祁紅學，劉 迎，安 靜，劉秀萍

(晉中學院化學化工系，山西 晉中 030619)

以工程專業(yè)認證為目標[1]，地方高校為培養(yǎng)應用型人才，踐行“課堂教學-實驗教學-課程設計-實習”一體化教學模式[2]。這對大學生動手能力、實踐能力的提升提出了更高的要求。以培養(yǎng)學生能力為導向[3]，實驗課程是提高學生實踐能力的重要途徑。水處理工程及其實驗是環(huán)境科學與工程類專業(yè)的專業(yè)核心課程之一，對環(huán)境類專業(yè)學生工程技術應用能力的培養(yǎng)發(fā)揮著至關重要的作用。

在傳統(tǒng)教學模式下，大中型實驗設備與裝置數量有限，實驗中每組學生人數較多，上課時只有一部分學生能夠操作實驗設備及裝置，另一部分學生的動手能力得不到很好地鍛煉，嚴重影響學生參與實驗操作的積極性。學生參與度不高，主動性未能充分調動，長此以往，不利于學生實驗能力的提高。2015年，韋文珍等[4]報道，“大循環(huán)式”教學在《實驗化學》教學中進行了運用，即一學期內所有開設的實驗內容同時進行，充分有效地利用了實驗設備和資源，提高了儀器設備的利用率。但在這種教學方法實施過程中，也存在很多的問題。鑒于此，為了提高教學質量和效率，著力推進專業(yè)認證，對于水處理工程實驗采用“大循環(huán)式”教學，結合實際教學情況和教學要求及人才培養(yǎng)標準，進行了以下探索與改進。

1 “大循環(huán)式”實驗教學模式的優(yōu)勢

1.1 “大循環(huán)式”能充分地利用實驗設備

“大循環(huán)式”教學有利于節(jié)約教學資源，學生在不同時間階段輪流操作一套設備，有利于設備使用的最大化，避免了教學資源的浪費。有利于實驗教學的全覆蓋。以水處理工程實驗為例，大部分的實驗都具有設備占地面積大，實驗操作耗時長的特點。傳統(tǒng)教學方法想要在一次課內讓所有學生動手參與實驗，顯然是不切實際的。而“大循環(huán)式”教學能較好的解決這一問題，確定本學期的實驗內容，提供相應設備后，學生分為若干小組，流動循環(huán)進行操作，可以保障每個學生均能操作每臺設備，參與每個實驗。從學生主體來看，有利于學生對每個實驗操作、每個實驗設備的認識和理解，為日后學生的專業(yè)發(fā)展做準備。從教師的角度看，有利于有效針對每個實驗的要求，每個學生的特點開展教學。

1.2 “大循環(huán)式”最大程度地訓練學生動手能力

“大循環(huán)式”教學模式在一定時間段內降低了儀器的使用人數，為學生提供了更好的操作環(huán)境，有利于學生最大程度地參與實驗教學，充分參與實驗的每個環(huán)節(jié)，加深學生實驗過程的印象。學生能夠更主動了解實驗背景，做好實驗預習，加強實驗基本理論的理解，提高動手能力，培養(yǎng)實驗思維，有利于學生科學素養(yǎng)和科學態(tài)度的培養(yǎng)以及學生創(chuàng)新能力的發(fā)展。

2 “大循環(huán)式”實驗教學模式中存在的問題及改進措施

2.1 實驗進度和理論教學不一致，理論教學應提前于實驗課程開設

“大循環(huán)式”教學以固定數目的實驗項目為一個周期，學生分組同時開展該實驗周期下的不同實驗，依次循環(huán)完成實驗。它很好地解決了實驗器材不足，打破了時間空間的限制。

但是，正是由于它的特點，“大循環(huán)式”教學最大的問題就是理論教學與實驗教學的進度不符，這嚴重影響了實驗教學的效果。針對這一現象所做的改進是：理論教學早于實驗教學一學期開設。實驗實施需要基于實驗理論教學，加強基礎知識理解，強化基礎實驗操作，進一步培養(yǎng)運用理論知識的能力，同時實驗理論教學應盡量避免與實驗操作教學間隔時間過長，以免因理論知識遺忘造成的理論與實驗脫節(jié)。

2.2 適度增加綜合性與設計性實驗的比例

水處理工程實驗的設置，以基礎性實驗、綜合性實驗、設計性實驗三大類設置。對于基礎實驗，例如水處理工程實驗項目中，混凝實驗、沉淀實驗、活性炭吸附實驗等，以基礎實驗操作技能培養(yǎng)為主，強調學生基礎類實驗操作的規(guī)范和訓練。針對此類實驗，應該使用“大循環(huán)式”教學，原因在于大循環(huán)式教學可以做到學生實驗操作的全覆蓋，可以使每個學生參與到實驗操作中，掌握每臺實驗儀器的操作規(guī)范和使用流程，不會因時空限制而得不到訓練。但基礎驗證性實驗的比例較高，則涉及的知識面較窄，教學內容創(chuàng)新性不強[5]。同時開設綜合性、設計性實驗，更能體現以學生為主體。

綜合性實驗的設置，例如生活污水、印染廢水處理等綜合性實驗，則是以多種基礎性實驗操作構建起的綜合型實驗，它往往涉及多種實驗儀器和實驗手段。所以在使用“大循環(huán)式”教學時，盡可能在一次實驗周期中避免同一臺儀器同一操作的重復使用，或者說在一個實驗組別中不要安排具有大量相似實驗操作的實驗，從而使學生在一個實驗周期中可接觸更多的實驗設備。

而設計性實驗需要多種實驗方法和工藝，對于提高學習主動性，培養(yǎng)學生獨立解決實際問題的能力具有重要的作用。例如焦化廢水處理達標等綜合性實驗，它主要是培養(yǎng)學生實驗設計能力和創(chuàng)新創(chuàng)造能力，利用已有的知識和實驗技能，通過查閱資料，自主設計實驗，制定計劃，然后在老師的指導下開設實驗，既調動了學生實驗的積極性與主動性，又培養(yǎng)了團隊合作精神。

2.3 每節(jié)課所有實驗同時開設，需加強實驗準備投入，構建“三方”合作機制實施教學

在進行“大循環(huán)式”教學實驗時，同時進行多個實驗，涉及的實驗范圍廣和人數多，單靠教師指導教學，會造成教師的工作負擔較重，無法顧及所有學生，所以實驗員也應該參與到實驗教學過程中輔助教學。首先，學生是學習的主體，萬事開頭難，只要經過第一次實驗課的歷練，每個學生在之后的實驗中都可以成為小老師，同學之間的相互討論與幫助，較傳統(tǒng)式教學有較大地改觀，在教師輔助下通過階段性總結，對比不同分組間學生實驗結果，可使學生查漏補缺，討論實驗中各種影響因素，加深對實驗的理解。這也是“大循環(huán)式”教學的一大特色。其次，應該加強教師在實驗教學中的主導作用[6]，對學生的學習起到了定位和指導的作用。在實驗前后，要求教師發(fā)揮其指導作用，針對學生遇到的問題引導學生進行分析，從而進一步解決問題。再者，實驗員的輔助教學作用也應大力加強。整個實驗過程中，對學生進行操作的正確指引，規(guī)范實驗流程，糾正學生實驗操作中的錯誤。經過一個實驗周期之后，從教學管理來看，構建教師、實驗員、學生“三方”合作機制能夠很好地保證實驗教學的實施。

2.4 實驗設計相對獨立，“大循環(huán)式”教學應在大學高年級進行

一般的實驗教學流程都遵循由易到難，由簡到繁，在培養(yǎng)學生的基礎操作技能的基礎上逐步增加教學難度，做到逐步提高學生實驗能力和實驗思維的養(yǎng)成。而“大循環(huán)式”教學的實施過程中各個實驗間相對獨立，這就要求學生要有一定實驗操作基礎，具備一定的操作技能。鑒于此，“大循環(huán)式”教學模式應面向大學高年級開設，如水處理工程實驗在大學三年級開設。通過前期一、二年級基礎性實驗的訓練，受過相關實驗的理論指導和操作規(guī)范指導，學生已經掌握了常規(guī)儀器與設備的使用操作，有利于既定實驗的順利進行。否則，實驗進行過程中再去進行部分基礎性實驗操作的學習，會造成實驗時間過長，實驗任務負擔過重，造成學生學習疲勞，不利于該實驗的進行。

工程專業(yè)認證背景下，應以社會需求和成果為導向[7]，加大對學生工程素質的培養(yǎng)[8]，構建梯級實驗培養(yǎng)環(huán)節(jié)[9]。例如在實際污水處理過程中，污水處理廠的污水處理系統(tǒng)是由多個處理單元組成，運行復雜，通過綜合性和設計性實驗的鍛煉[10]，更能適應實際的需要。除加大綜合性和設計性實驗的比例以外，通過虛擬仿真技術[11]或實體實驗與仿真技術相結合[12]，利用網絡構建在線虛擬實驗平臺[13]或在線模擬實驗[14]，注重與實際工程相結合[15]，實行開放式實驗教學[16]或對實驗室進行預約開放[17]等多種舉措緊密結合，讓學生在開課期間自主安排實驗時間，類似做課題研究式地完成實驗，從而使學生既掌握基本原理和操作，又能熟練地處理分析數據，像寫科研論文一樣完成實驗報告，對工科專業(yè)學生實踐能力地培養(yǎng)大有裨益。

3 結 語

在工程專業(yè)認證的背景下，實驗技能的培養(yǎng)對于工科專業(yè)學生實踐能力的培養(yǎng)極其重要。在大學高年級中，采用“大循環(huán)式”實驗教學模式，通過實驗課程晚于理論課一學期開設、增加綜合性和自主性實驗的比例、構建“三方”合作教學機制的策略，能夠較好地解決實驗教學時空、設備的限制，做到實驗教學的全覆蓋，有利于地方高校實驗教學的發(fā)展。同時針對該教學模式下的教學現狀，應該具體問題具體分析，揚長避短，不斷完善實驗教學體制，改進“大循環(huán)式”教學方法，充分發(fā)揮其在實驗教學中的長處，做到理論教學與實驗教學的有機統(tǒng)一。著力培養(yǎng)學生實驗科學素養(yǎng)，提高學生的動手操作能力，強化實驗思維的訓練。