高校環(huán)境專業(yè)教學(xué)體系建設(shè)范文

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近年來,隨著我國環(huán)境問題日益嚴峻,高校環(huán)境專業(yè)人才的培養(yǎng)任務(wù)日顯艱巨.實踐教育在眾多高校中受到越來越多的重視,“秉承實踐教育傳統(tǒng),加強創(chuàng)新能力培養(yǎng),提高學(xué)生全面素質(zhì)”是新時期的實踐教育理念及創(chuàng)新人才培養(yǎng)思路.創(chuàng)新是研究型大學(xué)的成功之道,實踐教育是國際化、創(chuàng)新性復(fù)合人才培養(yǎng)的重要途徑,應(yīng)該在創(chuàng)新人才培養(yǎng)過程中貫穿始終.實踐教育是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的世界觀、人生觀、價值觀的重要渠道,是培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際、了解國情、熟悉社會、提高思想政治素質(zhì)和業(yè)務(wù)水平的重要形式.本文將對當(dāng)前國內(nèi)外有關(guān)高校環(huán)境專業(yè)實驗教學(xué)體系建設(shè)與改革現(xiàn)狀進行綜述,并對今后建設(shè)與發(fā)展進行展望.

1高校環(huán)境科學(xué)實驗教學(xué)中心的建設(shè)

為了充分利用教學(xué)實驗資源,實驗教學(xué)中心(或基地)成為當(dāng)前實施實驗與實踐教學(xué)的一種有效的運行管理模式.近年來,我國高校不少專業(yè)都投入了大量資金,相繼建設(shè)了實驗教學(xué)中心,形成了統(tǒng)一管理、統(tǒng)一規(guī)劃、獨立運行的管理體制,充分利用了教學(xué)實驗資源.例如:清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院在“985工程”二期建設(shè)期間,構(gòu)建了符合環(huán)境學(xué)科特點的新型實踐教育體系,并將原有依托于各研究所分散的教學(xué)實驗室重新整合,于2004年成立了“環(huán)境技術(shù)實驗與實踐教學(xué)中心”,后更名為“環(huán)境科學(xué)與工程實驗實踐教學(xué)中心”.通過對教學(xué)中心的不斷擴建,由原來分散的教學(xué)實驗室建設(shè)成為約2000m2的集中、獨立實驗室,形成了專業(yè)基礎(chǔ)實驗、污染控制技術(shù)實驗以及數(shù)據(jù)處理和工藝控制實驗課程體系.2009年,清華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程實驗實踐教學(xué)中心被評為北京市實驗教學(xué)示范中心,后又被評為國家級實驗教學(xué)示范中心.同濟大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程實驗教學(xué)中心的前身是創(chuàng)建于1956年的給水排水實驗站,1994年組建成立獨立的學(xué)院總實驗室,2007年更名為同濟大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程實驗教學(xué)中心,2008年被評為國家級實驗教學(xué)示范中心.

浙江大學(xué)環(huán)境與資源實驗教學(xué)中心的前身是1939年國立浙江大學(xué)所成立的農(nóng)業(yè)化學(xué)系教學(xué)實驗室.1999年對本科生實驗課程體系和管理體制進行全面改革,以“浙江大學(xué)土壤與農(nóng)業(yè)化學(xué)基礎(chǔ)實驗室”為基礎(chǔ),組建環(huán)境與資源實驗教學(xué)中心;2000年成立浙江大學(xué)環(huán)境與資源實驗教學(xué)中心,2007年被批準為浙江省首批基礎(chǔ)課實驗教學(xué)示范中心.哈爾濱工業(yè)大學(xué)市政環(huán)境實驗教學(xué)中心是在市政環(huán)境工程學(xué)院所屬的環(huán)境工程、環(huán)境科學(xué)、給水排水工程和建筑環(huán)境與設(shè)備工程等多個專業(yè)基礎(chǔ)及專業(yè)課實驗室的基礎(chǔ)上,于2000年8月組建成為大型、綜合性的實驗教學(xué)中心,面積6000m2,下設(shè)分析測試部、實驗教學(xué)部和綜合業(yè)務(wù)部等3個部門,為教學(xué)、科研和學(xué)科發(fā)展提供服務(wù).此外,天津大學(xué)、南京大學(xué)等,也都通過整合環(huán)境實驗教學(xué)資源,先后于2002年、2003年成立了環(huán)境專業(yè)實驗教學(xué)中心,并針對學(xué)科特點構(gòu)建了各自特色的環(huán)境實驗教學(xué)模式.如南京大學(xué)提出的“理論與實踐結(jié)合、宏觀與微觀結(jié)合、經(jīng)典與現(xiàn)代結(jié)合、實驗教學(xué)內(nèi)容與科學(xué)研究結(jié)合、基礎(chǔ)實驗課程的學(xué)習(xí)與科研訓(xùn)練結(jié)合”的實驗教學(xué)模式等,并于2009年被評為國家級實驗教學(xué)示范中心.

2高校環(huán)境實驗教學(xué)體系建設(shè)綜合比較

我們調(diào)研了國內(nèi)10幾所重點高校的實驗教學(xué)體系(不含課程設(shè)計)的建設(shè)情況,并從實驗課程內(nèi)容、教學(xué)方法、硬件建設(shè)、管理機制等幾個方面進行了比較.從調(diào)查結(jié)果來看,目前國內(nèi)重點大學(xué)在環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)上開設(shè)的主要實驗教學(xué)課程有以下特點.

2．1實驗課程的設(shè)置環(huán)境監(jiān)測實驗、水污染控制實驗、大氣污染控制實驗和環(huán)境微生物實驗是多數(shù)高校的本科生必修課.由于這4門實驗課都是環(huán)境專業(yè)中比較傳統(tǒng)的實驗課程,因此在相應(yīng)實驗內(nèi)容設(shè)置上,各高校相差不是太大.但環(huán)境工程原理、固體廢物處理實驗、環(huán)境化學(xué)及環(huán)境數(shù)據(jù)處理實驗等新興實驗課程,高校中目前開設(shè)的還相對較少.清華大學(xué)實驗課程的設(shè)置較全面,涉及水、氣、固等所有環(huán)境介質(zhì),并開設(shè)了環(huán)境數(shù)據(jù)處理及信息實驗課.

2．2實驗項目類型主要可以分為兩大類:操作型實驗和演示型實驗.操作型實驗又可分為基礎(chǔ)型、綜合型和研究型.不同高校其分類方法略有不同.

2．2．1操作型實驗(1)基礎(chǔ)型實驗.目的是通過實驗幫助學(xué)生驗證課堂所學(xué)理論知識,掌握必備的實驗操作技能.所有高校都設(shè)置了一定數(shù)量的基礎(chǔ)型實驗項目,如環(huán)境監(jiān)測實驗中水的物理性質(zhì)、堿度、硬度的測定等,環(huán)境微生物實驗中顯微鏡的使用、大腸桿菌群數(shù)的測定、培養(yǎng)基的制備以及水中菌落總數(shù)測定等,以及環(huán)境工程原理中傳質(zhì)系數(shù)的測定等,都屬于基礎(chǔ)型實驗.(2)綜合型實驗.是在學(xué)生掌握了一定的專業(yè)基礎(chǔ)知識和基本實驗技能之后開設(shè)的綜合型實驗課程,目的是培養(yǎng)學(xué)生運用自己掌握的理論知識和實驗技能,系統(tǒng)地完成一些具有一定深度和廣度的綜合型實驗.該類型實驗要求學(xué)生有系統(tǒng)、有深度、規(guī)范地完成實驗內(nèi)容,從而使學(xué)生得到包括實驗設(shè)計、方案實施、結(jié)果分析等全方位的培養(yǎng)和訓(xùn)練.在全部實驗項目中,綜合類實驗所占比例一般較大,如清華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程實驗實踐教學(xué)中心,綜合型實驗項目的比例為43％.清華大學(xué)“校園環(huán)境監(jiān)測”是一門典型的綜合型實驗.圍繞“校園環(huán)境”這一主題,學(xué)生通過自由組合,分別從水、氣、固、噪聲等研究領(lǐng)域確定研究課題,并通過充分的文獻調(diào)研與小組討論,形成可行的實施方案.春季學(xué)期結(jié)束之前學(xué)生進行統(tǒng)一匯報,由主講教師、實驗教師、助教、各小組組長等組成評委,對其方案進行可行性評價并指出改進之處.夏季學(xué)期集中安排時間進行實驗方案的實施,期間實驗教師與助教全程指導(dǎo).實驗完畢,經(jīng)過數(shù)據(jù)分析、結(jié)果討論,并以ppt的形式在限定時間內(nèi)向全年級同學(xué)和有關(guān)教師匯報,并接受提問、評委打分,最終給予實驗成績.(3)研究型實驗.是在學(xué)生掌握相當(dāng)?shù)膶I(yè)基礎(chǔ)知識和實驗技能后參與的研究項目或自主提出的探索性實驗研究課題.這些研究型課題主要要求學(xué)生在導(dǎo)師指導(dǎo)下,通過自主開展實驗研究,學(xué)生在背景調(diào)研、方案設(shè)計、系統(tǒng)搭建、數(shù)據(jù)處理和結(jié)果表達等多個環(huán)節(jié)中,養(yǎng)成獨立思考和積極進取的科學(xué)精神,以實現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、觀察能力、動手能力、分析問題和解決問題的能力,因而是培養(yǎng)頂尖創(chuàng)新型人才的重要步驟.例如清華大學(xué)“水處理實驗”中的混凝實驗,由于實驗水樣千差萬別,對不同的水樣、不同的混凝劑或助凝劑,其最佳混凝條件各不相同.因而要求各組根據(jù)自己的興趣從指導(dǎo)書所提供的參考實驗方案中進行選擇,或者發(fā)揮創(chuàng)造力自行確定實驗方案.

2．2．2演示型實驗?zāi)承嶒烅椖渴軐嶒灄l件或課時所限,通過模型或多媒體教學(xué)向?qū)W生展示復(fù)雜實驗內(nèi)容,旨在擴大學(xué)生知識面.例如水污染控制實驗中可開展近15個實驗項目,但一般高校只選擇其中的5~9個實驗項目,有些高校,如哈爾濱工程大學(xué)再選擇一些實驗(如沉淀池、SBR反應(yīng)器等)作為演示實驗項目.另外,對于大學(xué)生研究訓(xùn)練項目(SRT)類型的實驗,不同高校對其分類與定義存在差異.有些高校將其列為課外科技創(chuàng)新活動,而未歸為研究型實驗,如清華大學(xué)、哈爾濱工程大學(xué);有的高校將其作為一類創(chuàng)新型實驗,如同濟大學(xué).

2．3教學(xué)管理與設(shè)備條件建設(shè)如前所述,目前很多重點高校都建立了獨立的環(huán)境實驗教學(xué)中心,承擔(dān)全部(本科、研究生)實驗教學(xué)任務(wù),并由專職實驗人員進行實驗課程的建設(shè)、教學(xué)、管理及實驗室維護.多數(shù)實驗教學(xué)中心配備了大中型分析儀器,如氣相色譜儀、液相色譜儀、離子色譜儀、TOC分析儀、原子吸收光譜儀、分光光度計等.有的中心實驗教學(xué)與科研幾乎完全分開,教學(xué)中心獨立擁有實驗教學(xué)所需的大型儀器與設(shè)備,在開展實驗教學(xué)的同時,對校內(nèi)外開放,如浙江大學(xué);有的是擁有其中主要的幾種常規(guī)大型儀器,昂貴的大型儀器如ICPGMS等則依賴于單位科研平臺,如清華大學(xué);有的則是教學(xué)與科研共用,如天津大學(xué)、哈爾濱工程大學(xué).自主研制設(shè)備是實驗教學(xué)中心的重要任務(wù)之一[15],今后各實驗教學(xué)中心還根據(jù)實驗內(nèi)容需要大力自主研制與改進教學(xué)設(shè)備,如清華大學(xué)研制的電袋除塵設(shè)備、氮氧化物的催化凈化設(shè)備、過濾反沖洗裝置、有機廢物好氧堆肥裝置等20余套;浙江大學(xué)研制的活性炭吸附實驗裝置、高效脫氮除磷生物反應(yīng)器等40余套.這些設(shè)備在開展高質(zhì)量的實驗教學(xué)中發(fā)揮了重要作用.

2．4教學(xué)方法與手段改進由于以往實驗課程存在著安排欠合理、學(xué)生數(shù)較多、場地和資金的限制、人員編制的限制等問題,導(dǎo)致目前許多高校仍以“菜單式”集中教學(xué)為主,學(xué)生的主動性和能動性難以得到全面發(fā)揮.不少高校已經(jīng)意識到該類問題并進行改進.如清華大學(xué)、浙江大學(xué)、同濟大學(xué)等高校率先開設(shè)的研究型實驗或建設(shè)科技創(chuàng)新基地,從實驗項目來源、硬件條件、實驗時間的保障等各方面,為學(xué)生提供旨在培養(yǎng)高素質(zhì)、高能力的創(chuàng)新型專業(yè)人才的實驗系統(tǒng)平臺.

2．5實驗教材建設(shè)與實驗課程的開設(shè)數(shù)相比,目前各高校正式出版的環(huán)境專業(yè)實驗教材偏少,一般3~4部,多數(shù)采用自編實驗講義的形式.這些教材有的是實驗部分獨立成書,有的是與理論課教材編著在一起.實驗教材的編寫與出版是目前高校環(huán)境實驗教學(xué)中相對比較薄弱的環(huán)節(jié)之一,應(yīng)在今后的建設(shè)與發(fā)展中得以加強.

3結(jié)束語

綜上所述,近幾年國內(nèi)高校在實驗教學(xué)模式上較早期的傳統(tǒng)教學(xué)方法有了很大改進與提高,但在很多方面還有待加強,如:(1)實驗課程設(shè)置覆蓋面趨寬,但課程體系的建設(shè)仍有待完善,需要根據(jù)學(xué)科的發(fā)展趨勢適時開設(shè)新的實驗內(nèi)容,新型實驗課程如固廢處理、環(huán)境工程原理、環(huán)境信息處理等實驗課程,今后應(yīng)加大建設(shè)投入;(2)實驗項目類型多樣,基本涵蓋基礎(chǔ)技能訓(xùn)練、綜合能力與創(chuàng)新能力培養(yǎng)等重要環(huán)節(jié),創(chuàng)新型實驗項目應(yīng)注重科研成果的及時轉(zhuǎn)化;(3)加強實驗硬件建設(shè),并及時將不斷涌現(xiàn)的新技術(shù)、新實驗手段應(yīng)用到實驗與實踐教學(xué)中;(4)通過建立“實驗教學(xué)中心”,統(tǒng)籌資源、合理安排,教學(xué)中心管理的科學(xué)化與規(guī)范化將成為今后工作的重點與挑戰(zhàn)。

作者：左劍惡 段鳳魁 賀克斌 楊宏偉 單位：清華大學(xué) 環(huán)境學(xué)院