盛红坤，张 晨，李国东

(南开大学滨海学院，天津 300270)

《膜科学与技术实验》是环境学科的一门基础实验课，包含膜材料制备、膜在气体分离、反渗透及渗析等领域应用、膜分离器组建、膜分离过程计算、液膜及荷电膜在新能源领域的重要作用等多个知识模块，涉及材料、数学、化工、计算软件、电子、机械制造等多个学科的整合特征[1]。因此，此课程内容涵盖了从学科基础到科研前沿的诸多领域，既能够实现与学生巩固水污染控制基本专业知识[2]，又可以让学生对于膜科学与技术学科具有充分的认识，有利于扩展就业面[3]，为以后相关的工作和科研打下坚实的基础。

为培养环境学科复合型应用人才，扩展学生的就业方向，对《膜科学与技术实验》教学进行改革，提出了“一个中心，两条主线，三个层次，四种能力”课程建设目标。通过教学改革不仅使学生加深对膜分离技术基础原理的理解，更提高了学生的实验动手能力、敏锐的观察能力、运用各种实验手段正确获取实验数据能力、分析归纳和解决实际问题的综合能力，增强了创新意识和实践能力[4]，培养高素质应用人才。

1 目前《膜科学与技术实验》教学存在的问题

1.1 学生缺乏独立思考的空间

实验时实验装置前围着一群学生，教师介绍实验流程，实验原理，操作步骤和方法，如何数据记录及数据处理，学生按要求去测定几组数据，教师无法保证讲课效果，学生对实验感到单调乏味，被动应付，束缚了学生的个性和创新能力的发展。每次实验前虽然要求学生进行预习，但实际效果不佳，实验时有的学生面对实验装置仍茫然不知所措，有的则边看实验指导书边“照方抓药”式进行操作，缺乏开动脑筋去独立思考、独立操作和综合分析等能力方面的培养。

1.2 学生缺乏独立动手的机会

膜科学与技术实验具有工程实验的特点，实验的装置相对较大，因此在实验教学过程中受到时间、场地、设备等因素的限制，一般五、六个学生一组完成实验，每人在整个实验过程中只负责记录某一数据，或操作某一部分，缺乏动手操作整个实验过程的机会。

1.3 学生缺乏对实验的深刻理解

膜科学与技术实验的介质在管道和膜器中进行，无法观察到实际的实验现象或产生故障的情况，学生实验后，一知半解，印象淡薄收获不大。

2 《膜科学与技术实验》课程教学改革方法

膜材料是新兴的功能材料，膜科学技术是涉及多学科的高新技术交叉学科[5]。通过本课程的学习，要求了解膜科学技术的发展概况；了解各种分离膜的性能及应用；掌握各种分离膜的制备、结构及主要性能；掌握各种膜组件的工作原理。

本课程以就业为导向，根据膜分离技术在环保领域的应用，紧密结合膜技术运作需要，确定本课程的教学内容；以典型膜分离工程为载体，引导相关专业理论知识，使学生在项目实践中加深对专业知识、技能的理解和运用；掌握膜分离技术的实践运用，让学生知道膜技术在环境保护中应用的重要性及广泛性，引导学生创新意识，促进膜的开发技术；培养学生的综合职业能力，满足学生职业生涯发展的需要[6]。

基于课程的性质及目的，实验教学改革总体设计思想可以概括为“一个中心，两条主线，三个层次，四种能力”。一个中心：以培养学生对膜分离技术的自我提升和终身学习的兴趣和工程应用能力为中心；两条主线：基本的实验操作技能和工程应用能力为两条相结合的主线；三个层次：基础实验、综合实验、设计实验三个不同层次实验相结合；四种能力：着重培养学生的团队协作能力、实践动手能力、创新能力、工程应用能力。

2.1 凝练实验教学内容，优化实验教学体系

根据学科培养目标和教学大纲对实验内容进行必要的调整，不断优化实验教学内容。膜分离实验分为基础实验与工程实验两大版块，相应的实验理论、实验方法和知识点贯穿在每个实验中，教学内容突出重点，使学生通过每个实验，掌握各种膜分离技术不同的使用方法。

2.2 改善教学方法，提升学生学习兴趣

采用分层次、多种形式组织膜分离技术实验教学。通过学生操作、演示实验、教具模型、工程设备实物、多媒体教学等增强学生感性认识和对膜分离技术基本原理的理解，提高学生对实物装置的兴趣，调动学生的积极性，提高教学质量。

2.3 完善教学模式，开设计算机仿真实验

传统的实验模式过分强调教师的教学主体作用，实验教学手段单一落后，已远远不能满足时代发展对人才培养的要求，运用现代信息技术，将计算机作为媒体给学生提供一个环境，人机交互对话进行学习的一种教学方法，改变以往传统教学模式，补充实物实验膜设备中无法观察的不足，将工程实践展现在学生面前，弥补学生工程概念的不足，提高教学质量。

2.4 因材施教，分层次教学

实验教学分必做与选做实验，学生完成第一层次必做基础实验后，可选做第二层次扩展综合实验，对学有余力的学生可进一步选做第三层次的设计、工程型实验。在实验指导方式上进行改革，采用“扶着走→指着走→自己走”，逐步放手，充分发挥学生的主观能动性，使学生真正地即动手又动脑完成每个实验。

2.5 自主设计开发综合实验装置，完善实验教学硬件设备条件

由于膜分离试验课程在国内还处于起步建设阶段，没有完整的实验装置，可以积极自主研发综合的膜分离实验装置，为学生搭建先进的实验平台，以提高学生的实践能力和综合素质。

2.6 开设工程实物装置教学

收集一些废旧的不同类型的膜分离设备的部件、管件等实物，如：各种膜组件的实物、泵的零部件等供学生拆卸组装，可使学生增强对膜技术单元设备工作原理、结构等的感性认识，提升学生学习的主动性。

3 结束语

通过特色课程建设，整合优化教学体系，更新实验教学内容，如膜分离技术工程应用技术及新的研究方法，使实验教学体系和教学内容适应当前高层次应用型环保人才的需要；通过教学方法和模式的改革，把工程实践设备、膜组件部件等实物引入课程，极大地激发学生学习的主观能动性，提高学习的效率；把计算机仿真作为实验教学手段，发挥多媒体教学的技术优势，提高教学质量；分层次教学，开设基础实验、综合实验及设计实验，在膜技术实验教学中，突出对学生的创新意识和创新能力的培养，特别是培养了学生对膜技术的研究应用的兴趣，提高了学生开展膜技术工程实验的能力。