環(huán)境工程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革的探討范文

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[摘要]《環(huán)境工程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)》課程是環(huán)境工程專業(yè)的基礎(chǔ)核心課，但目前所設(shè)置的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容存在缺乏系統(tǒng)性，教材過于單一，以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，實(shí)驗(yàn)成績(jī)的評(píng)定方法單一，教學(xué)方式單一化等缺點(diǎn)，與工程實(shí)踐聯(lián)系相距甚遠(yuǎn)，不能使學(xué)生產(chǎn)生一種系統(tǒng)的專業(yè)知識(shí)概念。據(jù)此，本文探討了《環(huán)境工程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)》的教學(xué)改革措施，提出了構(gòu)建完整的環(huán)境工程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程體系，進(jìn)行以開放性實(shí)驗(yàn)和研究科學(xué)實(shí)驗(yàn)并重的教學(xué)內(nèi)容改革，探索仿真技術(shù)在環(huán)境工程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的應(yīng)用方法，建立高素質(zhì)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師隊(duì)伍等一系列措施，希望通過將這些措施付諸實(shí)施，能夠改善目前環(huán)境工程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程的現(xiàn)狀，激發(fā)學(xué)生的動(dòng)手動(dòng)腦能力，開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力，與社會(huì)實(shí)際需求更好的銜接，理論聯(lián)系實(shí)際，為社會(huì)培養(yǎng)出集理論知識(shí)與實(shí)踐能力于一體的優(yōu)秀環(huán)境工程人才。

[關(guān)鍵詞]環(huán)境工程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)；教學(xué)改革；實(shí)踐能力；創(chuàng)新能力

1前言

環(huán)境工程專業(yè)在我國(guó)的興起和發(fā)展僅有30多年的時(shí)間，它是為滿足人類社會(huì)發(fā)展對(duì)解決環(huán)境問題需求而形成的一個(gè)集自然科學(xué)、技術(shù)科學(xué)與社會(huì)科學(xué)為一體的交叉型學(xué)科。該專業(yè)旨在培養(yǎng)從事城市、區(qū)域和企業(yè)的給水及廢水、廢氣、固體廢物和其他污染的控制與治理、環(huán)境修復(fù)以及環(huán)境規(guī)劃、管理等方面的高級(jí)工程技術(shù)人才[1]。培養(yǎng)學(xué)生具有可持續(xù)發(fā)展理念，具備水、氣、聲、固體廢物等污染防治和給排水工程、環(huán)境規(guī)劃和資源保護(hù)、能源環(huán)境保護(hù)等方面的知識(shí)，具有進(jìn)行污染控制工程的設(shè)計(jì)及運(yùn)營(yíng)管理能力，制定環(huán)境規(guī)劃和進(jìn)行環(huán)境管理的能力，以及環(huán)境工程方面的新理論、新工藝和新設(shè)備的研究和開發(fā)能力。希望畢業(yè)生能夠在政府部門、規(guī)劃部門、經(jīng)濟(jì)管理部門、環(huán)保部門、設(shè)計(jì)單位、工礦企業(yè)、科研單位等從事環(huán)境污染控制和給水排水的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、技術(shù)開發(fā)、科學(xué)研究和管理等工作。環(huán)境工程主要研究運(yùn)用工程技術(shù)和有關(guān)學(xué)科的原理和方法，保護(hù)和合理利用自然資源，防治環(huán)境污染，以改善環(huán)境質(zhì)量。該學(xué)科主要內(nèi)容包括大氣污染防治工程，水污染防治工程，固體廢物的處理和利用，以及噪聲控制等。同時(shí)還關(guān)注環(huán)境污染綜合防治的方法和措施，以及利用系統(tǒng)工程方法，從區(qū)域的整體上尋求解決環(huán)境問題的最佳方案。環(huán)境工程內(nèi)容豐富、概念抽象、原理復(fù)雜、理論性強(qiáng)。其中環(huán)境工程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是該專業(yè)獲取新知識(shí)的源泉，是知識(shí)與能力、理論與實(shí)踐相結(jié)合的關(guān)鍵，是訓(xùn)練技能、培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)的重要手段，是高等院校培養(yǎng)學(xué)生過程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，更是專業(yè)教學(xué)的重要組成部分，在高等教學(xué)體系中占有十分重要的地位[2-3]。

2環(huán)境工程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程的現(xiàn)狀問題

隨著各高校人才的引進(jìn)和投入資金的增加，環(huán)境工程學(xué)科的建設(shè)在各個(gè)高校已具規(guī)模，受到本科新生的歡迎。但從全國(guó)環(huán)境工程專業(yè)畢業(yè)生的就業(yè)來看，普遍面臨著“難就業(yè)”的困境。通過對(duì)有關(guān)環(huán)保企業(yè)的調(diào)查，用人單位一致認(rèn)為“在當(dāng)今競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)中，難以從應(yīng)屆畢業(yè)生中找到動(dòng)手能力強(qiáng)、具有一定創(chuàng)新性的合適人才”。這種教學(xué)資源優(yōu)良，而培養(yǎng)的本科畢業(yè)生又難以就業(yè)的矛盾，說明環(huán)境工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐教育存在亟待研究解決的問題[4-6]。就深圳大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)課設(shè)置來看，目前環(huán)境工程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)主要為本科三年級(jí)學(xué)生開設(shè)，學(xué)分是1學(xué)分，作為專業(yè)核心課，屬于環(huán)境工程專業(yè)的必修課程。目前開設(shè)混凝試驗(yàn)、水體中污染物的靜態(tài)吸附去除實(shí)驗(yàn)、活性炭連續(xù)流吸附實(shí)驗(yàn)、水體中懸浮物含量及粒徑分布測(cè)定實(shí)驗(yàn)、自由沉淀實(shí)驗(yàn)、燃燒熱值的測(cè)定實(shí)驗(yàn)。其中，在實(shí)驗(yàn)課程開始的第一周開設(shè)環(huán)境工程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)基本要求及實(shí)驗(yàn)安全講座，在最后一周組織學(xué)生到污水處理廠、水廠、垃圾填埋場(chǎng)、糞渣處理及資源化等相關(guān)企業(yè)參觀學(xué)習(xí)。所開設(shè)的實(shí)驗(yàn)主要依附于理論教學(xué)，均屬于操作性和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，內(nèi)容主要聯(lián)系水處理技術(shù)，且較為簡(jiǎn)單，易于掌握，使得無(wú)論是教師還是學(xué)生，都沒有足夠地重視實(shí)驗(yàn)課。而且，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目之間知識(shí)聯(lián)系不緊密，與工程實(shí)踐聯(lián)系相距甚遠(yuǎn)，不能使學(xué)生產(chǎn)生一種系統(tǒng)的專業(yè)知識(shí)概念。這些問題就導(dǎo)致了培養(yǎng)出來的學(xué)生缺乏實(shí)踐創(chuàng)新能力，無(wú)法滿足用人單位的需求。環(huán)境工程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程的問題主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

2.1實(shí)驗(yàn)安排缺乏系統(tǒng)性

實(shí)驗(yàn)整體安排缺乏系統(tǒng)性，實(shí)驗(yàn)教學(xué)落后于理論教學(xué)，教學(xué)內(nèi)容相對(duì)陳舊。大多數(shù)實(shí)驗(yàn)側(cè)重于加深和提高學(xué)生對(duì)基本理論知識(shí)的理解，忽略了對(duì)學(xué)生能力與素質(zhì)的培養(yǎng)。另外，目前深圳大學(xué)環(huán)境工程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程的實(shí)驗(yàn)主要是與水處理相關(guān)的內(nèi)容，并沒有涉及大氣污染控制、固體廢棄物處理與處置等相關(guān)實(shí)驗(yàn)。環(huán)境工程專業(yè)不僅要培養(yǎng)水環(huán)境治理方面的人才，也需要培養(yǎng)大氣環(huán)境及固體廢棄物處理處置方面的人才，而目前的實(shí)驗(yàn)課程對(duì)大氣和固廢兩方面的考慮非常欠缺。

2.2教材過于單一

現(xiàn)在環(huán)境工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)所采用的教材多為課本后附帶的實(shí)驗(yàn)課程，存在部分內(nèi)容陳舊過時(shí)，涉及的面不夠廣，不能根據(jù)儀器設(shè)備的發(fā)展更新很好地更改實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

2.3以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主

目前的實(shí)驗(yàn)課都是老師講完實(shí)驗(yàn)原理，然后再寫好實(shí)驗(yàn)步驟，老師配制好實(shí)驗(yàn)溶劑，調(diào)試好實(shí)驗(yàn)儀器，同學(xué)們按照實(shí)驗(yàn)步驟按部就班的去做，然后得出結(jié)果，寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。其結(jié)果是學(xué)生只是循規(guī)蹈矩，不會(huì)主動(dòng)去思考問題，發(fā)現(xiàn)問題，不能學(xué)以致用。因此學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課缺乏積極性，只是被動(dòng)地接受和機(jī)械操作，嚴(yán)重影響了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課的興趣，學(xué)生的觀察能力，思維能力、操作能力得不到鍛煉，不利于學(xué)生系統(tǒng)掌握各種實(shí)驗(yàn)技能，更談不上培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

2.4實(shí)驗(yàn)成績(jī)的評(píng)定方法單一

目前實(shí)驗(yàn)課的成績(jī)主要是看學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)，這樣就容易造成不做實(shí)驗(yàn)或成績(jī)差的同學(xué)抄襲實(shí)驗(yàn)報(bào)告的現(xiàn)象。

2.5教學(xué)方式單一化

傳統(tǒng)的教學(xué)方式都是老師講，然后學(xué)生做，至于為什么這樣做，不能那樣做，如何驗(yàn)證結(jié)論的正確性，學(xué)生很少也很難去解決。

3教學(xué)改革措施

針對(duì)以上的問題，本論文提出了一系列以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力為目標(biāo)的教學(xué)改革措施，如增加實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)等環(huán)節(jié)，以此來改變傳統(tǒng)理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)、實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)相脫離的現(xiàn)狀，形成理論教學(xué)-實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)-實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)-設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)一體化的教學(xué)體系，從而加強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力和工程設(shè)計(jì)思想的設(shè)計(jì)能力，使學(xué)生適應(yīng)復(fù)雜多變的社會(huì)，并靈活地運(yùn)用環(huán)境工程專業(yè)知識(shí)與技能解決相關(guān)問題。具體的教學(xué)改革措施如下：

3.1構(gòu)建完整的環(huán)境工程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程體系

深化實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力和自主探索能力；加強(qiáng)校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè)，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)和工程實(shí)踐能力；切實(shí)抓好畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)和科研訓(xùn)練這兩個(gè)綜合性、創(chuàng)新性實(shí)踐環(huán)節(jié)；加強(qiáng)校外實(shí)習(xí)基地建設(shè)，建立產(chǎn)學(xué)研合作教育的長(zhǎng)效機(jī)制，增強(qiáng)師生的工程意識(shí)和工程實(shí)踐能力。環(huán)境工程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程不應(yīng)被局限在學(xué)校實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，而應(yīng)該和工程實(shí)踐相結(jié)合，通過建立產(chǎn)學(xué)研校外實(shí)習(xí)基地等形式為學(xué)生提供實(shí)踐機(jī)會(huì)，提高學(xué)生的實(shí)踐能力。另外，應(yīng)該改善現(xiàn)有的以水處理技術(shù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)為主的課程現(xiàn)狀，增加大氣治理和固體廢棄物處理處置方面的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。例如大氣治理方面可考慮增加文丘里洗滌器除塵實(shí)驗(yàn)，布袋除塵實(shí)驗(yàn)，干法脫除煙氣中二氧化硫，生物洗滌塔凈化揮發(fā)性有機(jī)物，放電等離子體技術(shù)處理甲苯廢氣等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。就固廢處理處置方面，可考慮增設(shè)固體垃圾跳汰分選實(shí)驗(yàn)，固體垃圾破碎實(shí)驗(yàn)，剩余污泥板框壓濾脫水實(shí)驗(yàn)，生活垃圾厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣實(shí)驗(yàn)，生活垃圾好氧堆肥實(shí)驗(yàn)以及有機(jī)固廢熱解實(shí)驗(yàn)等。

3.2進(jìn)行以開放性實(shí)驗(yàn)和研究科學(xué)實(shí)驗(yàn)并重的教學(xué)內(nèi)容改革

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神的重要手段，減少驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，增加以綜合性、設(shè)計(jì)性和研究探索性為基礎(chǔ)的開放性實(shí)驗(yàn)對(duì)教學(xué)改革非常重要。結(jié)合教師的研究背景，開設(shè)相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。例如，深圳大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)教師的研究領(lǐng)域包括雨水處理與回用，飲用水消毒副產(chǎn)物的產(chǎn)生機(jī)制及毒性評(píng)價(jià)，污水處理過程中脫氮除磷功能菌群結(jié)構(gòu)解析、新型微生物的鑒定和分離、高效污水處理工藝開發(fā)和優(yōu)化、土壤生態(tài)修復(fù)、利用高級(jí)氧化還原方法處理污水、污水中重金屬的去除與回收等相關(guān)科研課題。可結(jié)合這些課題設(shè)計(jì)開放性和研究型的實(shí)驗(yàn)課程，由相關(guān)的教師進(jìn)行指導(dǎo)，激發(fā)學(xué)生的科學(xué)創(chuàng)新能力。

3.3探索仿真技術(shù)在環(huán)境工程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的應(yīng)用方法

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是現(xiàn)代化的教育技術(shù)工具，由于具有交互性，并能提供多媒體，立即反饋以及超文本、超鏈接等多種有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自主探索的教學(xué)功能，對(duì)于改變傳統(tǒng)的教學(xué)結(jié)構(gòu)與教學(xué)模式、構(gòu)建體現(xiàn)學(xué)生為主體作用的新型教學(xué)結(jié)構(gòu)與教學(xué)模式非常有利。計(jì)算機(jī)仿真作為對(duì)實(shí)際生產(chǎn)過程的較等效描述，能以其獨(dú)有的技術(shù)和效果，為學(xué)生提供一個(gè)良好的學(xué)習(xí)方式和培養(yǎng)創(chuàng)造性思維的環(huán)境。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)特別適用于高污染、高能耗、高危險(xiǎn)、高投入的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)通過3維效果及實(shí)操、評(píng)分等環(huán)節(jié)，提升教學(xué)效果和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ⑶姨摂M仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)可展示相關(guān)工藝的全部流程，根據(jù)需要實(shí)時(shí)顯示操作及原理，也可讓學(xué)生設(shè)置參數(shù)和動(dòng)態(tài)操控，并在主要設(shè)備配以演示動(dòng)畫或文字說明，展示工藝設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。通過利用虛擬仿真系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可以提升學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課程的興趣與實(shí)踐水平，也為學(xué)生了解實(shí)際工藝的運(yùn)行方式等提供強(qiáng)有力的平臺(tái)。

3.4建立高素質(zhì)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師隊(duì)伍

開設(shè)專業(yè)實(shí)驗(yàn)課的目的是為了提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力，這與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)相比，需要開設(shè)涉及大量新知識(shí)、新技術(shù)的實(shí)驗(yàn)。這要求實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師不僅需要不斷學(xué)習(xí)掌握新知識(shí)和提高實(shí)踐技能，同時(shí)也要求指導(dǎo)教師具有創(chuàng)新精神。因此，建立一支結(jié)構(gòu)、層次、數(shù)量合理、相對(duì)穩(wěn)定的高素質(zhì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師隊(duì)伍是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的關(guān)鍵。環(huán)境工程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程的教師可以由多位老師共同承擔(dān)。由于各個(gè)教師的研究背景，知識(shí)領(lǐng)域具有差異性，因此多位教師共同承擔(dān)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)任務(wù)可以為學(xué)生提供更加全面、更加綜合的指導(dǎo)，更有利于領(lǐng)域間的交叉創(chuàng)新，提高學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力。

4結(jié)語(yǔ)

深圳大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)所開設(shè)的環(huán)境工程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程目前仍存在較多問題，不能很好的培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。本文作者作為該課程的任課教師，從自己教學(xué)實(shí)踐出發(fā)，針對(duì)這些問題，提出了一系列的教學(xué)改革措施。這些措施包括構(gòu)建完整的環(huán)境工程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程體系，進(jìn)行以開放性實(shí)驗(yàn)和研究科學(xué)實(shí)驗(yàn)并重的教學(xué)內(nèi)容改革，探索仿真技術(shù)在環(huán)境工程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的應(yīng)用方法以及建立高素質(zhì)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師隊(duì)伍等。希望通過將這些措施付諸實(shí)施，能夠改善目前環(huán)境工程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程的現(xiàn)狀，激發(fā)學(xué)生的動(dòng)手動(dòng)腦能力，開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力，與社會(huì)實(shí)際需求更好的銜接，理論聯(lián)系實(shí)際，為社會(huì)培養(yǎng)出集理論知識(shí)與實(shí)踐能力于一體的優(yōu)秀環(huán)境工程人才。

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作者：劉安；楊波；張培新 單位：深圳大學(xué)