专业实验课程体系的整合研究

王云波 谭万春 聂小保 万俊力 孙士权

摘要：通过对给水排水工程专业的水分析化学、水微生物学实验和水处理实验内容进行分析，提出将其整合为水处理与水质分析实验，根据不同层次的实验内容构建了递进的实验模块，从而达到减少实验课时，提高学生创新能力的目的。

关键词：实验内容;整合;课时;创新能力

中图分类号：G642.0     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2015）35-0223-02

为培养基础扎实、知识面宽、能力强、素质高的跨世纪高级专门人才，一个最为核心的问题就是改革教学内容、整合课程体系、拓宽专业口径、提高创新能力。专业口径拓宽要落实到课程内容的改革上去，而专业拓宽则使课程体系和教学内容的改革具有新的动力和明确的方向。

周济部长在第二次全国普通高等学校本科教学工作会议上的讲话指出[1]，知识来源于实践，能力来自于实践，素质更需要在实践中养成，实验作为一项重要的实践教学环节对于培养学生实践能力和创新能力尤其重要。我国本科教育在世界上是先进的，但是也有严重的不足，最为突出的就是实践能力较差，因此必须加强实习、实验、社会实践等实践教学环节，要积极改革实验教学内容，改进实验教学方法。

在“加强基础，拓宽专业，提高学生综合素质”的思想指导下，我们对给水排水工程专业的专业实验课程在内容、结构体系、教学方法诸方面进行了改革尝试。

1.实验内容的重整融合。给水排水工程专业是一个实践性较强的专业，在专业的教学计划中，实验教学是其中一个重要的组成部分。而专业实验课程的教学水平将直接关系到整体教学质量。在专业教学计划中专业实验课程包括水分析化学实验、微生物学实验、水处理试验。这些实验课程分散在不同的学期来开设，但同时又互相关联。其中水分析化学实验和微生物学实验是水处理试验的分析方法和分析手段，所以学生在做水处理试验时又要重复前面的实验过程，占用了大量的课时，已不能适应高校改革压缩专业教学课时的需要，因此，我们考虑将原来几门实验课程的内容进行重整融合，删除一些重复性的内容，并将一些实验内容的性质由验证性提升到综合性。例如，在水分析化学实验中，按当前教材[2]所列的实验项目共包括22项实验项目。其中分析天平的称量实驗、滴定分析基本操作、水中嗅阈值的测定、pH值的测定、目视比色法测色度共5项为常用的基本操作实验，其中水中碱度的测定，水中硬度的测定、余氯的测定、溶解氧的测定等共9项实验项目属于滴定实验，而水中浊度、铁、苯酚的测定等6项内容为分光光度法实验，另有2项色谱分析实验。不同类别中的各个实验虽然是针对水中某一种水质指标测定的详细实验过程，但同一类实验都有相同的特点。比如滴定实验，虽然实验项目上可能是分别属于四大滴定分析（酸碱滴定、络合滴定、沉淀滴定、氧化还原滴定）中的一种，但滴定分析的实验操作、实验过程基本上都是一致的，都包括标准溶液的配制、指示剂的选择、溶液的滴加、滴定终点的判断等环节。因此完全可以从这9项中选择一项具有代表性的实验让学生来操作，而其他具体应用滴定分析方法分析水中特殊的某一种物质的实验项目则可以放在水处理实验中进行。根据以上分析我们不难看出，对于水分析化学实验、微生物学实验这类专业基础课的实验内容我们可以按分析方法的不同对实验项目进行分类，在每一类分析方法中选择有代表性的实验项目进行操作，其他对该分析方法的应用让学生作为课余的时间进行思考，在水处理试验的水质分析中来具体应用。目的在于让学生学会一种分析方法，既达到了系统地加强基础的作用，又可以减少重复的实验内容，精简实验课时，同时又要在水处理试验分析具体水质时由学生思考应用哪种分析方法分析水中的哪项指标，提高学生独立思考问题的能力和创新能力。

2.实验模块体系的构建。在对专业实验内容进行全面综合分析以后，确定了实验内容的相互关系，分析了哪一些内容属于基础，哪一些又属于平行内容，而哪一些内容又属于提高内容。在此基础上，我们构建了实验内容的体系，形成四大实验模块。第一实验模块为基本操作实验，主要包括玻璃仪器的洗涤、使用，常用简单分析仪器如pH计、显微镜、天平等的操作方法，水样的采集方法等;第二实验模块为验证性实验，主要包括各种化学和生物分析方法的典型应用;第三模块为综合性试验，主要包括水处理试验及水的物理化学和微生物学指标的分析，即各种分析方法的应用;第四个模块为应用性实验，这一模块要结合老师的科研，针对具体的科研项目，学生自主设计并完成实验。在前两个模块中学生属于简单劳动，在实验过程中主要是根据课本的实验步骤一步一步的来操作，不需要太多的思考。在这个阶段主要是让学生加深理解基本知识和基本概念，掌握基础知识;在第三个模块中，将水处理试验、水分析化学实验结合到一起，学生要分析的不再是含有单一的某一种待分析物质的水质，而是可能需要对多项水质指标进行分析。同时还要根据原水和出水的水质要求选择水处理方案，然后根据水处理方案选择水质指标和分析方法，从而判断各水处理方案的处理效果。这将具有很强的综合性，在实验过程中可以充分调动学生的思维，学生要积极地去思考，出现问题要积极地面对，想办法去解决。训练学生综合应用知识的能力，进一步提高发现与解决问题的能力;在第四个模块中，要求学生结合老师的科研项目设计并完成实验。在实验过程中由学生根据项目内容的要求提出实验方案，然后由老师确认实验方案可行后方能开展实验，在实验过程中出现问题需要和老师共同探讨，完成实验内容。这主要是为一些学有余力的同学准备的，注重发挥学生潜力，培养学生灵活应用知识和一定的科研能力，训练学生撰写论文的能力，强调培养创新意识和市场观念。在这四个模块中，知识的应用由浅到深，在前面两个模块中注重基础的夯实，使学生牢固掌握各种水质的分析方法，在后面两个模块中注重知识的运用，注重综合性和创新性;学生的思维也由简单的按指令动手操作到自己独立思考选择方法，再到最后自己要根据实验目的设计实验。这可以说是一个逐步递进的过程，符合我们的认知过程，易于接受。

3.实验课程的整合。给水排水工程专业的实验课程主要包括水分析化学实验、微生物學实验和水处理实验，为使其成为一个有机的整体，加强对学生综合能力和创新能力的培养，将其整合为一门水处理与水质分析实验有着重要的意义。目前，专业实验课分别属于四门不同的课程，分别安排在两个不同的学期，课程衔接较差。这样使学生在学习过程中不能很好地将课程有机联系到一起，给综合设计性实验的开展带来困难。甚至是学到后面的水处理实验时，前面水分析的方法已经忘得一干二净，必须再用大量时间来回顾前面的教学内容。另一方面实验课程由于不单独进行考核，成绩只记作其理论课成绩的20%左右，学生的积极性不高，实验效果较差。

同时在实验学时安排上不尽合理，学时量较大，这与专业指导委员会要求尽量减少专业课学时的精神是不吻合的。水分析化学安排理论教学44学时，实验16个学时，微生物学理论教学36学时，实验4个学时，实验学时比重较大。水处理试验18学时。在当前弹性学制的教学条件下，学生每做一个实验，分析一项水质指标，指导老师就需要根据检测项目的不同而配置或采集提供一份水样。在做每个实验时学生只对水样中的某种组份有一个感性认识，而对于整个水质状况不能做出评价，“只见树木，不见森林”，不利于培养学生的综合能力。在水处理实验中，一方面是掌握各种处理工艺的运行过程，另一方面就是分析处理效果，即通过分析原水水样和处理后水中各项指标来判断处理效果。在这个过程中，完全是采用水分析化学和微生物学中的方法对水质进行分析，是在重复进行一次水分析实验，从而造成一种教学上的浪费，因此，必须对专业实验课程内容进行整合。

首先，在内容上，这些课程是能够互相融合的。水分析化学和微生物学是给水排水工程专业主干专业基础课，通过课程的学习，学生能够系统地掌握水质分析的基本概念、基本理论和实验方法，了解水质分析技术在给水排水工程科研和设计中的应用，为本专业后续给水工程、排水工程的学习打下坚实的基础。水处理实验是运用水体净化方法对水进行处理，了解不同工艺的处理过程和效果，水分析化学和微生物学是水处理实验的基础，为分析水质提供方法和手段;水处理实验是水分析化学和微生物学的应用，二者是密不可分的，这必然要求对其进行整合。

其次，通过前面的分析，我们可以看出，通过将其实验内容整合成一门水处理与水质分析实验将有利于整个实验内容的融合与重新分类，划分出合理的实验模块，提高实验的层次感，提高学生的综合能力和创新能力，有利于学生的培养。

另外，专业实验课程的整合有利于老师安排教学工作，减少重复的教学过程，减少总教学课时，提高教学效果。

总之，通过整合使课程能够相互融合，课程衔接更好，教学过程更为合理，制定出更适合培养目标的教学计划，为培养理论知识扎实、实践能力强、创新意识强和能独立分析问题的给水排水工程专业人才奠定坚实的基础。通过整合，使水质分析方法能更好地为水处理服务，水分析化学和微生物学实验部分和水处理实验整合为一门实验课程单独考核，对学生牢固掌握基础理论知识，灵活运用理论知识到生产实践具有重要意义。本项改革体现了理论联系实际的精神，并能够强化学生的记忆，提高学生对专业课的学习兴趣，提高学生独立分析问题和解决问题的能力。

参考文献：

[1]周济.大力加强教学工作，切实提高教学质量-周济部长在第二次全国普通高等学校本科教学工作会议上的讲话[R].2005-03-11.

[2]黄君礼.水分析化学[M].北京：中国建筑工业出版社.2001

[3]王岩，孙岭，等.高校工科专业实验改革探索[J].山东工业大学学报社会科学版，2000，（6）：95-96.