环境工程开放性实验教学设计-以《芬顿氧化废水实验》为例

张吉强，张 琼，张晨曦

(1.滨州学院 山东省黄河三角洲生态脆弱带工程技术研究中心，山东 滨州 256603；2.滨州学院 山东省黄河三角洲野生植物资源开发利用工程技术研究中心，山东 滨州 256603)

现代是创新性社会，对人才的素质要求也越来越高。2017年10月18日，习近平同志在十九大报告中指出，加快建设创新型国家。要瞄准世界科技前沿，强化基础研究，实现前瞻性基础研究、引领原创性成果重大突破。本科生是高素质专门人才培养的最大群体，传统的人才培养模式致使学生的实践能力和创新能力较差，提高本科生的创新创造能力迫在眉睫。环境工程是近年来国家大力发展的新兴学科，学生除了具有扎实的专业理论知识外，还必须具备丰富的实践经历和创新能力[1]。

环境工程实验课程是理论与实践相结合，培养学生实践能力和创新能力的良好平台课程，但传统的实验项目学生大多只能依照指定的内容开展实验，学生的自主性和创造力得不到锻炼和发挥[2]。本文以《芬顿氧化废水实验》教学实验项目为例，本着以学生为中心的原则，从实验前期准备、实验过程、实验分析到实验成绩评定等各个教学过程进行开放性教学设计，提高学生学习兴趣，充分发挥学生自主学习能力，培养学生的创新创造等综合能力，以期培养高素质的环境工程人才。

1 传统实验教学面临的问题

传统的环境工程实验教学是理论教学的延伸和拓展，对培养学生实践能力发挥了非常大的作用。但在创新型社会和现代高等教育要求下，开始暴露越来越多的问题。首先，教学模式还大多遵循老旧的模式，老师讲，学生听，学生完全按照指定的实验内容、步骤和要求开展实验，学生的自主学习能力和创新能力得不到释放，未能真正做到以学生为中心的教学模式[3-4]。其次，教学项目老旧，变化不大，基本还在沿用十几年前甚至几十年前的教学内容，在环境工程学科高速发展的趋势下，学生接触不到最新的学科前沿，与学科发展脱节，创新思维也得不到发展[5]。再次，学生在课程中参与感不强，实验准备、成绩评定等环节基本完全由教师主导，学生参与感不强，学习兴趣不能得到有效提高。

2 环境工程开放性实验教学设计-以《芬顿氧化废水实验》为例

以《芬顿氧化废水实验》为例，从实验前期准备、实验过程、实验分析到实验成绩评定等各个教学过程进行开放性教学设计，提高学生学习兴趣，充分发挥学生自主学习能力，培养学生的创新创造等综合能力。

本实验的实验目的是掌握芬顿氧化废水的原理和操作步骤、学会用正交实验设计确定芬顿氧化废水最佳工艺条件。实验的准备过程包括实验原理的了解、实验步骤的设计以及实验仪器耗材的准备等工作。在课程开课前一段时间，可首先向学生发布实验原理查阅任务。让学生通过查阅图书和电子文献资源库等，查阅芬顿试剂的组成、芬顿氧化处理废水的原理和芬顿氧化的主要影响因素等。时间到期后，每一小组提交本次实验原理的资料，可根据文献查阅的详细程度和内容丰富度等进行打分。教师可将自己整理的有关实验原理文档传回学生，让学生学习比较。

学生掌握实验原理后，可安排学生进行实验步骤的设计。要求学生自行选定实验因素和实验水平，进行正交实验设计。正交实验设计的有关内容和方法，我校学生已在上一学期开设的科学研究方法课程中进行了学习，若学生无相关前期知识基础，可在文献调研环节一并布置让学生自学，但是因为该部分内容具有一定的难度，建议教师对该知识点进行一定的讲解辅导。在正交实验因素和水平的设置上也可采取开放式和半开放式[5]，因为受实验学时的限制，可对因素和水平进行一定限制，如规定实验因素为3～6个，每个因素下设置2～3水平。通过该环节，可锻炼学生的实验设计能力，并进一步考察学生对芬顿氧化原理的理解和认识程度。实验设计不作统一要求，只要能达到实验目的，完成实验内容即可，可提高学生的学习兴趣，也锻炼提高了学生的创造力。

接下来可进行开展实验仪器耗材的准备。学生可根据自己设计的实验方案自行选定所需实验仪器耗材，也可以采取教师提供基础清单，学生自行进行筛选。一方面可考察学生对实验的熟悉和了解程度，也可锻炼学生选择合理的器材开展实验的能力，进一步锻炼了学生学习的自主性。

在实验操作过程中，也要尽最大可能发挥学生的自主性，教师尽量予以干涉。学生可以小组为单位自主开展实验，实验结束后，自主得出实验结论，需要得到哪些数据，需要画哪些实验图，怎么画，完全交给学生讨论商定[6]。对于实验结论的得出，也可完全根据自己实验结果给出。这种完全开放模式，最符合实际的研究和创新模式，与传统的实验教学模式相比，该模式允许学生犯错，不怕学生犯错，学生怎么想就怎么做，解放了学生的手脚，最大程度释放了学生的创新创造能力，学生也更愿意参与其中。

在实验成绩评定过程中，教师也要学会放权。传统的实验成绩评定大多为一言堂，学生做的好不好，得多少分，完全由教师决定。在开放性的实验教学中，实验成绩的评定应更加多样化，学生也应参与其中，也应该有打分权[7]。成绩的评定可采取学生占总成绩40%，教师占60%占总成绩的比例进行打分。打分除了看实验准备的充分程度、实验操作的准确熟练度、实验报告撰写的情况外，还可采取新的打分形式。例如，可以采取小组答辩的方式，每个小组轮流对自己的实验全过程进行汇报，各个小组之间可以进行互评打分，小组长可以给组员打分。多种形式的实验成绩评定更加公平合理，也锻炼了学生的评价能力，学生具有与教师一样的打分能力，也让学生具有获得感，更加提高了学习兴趣。

3 结语

传统的环境工程实验教学未能真正全面贯以学生为中心的教学原则，学生大多只是被动地接受知识，现代创新社会的背景要求学生具有较强的创新能力。本文以《芬顿氧化废水实验》教学实验项目为例，本着以学生为中心的原则，从实验前期准备、实验过程、实验分析到实验成绩评定等各个教学过程进行开放性教学设计，提高学生学习兴趣，充分发挥学生自主学习能力，培养学生的创新创造等综合能力，以期培养高素质的环境工程人才。