淺談環(huán)境工程專業(yè)實驗教學的改革與創(chuàng)新

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(百色學院 化學與環(huán)境工程學院，廣西 百色 533000)

環(huán)境工程是一門正在蓬勃發(fā)展的新興學科，也是一門面向環(huán)境問題的綜合性學科，具有較強的實踐性和應(yīng)用性。環(huán)境工程屬于理工類的工科專業(yè)，旨在培養(yǎng)適應(yīng)社會、經(jīng)濟、科學、文化發(fā)展需要的應(yīng)用型工程人才，對學生的綜合素質(zhì)要求較高[1]。對環(huán)境類人才培養(yǎng)的目標表現(xiàn)為以下幾個方面：(1)具有深厚的專業(yè)知識底蘊；(2)具有較強的工程實踐能力；(3)具有一定的實踐探索精神和創(chuàng)新能力。因此，針對環(huán)境工程專業(yè)的人才培養(yǎng)，必須制定成熟和完善的專業(yè)教學體系和人才培養(yǎng)計劃，才能滿足向社會持續(xù)輸送高質(zhì)量應(yīng)用創(chuàng)新型高級人才的需求。

近些年，環(huán)境工程專業(yè)正在全國各大高校迅速開展，也取得了長足進步，教學內(nèi)容和條件得到了極大改善，人才培養(yǎng)計劃正不斷趨向完善和成熟[2]。為了落實相關(guān)國家政策，環(huán)境工程專業(yè)正逐步轉(zhuǎn)型，從以前的理論科研型人才培養(yǎng)向應(yīng)用創(chuàng)新型人才培養(yǎng)轉(zhuǎn)變，以此造就大批高素質(zhì)技術(shù)人才。

隨著人口的增加、社會經(jīng)濟的快速發(fā)展、環(huán)境污染的日益嚴重，社會對環(huán)境問題的關(guān)注日益強烈，對環(huán)境問題的解決日益迫切，急需培養(yǎng)大批具有扎實理論知識和較強工程實踐能力的環(huán)境工程人才，對各大高校的環(huán)境工程人才培養(yǎng)提出了更高的要求。環(huán)境工程專業(yè)教學包括理論教學和實驗教學，由于環(huán)境工程專業(yè)教學目前還處于發(fā)展階段[3]，專業(yè)教學主要偏向于理論教學，實驗教學在整個教學體系中的比重并不高，并且實驗教學體系相較于理論教學還不完善，還存在各種各樣的問題需要解決。而實驗教學又是培養(yǎng)學生動手能力和工程實踐能力的重要途徑，實驗教學的不完善將使學生無法切實學到真正的工程技術(shù)要領(lǐng)，無法將理論知識和工程實踐有機結(jié)合，達不到實驗教學的目標。實驗教學體系存在的諸多問題，將是環(huán)境工程人才培養(yǎng)的一大障礙。我們將對這些問題進行分析并深層探討其解決方法，希望能夠為環(huán)境工程專業(yè)實驗教學的改革和創(chuàng)新提供新的思路。

1 環(huán)境工程實驗教學中的常見問題

1.1 實驗教學體系不完善

構(gòu)建完整的環(huán)境工程專業(yè)實驗教學體系是本專業(yè)人才培養(yǎng)的重要內(nèi)容，是培養(yǎng)應(yīng)用型高素質(zhì)人才的關(guān)鍵。環(huán)境工程專業(yè)實驗主要包括環(huán)境微生物學、環(huán)境監(jiān)測、水污染控制工程、大氣污染控制工程、物理污染控制工程、固體廢棄物處理處置等課程，由此構(gòu)成基礎(chǔ)類、專業(yè)設(shè)計類、綜合設(shè)計類三個層次的實驗教學[4]。由于實驗教學體系的不完善，實驗項目涉及的課程類別較少，實驗教學的層次設(shè)置不分明，耗時長、技術(shù)要求高、需要昂貴儀器的實驗項目往往沒有被設(shè)置，驗證類的基礎(chǔ)實驗安排較多[5]，專業(yè)設(shè)計類和綜合設(shè)計類的實驗項目設(shè)置較少，不能讓學生充分將理論知識和工程實踐結(jié)合在一起，學生的實驗操作能力和探索創(chuàng)新能力提升有限。

1.2 實驗教學過程的不合理

傳統(tǒng)的環(huán)境工程專業(yè)實驗主要在空間有限的實驗室進行，而實驗課往往以一個班級為單位進行開展，加之實驗設(shè)備少，學生既沒有足夠空間進行實驗操作，也沒有成套的實驗設(shè)備進行實驗練習。指導教師往往在嘈雜的教學環(huán)境中完成教學工作，學生無法接受到實驗技能的親身示范，加上沒有明確的實驗任務(wù)和考核目標，導致學生在教學過程中無法得到良好的實驗操作指導，對實驗的了解僅限于對操作過程的觀看和接觸，造成學生對實驗操作掌握不深、實驗操作不規(guī)范。

1.3 實驗手段陳舊，實驗設(shè)備落后

實驗室的設(shè)備更新周期一般較長，隨著社會生產(chǎn)中工藝技術(shù)的不斷改進，工藝方法和設(shè)備也在快速更替，此時實驗教學中的方法和設(shè)備早已不能適應(yīng)時代發(fā)展的需求，實驗教學落后于理論知識教學，高端測量和分析儀器數(shù)量少，利用率偏低，學生不能學習到最新最前沿的工藝技術(shù)和使用最先進的實驗設(shè)備[6]，學生的知識層次得不到提升，學生的眼界和視野得不到開闊。

1.4 實驗項目缺乏“工程”元素

實驗教學內(nèi)容的制定往往偏重于基礎(chǔ)理論，忽略對學生工程思維的激發(fā)和工程能力的培養(yǎng)[7]，實驗項目的選取只能停留在實驗室階段，不能和具體的工程項目、課題和生產(chǎn)實習掛鉤，造成學生掌握的實驗技能在社會生產(chǎn)實踐中不具備很強的實用價值，不利于培養(yǎng)學生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力。

1.5 創(chuàng)新性實驗項目的缺乏

傳統(tǒng)的環(huán)境工程專業(yè)實驗教學都是以驗證性實驗為主，專業(yè)綜合性實驗為輔，與工程項目、實際生產(chǎn)、課題研究、科研、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目等相結(jié)合的創(chuàng)新型研究實驗開展甚少，實驗教學永遠采用固定不變的教學內(nèi)容和模式，不能激發(fā)學生的創(chuàng)造性思維、引導學生開展創(chuàng)新性的實驗研究，對學生創(chuàng)新意識和能力的培養(yǎng)較為欠缺。

2 環(huán)境工程專業(yè)實驗教學改革和創(chuàng)新的建議

2.1 優(yōu)化實驗教學體系

為了使學生具備扎實的實驗操作能力，必須制定多課程、多層級的高質(zhì)量實驗教學體系。課程門類應(yīng)覆蓋大多數(shù)核心課程，包括環(huán)境微生物、環(huán)境監(jiān)測、水污染控制、大氣污染控制、物理污染控制、噪聲污染控制、固廢處理處置等，實驗層級應(yīng)包括基礎(chǔ)性實驗、專業(yè)綜合性實驗和綜合設(shè)計類實驗。教學體系應(yīng)按課程或?qū)蛹夁M行分類管理，做到課程多樣、層級分明，明確各類實驗的培養(yǎng)目標，對學生的實驗技能培養(yǎng)做到系統(tǒng)化、專業(yè)化。同時，課程之間和層級之間應(yīng)根據(jù)課程特點和層級特點進行合理的實驗量安排，基礎(chǔ)性實驗一般以驗證性實驗為主，宜適當減少；綜合設(shè)計類實驗要求學生按照自己的意愿，自行設(shè)計實驗方案，是培養(yǎng)學生培養(yǎng)實踐能力和創(chuàng)新能力的有效途徑，宜適當增加實驗量。

2.2 健全實驗教學制度

配套先進的環(huán)境工程專業(yè)化實驗室，提供數(shù)量足夠的實驗儀器和實驗平臺，保證每個學生都有足夠的操作時間和空間完成操作練習。如果班級人數(shù)較多建議分批分組進行實驗，并制定實驗教學的多項制度：課前預(yù)習要求，實驗室清潔衛(wèi)生及安全制度，實驗教學流程圖，實驗操作考核制度。利用此方法，從實驗課前到實驗結(jié)束都能做到對學生職責要求明確，使學生得到優(yōu)質(zhì)的學習資源和寶貴學習機會。

2.3 推進實驗設(shè)備升級

加快落后和陳舊設(shè)備的淘汰速度，盡量多引入新型先進儀器和設(shè)備進行實驗教學，實驗老師需對某一實驗的多種實驗方法進行介紹，使學生對不同實驗方法和實驗設(shè)備的先進性和準確性有一定的了解。實驗老師在講解過程中需對學生進行實驗儀器的相關(guān)培訓，做到實驗操作的規(guī)范化和標準化，以免損壞實驗儀器。實驗老師應(yīng)定期對實驗儀器進行調(diào)試和維護，做好實驗儀器的保養(yǎng)工作，延長實驗儀器的使用壽命。實驗設(shè)備一旦損失，應(yīng)及時報修或更換。

2.4 加強實驗教學師資隊伍建設(shè)

培養(yǎng)具有一定實驗操作能力的高素質(zhì)人才，首先必須配備一支專業(yè)化的實驗教學團隊。建議實驗教師和專職教師區(qū)分開，實驗教師專職從事實驗教學，不承擔理論課程教學，有利于實驗教學隊伍的專業(yè)化。在實驗教學團隊的建設(shè)中，必須選擇受過企業(yè)鍛煉或具有豐富工程實踐經(jīng)驗的教師作為實驗教師，制定相關(guān)的實驗教師考核標準來對教師團隊質(zhì)量進行嚴格把關(guān)。實驗教師在入職前必須接受相關(guān)實驗室培訓，不僅做到按照實驗室相關(guān)制度進行標準化實驗過程，還能做到對學生實驗過程中的所有疑問進行解答和輔助，有效幫助學生對實驗進行深度掌握。

2.5 增加“工程性”實驗

傳統(tǒng)的環(huán)境工程專業(yè)實驗大多緊扣理論課教材，缺乏工程實踐性。環(huán)境工程專業(yè)是工程性質(zhì)極強的專業(yè)，實驗教學又是進行工程實踐訓練的重要途徑。因此，實驗項目中必須安排一定比例的“工程性”實驗項目，使實驗教學更貼近當今社會工程生產(chǎn)實踐，讓實驗教學達到更好的效果。增強實驗教學“工程性”的方法有很多：(1)引入一批工藝演示設(shè)備，比如水污染控制課程涉及較多的污水處理工藝，如果購入一批大型污水處理工藝設(shè)備，開展演示實驗課，能夠促進學生更加直觀地了解各種污水處理工藝的原理和特點；(2)與實習基地或與周邊企業(yè)進行合作，利用基地或企業(yè)的實驗條件開展工程性實驗。

2.6 工程模擬多媒體實驗課

實驗教學并不一定要在傳統(tǒng)實驗室中進行，也可以在多媒體仿真工程模擬實驗室中進行。引入多個不同類型的仿真軟件系統(tǒng)進行模擬，不僅增加教學的趣味性和生動性，還可使學生直觀地了解工藝的運行全過程，利用不同的組合條件進行模擬定量得出運行結(jié)果，使學生對工藝或環(huán)境預(yù)測有更加全面的理解，具有良好的學習效果。

2.7 開設(shè)創(chuàng)新性實驗

傳統(tǒng)的實驗課與教材內(nèi)容密不可分，缺乏一定的創(chuàng)新性。掌握本專業(yè)的基本實驗操作技巧固然重要，但根據(jù)現(xiàn)實條件，在實驗教學中安排一定比例的創(chuàng)新性實驗課則更能顯著提升學生的專業(yè)技能和創(chuàng)新能力。創(chuàng)新性實驗的選題來源有很多：(1)理論課教學中，老師和學生在討論時可能會某些未知領(lǐng)域產(chǎn)生疑問無法解答，這時可以擬定相關(guān)實驗方案，通過實驗課的方式進行解決。(2)教師的橫向、縱向課題或?qū)W生的畢業(yè)論文所涉及的研究領(lǐng)域，均可成為創(chuàng)新性實驗的選題來源，使學生不局限于教材內(nèi)容，培養(yǎng)學生的探索性和創(chuàng)造性思維。

3 結(jié)束語

環(huán)境工程專業(yè)實驗教學的改革與創(chuàng)新，是一項長期的任務(wù)，需要從管理、技術(shù)、投資等多方面進行不斷改進和完善。實驗教學的改革與創(chuàng)新，既要做到均衡發(fā)展，也要做到突破創(chuàng)新，在不斷改進的同時積累經(jīng)驗，使之更加成熟和完善。在實驗教學中，要積極培養(yǎng)學生的工程實踐能力和創(chuàng)造性思維，激發(fā)學生的學習熱情，享受知識帶來的樂趣，為學生成為高素質(zhì)應(yīng)用型人才打下良好的基礎(chǔ)。