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环境工程开放性实验教学设计研究

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摘要:以《芬顿氧化废水实验》为例,借助在线课程教学,通过对环境工程实验项目进行全过程开放性教学设计,以学生为中心开展开放实验教学,充分提高学生自主学习能力和创新能力,全方位提高环境工程实验的教学效果。

关键词:环境工程实验;开放教学;自主学习;创新能力

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。

参考文献

[1]唐嘉陵,蒲云辉,王锡琴,等.新形势下环境工程专业本科实用型人才培养模式初探[J].广州化工,2019,47(7):180-181.

[2]熊玲,陈绍华.环境工程综合实验教学改革初探[J].广州化工,2018,46(5):143-144,169.

[3]张永利,周衍波,吴云影.基于废水混凝沉降处理的环境工程实验课程改革[J].当代化工,2014,43(12):2715-2717.

[4]谢明波,刘慧龙.环境工程实验课程的自主设计式改革[J].实验室研究与探索,2019,38(2):185-188,197.

[5]薛兵,刘虹.多孔陶瓷开放创新实验实践与探索[J].教育教学论坛,2019(15):150-151.

[6]李宏波.“双创+开放”的教学模式在道路工程检测课程实验教学中的应用[J].西部素质教育,2019,5(8):191-192.

[7]梁志辉,罗群.开放环境工程实验的探讨[J].东莞理工学院学报,2011,18(5):120-122.

作者:张吉强 张琼 张晨曦 单位: 滨州学院

环境工程开放性实验教学设计研究责任编辑:张雨    阅读:人次