劉廣容，張 弦，周 為，葉春松，廖冬梅，曾玉彬

（1.武漢大學(xué) 動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院水質(zhì)工程系，湖北 武漢 430072；2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 生物地質(zhì)與環(huán)境地質(zhì)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430074）

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是實(shí)施素質(zhì)教育和創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標(biāo)、加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、方法和手段改革的重要內(nèi)容之一[1]。綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，能夠培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、分析和解決問(wèn)題的能力、創(chuàng)新能力[2－3]。進(jìn)行水質(zhì)科學(xué)綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的研究，改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系和更新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，將驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)與綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，從而使學(xué)生高效地達(dá)到理解、掌握、鞏固、運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和擴(kuò)大知識(shí)面的目的，使之成為21世紀(jì)市場(chǎng)需求的復(fù)合型人才[4－5]。

1 水質(zhì)科學(xué)綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施

1.1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

根據(jù)武漢大學(xué)水質(zhì)科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)本科人才培養(yǎng)方案，要求學(xué)生系統(tǒng)掌握水處理理論與技術(shù)，了解水質(zhì)科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域的理論前沿及其新技術(shù)和新工藝的發(fā)展趨勢(shì)，其中實(shí)驗(yàn)課學(xué)時(shí)占有很大比重[6]。數(shù)年前，教育部對(duì)普通高校本科教學(xué)工作水平評(píng)估中就已經(jīng)把“綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)”作為評(píng)估指標(biāo)體系的一個(gè)重要觀測(cè)點(diǎn)，明確要求凡有實(shí)驗(yàn)的課程都要盡可能開(kāi)出綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)[7]。進(jìn)行水質(zhì)科學(xué)綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的研究是順應(yīng)這一改革需要的，實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要內(nèi)容見(jiàn)表1。

表1 水質(zhì)科學(xué)綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

1.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱

2006年撰寫(xiě)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱，于2007年進(jìn)行了修訂，并根據(jù)教學(xué)實(shí)踐情況，于2010年再次進(jìn)行了修訂。

1.3 實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)和示范報(bào)告

綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是介于基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與科學(xué)研究實(shí)驗(yàn)之間具有模擬科研實(shí)驗(yàn)性質(zhì)的課題研究，它是由指導(dǎo)教師提出問(wèn)題，由學(xué)生在充分理解基本原理的基礎(chǔ)上，綜合運(yùn)用所掌握的基本理論知識(shí)、實(shí)驗(yàn)技能以及各種技術(shù)原理與方法，自行設(shè)計(jì)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并最終獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告或?qū)嶒?yàn)論文的過(guò)程。由于綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)對(duì)師生要求高，因此，教師編寫(xiě)了實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)和部分實(shí)驗(yàn)示范報(bào)告。

1.4 制作實(shí)驗(yàn)錄像及動(dòng)態(tài)模擬

由于實(shí)驗(yàn)室設(shè)備有限，為了使學(xué)生更好地理解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，我們制作了部分水處理動(dòng)態(tài)模擬（如平流式沉淀池、板框式壓濾機(jī)的過(guò)程與洗滌、活性污泥完全混合法基本流程等）和水體特性分析實(shí)驗(yàn)錄像（如水樣的采集與保存、溶氧儀的使用、藻類(lèi)和原生動(dòng)物的制片觀察、水中細(xì)菌總數(shù)的測(cè)定等），從而提高了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的理解。

1.5 實(shí)驗(yàn)的基本過(guò)程

按照時(shí)間進(jìn)度，“水質(zhì)科學(xué)基礎(chǔ)”綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的基本過(guò)程可以分為4個(gè)階段：實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段、制訂方案階段、組織實(shí)施階段、總結(jié)報(bào)告階段。具體的步驟是：發(fā)放實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)項(xiàng)目任務(wù)書(shū)（讓學(xué)生熟悉各類(lèi)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求）→學(xué)生選擇實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目（可依自己的興趣或所熟悉的知識(shí)）→制定實(shí)驗(yàn)方案→填寫(xiě)實(shí)驗(yàn)任務(wù)書(shū)、實(shí)驗(yàn)用品申請(qǐng)表→寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)預(yù)習(xí)報(bào)告→教師審核、修改→實(shí)驗(yàn)實(shí)施→數(shù)據(jù)分析與處理→寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)總結(jié)報(bào)告。

由于水質(zhì)分析項(xiàng)目中使用了許多化學(xué)試劑，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，還將實(shí)驗(yàn)室廢液回收列為綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)課題。這也是為了充分利用現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)室條件，培養(yǎng)學(xué)生綜合實(shí)踐能力，增強(qiáng)環(huán)境保護(hù)意識(shí)[8]。

1.6 綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的考核評(píng)價(jià)辦法

綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)有其本質(zhì)上的獨(dú)特性，所以建立和實(shí)施了以基本操作技能與創(chuàng)新能力并重的實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核體系，重視對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程的評(píng)價(jià)，從設(shè)計(jì)思路、實(shí)驗(yàn)操作能力、分析綜合能力、團(tuán)隊(duì)配合能力、創(chuàng)新能力及實(shí)驗(yàn)報(bào)告（或論文）等方面對(duì)學(xué)生進(jìn)行全方位綜合評(píng)價(jià)[9－10]。在綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生可能要經(jīng)歷多次的失敗、多次的嘗試，最后卻不一定能獲得成功。如果我們單純地看重實(shí)驗(yàn)結(jié)果而忽視實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行評(píng)價(jià)，那么可以說(shuō)實(shí)驗(yàn)是一種失敗。因此，加強(qiáng)對(duì)綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)各個(gè)環(huán)節(jié)的考核，注重對(duì)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)的考查。除了教師對(duì)學(xué)生評(píng)價(jià)，還包括學(xué)生自評(píng)、學(xué)生之間互評(píng)。綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)考核方法見(jiàn)表2。

表2 綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)考核方法

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)的完善

2.1 重視科研促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)

參加科研項(xiàng)目必然能提高教學(xué)水平，因此，我們不僅注意與同行的學(xué)術(shù)交流，而且注重參加各種科學(xué)研究項(xiàng)目，并將會(huì)議信息和科研項(xiàng)目的最新成果及時(shí)補(bǔ)充到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中[11]。近幾年共參加大型國(guó)內(nèi)和國(guó)際會(huì)議5人次，發(fā)表論文10篇（其中SCI收錄4篇），提高了教師教學(xué)能力和整體水平。

2.2 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)與實(shí)踐教改項(xiàng)目相結(jié)合

畢業(yè)設(shè)計(jì)是提高學(xué)生綜合素質(zhì)與創(chuàng)新能力的關(guān)鍵一環(huán)，也是高校教學(xué)工作中的一項(xiàng)常規(guī)性?xún)?nèi)容。將畢業(yè)設(shè)計(jì)與本實(shí)踐教改項(xiàng)目相結(jié)合，促進(jìn)了教改項(xiàng)目的完成。關(guān)于“反應(yīng)器模型設(shè)計(jì)與性能測(cè)試設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)”，設(shè)計(jì)并委托加工了2套SBR間歇式反應(yīng)器，指導(dǎo)了2個(gè)2003級(jí)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)。2008年5月學(xué)院為實(shí)驗(yàn)室購(gòu)置了SBR法污水處理模擬裝置，完成了1個(gè)2004級(jí)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)為教改項(xiàng)目的完成提供了經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)。近幾屆學(xué)生，都在使用教改項(xiàng)目的成果。

2.3 實(shí)驗(yàn)儀器的補(bǔ)充

實(shí)驗(yàn)儀器的缺乏影響了實(shí)驗(yàn)的正常開(kāi)設(shè)，我們多次向系、院領(lǐng)導(dǎo)反映，遞交書(shū)面報(bào)告，在2007年學(xué)校迎評(píng)創(chuàng)建的時(shí)候，學(xué)校為我們實(shí)驗(yàn)室補(bǔ)充了一些實(shí)驗(yàn)儀器，為部分實(shí)驗(yàn)的開(kāi)設(shè)提供了條件。

2.4 實(shí)驗(yàn)室章程的建立

經(jīng)過(guò)30多年的風(fēng)風(fēng)雨雨，水質(zhì)科學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室所繼承的原電廠化學(xué)水質(zhì)工程實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)破舊不堪。經(jīng)多次向上級(jí)部門(mén)反映并提交維修報(bào)告，終于在2005年得到了維修。為了使實(shí)驗(yàn)室條件建設(shè)工作逐步規(guī)范化，更好地適應(yīng)教學(xué)、科研任務(wù)計(jì)劃的完成，制定了水質(zhì)科學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室章程，包括質(zhì)量控制與安全管理2個(gè)方面[12－13]。

3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量調(diào)查與分析

采用不記名問(wèn)卷調(diào)查，對(duì)連續(xù)幾屆水質(zhì)工程系學(xué)生發(fā)放問(wèn)卷，調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析如下：

（1）52.9%的學(xué)生表示在實(shí)驗(yàn)課以外的時(shí)間想進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室做想做的實(shí)驗(yàn)。他們普遍反映，“我們經(jīng)過(guò)綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的磨練，感受到它最大的特點(diǎn)是沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)答案，一切的結(jié)果都是自己獨(dú)立思考、主動(dòng)探究得來(lái)的，這樣的課題可謂是‘科學(xué)研究的小型化’，對(duì)我們的科學(xué)精神、科學(xué)態(tài)度以及意志力的培養(yǎng)都大有裨益?！贝蠖鄶?shù)學(xué)生都表示，如果有機(jī)會(huì)，一定愿意抽時(shí)間到實(shí)驗(yàn)室完成一些綜合性、設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)。他們說(shuō)，“說(shuō)實(shí)話(huà)，大學(xué)階段的基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)基本上已經(jīng)磨滅了我們做實(shí)驗(yàn)的興趣，現(xiàn)在到實(shí)驗(yàn)室都是為了完成任務(wù)而已，很希望能真正地自己做一回主，認(rèn)認(rèn)真真地把一個(gè)實(shí)驗(yàn)做好、做透?！?/p>

（2）51.8%的學(xué)生認(rèn)為綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚺囵B(yǎng)同學(xué)之間的學(xué)習(xí)合作能力及團(tuán)隊(duì)精神，而人與人之間的合作能力及團(tuán)隊(duì)精神正是社會(huì)各界大力提倡的新型人際關(guān)系，亦是當(dāng)今社會(huì)對(duì)人才最基本的要求。

（3）對(duì)“水質(zhì)科學(xué)基礎(chǔ)”綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)課的印象，學(xué)生普遍反映較喜歡，非常喜歡者占12.9%，比較喜歡者占47.1%，一般者占29.4%，不喜歡者占10.6%，說(shuō)明本實(shí)驗(yàn)課總的來(lái)說(shuō)對(duì)學(xué)生有一定的吸引力。

（4）42.3%的學(xué)生認(rèn)為綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)對(duì)培養(yǎng)自己的實(shí)驗(yàn)操作技能幫助大，而57.7%的學(xué)生認(rèn)為一般，說(shuō)明在實(shí)驗(yàn)操作技能的培訓(xùn)方面還需加大投入力度。

（5）有50.6%的學(xué)生認(rèn)為本實(shí)驗(yàn)課的考核形式比較好，而40.0%的學(xué)生反映平平，9.4%的學(xué)生反映較差。說(shuō)明實(shí)驗(yàn)課（包括綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)）考核形式比較好，但有待進(jìn)一步完善。

（6）學(xué)生反映強(qiáng)烈的問(wèn)題之一是實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)設(shè)施條件較差，有47.1%的學(xué)生認(rèn)為好，23.5%的學(xué)生認(rèn)為一般，29.4%的學(xué)生認(rèn)為較差。說(shuō)明實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)設(shè)施條件還需改善。

（7）對(duì)于實(shí)驗(yàn)課學(xué)時(shí)，48.2%的學(xué)生認(rèn)為應(yīng)增加學(xué)時(shí)，43.5%的學(xué)生認(rèn)為學(xué)時(shí)適宜，8.2%的學(xué)生認(rèn)為應(yīng)減少。說(shuō)明實(shí)驗(yàn)課時(shí)應(yīng)適當(dāng)調(diào)整。

總體來(lái)說(shuō)，學(xué)生對(duì)本課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革持肯定的態(tài)度，并能夠積極參與。學(xué)生中68.2%的人認(rèn)為此實(shí)驗(yàn)對(duì)提高自己的思維能力、組織能力、動(dòng)手能力有著重要意義。58.8%的學(xué)生認(rèn)為綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)比驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)對(duì)自己的要求更高，同時(shí)收獲更大。51.8%的學(xué)生認(rèn)為綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驅(qū)⒁酝鶎W(xué)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)有機(jī)地結(jié)合在一起，相互之間聯(lián)系在一起，培養(yǎng)了自己綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力。

4 結(jié)束語(yǔ)

實(shí)踐證明，開(kāi)設(shè)水質(zhì)科學(xué)綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的方向，有利于培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和實(shí)際應(yīng)用能力，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力，有利于提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，最終有利于學(xué)生的就業(yè)與深造。

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