環(huán)境工程實驗“工程化”教學(xué)體系的改革與實踐

沙昊雷+楊國靖+羅薇楠+白春節(jié)

摘要：結(jié)合近幾年國內(nèi)多所高校環(huán)境工程實驗教學(xué)改革的實踐成果，浙江萬里學(xué)院環(huán)境工程實驗教研組根據(jù)實際情況，完善了該實驗的“工程化”實驗教學(xué)內(nèi)容，增加了開放性和項目式實驗教學(xué)內(nèi)容，健全了“工程化”教學(xué)的考核評估體系。實踐結(jié)果對提高環(huán)境工程實驗教學(xué)效果有指導(dǎo)和推動作用。

關(guān)鍵詞：實驗教學(xué)；環(huán)境工程；開放性實驗；教學(xué)改革

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）16-0265-02

所謂“工程化”，是指通過工程構(gòu)思、工程設(shè)計和制造，將知識形態(tài)的科學(xué)理論、概念、模型和規(guī)律轉(zhuǎn)變?yōu)槲锘癄顟B(tài)的商品，是實現(xiàn)經(jīng)濟效益和社會效益的主要途經(jīng)。這一轉(zhuǎn)變過程不僅要以工程科學(xué)作為基礎(chǔ)，以工程技術(shù)為手段，更需要工程創(chuàng)新的理念?！肮こ袒苯逃纫?qū)W生傳授現(xiàn)代科技知識，更要不斷滲透工程技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容，使其體會并掌握工程設(shè)計、工程實踐的規(guī)律和方法。強化對學(xué)生的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，構(gòu)建起以工程應(yīng)用為背景的實驗教學(xué)新體系，是高等學(xué)院工科專業(yè)“工程化”教學(xué)的根本任務(wù)。環(huán)境工程是實踐性較強的專業(yè)，專業(yè)實驗課需要學(xué)生自己動手操作和創(chuàng)新設(shè)計，實驗過程不僅可以加固理論知識，還可以培養(yǎng)學(xué)生的動手操作能力。隨著社會經(jīng)濟和環(huán)保產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，培養(yǎng)具有創(chuàng)新和實踐能力的環(huán)境工程人才，不但需要師資隊伍自身的發(fā)展和提高，也需要加強實驗教學(xué)的改革與創(chuàng)新[1，2]。本文借鑒國內(nèi)多所高校在環(huán)境工程實驗教學(xué)中的改革，通過對當(dāng)前工程人才的社會需求和專業(yè)培養(yǎng)問題進行相關(guān)分析，結(jié)合我校環(huán)境工程實驗的教學(xué)實際，提出了對環(huán)境工程專業(yè)實驗教學(xué)模式改革的幾點看法。

一、環(huán)境工程實驗教學(xué)中的問題

環(huán)境工程實驗是培養(yǎng)環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生的實驗技能，提高動手能力與創(chuàng)新能力的重要手段和途徑，由于各種原因，實驗教學(xué)中還存在一些問題，影響環(huán)境工程實驗的教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)[3-5]。

1.實驗室資源缺乏。近些年，國內(nèi)很多高校由于擴招，使得學(xué)校硬件與學(xué)生數(shù)量的比例不協(xié)調(diào)，導(dǎo)致實驗用房和儀器緊缺，使實驗教學(xué)困難重重。實驗開設(shè)過程中，每組人數(shù)的增加使得學(xué)生動手機會減少，實驗室緊缺導(dǎo)致實驗安排顯得越來越難。

2.實驗教學(xué)內(nèi)容和方法不夠創(chuàng)新。目前很多高校的環(huán)境工程實驗內(nèi)容以驗證性為主，綜合性和創(chuàng)新性實驗項目較少，結(jié)合環(huán)境工程專業(yè)的應(yīng)用性知識偏少，一些實驗僅僅檢測純物質(zhì)，而不是從環(huán)境中實際取樣，這不利于學(xué)生發(fā)現(xiàn)和解決實際問題。有些實驗內(nèi)容過于簡單，或者是所用的儀器設(shè)備落后，跟不上實驗教學(xué)的發(fā)展趨勢。

3.儀器設(shè)備利用率偏低。國內(nèi)高校的環(huán)境工程專業(yè)基礎(chǔ)實驗室一般配置2～3名實驗員進行全程監(jiān)管和維護，做到教學(xué)儀器的共享，但對于高端檢測和分析儀器（如質(zhì)譜儀等），則是屬于專人專管，而有部分實驗室只針對研究生和教師從事科學(xué)研究開放，對本科生不開放，造成儀器設(shè)備的使用率低下、實驗室資源浪費。

二、“工程化”實驗教改內(nèi)容的探討

（一）完善實驗教學(xué)內(nèi)容

環(huán)境工程專業(yè)實驗針對性和綜合性較強，實驗準(zhǔn)備工作量大，內(nèi)容更新快，因此實驗室需要不斷進行儀器設(shè)備的更新，改進實驗裝置，從而保持在專業(yè)領(lǐng)域中的先進水平。同時對傳統(tǒng)實驗加以審校和改進，將驗證型實驗逐步向創(chuàng)新型、綜合型實驗轉(zhuǎn)變。擴充和整合新實驗內(nèi)容中所涵蓋的知識點，建立起知識點間的有機聯(lián)系。將環(huán)境工程設(shè)計思想融入實驗教學(xué)中，使實驗不僅能夠驗證專業(yè)理論，同時學(xué)生也能夠?qū)こ淘O(shè)計的基本思路有進一步的了解。

例1：水污染控制工程實驗中，我校將幾個驗證性實驗進行整合，將水處理流程的各個單體工藝通過水管連接起來，組成了一個專業(yè)綜合型實驗，命名為“廢水綜合處理實驗”，該實驗包含初沉池、物化處理、生物處理、二沉池、污泥濃縮池、板框壓濾機的使用等環(huán)節(jié)，其中生物處理可以是活性污泥池、接觸氧化池、氧化溝池或生物轉(zhuǎn)盤等。通過增加對每個處理工藝進出水水質(zhì)指標(biāo)（COD、氨氮等）的監(jiān)測分析，使學(xué)生掌握設(shè)備和儀器的操作技術(shù)和監(jiān)測手段，對學(xué)生動手能力和“工程化”設(shè)計能力的提高效果顯著。例2：大氣污染控制工程實驗中，我校開設(shè)了幾個與工程應(yīng)用相關(guān)的實驗項目：旋風(fēng)除塵器性能測定、袋式除塵器性能測定、噴霧干燥法煙氣脫硫?qū)嶒灪蛪A液吸收SO2實驗等。在實驗室改造中，將相關(guān)的實驗進行系統(tǒng)整合，可同時對多個廢氣處理裝置進行串聯(lián)，并監(jiān)測實驗裝置進出口的廢氣濃度指標(biāo)，使學(xué)生得到綜合性訓(xùn)練，豐富了實驗教學(xué)內(nèi)容，同時也提升了教學(xué)的層次和水平。

（二）大力開展開放性實驗教學(xué)

目前我校依托省重點實驗室和市重點實驗室，已開設(shè)的開放性實驗有以下幾種。

1.校園人工湖水的COD、BOD5、NH■的檢測。該實驗結(jié)合環(huán)境工程水處理和環(huán)境監(jiān)測基本知識技能，進行取樣、測定、分析和評價，拓寬學(xué)生的環(huán)境監(jiān)測與應(yīng)用知識面，為培養(yǎng)學(xué)生的動手和科研能力打下較好的基礎(chǔ)。

2.校園生活污水的接觸氧化法處理實驗。通過該實驗使學(xué)生鞏固生物膜的培養(yǎng)方法與微生物鏡檢技術(shù)，了解和掌握生物接觸氧化法的運行機制和日常管理，使學(xué)生對環(huán)境工程類的設(shè)計和工藝參數(shù)選擇有更深刻的了解和認識。

3.用大型儀器分析環(huán)境樣品的應(yīng)用實驗。用環(huán)境監(jiān)測、儀器分析等基本知識，監(jiān)測水環(huán)境和土壤環(huán)境中的重金屬、有機污染物的測定，要求學(xué)生現(xiàn)場采樣，實驗室樣品處理以及標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)配置和標(biāo)準(zhǔn)曲線建立，培養(yǎng)學(xué)生實際動手能力和解決環(huán)境相關(guān)問題的能力。

（三）加強項目式實驗教學(xué)

開設(shè)有特色的實驗專題研究能夠有效培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力，提高大學(xué)生的素質(zhì)。我校多方開創(chuàng)條件、采取有效措施積極鼓勵學(xué)生盡早進入實驗室，比如設(shè)立本科生創(chuàng)新基金項目，覆蓋面達到50%以上，跟隨教師加入科研工作，與素質(zhì)拓展項目或畢業(yè)（設(shè)計）論文掛鉤，以提交實驗報告或小論文的形式完成，即項目式實驗教學(xué)。另外，學(xué)院開展了“挑戰(zhàn)杯”、“新苗人才計劃”等課外科技活動，組建了課外科技活動實驗室，配備了基本的儀器，并對學(xué)生開放。同時，學(xué)院也加強了校外創(chuàng)新實踐基地的建設(shè)，安排學(xué)生在實習(xí)基地輪流開展相應(yīng)的實驗，如在城市污水處理廠，學(xué)生自己動手采集水樣和污泥樣，在專業(yè)教師和污水廠工程師的指導(dǎo)下，分析水質(zhì)指標(biāo)、觀察污泥樣的性狀等。通過項目式實驗教學(xué)，以基礎(chǔ)理論為指導(dǎo)，在現(xiàn)場充分了解污水廠構(gòu)筑物、污水處理工藝，并進一步掌握污水處理過程工藝參數(shù)的變化規(guī)律，全面實現(xiàn)學(xué)生理論—實踐—理論的積累，提高學(xué)生的創(chuàng)新思維能力和現(xiàn)場分析、解決問題的能力。endprint

（四）健全“工程化”教學(xué)的考核評估體系

對環(huán)境工程實驗成績評價，過去只看重實驗理論筆試和實驗考試的結(jié)果，忽視實驗過程。為充分發(fā)揮評價的激勵作用，提高實驗教學(xué)效果，以能力培養(yǎng)為核心，我們建立了多樣化的考核方式，對學(xué)生的學(xué)習(xí)過程進行全面的評價，如圖1所示。

實驗課程成績包括以下四部分：①實驗平時操作成績（50%）：主要對學(xué)生的實驗預(yù)習(xí)、回答問題、過程操作及實驗報告做個評分，分別占5%、5%、20%和20%；②實驗操作成績（25%）：主要考查學(xué)生的基本操作和基本技能；③綜合知識考核成績（25%）：主要考查學(xué)生的基本理論知識。

這種成績評定方法注重對學(xué)生求知過程的評價，反映了學(xué)生除實驗基本知識和基本技能以外的綜合素質(zhì)的發(fā)展，能有效激勵學(xué)生形成積極的學(xué)習(xí)態(tài)度和科學(xué)探究精神，能夠較全面、客觀、公正地反映出學(xué)生學(xué)習(xí)環(huán)境工程實驗的情況，大大調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高了環(huán)境工程實驗的教學(xué)質(zhì)量。

三、結(jié)語

通過幾年的教學(xué)實踐，我校環(huán)境工程專業(yè)實驗教學(xué)質(zhì)量有了較大提高，在歷年的畢業(yè)論文與畢業(yè)設(shè)計階段，明顯感覺到學(xué)生自主設(shè)計和學(xué)習(xí)能力的提升，動手實驗?zāi)芰υ鰪?，用人單位對我校環(huán)境工程畢業(yè)生的能力也有較好的評價，但環(huán)境工程“工程化”實驗教學(xué)體系的改革是一個長期任務(wù)，專業(yè)教師要不斷探索并完善相關(guān)教學(xué)方法和模式，堅持實驗教學(xué)內(nèi)容的應(yīng)用性和工程性，關(guān)注對學(xué)生綜合能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，不斷積累經(jīng)驗，使環(huán)境工程實驗教學(xué)更上一個臺階。

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