環(huán)境工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革范文

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如何在教學(xué)中實(shí)施素質(zhì)教育一直是我國(guó)高等教育改革的一個(gè)重要議題[1]。環(huán)境工程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)[2]。由于環(huán)境治理問(wèn)題的日益復(fù)雜化和迫切性，新的環(huán)境問(wèn)題不斷涌現(xiàn)，因此具備一定的分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力則日愈成為衡量環(huán)境工程專業(yè)人才素質(zhì)的重要方面，這對(duì)高校環(huán)境工程專業(yè)人才培養(yǎng)的目標(biāo)提出了更高的要求[3]。實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)是提高學(xué)生實(shí)際能力和綜合素質(zhì)的重要環(huán)節(jié)，對(duì)于大多數(shù)地方性高校而言，由于一貫的自身定位和教育投入的相對(duì)不高，在提高實(shí)踐性教學(xué)效果方面往往面臨著較大的困難。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的重要組成部分，具有理論結(jié)合實(shí)踐并具有形象性和生動(dòng)化的特點(diǎn)[4]。環(huán)境工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)是環(huán)境工程專業(yè)本科生的必修課程，其目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生環(huán)境工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)技能和提高專業(yè)綜合素質(zhì)。常州大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)室結(jié)合近年環(huán)境工程專業(yè)新形勢(shì)，以提高學(xué)生實(shí)際操作能力和鍛煉學(xué)生創(chuàng)新能力為導(dǎo)向，結(jié)合地方工業(yè)產(chǎn)業(yè)特征，進(jìn)行了一系列環(huán)境工程專業(yè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐，過(guò)程中獲得了一定的效果和經(jīng)驗(yàn)。

一、現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)問(wèn)題的分析

1.部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容陳舊相對(duì)而言，環(huán)境工程專業(yè)是發(fā)展非常迅速，技術(shù)更新非常快的一個(gè)專業(yè)，這使得實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及時(shí)更新較為困難。比如污水中COD的測(cè)定，近年來(lái)在實(shí)際工作中，人們多采用COD快速消解方法和快速測(cè)定儀器進(jìn)行測(cè)定。但是由于快速測(cè)定方法儀器投入較大，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中大多依然采用傳統(tǒng)化學(xué)回流法。再如，由于環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)不斷更新，使現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)中常用的儀器設(shè)備達(dá)不到一些指標(biāo)的測(cè)定準(zhǔn)確度和精度要求情況。例如，電鍍廢水排放標(biāo)準(zhǔn)GB21900-2008頒布后，電鍍廢水處理后的重金屬（Cu、Cr等）含量必須依靠AAS、AES等儀器，但是實(shí)驗(yàn)教學(xué)中大多依然沿用化學(xué)分析方法。類似不足，造成學(xué)生缺乏積極性，難以適應(yīng)當(dāng)前人才培養(yǎng)的需要[5]。

2.實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目配置的不合理以常州大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)室為例，存在的問(wèn)題是：實(shí)驗(yàn)設(shè)置之初，往往選擇單臺(tái)設(shè)備投入較少，容易規(guī)模化開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)，通常容易導(dǎo)致基礎(chǔ)性內(nèi)容偏多，而一些重點(diǎn)性內(nèi)容難以兼顧；其次是實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容中演示性和驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)偏多。例如常州大學(xué)的固體廢棄物處理與處置實(shí)驗(yàn)室8個(gè)學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)共開(kāi)設(shè)了工業(yè)廢棄物磁選、粉煤灰中炭的浮選及城市生活垃圾的破碎和分選均為演示或驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生幾乎沒(méi)有實(shí)際操作機(jī)會(huì)；另外該課程中的重難點(diǎn)內(nèi)容——工業(yè)固廢的資源化，如有機(jī)廢棄物的熱解回收輕質(zhì)油等，由于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和操作較難且費(fèi)時(shí)較長(zhǎng)等原因未能開(kāi)設(shè)。類似問(wèn)題在水污染控制、大氣污染控制等環(huán)境工程主干課程的實(shí)驗(yàn)設(shè)置同樣存在。實(shí)驗(yàn)教學(xué)必須在一定的教學(xué)目標(biāo)下，合理配置實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，讓學(xué)生有一定自我發(fā)揮空間，調(diào)動(dòng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)軇?dòng)性，才能在掌握基本實(shí)驗(yàn)技能的同時(shí)，提高綜合素質(zhì)[6]。

二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

根據(jù)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置情況，常州大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)確定首先基本保留現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，以培養(yǎng)和鍛煉基本專業(yè)實(shí)驗(yàn)技能，但適當(dāng)壓縮實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)（實(shí)際操作中壓縮為原來(lái)學(xué)時(shí)數(shù)的3/5）；同時(shí)開(kāi)設(shè)綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課程，并增設(shè)自選實(shí)驗(yàn)和開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)室。

1.大型演示性實(shí)驗(yàn)由于各主干課程實(shí)驗(yàn)室普遍存在演示性和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)占用學(xué)時(shí)數(shù)較多的問(wèn)題，選擇部分耗時(shí)太長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)，通過(guò)增加大型演示性實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，采用大屏幕投影的方式演示給學(xué)生看。以縮短這兩類實(shí)驗(yàn)的學(xué)時(shí)數(shù)，同時(shí)保證了實(shí)驗(yàn)效果。如微生物的生長(zhǎng)活性監(jiān)控實(shí)驗(yàn)，可以預(yù)先能過(guò)生物顯微鏡拍攝照片和視頻然后進(jìn)行剪輯，再用大屏幕投影的方式給學(xué)生演示，使學(xué)生能夠直觀地看到在活性污泥培養(yǎng)過(guò)程中微生物的形貌和數(shù)量的變化情況。另外，固體廢棄物的堆肥處理和煙氣除塵等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目均采用這種方式對(duì)學(xué)生進(jìn)行演示。在壓縮實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)的同時(shí)并沒(méi)有降低實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，學(xué)生普遍反映良好。此外，鑒于目前環(huán)境工程專業(yè)工藝方法繁多、流程較復(fù)雜的特點(diǎn)，常州大學(xué)建立了環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)中心建立大型環(huán)保工藝演示中心，選擇典型工藝流程，按一定比例，采用亞克力和PVC等替代材料建立相應(yīng)工藝流程。如典型污水處理廠工藝流程A2O工藝（格柵-初沉池-厭氧池-缺氧池-好氧池-二沉池）、煤矸石資源化工藝、煙氣脫硫脫硝工藝等。該演示中心非常有助于學(xué)生直觀、透徹地理解環(huán)境工程專業(yè)典型工藝流程。

2.開(kāi)設(shè)專業(yè)綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課程環(huán)境工程是實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)，在培養(yǎng)學(xué)生基本實(shí)驗(yàn)技能的基礎(chǔ)上，通過(guò)實(shí)驗(yàn)課程鍛煉學(xué)生的綜合創(chuàng)新能力是實(shí)驗(yàn)課程的重要目的[7]。常州大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)從2012開(kāi)始新增16學(xué)時(shí)的專業(yè)綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課程，實(shí)驗(yàn)類型為綜合性或設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，時(shí)間放在環(huán)境工程專業(yè)大四的第一學(xué)期。結(jié)合常州本地工業(yè)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：化工、印染業(yè)發(fā)達(dá)。這兩類工業(yè)廢水處理難題較多，同時(shí)處理后的污泥較難處理，確定了三個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，分別是“微電解——Fenton——混凝法處理高濃度有機(jī)化工廢水”、“TiO2光催化劑的制備及處理印染廢水”、“剩余污泥制備活性碳吸附材料”。為配合學(xué)生更好地完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，在學(xué)生的認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)階段，專門選擇化工工業(yè)園區(qū)、印染工業(yè)園區(qū)作為實(shí)習(xí)基地。通過(guò)實(shí)習(xí)讓學(xué)生了解和掌握相關(guān)化工和印染廢水的普通處理工藝，為后續(xù)的綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展打下了基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程學(xué)生以自行設(shè)計(jì)和動(dòng)手操作為主，學(xué)生可以采用教師給出的實(shí)驗(yàn)方案，也可以對(duì)實(shí)驗(yàn)流程作適當(dāng)改動(dòng)。以“TiO2光催化劑的制備及處理印染廢水”實(shí)驗(yàn)為例，學(xué)生可以制備實(shí)驗(yàn)要求單一TiO2光催化劑，也可以制備TiO2—活性炭復(fù)合光催化材料，再進(jìn)行印染廢水處理的條件實(shí)驗(yàn)。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程除了使學(xué)生熟悉TiO2的光催化基本實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)技能，同時(shí)開(kāi)拓了學(xué)生的思維和設(shè)計(jì)能力。另外相關(guān)實(shí)驗(yàn)指標(biāo)測(cè)定儀器，如COD快速測(cè)定儀器數(shù)量不足的問(wèn)題，則通過(guò)學(xué)生分組，如分成三組交替進(jìn)行得到解決。專業(yè)綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)使本專業(yè)的學(xué)生實(shí)驗(yàn)基本技能和創(chuàng)新思維兩方面都得到了鍛練，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手積極性明顯提高。由于專業(yè)綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與實(shí)際聯(lián)系較緊密，不少畢業(yè)工作后的學(xué)生反映，有些實(shí)驗(yàn)方法可以直接應(yīng)用到實(shí)際工作中，受到工作單位的肯定。

3.自選實(shí)驗(yàn)和開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)室由于實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)所限，部分專業(yè)實(shí)驗(yàn)設(shè)備數(shù)量較少，無(wú)法做到人人動(dòng)手操作。為了彌補(bǔ)這一不足，并充分利用現(xiàn)有資源，常州大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)將一部分實(shí)驗(yàn)設(shè)為自選內(nèi)容，共設(shè)立了四個(gè)實(shí)驗(yàn)：污染物的可生物降解性測(cè)定、SBR法間歇式活性污泥系統(tǒng)處理廢水、電解法處理工業(yè)廢水實(shí)驗(yàn)、聚丙烯酸-聚偏氟乙烯樹(shù)脂吸附銅離子。由學(xué)生根據(jù)自己的興趣選做1-2個(gè)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)間定在每周一、三、五的下午第8-9節(jié)課，計(jì)入學(xué)分。這幾個(gè)實(shí)驗(yàn)的可研究性較強(qiáng)，例如聚丙烯酸-聚偏氟乙烯樹(shù)脂吸附銅離子，該實(shí)驗(yàn)首先要制備聚丙烯酸-聚偏氟乙烯吸附樹(shù)脂，再利用樹(shù)脂對(duì)電鍍廢水中銅離子進(jìn)行吸附實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生計(jì)算出樹(shù)脂吸附量，并分析吸附pH值、吸附時(shí)間等因素對(duì)銅離子吸附去除率的影響。實(shí)驗(yàn)的廣度和深度均較大，以滿足學(xué)習(xí)興趣較濃厚學(xué)生需求。另外由于實(shí)驗(yàn)時(shí)間拉得較開(kāi)，像AAS這種大型且數(shù)量少的實(shí)驗(yàn)儀器，讓學(xué)生可以在實(shí)驗(yàn)管理員的指導(dǎo)下得到操作的機(jī)會(huì)。開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)室的設(shè)立則主要是針對(duì)實(shí)驗(yàn)時(shí)間很長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。例如污泥的厭氧消化和廢水的生物處理的內(nèi)容均時(shí)間限制而無(wú)法在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中開(kāi)展。但這些環(huán)境工程專業(yè)的重要內(nèi)容如果僅是通過(guò)理論講解往往不易理解透徹。而這個(gè)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室“污泥厭氧消化實(shí)驗(yàn)室”、“有機(jī)工業(yè)廢水生物處理實(shí)驗(yàn)室”是常州大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)的常州市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。因此將這兩個(gè)相關(guān)實(shí)驗(yàn)室設(shè)為開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生在課余時(shí)間開(kāi)展相關(guān)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生根據(jù)課表選定時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師給定的實(shí)驗(yàn)方案觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，做好實(shí)驗(yàn)記錄，最后撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。由于開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室有充足的實(shí)驗(yàn)時(shí)間，因此給予學(xué)生更大的自由度，讓學(xué)生參與到實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備和實(shí)驗(yàn)結(jié)束后的整理工作中來(lái)。這兩項(xiàng)內(nèi)容雖然不計(jì)入學(xué)生學(xué)分，但讓學(xué)生得到全面的鍛煉，自2012年以來(lái)，學(xué)生結(jié)合開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)室資源已申請(qǐng)江蘇省學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)課題11項(xiàng)，讓部分學(xué)有余力的學(xué)生有了充分的發(fā)揮空間。

三、實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果考核體系創(chuàng)新

一般來(lái)說(shuō)，實(shí)驗(yàn)成績(jī)判定通常是根據(jù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告給出的，而實(shí)驗(yàn)過(guò)程難以進(jìn)行考核，造成對(duì)學(xué)生的考核不全面。因此必須要對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行考核，一是實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師的觀察打分，另外設(shè)立環(huán)節(jié)要求學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)過(guò)程，解釋實(shí)驗(yàn)中間環(huán)節(jié)的各種現(xiàn)象和原因，通過(guò)這樣的過(guò)程考核手段，相對(duì)全面地了解和評(píng)價(jià)學(xué)生實(shí)驗(yàn)效果和能力，調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，有利于實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。但是這樣的考核方式，要求實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師能更多地參與，隨時(shí)考察學(xué)生實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)，而不僅僅是“管理員”的角色。這就要求平時(shí)注重實(shí)驗(yàn)技術(shù)隊(duì)伍建設(shè)。鼓勵(lì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師多參與學(xué)院專業(yè)教師科研課題，多了解和掌握新的專業(yè)動(dòng)態(tài)，不斷鞏固自身實(shí)驗(yàn)技能，更新實(shí)驗(yàn)思路，為培養(yǎng)具有扎實(shí)技能和創(chuàng)新能力學(xué)生提供更可靠的保障。

四、結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)兩年的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革后，我校環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量有明顯提高。從學(xué)生反饋的信息看，普遍認(rèn)為目前的實(shí)驗(yàn)課更有吸引力、非常鍛煉專業(yè)實(shí)驗(yàn)技能，同時(shí)對(duì)環(huán)境工程專業(yè)的認(rèn)識(shí)和理解程度也有所提高，獨(dú)立發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的綜合能力和素質(zhì)得到培養(yǎng)和鍛煉。地方高校雖然資源配置相對(duì)不足，但同樣可以結(jié)合地方工業(yè)、社會(huì)特點(diǎn)有針對(duì)性設(shè)立實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，靈活安排實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法加以彌補(bǔ)，充分利用現(xiàn)有資源，培養(yǎng)具有扎實(shí)實(shí)驗(yàn)技能和綜合創(chuàng)新思維的環(huán)境工程專業(yè)本科人才，提高學(xué)生綜合素質(zhì)，以適應(yīng)時(shí)展的需求。

作者：張志軍 馮俊生 劉亮 韓學(xué)超 單位：常州大學(xué) 環(huán)境與安全工程學(xué)院