地方院校環(huán)境工程專業(yè)污染控制工程實驗課程的教學(xué)探討

黎曉霞，蔡河山

(佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院環(huán)境工程系，廣東 佛山 528000)

隨著高校課程改革的不斷完善，輕實驗重理論的教學(xué)形勢正在扭轉(zhuǎn)，實驗教學(xué)的比重不斷加強。環(huán)境工程作為工科專業(yè)，專業(yè)實驗是教學(xué)中重要的環(huán)節(jié)，其不僅可以加深學(xué)生對理論知識的理解，更重要的是培養(yǎng)了學(xué)生的動手能力、獨立分析問題和解決問題的能力[1－2]。目前，佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院作為佛山市唯一的本科高等院校正在為創(chuàng)建廣東省高水平理工科大學(xué)而努力，圍繞著智能制造、新材料新能源、電子信息、生物工程與食品工程和節(jié)能環(huán)保五大領(lǐng)域建設(shè)，做好與佛山市產(chǎn)業(yè)對接工作，逐步提高學(xué)校工科專業(yè)比例，為廣東實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略提供有力支撐。環(huán)境工程學(xué)科作為五大學(xué)科群中的節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域，其對應(yīng)的環(huán)境工程專業(yè)實踐性很強，是學(xué)校重點發(fā)展的典型工科專業(yè)。學(xué)校環(huán)境工程專業(yè)從2005年開始招生，經(jīng)過11年的發(fā)展已初具規(guī)模，以服務(wù)地方、應(yīng)用型環(huán)保人才培養(yǎng)為目標(biāo)。本文以地方本科院校佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院環(huán)境工程專業(yè)為例，對其污染控制工程實驗教學(xué)存在的問題進行深入的分析與探討，并提出了相應(yīng)的解決措施與方法，為國內(nèi)應(yīng)用型地方院校環(huán)境工程專業(yè)實驗教學(xué)體系的完善和發(fā)展提供有意義參考。

1 專業(yè)實驗場地及設(shè)備

環(huán)境工程系實驗室現(xiàn)有面積約450 m2，由環(huán)境分析室、精密儀器室、污染控制室和環(huán)境綜合實驗室等組成。污染控制工程實驗所用的實驗室主要為污染控制實驗室和環(huán)境綜合實驗室，兩個實驗室面積約為250 m2，其中污染控制實驗室面積約為125 m2，開設(shè)課程為污染控制工程實驗，環(huán)境綜合實驗室面積約為125 m2，開設(shè)課程主要為污染控制工程實驗、環(huán)境工程微生物學(xué)實驗、化工原理實驗及固體廢物處理與處置實驗。與污染控制工程實驗有關(guān)的現(xiàn)有實驗設(shè)備主要為顆粒自由沉降實驗裝置、成層實驗裝置、壓力溶氣氣浮設(shè)備、過濾裝置、六聯(lián)混凝攪拌實驗裝置、曝氣設(shè)備充氧能力測定裝置、紫外光降解實驗裝置、離子交換裝置、活性炭吸附裝置、間歇活性污泥實驗裝置、城市污水處理模擬實驗裝置、旋風(fēng)除塵實驗裝置和脈沖等離子體脫硫脫氮實驗裝置等，以及相關(guān)測試分析和輔助設(shè)備，如紫外－可見光分光光度計、可見光分光光度計、pH計、溶解氧儀、濁度計、色度儀、電導(dǎo)率儀、微波消解儀、恒溫水浴振蕩器和磁力攪拌器等。

2 實驗課程設(shè)置與安排

污染控制工程實驗課程安排在第6學(xué)期開設(shè)，環(huán)境工程系的學(xué)生具備化學(xué)實驗、環(huán)境工程微生物實驗，特別是環(huán)境監(jiān)測實驗訓(xùn)練的基礎(chǔ)，有助于該實驗課程的順利開展。該實驗課程由原來的水污染控制工程實驗和大氣污染控制工程實驗合并而成，獨立開課，共48學(xué)時(3學(xué)分)，由12個實驗項目組成，每個實驗均為4學(xué)時，其中必修實驗項目8個?，F(xiàn)開設(shè)的實驗項目分別為顆粒自由沉降實驗、混凝實驗、活性炭吸附實驗、曝氣設(shè)備充氧能力測定實驗、間歇性活性污泥法實驗、離子交換實驗、化學(xué)氧化法在有機廢水處理中的應(yīng)用、過濾實驗、紫外光降解有機廢水實驗、旋風(fēng)除塵器性能測定實驗和顆粒粒度測定實驗。實驗成績由實驗報告成績、平時成績和期末成績3部分組成，其中實驗報告占比40%、平時成績占比20%，期末成績占比40%，期末考試主要考查學(xué)生實際操作能力及對課程實驗的熟悉程度。

3 實驗教學(xué)的特點

3.1 全面培養(yǎng)學(xué)生獨立操作能力，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性

以往實驗課上，教師對實驗原理、實驗內(nèi)容及實驗步驟的講解占用了很多時間，減少了實驗操作時間。實驗課前，實驗教師已經(jīng)提前配好實驗藥品和調(diào)試校準(zhǔn)好儀器設(shè)備，學(xué)生進行實驗只需用配好的藥品及調(diào)試好的儀器按實驗步驟上的內(nèi)容進行操作就可以[3]。實驗前期工作并未參與，只進行了實驗中的部分內(nèi)容，這導(dǎo)致學(xué)生對整個實驗認(rèn)識及操作缺乏系統(tǒng)性、完整性。而實驗前期工作其實是很重要的內(nèi)容，特別是污染控制工程實驗，準(zhǔn)備工作比較復(fù)雜，因此在該實驗課中，學(xué)院注重培養(yǎng)學(xué)生全面獨立的操作能力，從水樣的配制、實驗試劑的配制、實驗材料的準(zhǔn)備和預(yù)處理、實驗儀器設(shè)備調(diào)試及校準(zhǔn)全部由學(xué)生來完成，完整地參與到實驗前期準(zhǔn)備工作中。因為學(xué)校實驗室面積較小、實驗操作臺較少，前期準(zhǔn)備需要用到方方面面的材料，整個實驗過程中就會顯得異常擁擠，這樣做對任課教師的考驗很大，需要不斷維持秩序、調(diào)節(jié)并觀察糾正學(xué)生操作不當(dāng)?shù)牡胤?，實驗前期工作也加長了整個實驗時間，通常4節(jié)課內(nèi)無法完成，總是要延長一段時間。但這樣做，學(xué)生對整個實驗的來龍去脈了解得非常清楚，加深了對實驗的理解，并更加熟練地掌握了藥品配制和儀器調(diào)試等基本技能。

3.2 分組教學(xué)，多個實驗同時開展

污染控制工程實驗設(shè)備一般尺寸都比較大，由于學(xué)校環(huán)境工程專業(yè)實驗場地有限及設(shè)備購買經(jīng)費緊張等問題，實驗設(shè)備臺套數(shù)并不充足，若是整班學(xué)生同做一個實驗，多名學(xué)生一個組，在實驗中往往會出現(xiàn)部分學(xué)生動手少的現(xiàn)象，降低了學(xué)生做實驗的積極性。因此對于實驗設(shè)備少的實驗項目盡可能安排幾個實驗項目同時開展，如混凝實驗、曝氣設(shè)備充氧能力測定兩個實驗同時開展，氣浮實驗、過濾實驗、旋風(fēng)除塵、顆粒粒度測定4個實驗同時開展，紫外光降解實驗和化學(xué)氧化法在廢水中的處理實驗同時開展，這樣不僅可以解決實驗設(shè)備少帶來的問題，還可以形成不同組同學(xué)相互指導(dǎo)學(xué)習(xí)交流的方式，上一組做過該實驗項目的同學(xué)可以指導(dǎo)正在做該實驗項目的同學(xué)，從而使實驗?zāi)芨樌亻_展。

3.3 注重原始數(shù)據(jù)記錄及數(shù)據(jù)分析

實驗報告是實驗的重要組成部分。一般的實驗報告分為實驗?zāi)康暮鸵?、實驗?nèi)容、實驗步驟、數(shù)據(jù)處理和結(jié)論[4－5]。實驗?zāi)康暮鸵?、實驗?nèi)容、實驗步驟基本上是以摘抄實驗指導(dǎo)書上的內(nèi)容為主，只有數(shù)據(jù)處理和結(jié)論部分是通過實驗得來的，因此對于實驗報告，我們特別注重原始數(shù)據(jù)記錄和數(shù)據(jù)分析的部分。在污染控制工程實驗課中特別強調(diào)學(xué)生一定要注重原始數(shù)據(jù)記錄，原始數(shù)據(jù)記錄是數(shù)據(jù)分析及分析問題的前提。實驗中要求每個同學(xué)都必須規(guī)范地對原始數(shù)據(jù)進行記錄，以往實驗課同學(xué)以組為單位進行數(shù)據(jù)記錄，且記錄不規(guī)范，到寫實驗報告時就會發(fā)生找不到實驗數(shù)據(jù)、實驗數(shù)據(jù)不全或有實驗數(shù)據(jù)卻不清楚數(shù)據(jù)來源的現(xiàn)象，這些都是不注重原始數(shù)據(jù)記錄的結(jié)果。除了規(guī)范地記錄數(shù)據(jù)外，數(shù)據(jù)處理分析也是非常重要的，對數(shù)據(jù)清晰合理的分析，找出數(shù)據(jù)背后的實驗規(guī)律，并能分析產(chǎn)生問題的原因及解決方法，寫出自己的心得體會，才是實驗的意義所在。教師在對實驗報告評分時，對于原始數(shù)據(jù)記錄和數(shù)據(jù)處理分析部分分配了相當(dāng)大的分值，若是該部分編寫不好，整個實驗報告得分就比較低，以此讓學(xué)生對該部分加以重視，養(yǎng)成良好的報告編寫習(xí)慣，對今后無論是學(xué)習(xí)還是工作都會起到很大的幫助作用[6－7]。

4 存在問題及改進創(chuàng)新措施

4.1 實驗室場地問題

目前，學(xué)校環(huán)境工程系實驗室現(xiàn)有面積約450 m2，承擔(dān)污染控制工程實驗、固體廢物處理與處置實驗、物理性污染與控制實驗、環(huán)境監(jiān)測實驗、儀器分析實驗和環(huán)境工程微生物學(xué)實驗等實驗課，污染控制工程實驗所用實驗室主要為污染控制實驗室和環(huán)境綜合實驗室，實驗項目較多，而實驗室面積較小，由于歷史遺留原因，實驗室布局不合理且實驗臺較少，分析測試及藥品等配制都需要使用實驗臺，因此過于擁擠的實驗室增加了學(xué)生開展實驗的難度。加強實驗室建設(shè)，改善實驗條件是當(dāng)前必須要解決的重要問題[8－10]。

4.2 實驗設(shè)備問題

由于實驗設(shè)備購置經(jīng)費緊張和實驗室面積狹小的制約，目前實驗室配置的設(shè)備能勉強滿足教學(xué)的基本要求，部分課程實驗設(shè)備的臺套數(shù)少，學(xué)生分組實驗時每個組的人數(shù)過多，減少了學(xué)生的操作動手機會及操作能力的培養(yǎng)和影響實驗現(xiàn)象的觀測，從而影響教與學(xué)的效果[11]。另外環(huán)境工程設(shè)備多是大型成套設(shè)備，手工玻璃制作，使用一段時間就很容易出現(xiàn)漏水及泵機不運作等問題，因此在購買設(shè)備時一定注意挑選好的設(shè)備廠家，并且容易受損的零件在購買時應(yīng)該讓廠家多配套一些。污染控制工程實驗屬于專業(yè)實驗課，專業(yè)屬性比較強，其他專業(yè)實驗課無法利用該實驗設(shè)備，且目前學(xué)校環(huán)境工程專業(yè)一屆僅招一個班，通常為30～35人，設(shè)備的使用率偏低，因此設(shè)備的維護是非常重要的。

4.3 學(xué)生基本操作能力不足的問題

學(xué)生的專業(yè)技能比較薄弱，實驗基本操作不規(guī)范，個體差異較大[12]。雖然污染控制工程實驗設(shè)置在第6學(xué)期，學(xué)生已經(jīng)有了化學(xué)實驗和專業(yè)基礎(chǔ)實驗的基礎(chǔ)，但是學(xué)生基本的實驗操作掌握不夠熟練、規(guī)范，基本實驗方法原理不夠了解，如分光光度計的操作、COD的測定等，以及為什么要做標(biāo)準(zhǔn)曲線和該如何去做。因此在污染控制工程實驗課對這些基本操作及基本原理需要重新講解和演示，花費了相當(dāng)多的時間。這就需要在基礎(chǔ)實驗課的時候注重強化這些方面內(nèi)容，如盡可能的多分組，讓學(xué)生都有機會認(rèn)真地進行儀器操作，改革考核機制，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性。

4.4 實驗深度的增加

污染控制工程實驗主要包括了水和大氣的多種常規(guī)處理方法，通過本實驗課程，學(xué)生可以學(xué)習(xí)了解的處理方法較多，但是由于課時有限，每種處理方法掌握的深度不夠。在今后實驗改革中，可以在實驗深度上加強，把每個實驗的內(nèi)容增加，學(xué)時數(shù)可從現(xiàn)在的4學(xué)時增加到12學(xué)時，如混凝實驗，可先做4個學(xué)時的基本實驗，再進行8個學(xué)時的深度實驗 (如選用不同混凝劑、不同廢水等)，從而讓學(xué)生對該實驗有充分的認(rèn)識和掌握。

5 結(jié)束語

應(yīng)用型地方本科院校重點是要培養(yǎng)應(yīng)用型的專業(yè)人才，良好的實驗條件是培養(yǎng)應(yīng)用型專業(yè)人才的基礎(chǔ)，然而實驗條件不足一直是地方院校長期存在的問題。目前，學(xué)校正在為創(chuàng)建高水平理工大學(xué)投入了大量的人力、物力，可以以此為契機，努力推進環(huán)境工程專業(yè)實驗室建設(shè)，改善實驗條件，從而解決困擾學(xué)校環(huán)境工程專業(yè)實驗室多年的問題，使環(huán)境工程專業(yè)實驗室后續(xù)建設(shè)得到很大的提升，從而為培養(yǎng)獨立操作、自主創(chuàng)新，有解決實際問題能力的學(xué)生創(chuàng)造良好的學(xué)習(xí)條件，使學(xué)生可以很快地適應(yīng)社會需要。

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