时，均为实验教学学时。

2.1.2 优化实验项目内容和学时，增加综合性和设计性实验内容
原“水质检验技术” 教学大纲实验项目7个，其中基础性、验证性实验项目5个，占72%；综合性实验项目1个，14%；演示性实验项目1个，占14%。

2014年修改后的“水质工程学实验技术”教学大纲实验项目为10个，其中基础性、验证性实验项目6个，占60%；综合性、设计性实验项目4个，占40%。

根据高等学校给排水科学与工程本科指导性专业规范[19]的要求，有些基础性、验证性的实验项目必须要开设，所以综合性实验项目不能设置太多。

但是基础性验证性实验可以通过对实验内容的加工，增加其综合性设计性水平。

比如混凝实验，设计不同的混凝剂种类，设置不同的混凝剂浓度梯度，学生在做最佳投药量实验时可以观察对比两种混凝剂的效果，并思考原因。

活性炭吸附实验，教师设计成静态吸附实验，学生需自己配置不同浓度的含磷废水，根据实验数据，计算吸附平衡浓度，从而绘制吸附等温线。

整个实验过程，既让学生掌握了标准曲线的绘制，理解了吸附动力学模型，也掌握也水中磷的测定，可以说是2个实验项目的有机耦合，极大的增加了实验项目的综合性和设计性。

因此，通过对基础性、验证性实验项目内容的加工，也培养了学生的实践创新能力。

2.1.3 增加了仿真实验项目
水质工程课程理论实践性较强，涉及大量的水处理构筑物和设备，一些工艺流程及构筑物构造仅用文字很难描述清楚，而动画和仿真实验可以有效解决这一难题[20]。

因此，在实验教学中，增设了3个仿真实验项目，包括A-A-O工艺仿真实验，给水处理工程仿真实验，V型滤池工艺仿真实验。

仿真软件能够真实的模拟
水处理工艺流程，每个仿真实验下设若干培训项目，比如A-A-O工艺仿真实验，下设9个培训项目，学生需完成所有的项目，且完成一个项目，就会有相应的得分，最后得到总分数。

学生通过仿真实验的模拟，能够亲自体验活性污泥污水处理厂中A-A-O工艺各操作环节，以及出现相应问题的处理措施。

将理论知识很好的转化为实践操作，提高了其实践能力。

2.2 改革教学方法和手段
2.2.1 实验教学贯穿理论教学
在实验教学中，不仅仅是考察学生的操作，也会注重对学生理论知识掌握程度的考察，每个实验项目讲授部分，都会讲述理论知识，并提问学生。

比如混凝实验，首先会讲述混凝的机理，随机提问学生几个问题，像混凝剂的常用种类、何为胶体的稳定性等。

再讲述本次实验的基本操作过程、实验目的。

让学生既巩固了理论知识，又掌握了实验操作。

2.2.2 提高学生的主动学习
实验课的主体应该是学生，要尽可能的让学生由被动学习化为主动学习。

实验指导书会提前下发给学生，每次实验课之前学生要写好预习报告，实验课开始前进行检查。

实验过程中，会分成小组，每组选一名组长。

组长带领各组员开展实验，培养学生的团队协作能力，也避免了实验仅由几个主力同学操作完成，其他同学观望的现象。

在实验台套数足够的前提下，力求做到每一个同学都有实际操作。

水处理实验涉及药品称量、溶液定容、水质指标测定等多项内容，因此，在5~6人一个小组的情况下可保证每位同学都有分工，让每个学生都参与到实验中来。

2.2.3 严抓实验报告质量
以往的教学过程中，往往会发现有实验报告抄袭的现象。

学生也有不重视实验报告的误区。

所以，在第一堂课时，就会强调课程成绩的组成。

强调实验报告所占的比例。

并且要求每个实验上完之后要立即完成实验报告，下一次实验上课前要检查，这样避免最后扎堆写报告而容易抄袭的现象。

实验中因分了小组，每小组的实验数据是不一样的，这样实验处理结果就会不一样，也在一定程度上减少了实验报告抄袭的现象。

当然，关键还是要让学生思想上重视实验报告质量。

2.3 改革考核方式
改革后的考核方式更注重实践的考核，水质工程学实验技术课程成绩满分为 100 分，及格为60 分。

考核分为课堂考勤30分，包括出勤和实验预习报告，实验操作30分，最终实验报告40分。

出勤按迟到、早退等现象扣分，预习报告根据学生对实验目的，原理，操作过程的了解情况给分；实验操作按照学生在实验操作过程中的表现，如操作规范程度、流程步骤的熟悉度、参与实验的积极度、实验结束后仪器药品的整理等情况给分；实验报告根据学生对实验结果分析的处理、图形的绘制、讨论题的回答情况以及书面整洁度情况给分。

3 实验教学改革效果
通过对水质工程学实验教学内容的改革，这几年教学效果得到了明显的改善提升，学生对课程的学习兴趣大大激发，课堂中学习的积极参与性和实践动手能力提高显著。

自从对学生创新能力，综合能力的培养措施贯彻以来，学生在科研上也获得了可喜的成果。

给排水科学与工程专业学生连续几年在各类学生竞赛，创新性项目申报中获得立项项目数量和质量不断提升。

2017年获得校级大学生创新创业训练项目立项1项，2018年获得校级大学生创新创业训练项目立项2项，2019年获得南昌工程学院挑战杯竞赛项目立项2项，国家级大学生创新创业训练项目立项1项，2020年获得国家级大学生创新创业训练项目1项，省级大学生创新创业训练项目2项。

近几年来，学生参与发表的科研论文达十余篇。

4 结语
实践教学是工程实践能力培养的重要环节。

在新工科背景下，应适时修订教学大纲，对实验课程进行升级优化，增加实验内容的综合性和创新性，强化学生的专业技能训练。

积极鼓励学生参与挑战杯，国家级、省级创新创业项目，培养其团队协作精神和科研创新能力。

这样才能培养出适应新经济形势下的工程实践能力强、创新能力强的新工科给排水专业工程技术人才，更好地为新兴产业和新经济发展服务。

参考文献
[1] 苏瑛,甄树聪,周友新,等.基于专业评估认证的
水质工程学实验教学改革[J].科教导刊(中旬刊),2017(12):125-127.
[2] 吴鹏,徐乐中,费忠民.“三注重”教学模式在《水
质工程学》课程教学中的应用[J].中国给水排水,2015(22):37-40.
[3] Wa n g Y Y,Wu M,X i n M Y,et a l.Ca se a nd
Simulation Teaching Applied to the Teaching Reform of Water Quality Engineering (II)[J]. Advances in Education,2020,10(4).
[4] 邢砾云,周振雄,董胜,等.新工科背景下以专业认
证为导向的工科教学实践改革研究[J].科技资讯,2019,17(34):173-174.
[5] 许伟城,江学顶,陈忻,等.新工科背景下高校
创新型人才实践能力培养研究[J].科技资讯,2020,18(5):220-221.
[6] 张歌林.新工科背景下大学生体育实践能力培养路
径研究[J].当代体育科技,2019,9(35):122-124. [7] 吴爱华,侯永峰,杨秋波,等.加快发展和建设新工
科主动适应和引领新经济[J].高等工程教育研究, 2017(1):1-9．
[8] 林健.面向未来的中国新工科建设[J].清华大学教育
研究,2017(2):26-35．
[9] 徐敦辉.学科交叉视域下新工科人才培养研究[D].
南京:南京邮电大学, 2019.
[10] 初立伟,普春旺,杨晨飞,等.专业认证背景下高
校公体课课程改革模式研究[J].当代体育科技,2020,10(24):1-2,5.
[11] 苏杨,宋雅伟.基于SPSS体育统计实验教学中非参
数检验的几个问题探讨[J]. 南京体育学院学报:自然科学版,2015,14(1):103-105.[12] 张春美,李百裕.基于工程教育模式的实验教学改革
策略分析[J].文化创新比较研究, 2018, 2(26): 103-104.
[13] 张涛.新建地方本科院校专业实践教学现状与对策
研究[D].石家庄:河北师范大学,2020.
[14] 梁恒, 李伟光, 马军, 等. 新工科背景下《水质工程学》
课程建设思考[J]. 给水排水, 2020, 56(11): 143-146. [15] 杜可清,额热艾汗, 任玉成, 等. 新工科背景下给排水
科学与工程专业建设的研究[J]. 西部素质教育, 2020, 6(11): 145-146.
[16] 徐俊. 新工科背景下水质工程学课堂教学模式改革与
实践探索[J].教育信息化论坛,2019(2): 146-147. [17] 林冲, 仇晓倩, 崔彬, 等. 新工科背景下给排水专业教学
改革[J]. 广东化工, 2020, 47(23): 203-204.
[18] 黄向阳,曾涛涛. 新工科背景下地方高校给排水科学
与工程复合型人才培养的探索与实践[J]. 给水排水, 2020, 56(12): 122-126，131.
[19] 高等学校给水排水工程学科专业指导委员会编制. 高
等学校给排水科学与工程本科指导性专业规范[M].
北京:中国建筑工业出版社， 2012．
[20] 仇立松,何军波.高校土木工程专业虚拟仿真实验教学
模式研究[J]. 文化创新比较研究, 2018, 2(26): 97-98.
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