王祝來

摘 要：“水處理實驗技術(shù)”是給水排水工程專業(yè)必修課之一，也是水處理教學(xué)的重要組成部分。提高本課程的教學(xué)水平是給水排水專業(yè)老師所面臨的重要任務(wù)之一。該文在前人對本課程教學(xué)改革的基礎(chǔ)上，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)組織與安排以及教學(xué)效果三個方面進行了詳細(xì)地探討，總結(jié)了一些教學(xué)方法，學(xué)生在學(xué)習(xí)本門課程的同時，不僅使學(xué)生理論與實踐、綜合素質(zhì)得到了提高，也為學(xué)生以后就業(yè)和升學(xué)打下了堅實的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：水處理實驗 教學(xué)模式 教學(xué)效果

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）03（a）-0-02

“水處理實驗技術(shù)”是給水排水工程專業(yè)必修課之一，也是水處理教學(xué)的重要組成部分。通過本門課程的學(xué)習(xí)可以加深學(xué)生對水處理技術(shù)基本原理的理解，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計和組織水處理實驗方案以及分析實驗數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)的初步能力，使學(xué)生掌握水處理實驗的一般技能與實驗儀器、設(shè)備的基本操作，為學(xué)生以后參加水處理工作打下良好的基礎(chǔ)。

對于“水處理實驗技術(shù)”課程的教學(xué)模式前人探討得不是很多。張可方[1]提出使學(xué)生在學(xué)習(xí)基本實驗技術(shù)的同時，了解及掌握目前國內(nèi)外最先進的水處理技術(shù)，以開闊學(xué)生的視野和思路；張建昆[2]等人從加強相關(guān)課程的學(xué)習(xí)、學(xué)生實驗工作、增開綜合性設(shè)計性實驗和培養(yǎng)實驗工作態(tài)度等方面，探討了提高“水處理實驗技術(shù)”課堂教學(xué)質(zhì)量的具體措施；汪愛河[3]等人系統(tǒng)闡述了水處理實驗技術(shù)課程教學(xué)改革的方向，并對該課程開展科學(xué)研究活動、加大開放性實驗的力度和改進考核方法等問題進行了探討；曹勇鋒[4]等人采取開設(shè)設(shè)計性實驗的教學(xué)嘗試，對設(shè)計性實驗的選題、開展、效果等方面的做法進行了探討。由此可見，前人對本門課程的教學(xué)方法的研究多從自己教學(xué)實踐中總結(jié)出來適合自己的教學(xué)改革方法，筆者從這幾年的本門課程教學(xué)中以及在前人的基礎(chǔ)上也總結(jié)了些經(jīng)驗，得到了一些體會。

1 教學(xué)內(nèi)容

1.1 實驗理論內(nèi)容

筆者所在學(xué)校采用的教材為吳俊奇、李燕城主編的“水處理實驗技術(shù)”[5]，實驗理論包括以下幾部分內(nèi)容。

1.1.1 實驗設(shè)計

①實驗設(shè)計基本概念。

②單因素優(yōu)化實驗技術(shù)：均分法與對分法，0.618法，分?jǐn)?shù)法。

③多因素正交實驗設(shè)計：正交實驗設(shè)計，多指標(biāo)的正交實驗及直觀分析。

1.1.2 實驗數(shù)據(jù)分析處理

①實驗誤差分析：測量值及誤差，直接測量值誤差分析，間接測量值誤差分析，測量儀器精度的選擇。

②實驗數(shù)據(jù)整理：有效數(shù)字及其運算，實驗數(shù)據(jù)整理，實驗數(shù)據(jù)中可疑數(shù)據(jù)的取舍，實驗數(shù)據(jù)整理計算舉例。

③數(shù)據(jù)處理：單因素方差分析，正交實驗方差分析，實驗成果的表格、圖形表示法，回歸分析。

本門課程選用的教材基本涵蓋了水處理實驗所要求的理論部分內(nèi)容，要求學(xué)生了解實驗設(shè)計與誤差分析中的一些基本概念，掌握單因素實驗方案設(shè)計、方差分析及離群數(shù)據(jù)處理，重點掌握多因素正交實驗設(shè)計步驟及其方差分析方法，簡單了解一元回歸分析方法。

1.2 實驗操作內(nèi)容

在參照其他高校與上述教材的基礎(chǔ)上，筆者對實驗內(nèi)容做了如下安排：基本水質(zhì)指標(biāo)測定6項，包括BOD、COD、SS、氨氮、總氮和總磷；給水處理3項，包括過濾實驗、離子交換軟化實驗和混凝實驗；污水處理4項，包括曝氣充氧實驗、活性炭吸附實驗、污泥比阻實驗和生物濾池實驗；同時將混凝實驗、活性炭吸附實驗和污泥比阻實驗選做為設(shè)計性實驗。本門課程給水與污水處理實驗項目與其他高校相差無幾，但提出把BOD、COD、SS、氨氮、總氮和總磷作為基本水質(zhì)指標(biāo)測定排在其他實驗內(nèi)容前面，目的是考慮學(xué)生在水分析化學(xué)課程中并沒有設(shè)計到或者說不是十分熟悉這方面的內(nèi)容，為后續(xù)的給水和污水實驗水質(zhì)分析做好理論和實踐上準(zhǔn)備；同時安排6項水質(zhì)指標(biāo)測定實驗也是考慮到學(xué)生可能會參與到老師的科研活動中，能很快投入進去，熟悉水質(zhì)指標(biāo)測定流程，可以節(jié)省很多時間以便于留更多時間進行實驗方案的設(shè)計和實驗數(shù)據(jù)的分析，提高工作效率?？紤]到課堂教學(xué)時間的局限性，生物實驗只進行一項生物濾池實驗，生物實驗要求時間較長，實驗裝置要經(jīng)久耐用，但筆者所在專業(yè)實驗室多為模型裝置，運行時間稍長一點就會損壞，同時時間長也不符合學(xué)生作息特點，學(xué)生本身課程較多，不宜增加學(xué)生負(fù)擔(dān)。

2 教學(xué)組織與安排

本課程教學(xué)計劃課時為64學(xué)時，其中實驗理論12學(xué)時，實驗操作52學(xué)時，13個實驗項目，3次理論課，13次實驗課，共16次課。實驗理論教學(xué)方法采用課堂集中授課、理論與舉例相結(jié)合以及課后做習(xí)題進行鞏固的常規(guī)教學(xué)方式，使學(xué)生對實驗理論主要內(nèi)容即實驗方案的組織設(shè)計與數(shù)據(jù)處理理解深刻、記憶牢固，為后續(xù)實驗打下良好的基礎(chǔ)。實驗操作部分將每班分為4個小組，每小組7～8個人，選出一組長，在每次實驗之前對4個組長進行預(yù)先講解與培訓(xùn)。目的是為了考慮水處理實驗操作復(fù)雜性以及實驗儀器操作熟練程度，以減輕教師在課堂上壓力。同時由于每次實驗課時的限制，選擇的實驗項目有的不能在實驗課時之內(nèi)完成，所以要求學(xué)生要利用課余時間完成余下實驗，做到課前取好水樣、課中實驗、課后繼續(xù)實驗直到完成實驗報告的固定模式。由于每次做同一個實驗的實驗場所、藥品和裝置有所限制，不能同時開設(shè)多組同一個實驗，所以按照每班分的組數(shù)開設(shè)與組數(shù)相同的實驗個數(shù)，即同時開設(shè)4組實驗，4組學(xué)生在4組實驗中循環(huán)交替進行實驗，直到完全循環(huán)交替完成再進行下一個4組實驗交替循環(huán)。由于實驗課時的限制，在每次實驗前要做好必要的實驗準(zhǔn)備工作，除了提前在校內(nèi)紫湖溪取樣外，還需提前讓實驗員購買全實驗要用的藥品，同時讓學(xué)生提前配好藥品，調(diào)試好實驗儀器以及準(zhǔn)備好實驗玻璃器皿等。

3 教學(xué)效果

3.1 理論與實踐相結(jié)合

實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)實施得好壞必須建立在扎實的基本理論上，學(xué)生對“水處理實驗技術(shù)”實驗理論學(xué)習(xí)后，將對后續(xù)實驗成功與否起到舉足輕重的地位。從實驗前的實驗方案設(shè)計到實驗結(jié)束后的數(shù)據(jù)處理以及到最后出實驗報告，基本理論一直貫穿在整個實驗的過程當(dāng)中?？梢哉f實驗理論一直指導(dǎo)著實驗課方向而實驗課內(nèi)容又在不斷驗證專業(yè)理論與發(fā)現(xiàn)新技術(shù)、新理論，促進了實驗課理論部分進一步發(fā)展。通過不斷的探索與學(xué)習(xí)使學(xué)生在理論與實踐兩個環(huán)節(jié)都得到全面的發(fā)展。筆者學(xué)校水處理實驗技術(shù)課程基本理論有3次課，共12課時，學(xué)生采取課前預(yù)習(xí)、課堂聽課學(xué)習(xí)和課后做習(xí)題等學(xué)習(xí)模式，讓學(xué)生對理論課主要內(nèi)容要做到心中有數(shù)，相當(dāng)熟悉的程度，特別是實驗方案的設(shè)計和數(shù)據(jù)處理方式要重點掌握，這對學(xué)生自己做實驗和參與老師的科研項目都很有幫助。前期的這些理論內(nèi)容學(xué)習(xí)得好壞，直接關(guān)系到后續(xù)實驗操作內(nèi)容特別是設(shè)計性實驗的順利進行，而實驗結(jié)果好壞，反過來既可以驗證當(dāng)初實驗方案設(shè)計、數(shù)據(jù)處理的正確性又可以驗證實驗原理的正確性，這也同時反映了理論指導(dǎo)實踐、實踐驗證理論的正確思想。

3.2 遵循循序漸進的教學(xué)規(guī)律

本門課程的實驗內(nèi)容安排由易到難、由簡單到復(fù)雜，從開始的基本水質(zhì)測定方法，到接下來稍為復(fù)雜一點的給水處理實驗，最后進行需要污泥培養(yǎng)接種、污水運行調(diào)試的生物處理實驗。筆者認(rèn)為這種循序漸進的教學(xué)模式符合學(xué)生自身的特點，水處理實驗要綜合應(yīng)用到以前幾門課程內(nèi)容，特別是剛開始的水質(zhì)分析與前期學(xué)習(xí)到的水分析化學(xué)知識結(jié)合得比較緊密，所以水質(zhì)分析項目測定可以起到一個承上啟下的作用?；舅|(zhì)測定熟悉以后對后續(xù)的給水和污水處理實驗是一個基本保障，使學(xué)生能全身心地投入到實驗方案設(shè)計和數(shù)據(jù)處理上來。循序漸進的實驗內(nèi)容安排，既符合現(xiàn)代一般教學(xué)規(guī)律，又增加了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動性，使學(xué)生由最初對水處理實驗的模糊認(rèn)識到最終自己能獨立設(shè)計實驗方案和獨立進行實驗，對促進課堂的教學(xué)效果起到了積極的作用。

3.3 重點帶出一片，提高課堂教學(xué)效果

水處理實驗大多不是演示性實驗，而是要求學(xué)生每個人自己動手操作?？紤]到實際實驗操作的復(fù)雜性，在每次實驗之前利用課余時間對4個小組長進行預(yù)先培訓(xùn)，讓他們對下次課的內(nèi)容以及儀器使用方法熟悉一遍，然后各自帶領(lǐng)他們小組成員完成交給他們的任務(wù)。通過這樣的安排一方面可以減輕老師課堂上的壓力、提高實驗教學(xué)的效率，另一方面也可以建立起以小組長為核心的實驗小組，通過分工協(xié)作，使小組的每個成員都得到鍛煉，從而進一步提高課堂教學(xué)效果。水處理實驗需要操作環(huán)節(jié)、步驟比較多，要求小組成員分工協(xié)作、共同完成實驗任務(wù)，這就需要有一個負(fù)責(zé)人安排各個同學(xué)的工作，起到一個核心的作用。例如曝氣充氧實驗，需要做的工作有取樣、記錄時間、測溶解氧濃度、記錄數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)處理等，小組長就要合理安排各個同學(xué)負(fù)責(zé)各項分工，同時起到一個總體協(xié)調(diào)的作用，最后能順利完成本次實驗的任務(wù)。設(shè)立小組長并不是指導(dǎo)老師不指導(dǎo)本次實驗，在每組實驗開始前，指導(dǎo)老師都要詳細(xì)講解本次實驗內(nèi)容、操作步驟、注意事項等，實驗進行時，指導(dǎo)老師要監(jiān)督學(xué)生的實驗步驟，有錯誤地方立即指出，實驗最后指導(dǎo)老師還要審查實驗結(jié)果，對實驗異常的數(shù)據(jù)引導(dǎo)學(xué)生怎么分析問題所在。通過設(shè)立小組長作為負(fù)責(zé)人，確實能起到重點帶出一片，提高了課堂教學(xué)

效果。

3.4 開拓了知識面

在基本水質(zhì)指標(biāo)測定時采用的標(biāo)準(zhǔn)方法是國家環(huán)?？偩种骶幍摹端蛷U水監(jiān)測分析方法》（第四版），該標(biāo)準(zhǔn)方法幾乎包括了所有關(guān)于水質(zhì)分析項目的內(nèi)容，使學(xué)生在學(xué)習(xí)了這些標(biāo)準(zhǔn)方法同時加深了對水處理的基本理論和基本概念的理解，拓寬了知識面。同時根據(jù)各個老師畢業(yè)高校的實驗室儀器狀況，結(jié)合本校的實際情況購買一些比較先進又實用的實驗儀器，學(xué)生在進行課堂實驗教學(xué)和參與各個老師科研項目時都能夠使用到，這就使得學(xué)生不僅接觸到本專業(yè)先進儀器，學(xué)習(xí)到了操作步驟，而且對本領(lǐng)域的前沿知識也有所了解，為他們以后工作打下良好的基礎(chǔ)。

筆者所在學(xué)校每年都有優(yōu)本生培養(yǎng)計劃，具體是每個老師都可以帶2-3名優(yōu)本生，讓優(yōu)本生參與到各個老師的科研項目中來，學(xué)生在學(xué)習(xí)了《水處理實驗技術(shù)》課程以后實驗操作能力得到了很大的提高，為優(yōu)本生參與科研項目提供了有力保障，同時也為優(yōu)本生拓寬了視野，增加了知

識面。

3.5 綜合能力得到提高

學(xué)生所做的實驗，要求學(xué)生全程參與，全程跟蹤，直到最終得出實驗結(jié)果。由于本門課程課時的限制與實驗條件的制約以及每小組至少要出一個實驗數(shù)據(jù)，所以要求學(xué)生充分利用課堂時間自己動手操作完成實驗，要能夠解釋并且解決在實驗中出現(xiàn)的各種各樣問題。另外在實驗過程中我們會用到以前專業(yè)基礎(chǔ)課方面的內(nèi)容，譬如水分析化學(xué)、給水工程、排水工程、微生物學(xué)等方面的內(nèi)容，這些都是對以前所學(xué)內(nèi)容的一次綜合性測驗，培養(yǎng)了學(xué)生的綜合專業(yè)技能以及初步的科研能力。

通過開設(shè)混凝、活性炭吸附和污泥比阻實驗為設(shè)計性實驗，要求學(xué)生具備自己獨立設(shè)計實驗方案、獨立進行實驗以及獨立分析和解決問題能力，學(xué)生要綜合運用到“水處理實驗技術(shù)”課程內(nèi)容和以及前面提到的專業(yè)基礎(chǔ)課內(nèi)容，對整個實驗要做到合理安排、操作正確和數(shù)據(jù)合理等要求，開設(shè)設(shè)計性實驗不僅使學(xué)生對以前所學(xué)專業(yè)知識有了綜合靈活應(yīng)用，同時也使學(xué)生的團隊協(xié)作、溝通交流等綜合素質(zhì)得到了很大的提高，培養(yǎng)了實事求是的科研工作作風(fēng)，為學(xué)生以后畢業(yè)工作和深造打下了堅實的

基礎(chǔ)。

“水處理實驗技術(shù)”課程是給水排水專業(yè)的必修課之一，是給水排水專業(yè)教學(xué)內(nèi)容的重要組成部分。該課程內(nèi)容包括實驗理論和實驗操作兩部分，實驗理論是進行實驗操作的前提保障，實驗操作同時反過來驗證實驗理論的正確性。在課堂教學(xué)過程中采取循序漸進的教學(xué)方法，能夠起到很好的教學(xué)效果。

通過設(shè)立小組長作為負(fù)責(zé)人，既減輕了指導(dǎo)老師的負(fù)擔(dān)，又有了重點帶出一片教學(xué)效果。學(xué)生在學(xué)完本課程以后參與到老師的科研項目中來，既鍛煉自己的綜合能力，又增加了知識面，拓寬了視野。

在學(xué)習(xí)本課程中要運用到與本專業(yè)相關(guān)的一些課程知識以及通過開設(shè)設(shè)計性實驗，使學(xué)生不僅對所學(xué)專業(yè)知識能綜合運用而且又使學(xué)生的團隊協(xié)作、溝通交流等綜合素質(zhì)得到了很大的提高。總之，“水處理實驗技術(shù)”課程教學(xué)模式的研究及探討，是給水排水專業(yè)人才培養(yǎng)的需要，隨著教學(xué)改革的不斷深入，筆者相信會有更多更好的教學(xué)方法摸索出來，為培養(yǎng)新世紀(jì)高質(zhì)量的人才我們共同努力奮斗。

參考文獻(xiàn)

[1] 張可方.水處理實驗技術(shù)課程的教學(xué)改革與實踐[J].廣州大學(xué)學(xué)報，2003，2（6）：595-597.

[2] 張建昆，宿程遠(yuǎn)，張林軍，等.對提高水處理實驗技術(shù)教學(xué)質(zhì)量的思考與實踐[J].科技信息，2008（34）：8.

[3] 汪愛河，張偉.水處理實驗技術(shù)課程教學(xué)改革探討[J].科技信息，2010（9）：175.

[4] 曹勇鋒，張可方.水處理實驗技術(shù)設(shè)計性實驗教學(xué)的探討[J].實驗科學(xué)與技術(shù)，2008，6（2）：122-129.

[5] 吳俊奇，李燕城.水處理實驗技術(shù)[M].3版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009，