環(huán)境工程專業(yè)實驗教學(xué)改革與創(chuàng)新

王建兵++宋巖++于彩虹++徐東耀++何緒文

摘 要：通過分析傳統(tǒng)環(huán)境工程專業(yè)實驗教學(xué)中存在的實驗教學(xué)形式不合理、教學(xué)內(nèi)容與社會需求不匹配、實驗設(shè)備落后，缺乏健康完善的競爭機制和教師實驗技能得不到更新等問題，結(jié)合我校環(huán)境工程專業(yè)實驗教學(xué)改革的實際經(jīng)驗，提出環(huán)境工程實驗教學(xué)改革的新思路以及具體的實施方案，包括改革傳統(tǒng)教學(xué)觀念和教學(xué)模式、建設(shè)多層次實驗室建設(shè)、更新實驗教學(xué)內(nèi)容、加大多媒體應(yīng)用等手段、建立健全的師生考核機制等，從而實現(xiàn)培養(yǎng)高素質(zhì)、綜合型、創(chuàng)新型環(huán)境工程人才的目的。

關(guān)鍵詞：環(huán)境工程 試驗教學(xué) 創(chuàng)新

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）08（a）-0120-01

環(huán)境工程是一門辯證的、在解決矛盾中不斷發(fā)展的技術(shù)科學(xué)，因此需要不斷完善其實驗教學(xué)形式。在這種形式下，高校環(huán)境工程專業(yè)實驗教學(xué)必須進行深入的改革，在培養(yǎng)學(xué)生的基本素質(zhì)基礎(chǔ)上，要增強學(xué)生的運用多學(xué)科知識的綜合實踐能力，培養(yǎng)學(xué)生運用多學(xué)科知識的綜合創(chuàng)新能力，培養(yǎng)出高品質(zhì)的創(chuàng)新性人才來滿足社會的需求[1-3]。

該文針對當(dāng)前新形勢下環(huán)境工程實驗教學(xué)的要求，結(jié)合近年來作者在環(huán)境工程專業(yè)實驗教學(xué)改革與創(chuàng)新中的體會，提出實驗教學(xué)改革思路，旨在為環(huán)境工程專業(yè)實驗教學(xué)體系的完善和發(fā)展提供參考，并為環(huán)境工程專業(yè)高質(zhì)量創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)提供可以借鑒的方法。

1 新形勢下環(huán)境工程實驗教學(xué)存在的不足

1.1 實驗教學(xué)形式不適應(yīng)培養(yǎng)具有綜合實踐能力學(xué)生的需要

盡管不少學(xué)校已經(jīng)意識到了環(huán)境工程專業(yè)是一門實踐性和工程性很強的學(xué)科，并在教學(xué)過程中不斷加強實驗教學(xué)的比例，但目前的環(huán)境工程專業(yè)實驗教學(xué)形式的設(shè)計仍然存在較大的不足。

當(dāng)前，環(huán)境工程專業(yè)實驗教學(xué)一般仍以驗證性為主，缺乏綜合性和創(chuàng)新性的實驗。實驗結(jié)果及分析基本與理論知識完全一致，也就是說一些實驗的設(shè)計讓學(xué)生在試驗之前就能夠猜到試驗結(jié)果，學(xué)生認為試驗結(jié)果在意料之中，沒有分析其產(chǎn)生的根本原因，達不到預(yù)期效果，僅僅作為理論驗證的手段。當(dāng)前的試驗教學(xué)形式存在另外一個較大的問題是形式單一，重復(fù)率高，有的學(xué)校的環(huán)境工程十幾年來重復(fù)著同一個試驗，不同類型的學(xué)校的環(huán)境工程專業(yè)開展的試驗教學(xué)形式一樣。目前網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展給各行各業(yè)帶來了巨大的沖擊，環(huán)境工程專業(yè)試驗教學(xué)也不例外，很多學(xué)校的教學(xué)形式往往是從上屆或者是從互聯(lián)網(wǎng)上復(fù)制來的，這種重復(fù)率較高的試驗教學(xué)形式對于學(xué)生沒有任何吸引力，因為也是激不起學(xué)生的探索積極性，無法進行綜合實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

1.2 部分實驗教學(xué)內(nèi)容與社會需求不匹配

近年來，環(huán)境工程的技術(shù)和方法獲得了飛速發(fā)展，尤其是環(huán)境監(jiān)測發(fā)展更為迅速。當(dāng)前，空氣、水質(zhì)監(jiān)測向法規(guī)化、標準化、規(guī)范化全面邁進，同時固體廢棄物的監(jiān)測也逐步開展；監(jiān)測項目逐步轉(zhuǎn)向以有毒有害物質(zhì)為重點、以“三致”毒物為中心；空氣、水質(zhì)的自動監(jiān)測系統(tǒng)進一步發(fā)展、完善、成熟；實驗室的數(shù)量、裝備有很大發(fā)展，涌現(xiàn)出了一批裝備有大量大型儀器的高水平的實驗室，GC、GC/MS、HPLC、AA、ICP-AES等大型儀器逐步在分析測定中起主導(dǎo)作用。但是我們不少環(huán)境工程專業(yè)的實驗教學(xué)內(nèi)容基本還停留在pH、溫度、濁度、電導(dǎo)率、COD、BOD、氨氮等常規(guī)監(jiān)測和分析上。環(huán)境生物技術(shù)已經(jīng)成為環(huán)境污染治理技術(shù)中的主流，但是很多高校的環(huán)境工程專業(yè)實驗教學(xué)內(nèi)容還是停留在物理化學(xué)處理技術(shù)研究上面，大部分學(xué)校還沒有開設(shè)環(huán)境微生物實驗，已開設(shè)環(huán)境微生物實驗的一些院校，也均是結(jié)合生物專業(yè)開設(shè)細菌計數(shù)、染色等簡單實驗，而對環(huán)境工程專業(yè)經(jīng)典的活性污泥培養(yǎng)、厭氧速率常數(shù)測定等實驗均沒有涉及。這就導(dǎo)致學(xué)生在校學(xué)到的知識和在工作崗位上需求的知識的嚴重脫節(jié)，使學(xué)生產(chǎn)生了學(xué)無所用的感覺，最終導(dǎo)致了學(xué)生的厭學(xué)。

1.3 實驗教學(xué)設(shè)備儀器不足或配置落后

目前，缺乏足夠的實驗教學(xué)設(shè)備是我國環(huán)境工程實驗教學(xué)中存在的一個主要問題。實驗過程中一般幾個學(xué)生共用一臺儀器，不能保證每位同學(xué)的動手能力都得到提高；一些大型儀器則多采用老師演示學(xué)生觀看的方法，學(xué)生不能實際操作練習(xí)，因而就無法對整個實驗過程有一個全面的了解。很多本科生在校期間都沒有機會將COD、BOD和氨氮等常規(guī)指標的全部測試過程進行一次，導(dǎo)致對這些基礎(chǔ)測試缺乏深入的了解，很多本科生走出學(xué)校仍不知COD測試時需要消除氯離子和還原性物質(zhì)干擾、工業(yè)廢水分析氨氮時需要采用蒸餾消除干擾。由于實驗儀器的限制，導(dǎo)致與現(xiàn)代環(huán)境技術(shù)相關(guān)的實驗課程無法開設(shè)，學(xué)生無法掌握現(xiàn)代環(huán)境工程實驗技術(shù)和環(huán)境分析技術(shù)。以至于走上工作崗位，有的學(xué)生根本不認識這些儀器，更不會使用這些儀器。因而需要用人單位對其進行重新培訓(xùn)，這就導(dǎo)致用人單位覺得高校培養(yǎng)的人才不合格。實驗設(shè)備的缺乏直接導(dǎo)致了學(xué)生知識體系和實踐能力的缺失。

1.4 教師的實驗技能得不到及時更新

實驗室是培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新人才的重要基地，需要高素質(zhì)的實驗人員，更需要有豐富的教學(xué)和實踐經(jīng)驗的實驗師。但是在高校中，由于傳統(tǒng)觀念和分配制度等原因，實驗室留不住高學(xué)歷高素質(zhì)的人才，尤其是專業(yè)基礎(chǔ)課實驗室。目前科技發(fā)展速度相當(dāng)快，實驗分析內(nèi)容已不再是簡單的COD、BOD、氨氮的分析，不少實驗室需要分析持久性有機物、消毒副產(chǎn)物和重金屬等指標。樣品分析越來越傾向于微量和衡量分析，所需要的前處理方法和手段更復(fù)雜，一些樣品的前處理析要用到固相萃取、吹掃捕集、熱脫附和微波消解等方法。然而這些儀器早些年還只在國內(nèi)一些頂級實驗室才能用到。很多實驗教師并沒有在這些頂級實驗室學(xué)習(xí)和進修的經(jīng)歷，因而他們原有的知識和水平已經(jīng)跟不上發(fā)展的需要，對一些現(xiàn)代化的高端實驗儀器，很多老師自己都不會操作，更談不上講授給學(xué)生。

2 環(huán)境工程專業(yè)實驗教學(xué)改革與創(chuàng)新

2.1 改革傳統(tǒng)的教學(xué)觀念和教學(xué)形式

環(huán)境工程實驗教學(xué)的改革首先要革新教學(xué)觀念，實驗教學(xué)需要從過去的“以教師為中心”的傳統(tǒng)觀念，轉(zhuǎn)變成“以學(xué)生為中心”的新觀念。盡量創(chuàng)造條件讓學(xué)生能“主動從事實驗和工程設(shè)計”。采用較多的辦法就是結(jié)合某個實際項目或?qū)嶒?，把學(xué)生組織在若干小組內(nèi)，幾個專業(yè)方向的教師聯(lián)合指導(dǎo)。由老師介紹一些當(dāng)前最新的技術(shù)、發(fā)展趨勢、本專業(yè)教師的科研成果和教師親身參與的一些工程，吸引學(xué)生的注意力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。endprint

同時利用多媒體技術(shù)，進一步創(chuàng)新試驗教學(xué)形式。一些實驗內(nèi)容可制作成動畫設(shè)計效果圖預(yù)先讓學(xué)生觀看，使其對實驗具有直觀的認識；對于一些實驗設(shè)計難度大、成本過高的實驗，可采用大型演示型實驗，如微生物的生長周期較長，有關(guān)微生物培養(yǎng)的實驗很難在課程內(nèi)完成，可通過高級生物顯微鏡和大屏投影的方式展現(xiàn)給學(xué)生，使學(xué)生直觀地觀察到如活性污泥培養(yǎng)過程中微生物的形貌和數(shù)量的變化。另外，一些課程的實驗則可觀看國外的案例，然后展開討論，撰寫過程報告等以達到拓寬學(xué)生知識面的目的。通過網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，以提高中心的儀器設(shè)備的利用率和管理效率；實現(xiàn)實驗課程講義上網(wǎng)。逐步實現(xiàn)網(wǎng)上典型實驗報告評閱、網(wǎng)上公開實驗資源、網(wǎng)上預(yù)約開放實驗室時間等功能。在理論教學(xué)的過程中，加大多媒體的應(yīng)用。鼓勵基礎(chǔ)實驗教學(xué)老師結(jié)合各自學(xué)校的特點和特色專業(yè)，設(shè)計試驗形式，獎勵實驗教學(xué)教師制作新的多媒體教學(xué)視頻，開展試驗教學(xué)競賽，從試驗教學(xué)形式上給學(xué)生的以創(chuàng)新的啟發(fā)。

2.2 建設(shè)多層次實驗室并逐步開放優(yōu)質(zhì)資源

把學(xué)校本科教學(xué)投入、211工程投入、985工程投入和教師科研項目投入形成的實驗室資源實行分層次管理和開放，形成基礎(chǔ)實驗室、專業(yè)實驗室、分析測試中心、創(chuàng)新性實驗和實習(xí)基地梯級配置，逐步實現(xiàn)實驗室資源的優(yōu)化配置，向本科教學(xué)全面開放，為大學(xué)生實踐教學(xué)和科技創(chuàng)新活動提供實驗平臺。

為了發(fā)揮教師的科研項目在實踐教學(xué)中的作用，以科研項目為基礎(chǔ)，確立本科生創(chuàng)新項目，全面培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。實習(xí)基地幫助學(xué)生開展各類課外實踐活動、接觸和了解相關(guān)專業(yè)的典型生產(chǎn)過程，積極建立專業(yè)實習(xí)基地。我校先后同開灤集團、冀中能源集團、神華包頭煤化工公司、華能高碑店熱電廠、中關(guān)村環(huán)?？萍紙@、北京市排水集團（北京高碑店污水處理廠、北京酒仙橋污水處理廠和北京清河污水處理廠）、邯鄲東污水處理廠、邯鄲西污水處理廠、首鋼焦化廠、太原焦化廠、北京燕山石化總公司煉油廠、北京市垃圾渣土管理處和北京市鷲峰森林實習(xí)場等建立起長期穩(wěn)定的合作關(guān)系，為學(xué)生進行專業(yè)實習(xí)創(chuàng)造有利條件。

2.3 與科研相結(jié)合改革教學(xué)內(nèi)容

轉(zhuǎn)變以往實驗僅為理論驗證的教學(xué)思路，以強化綜合性、創(chuàng)新性實驗為手段，實現(xiàn)理論知識講授與實驗技能訓(xùn)練相結(jié)合、基礎(chǔ)實驗與綜合性實驗相結(jié)合、基礎(chǔ)實驗教學(xué)與教師的科學(xué)研究相結(jié)合，達到培養(yǎng)學(xué)生提出問題、分析問題和解決問題的能力，特別是創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力之目的。根據(jù)基礎(chǔ)實驗、專業(yè)基礎(chǔ)實驗、綜合實驗和研究創(chuàng)新實驗不同教學(xué)目的，精心設(shè)計每一個實驗教學(xué)方案。抓好實驗教學(xué)內(nèi)容的更新，減少單科性、驗證性實驗。結(jié)合我校專業(yè)特色，不斷更新實驗內(nèi)容，使實驗教學(xué)不僅能夠傳授科學(xué)知識，驗證科學(xué)理論，更重要的是學(xué)生具有慎密的設(shè)計思想和開拓意識，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用知識和創(chuàng)新能力。在創(chuàng)新性實驗中，逐漸添加一些煤炭新技術(shù)方面的實驗項目，不斷把新技術(shù)、新儀器引入實驗教學(xué)，提升實驗教學(xué)水平。在安排實驗課的教學(xué)內(nèi)容時充分考慮如下幾點：要求學(xué)生了解化工、礦山等行業(yè)污染物的種類、來源；掌握污染物監(jiān)測分析和治理方法，如針對燃煤企業(yè)的污染控制技術(shù)，包括預(yù)處理技術(shù)、燃燒中的控制、末端治理技術(shù)；熟悉污染物控制的工程原理、主要設(shè)備結(jié)構(gòu)參數(shù)及相關(guān)尺寸、操作條件等。

不同課程的主講教師多次討論、協(xié)商，對各實驗的基礎(chǔ)性、環(huán)境方向性、為礦業(yè)環(huán)境保護服務(wù)等特點進行充分論證，合理安排各實驗課的實驗內(nèi)容與先后順序，做到基礎(chǔ)與應(yīng)用相結(jié)合、環(huán)境領(lǐng)域面與礦業(yè)環(huán)境點的有機結(jié)合、基本理論驗證與探索性創(chuàng)新相結(jié)合等，不僅有利于學(xué)生鞏固和提高專業(yè)理論水平，也有利于培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。在有限的教學(xué)與實驗學(xué)時與資源范圍內(nèi)，使環(huán)境工程專業(yè)本科生能受到最為系統(tǒng)和高水平的實驗訓(xùn)練，提高學(xué)生的實驗技能與動手、創(chuàng)新等各方面的能力。

2.4 建立健全的師生考核機制

改變以往學(xué)生實驗課程成績依據(jù)出勤率和實驗報告的考核機制，對學(xué)生成績的評定做出新的嘗試，將學(xué)生實驗過程中發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，特別是創(chuàng)造性解決問題以及實驗結(jié)束后分析實驗結(jié)果的能力等都作為考核指標，并對學(xué)生這個實驗過程進行考核。在實驗課前要求學(xué)生預(yù)習(xí)實驗內(nèi)容，課上重點講授原理的基本思想和要求，具體的實驗步驟、儀器的正確使用方法、典型數(shù)據(jù)的處理及實驗中需特別注意的事項等。在輔導(dǎo)過程中，教師應(yīng)仔細觀察，有不正確的地方，及時給予指導(dǎo)。對學(xué)生提出的問題，盡量去引導(dǎo)啟發(fā)他們的思路，要求學(xué)生有嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度，做到手腦并用，仔細觀察實驗情況，對其結(jié)果做出分析和總結(jié)。實驗課后安排思考題和分析討論。實驗成績按平時成績、實驗成績和考核成績來評定。老師對學(xué)生的預(yù)習(xí)報告、實驗態(tài)度、實驗紀律、實驗效率實驗操作規(guī)范性、實驗結(jié)果成功與否、實驗創(chuàng)新（包括實驗教案的設(shè)計、對實驗的改進和提出建議）進行綜合評定，總評成績由平時成績（由每次實驗成績組合平均）、出勤情況和期末考核成績合成，期末考核成績一般占總評成績的50%。

建立教師考核機制，通過考核機制促進教師自我更新，出臺了一系列的管理制度，使實驗室的管理更加規(guī)范合理。同時，學(xué)校制定關(guān)于實驗教學(xué)人員隊伍建設(shè)規(guī)劃和措施，從綜合素質(zhì)培訓(xùn)、業(yè)務(wù)培訓(xùn)、技術(shù)職稱培訓(xùn)等方面培訓(xùn)實驗教師。我校環(huán)境工程專業(yè)先后有8人次參加教育部人事司、高教司主辦的高校實驗教師培訓(xùn)班。培訓(xùn)班采取集中上課、參加會議等多種培訓(xùn)形式，使實驗教學(xué)人員教學(xué)水平得到提高，使實驗教學(xué)的改革得以持續(xù)不斷的發(fā)展。

總之，我國環(huán)境保護雖然取得積極進展，但環(huán)境污染形勢嚴峻的狀況仍未改變。同時，我國的環(huán)境污染特征也發(fā)生了一些深層次的變化，社會對環(huán)境專業(yè)人才的技能和素質(zhì)需求也發(fā)生了較大的變化，高等學(xué)校環(huán)境工程專業(yè)只有不斷革新實驗教學(xué)觀念和模式，發(fā)展教學(xué)內(nèi)容，完善軟硬件建設(shè)，才能培養(yǎng)出符合社會需求的高品質(zhì)創(chuàng)新性人才。

參考文獻

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