基于人工湿地的水处理实验课程教学改革

王庆雨，林曼斌, 张永利

（韩山师范学院， 广东 潮州 521041）

基于人工湿地的水处理实验课程教学改革

王庆雨，林曼斌, 张永利

（韩山师范学院， 广东 潮州 521041）

人工湿地法是一种环保可持续发展的处理废水工艺，不仅能使资源开发最大化，而且耗资少、废水可回收再利用，完美诠释了“绿色环境”与“废水回用”双功能作用。在人工湿地实施工艺实验课程中，以教师总体把关可行性，学生自主学习、设计、研究其实用性，成为专业理论知识扎实，实干和分析问题能力强的综合素质技术人才。

人工湿地; 废水回用; 绿色环保; 教学改革

目前，高校中对于废水处理实验种类较多，人工湿地废水处理运用还不是很广泛，合理开发学校未利用面积，处理废水，可模拟湿地系统，进行人工湿地实验，还可用作教学实验基地。湿地具有优化水质、温和天气、防止沙尘暴、保护环境、平衡生态等优点[1]。通过模拟原始生态净化系统，构建人工水池，地下设有隔层，填有一些基质层料，选择一些处理效果好、易生存的植物，以及微生物，它们三者组成一个循环可持续系统，人工需定期进行监督管理，以便更好的维持下去。本系统专业性强，针对某一类型废水处理效果好，并不适用于全部废水，学校废水只有实验用水和生活用水，成分较简单，可分别处理，进行试验课程讲授时也可让学生了解更多知识，根据人工湿地的特性，从教学思维、教学内容、教学方法、教学成果等方面进行改进[2]。从教学思维上弱化老师在整个实验课程的角色作用，让学生自主观察条件，查找资料，设计可行的方案，老师确定其可行性再进行下一步研究；从教学内容上，通过理论联系实际，走出传统的实验室，自行设置流程并安装试验器材；从教学方法上减少传统耗时板书形式，利用多媒体技术展示人工湿地处理废水过程中涉及的图片、动画等；从教学成果上，不同于以往的考试考核形式，通过学生自主设计的实验涉及过程进行分析并写出书面报告形式，给出相应的考核体系[3]。通过不同的实验，研究出多种废水的专用废水湿地处理流程。

1 不同植物及其组合对废水净化作用

人工湿地中种植不同的植物品种净化效果如表1。由表1可知，香蒲与美人蕉组合的效果最好，净化效果高达64.2%，对学校的废水能很好回收利用。

2 人工湿地法废水处理实验教学改革

2.1 人工湿地法废水处理教学设备更新化

良好的教学质量是建立在一定设备基础之上，包括设备的更新，设备的开放程度，设备的精心维护以及实验室经费的支持，学校应根据人工湿地废水处理实验性质及类型，调整好实验室经费比例，创建一个科学的适合本实验室的规章体系，完善人工湿地废水处理实验设备使用制度，做到设备损坏最小化，及时更换过旧的设备，为做好人工湿地废水处理实验教学扫平路障[4]。

表 1 不同植物处理NH4+-N 的效果Table 1 Effect of NH4+-N treatment with different plants

2.2 人工湿地法废水处理教学思维突破化

传统人工湿地法教学实验方式很难满足现代化教学新潮，在学生理论知识运用到实践实验、动手、创新意识以及独立思考、解决问题的能力提高不大。如何彰显人工湿地法实验教学在理论教学中与实践相结合的桥梁作用，做到课程资源利用最大化，是我们人工湿地法教学思维转化的关键部分。通过老师去引导，学生为核心，培养学生查找人工湿地法资料，综合运用，实际操作，分析总结以及创新的能力，开拓学生的思维，激发他们的兴趣，让他们在科学的理论知识体系下，运用自己的知识，针对一定的废水设计可行的人工湿地法流程。传统的人工湿地法实验课一般设计在课程里面，与课程相结合，没有一定的考核体系，需要有单独考核制，相应的操作实验过程评定，最后进行综合测评。人工湿地法实验教学应将实验课程单独设置一个课程，将科研成果与实验教学联系到一起，这样不仅让学生了解了整个实验的操作，同时培养了学生的严谨思维，人工湿地法实验具有工程实用参考价值，取题应结合专业发展动态，与最新成果结合在一起，显现出一种科研的环境[5]。

2.3 人工湿地法废水处理教学内容多样化

在充分完成人工湿地法教学大纲规定内容的前提下，对人工湿地法教学内容进行延伸与拓展，人工湿地法实验教学可分为三个阶段，教学初的人工湿地法演示实验，实验室中有些实验操作复杂，实验费用高，耗材大、原理深奥，通过实验员的操作以及讲解，学生有不懂的地方可直接询问操作员，使问题简单明了，避免人为问题导致实验失败以及设备的损坏，为下一系列实验做准备；验证式的人工湿地法熟悉实验，通过已定的实验方案，了解实验过程中每个步骤意义，熟悉实验操作，为创新型实验做准备；自主设计的人工湿地法综合性实验，选题需满足科学性、综合性、实用性、可行性、创新性[6]。通过相关的理论学习，对于实际实验的环境进行调研，参考实验题目，查阅资料，撰写方案，分析可行性，提出亮点，分组合作共同完成实验，分析结果，提高学生的思考、观察、组织、创新等综合能力。

2.4 人工湿地法废水处理教学方法现代化

首先，将老师从传统的“单口相声”中解救出来，人工湿地法实验课不是一味的听从老师的讲解，是一个让学生学会知识，应用知识较强的课程，是一个引导，思考，解决问题的过程。单纯授课很难让学生体会到知识点精髓，同时也无法调动学生的求知欲望[7]。在人工湿地实验课授课过程中，通过联系实际课题所做的研究，分出方向，同时也将学生分组，采取集体讨论、分析、设计、实践等一系列过程，老师则总结整个过程中优缺点，及时调整，确定其可行性。其实，从教学手段上减少板书演练，利用现代化先进媒体设备进行实地图片展示，原理模型动漫播放，湿地废水模拟流程软件等多种灵活教学方式， 避免了板书死板，难以生动讲授原理，学生理解困难等问题。利用多媒体辅助工具以及人工湿地模型相结合，将静态的板书内容转化成Flash等生动形式，将枯燥的理论知识变的更加有吸引力。有了这些直观的、生动的讲解过程，再加上良好实践操作，不仅激发了学生的学习兴趣，同时让他们更能深刻学到理论知识和实践能力，为以后的专业课学习以及科研奠定了一定的基础[8]。

2.5 人工湿地法废水处理教学成果科研化

人工湿地法教学成果不仅要从学生角度考虑，同时也要从老师角度展现出来。首先，在形式上教师学生采取互评方式，从老师角度了解学生学习状况，根据学生的学习状态，学习方法、学习进步程度，学生完成人工湿地法实验成效综合考虑，给予一定考核体系，完善教育考核体系；从学生的角度讲，不仅要学到实验的基本操作步骤，同时还要了解人工湿地法实验的最新进展。对老师授课方式、内容以及接受程度进行认真评价，还可以再次提出自己的想法以及建议。其次，将人工湿地法教学实验与科研仅仅相连，不仅节约了资源，还让人工湿地法实验与实际相结合，不会显得空洞，学生也能从中学到很多知识，并且可以论文成果形式发表出来。

最后，还可以通过期中座谈会形式面对面交流，以一种平等形式对话，改进当前的教学模式，共同研讨出适合师生的模式，使学习效率最大化[9]。

3 结 语

人工湿地法教学改革是一个首先改变思想而后改变环境的一个冗长的过程，并非一朝一夕之事。人工湿地法实验课程改革采取探讨式模式进行，既让老师及时了解到学生的想法，共同探讨科研方向，又让学生长进知识，解放思维，改进学习方法，诞生成果作品；考核方式上集师生共同想法，设计出合理的体系。通过这种体系，实现素质教育，使学生成为专业性强、动手能力好的创新性人才。

［1］锦楼, 陈琴, 许连煌. 人工湿地在应用中存在的问题及解决措施[J].环境科学, 2013( 01): 401-408.

［2］胜前. 中美地理教学设计的比较研究[D].武汉:华中师范大学,2007.

［3］国利, 盖功琪, 苏冬妹. 开放式实验教学模式的研究与实践[J]. 实验室研究与探索, 2010( 02): 91-93+132.

［4］洪丽. 学校教学设备采购管理系统的设计与实现[D]. 天津:天津师范大学, 2014.

［5］森,石健壮. 预设性与生成性:教学思维的二重基本属性[J]. 当代教师教育, 2010( 01): 52-56.

［6］张永利. 环境科学专业的化工原理课程教学改革[J]. 科技信息, 2009(08):301.

［7］文芝,张蕾. 浅谈学习“高等代数”兴趣的培养[J]. 中国电力教育, 2013, 25: 113+134.

［8］晓英, 赵杰, 邹龙江, 等. 材料科学基础实验课多媒体教学及网络教学平台建设[J]. 中国现代教育装备, 2013, 19: 42-43.

［9］月新, 黄小益, 谭乔来. 研究型实验课教学模式的试验报告[J]. 中国现代教育装备, 2011( 01): 126-128.

Teaching Reform of Wastewater Treatment Experiments Based on Artificial Wetland

WANG Qing-yu, LIN Man-bin, ZHANG Yong-li
(Hanshan Normal University, Guangdong Chaozhou 521041，China）

The artificial wetland is an environment-friendly and sustainable wastewater treatment process. It not only can maximize the resource development, but also can reduce the cost and recycle waste water, so it has "green environment" and "wastewater reuse" dual functions. In the experiment course of artificial wetland implement process, teachers overall check the feasibility of students’ plans, students research the practicality of the artificial wetland process through learning and designing the course by themselves, which is beneficial to improving students' comprehensive ability.

Artificial wetland; Wastewater reuse; Green environmental protection; Teaching reform

X 703

A

1671-0460（2014）12-2713-02

广东省高等学校专业综合改革试点项目：环境科学专业综合改革；2011国家星火计划项目(2011GA780014)。

2014-05-10

王庆雨（1971-），男，辽宁抚顺人，环境保护工程师，研究方向：环境保护技术工作。E-mail:wangqy@hstc.edu.cn，电话：0768-2318515。