给水排水工程专业实验教学改革探析

李梅，王珊珊

(山东建筑大学市政与环境工程学院，山东 济南 250101)

0 引言

近几年来，《全国高等学校给水排水工程专业指导委员会》全面实施新的专业培养方案，对本科生的培养目标有了更高的要求，教学内容有了较大改革，尤其对实验教学环节。我校给水排水工程专业根据专业指导委员会的要求，在2010版的教学大纲中，增加了实验教学环节的课时，要求增加开放性实验的内容。山东建筑大学给水排水工程综合实验室在“十一五”和“十二五”期间，均被批准为山东省级重点实验室。教学师资力量雄厚，实验设备相对较多。我校作为工科院校，重点培养相应专业的应用型高级专门人才，培养目标除了应具有扎实的理论基础之外，更重要的是培养学生分析和解决实际问题的能力。而这些能力的锻炼除了通过课堂理论课程的学习之外，还需通过实验和实践教学环节来实现。实验教学和工程实际应用成为培养应用型人才的重要环节，所以不仅要加强对理论教学改革和研究，更要加强对实验教学的改革。

1 目前专业实验教学状况

现有实验教学体系基本能够完成传统的实验教学任务，但仍存在实验内容陈旧，与学科发展现状不符，综合性、设计性实验偏少等一些问题，难以实现学生综合素质的提高[1]。目前给水排水工程专业综合实验室虽然具备了一定的实验设备，但有关给水排水工程实验教学内容有待于进一步提高[2]。目前实验课除了开设一些常规的教学实验外，没有学生能够自主设计和完成实验的条件，也没有自己的特色。2010版大纲给水排水工程专业课的共6个实验，共16个学时，见表1。

表1 给水排水工程专业实验课教学内容

2 实验课程改革内容

根据我校对工程应用型人才的培养特色[3]和实验室现有的设备和条件，对给水排水工程专业本科实验内容进行设置，将实验课程分为必做实验、演示实验、开放性实验和研究型实验。大纲中规定的实验为必做实验，是根据专业指导委员会的要求确定的;演示实验使学生通过观察水处理构筑物模型，了解水处理构筑物的内部结构和工艺特点;开放性实验根据实验室现有设备和专业目前的研究方向和热点确定的;研究性实验，旨在提高学生进行科研和创新的能力。通过这些实验可以培养学生的动手能力和工程应用能力。以适应毕业后学生从事施工及运行管理工作的需要[4]。对实验内容进行整合以后，不仅能够完成本科教学要求的实验，同时可以满足不同层次学生的要求。

2.1 必做实验

根据全国高等学校给水排水工程专业指导委员会编制的《全国高等学校土建类专业本科教育培养目标和培养方案及主干课程教学基本要求——给水排水工程专业》，确定各门专业课程所要求的实验内容，以及课程“水质工程学”课程特点，确定必做实验内容为2010版大纲中的实验内容。即:混凝实验、过滤实验、离子交换软化实验、颗粒自由沉淀实验、曝气充氧实验和污泥比阻测定实验。

2.2 演示试验

(1)斜管沉淀池的沉淀过程

加深对浅池理论的理解，加深对斜管(板)沉淀池内部构造的理解，掌握斜管沉淀池水流方向、泥水分离过程;了解斜管角度、水流上升速度等对沉淀效果的影响。

(2)机械搅拌澄清池的工作过程

了解澄清池工作原理、内部构造及工艺流程，掌握机械加速澄清池装置的操作步骤;了解投药量、转速、流速等参数对澄清效果的影响。

(3)虹吸滤池的过滤和反冲洗过程

加深对虹吸滤池工作原理、内部构造、特点的理解，掌握虹吸滤池的过滤工程和反冲洗过程;了解原水浊度、过滤流速、滤料层厚度和粒径等参数对过滤效果的影响。

(4)氧化沟工艺

了解氧化沟的工作原理、特点和构造，掌握好氧区、缺氧区进行的硝化和反硝化作用，以及脱氮效果;了解原水水质、污泥回流率、曝气量、停留时间等参数对过滤效果的影响。

2.3 开放性实验

利用实验室现有设备，根据本专业目前热点研究方向，并让学生设计实验方案，设计多个开放性实验。开放性实验由学生选择，拟开设的开放性实验如下。

(1)活性炭吸附试验

掌握活性炭吸附装置的操作步骤，加深对吸附原理的理解;了解废水乙酸浓度、吸附流速、炭层厚度和粒径等参数对吸附效果的影响。

(2)水的软化与除盐试验

掌握离子交换器的操作步骤及指标测定方法;了解水中pH值、流速、电导率等对软化和除盐效果的影响。

(3)酸性废水中和吹脱试验

掌握酸性废水中和吹脱装置的操作步骤;了解废水pH值、流速、空气量、滤料层厚度和粒径等参数对吹脱效果的影响。

(4)臭氧脱色试验

了解臭氧性质和制备方法;掌握臭氧在水处理的应用，了解臭氧脱色、除臭的方法和过程，了解臭氧的优缺点[5]。

2.4 研究型实验

可以充分调动各位教师的积极性，根据自己的课题设计实验，使这些研究型实验不仅能够为本科教学服务，而且也能够为科研服务。通过研究型实验，建立自己的实验特色，使给水排水工程专业在同类专业中实验水平处于先进行列[6]。近几年，给水排水专业已经开设的研究型试验有以下几项，今后随着老师科研项目的增多，可对本科生开设更多的研究型实验，如:生物浮床技术净化景观水体实验，微砂强化混凝处理微污染水库水，新型增强型玻璃纤维浸润剂的研制与应用，水中挥发性有机物的监测与分析研究。

3 实验教学实施

3.1 实验教学的实施

(1)负责实验课程教师首先讲解实验在水质处理系统工程中的作用和重要性，再详细讲解具体实验内容和步骤，然后由学生分组进行试验，强调学生在实验过程中合作的重要性，以此培养学生的团队精神。同时先向学生介绍实验课程的性质、任务、要求、实验安排和进度、实验期间考核内容、实验结束时的考核方式、实验守则及实验室安全制度等。

(2)必做实验的实际操作是中心环节。学生根据各个实验的任务，2～4人1组，每组1套实验装置，在规定时间内，独立完成实验运行、测定、数据处理，并撰写实验报告。实验前，学生必须认真进行预习，了解实验的目的和原理，明确本次实验中要测定的指标、测定方法、使用的仪器和需要注意的问题等。指导教师需对学生的预习情况进行检查，可以采取口试的方式随机检查，合格后，学生才能开始做实验。实验过程中，要求学生勤于动手，敏锐观察，细心操作，开动脑筋，分析和思考问题，准确记录原始数据，经指导教师检查并签名，实验及其原始数据记录才有效。

(3)对于演示性实验，由实验室老师进行操作，并进行讲解流程，学生仔细观看，可随时向老师提出问题;对于开放性试验，学生可选做其中的1个，这类实验持续的时间较长，实验内容较多并具有一定的复杂性和综合性，因此以小组为单位进行，每组3～5人，一个实验有若干个小组参加，每个实验均有教师负责指导，各小组独立开展工作，但在小组内，学生既有分工、又有合作;对于研究型实验，学生应与负责课题的老师配合，学生从指导教师处了解到研究内容和实验课题后，着手查阅资料和文献，了解有关理论及背景，在此基础上，学生先提出实验方案，经与教师讨论后，即可开始实验研究。这几种方式的实验教学的开展，将实验教学由“灌输式“改为“自主式”[7]。

3.2 实验的考核

本课程采用平时考核、实验报告考核来综合评定学生成绩。平时实验占40%，实验报告60%。考核成绩按优、良、中、及格四个等级评定。但对于研究型实验完毕后，要求学生认真分析、处理实验数据，并与教师共同讨论实验结果，最后以科技论文的格式写出综合研究报告。同时，在学期末，要求全班进行交流，每个实验推荐一位同学作总结性发言和讨论。这种小组之间的交流是很有成效的，对于发言的同学是一种锻炼。对其他同学来说，通过全班交流，能相互学习，获得更多的知识和信息。

4 结语

培养适应科技快速发展和市场经济体制下的高素质创新人才，是我校给水排水工程专业教学的重要任务。该专业实验教学改革更有利于培养学生的创新能力和分析问题、解决问题的能力，也为学生将来走向工作岗位或继续深造打下了基础，我校给水排水工程专业课实验教学的进一步深化、探索和完善，以适应《全国高等学校给水排水工程专业指导委员会》新的专业培养方案对实验教学的要求，全面提高大学生的综合素质。

[1]付丽丽，鹿钦礼.给水排水工程专业实践教学改革探索[J].科技创新导报，2009(18):164.

[2]陈俊，张学洪，曾鸿鹄.给水排水工程专业实践教学存在的问题及对策[J].出国与就业，2011(17):50－51.

[3]吴亚兰 ，许伯彦，郑忠才，等.车辆工程专业学生工程能力培养的探索[J].山东建筑大学学报，2011，26(4):407 －410.

[4]王云波.构建创新性试验体系提高学生创新能力:以给水排水工程专业为例[J].当代教育论坛，2008(2):53－54.

[5]吴俊奇，李燕城.水处理实验技术[M].北京:中国建筑工业出版社，2009.

[6]涂保华，董良飞，李稳.给水排水工程专业实践性教学创新体系探讨[J].河南教育，2010(9):66－67.

[7]赵平歌，马东华.给水排水工程专业实践教学体系研究[J].高等建筑教育，2010，19(2):102－104.