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實驗設備陳舊目前,隨著科學技術的飛速發展,環境分析測試儀器也在不斷變化。而學生在實驗過程中所接觸到的大多還是僅為表達基本理論的傳統分析方法,與現實嚴重脫軌。這種現象的存在主要是因為這些先進儀器價格昂貴,維修與運行成本過高,因此很難使所有本科生在實驗教學課程中完全了解儀器功能及使用方法。由于儀器數量少,目前一般進行分批實驗,任課老師在這樣一個實驗教學過程中浪費了大量時間。
考核方法不完善通過實驗過程和結果的分析,可以培養學生嚴謹、實事求是的作風。然而目前的實驗課程未獨立設定學分,很難量化考核。同時實驗內容、結果單一,僅為證實某一理論而進行,能夠思考的內容較少,使得學生實驗預習報告、實驗數據到實驗報告千篇一律,教師很難公平、公正、準確地評分,從而無法提高學生的創造性和積極性。
環境工程綜合性實驗系統
1環境工程綜合性實驗系統的構建與運行環境工程綜合性實驗系統是指將環境工程基礎課程實驗與專業課程實驗重新分成幾塊單元,每個單元中以某一個專業課實驗為核心,將其他專業課、基礎課實驗與之相組合,最后這些單元能夠形成一個更完善的環境工程綜合性實驗系統(圖1)。這里既包括環境工程微生物學、環境監測、水處理技術、大氣污染控制工程、固體廢棄物處理與處置等一些專業課實驗,同時還包括分析化學、流體力學等一些基礎實驗。
系統中每一單元核心的選取,要考慮到其能否最大限度地與其他課程實驗產生聯系。例如:在環境工程綜合性實驗系統中,以水污染控制課程的實驗為核心,設置幾套污水處理裝置,對不同性質的污水進行物化或者生化處理。同時將分析化學和環境監測實驗中DO、COD、堿度、氮、磷測定的實驗與之相結合。在實驗過程中通過對反應裝置進出水水質指標進行測定,不僅使學生了解這些指標的測定原理及對水處理的意義,同時也使得學生對水處理工藝有了一定的感性認識。在該單元的運行過程中,也可以將微生物課程中的顯微鏡使用和計數器使用等實驗與之相結合,不僅讓學生學會了微生物儀器的使用,同時也讓學生從微觀的世界了解了不同微生物在廢水處理過程中的作用;最后,水處理裝置產生的剩余污泥也可以作為固體廢棄物處理中的垃圾發酵原料,將其與廢物處理、衛生填埋的部分實驗相互聯系。
2建立利于創新能力培養的管理與考核體系由于綜合性實驗系統的建立,所有環境工程實驗無需放在教學過程中進行,可以單獨設定學分,單獨進行考核。綜合性實驗系統是一個基礎課程與專業課程、專業課程之間有機結合起來的系統。學生在進行某一個單元實驗課時,可以對運行單元進行參數調控,使學生實驗結果互不相同,讓學生能夠了解這些參數與實驗結果之間的相互聯系。這樣在實驗結果分析時能夠調動學生的積極性,增強其運用專業知識解決問題的能力,也避免學生實驗報告出現千篇一律的現象。
3環境工程綜合性實驗系統與科研的結合目前,高校內大型貴重儀器一般服務于科研,學生實驗過程中接觸較少。而環境工程綜合實驗系統的建立可以將一些科研儀器運用到系統中。這讓學生在學習專業知識的同時能夠更多地了解目前環境專業研究的前沿知識。讓學生了解更多新穎的東西,有助于培養學生的實驗興趣,同時也有助于學生認識到嚴謹認真的實驗態度對科研的重要性。例如圖2中所提到的某生物處理裝置可以利用本院系一些最新的脫氮、除磷課題所使用的裝置。這些項目中一般配制了一些先進的科研設備,學生在實驗的同時也進一步了解了這些儀器的使用方法,為進入社會后認識和使用這些儀器打下一定的基礎。
環境工程綜合性實驗系統的利弊
1環境工程綜合性實驗系統的優勢環境工程綜合性實驗系統的實驗課程組織與教學模式的優點主要體現在以下幾個方面:①按照該系統將環境工程大部分專業課程實驗與基礎課程實驗結合到一起,廢除了為某一課程單獨設立實驗的教學模式,從而廢除了僅為證明某一理論而進行的實驗。系統中的每一個實驗都與環境工程專業緊密地結合在一起,拓展了學生考慮問題的范圍,增強了學生運用知識的能力,且系統性強,有助于充分利用時間。②環境工程專業實驗課時較少,很多實驗不能進行。該系統的建立可以將所有實驗課程結合到一起,充分利用時間。同時也避免一些課程實驗出現重復性,并且對于不同課程中一些實驗還可以進行對比。③該系統能夠更加合理地配置資源,提高教學資源的利用率,節省費用。
2存在和思考的問題實驗教學是構成高等學校工科課程教學的重要組成部分,因此實驗教學改革是教學改革的重要方面。很多高校也在不斷對其進行探索,但是至今仍未有院級規模的對完整的專業進行系統全面的改革報道。該研究提出的綜合性實驗系統具有節省教學資源,節省教學時間,內容豐富,環環相扣的特點。但是在如何有效地組織和運行該系統方面還有很多問題需要進行探討。①重新設計和編制實驗教學大綱和實驗課內容,實現教學內容的系統性。這是實驗教學的核心,也是保證實現環境工程綜合性實驗教學改革的關鍵。②綜合性實驗系統的建立與健全、管理與運行。綜合性實驗系統組織、管理與運作有很大難度,對教師要求較高,需要教師從傳統的教學模式中走出來,不僅僅傳授基本理論知識和實驗技能,還需要對整個實驗進行組合,使各個實驗之間形成協調配合機制。
作者:李祥黃勇沈耀良李勇潘楊張俊強單位:蘇州科技學院環境科學與工程學院