“水处理实验技术”课程的教学模式探讨

“水处理实验技术”课程的教学模式探讨

摘要：“水处理实验技术”是给水排水工程专业必修课之一，也是水处理教学的重要组成部分。提高本课程的教学水平是给水排水专业老师所面临的重要任务之一。该文在前人对本课程教学改革的基础上，从教学内容、教学组织与安排以及教学效果三个方面进行了详细地探讨，总结了一些教学方法，学生在学习本门课程的同时，不仅使学生理论与实践、综合素质得到了提高，也为学生以后就业和升学打下了坚实的基础。

关键词：水处理实验教学模式教学效果

“水处理实验技术”是给水排水工程专业必修课之一，也是水处理教学的重要组成部分。通过本门课程的学习可以加深学生对水处理技术基本原理的理解，培养学生设计和组织水处理实验方案以及分析实验数据和处理数据的初步能力，使学生掌握水处理实验的一般技能与实验仪器、设备的基本操作，为学生以后参加水处理工作打下良好的基础。

对于“水处理实验技术”课程的教学模式前人探讨得不是很多。张可方[1]提出使学生在学习基本实验技术的同时，了解及掌握目前国内外最先进的水处理技术，以开阔学生的视野和思路；张建昆[2]等人从加强相关课程的学习、学生实验工作、增开综合性设计性实验和培养实验工作态度等方面，探讨了提高“水处理实验技术”课堂教学质

量的具体措施；汪爱河[3]等人系统阐述了水处理实验技术课程教学改革的方向，并对该课程开展科学研究活动、加大开放性实验的力度和改进考核方法等问题进行了探讨；曹勇锋[4]等人采取开设设计性实验的教学尝试，对设计性实验的选题、开展、效果等方面的做法进行了探讨。由此可见，前人对本门课程的教学方法的研究多从自己教学实践中总结出来适合自己的教学改革方法，笔者从这几年的本门课程教学中以及在前人的基础上也总结了些经验，得到了一些体会。

1 教学内容

1.1 实验理论内容

笔者所在学校采用的教材为吴俊奇、李燕城主编的“水处理实验技术”[5]，实验理论包括以下几部分内容。

1.1.1 实验设计

①实验设计基本概念。

②单因素优化实验技术：均分法与对分法，0.618法，分数法。

③多因素正交实验设计：正交实验设计，多指标的正交实验及直观分析。

1.1.2 实验数据分析处理

①实验误差分析：测量值及误差，直接测量值误差分析，间接测

量值误差分析，测量仪器精度的选择。

②实验数据整理：有效数字及其运算，实验数据整理，实验数据中可疑数据的取舍，实验数据整理计算举例。

③数据处理：单因素方差分析，正交实验方差分析，实验成果的表格、图形表示法，回归分析。

本门课程选用的教材基本涵盖了水处理实验所要求的理论部分内容，要求学生了解实验设计与误差分析中的一些基本概念，掌握单因素实验方案设计、方差分析及离群数据处理，重点掌握多因素正交实验设计步骤及其方差分析方法，简单了解一元回归分析方法。

1.2 实验操作内容

在参照其他高校与上述教材的基础上，笔者对实验内容做了如下安排：基本水质指标测定6项，包括BOD、COD、SS、氨氮、总氮和总磷；给水处理3项，包括过滤实验、离子交换软化实验和混凝实验；污水处理4项，包括曝气充氧实验、活性炭吸附实验、污泥比阻实验和生物滤池实验；同时将混凝实验、活性炭吸附实验和污泥比阻实验选做为设计性实验。本门课程给水与污水处理实验项目与其他高校相差无几，但提出把BOD、COD、SS、氨氮、总氮和总磷作为基本水质指标测定排在其他实验内容前面，目的是考虑学生在水分析化学课程中并没有设计到或者说不是十分熟悉这方面的内容，为后续的给水和污水实验水质分析做好理论和实践上准备；同时安排6项水质

指标测定实验也是考虑到学生可能会参与到老师的科研活动中，能很快投入进去，熟悉水质指标测定流程，可以节省很多时间以便于留更多时间进行实验方案的设计和实验数据的分析，提高工作效率。考虑到课堂教学时间的局限性，生物实验只进行一项生物滤池实验，生物实验要求时间较长，实验装置要经久耐用，但笔者所在专业实验室多为模型装置，运行时间稍长一点就会损坏，同时时间长也不符合学生作息特点，学生本身课程较多，不宜增加学生负担。

2 教学组织与安排

本课程教学计划课时为64学时，其中实验理论12学时，实验操作52学时，13个实验项目，3次理论课，13次实验课，共16次课。实验理论教学方法采用课堂集中授课、理论与举例相结合以及课后做习题进行巩固的常规教学方式，使学生对实验理论主要内容即实验方案的组织设计与数据处理理解深刻、记忆牢固，为后续实验打下良好的基础。实验操作部分将每班分为4个小组，每小组7～8个人，选出一组长，在每次实验之前对4个组长进行预先讲解与培训。目的是为了考虑水处理实验操作复杂性以及实验仪器操作熟练程度，以减轻教师在课堂上压力。同时由于每次实验课时的限制，选择的实验项目有的不能在实验课时之内完成，所以要求学生要利用课余时间完成余下实验，做到课前取好水样、课中实验、课后继续实验直到完成实验报告的固定模式。由于每次做同一个实验的实验场所、药品和装置有所限制，不能同时开设多组同一个实验，所以按照每班分的组数开设

与组数相同的实验个数，即同时开设4组实验，4组学生在4组实验中循环交替进行实验，直到完全循环交替完成再进行下一个4组实验交替循环。由于实验课时的限制，在每次实验前要做好必要的实验准备工作，除了提前在校内紫湖溪取样外，还需提前让实验员购买全实验要用的药品，同时让学生提前配好药品，调试好实验仪器以及准备好实验玻璃器皿等。

3 教学效果

3.1 理论与实践相结合

实践性教学环节实施得好坏必须建立在扎实的基本理论上，学生对“水处理实验技术”实验理论学习后，将对后续实验成功与否起到举足轻重的地位。从实验前的实验方案设计到实验结束后的数据处理以及到最后出实验报告，基本理论一直贯穿在整个实验的过程当中。可以说实验理论一直指导着实验课方向而实验课内容又在不断验证专业理论与发现新技术、新理论，促进了实验课理论部分进一步发展。通过不断的探索与学习使学生在理论与实践两个环节都得到全面的发展。笔者学校水处理实验技术课程基本理论有3次课，共12课时，学生采取课前预习、课堂听课学习和课后做习题等学习模式，让学生对理论课主要内容要做到心中有数，相当熟悉的程度，特别是实验方案的设计和数据处理方式要重点掌握，这对学生自己做实验和参与老师的科研项目都很有帮助。前期的这些理论内容学习得好坏，直接关系到后续实验操作内容特别是设计性实验的顺利进行，而实验结果好