環(huán)境工程專業(yè)實驗教學(xué)內(nèi)容體系構(gòu)建

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摘要：以本校環(huán)境工程專業(yè)實驗教學(xué)為例，結(jié)合培養(yǎng)目標(biāo)和專業(yè)教學(xué)核心知識點，對實驗教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革，構(gòu)建了較為科學(xué)完善的內(nèi)容體系。經(jīng)實踐，新的實驗教學(xué)內(nèi)容體系充分激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，有效提升了學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力，可為研究型高校同類專業(yè)實驗教學(xué)內(nèi)容體系構(gòu)建提供參考。

關(guān)鍵詞：環(huán)境工程；實驗教學(xué)；內(nèi)容體系

一實驗教學(xué)內(nèi)容體系現(xiàn)狀

專業(yè)實驗教學(xué)普遍存在著實驗課程設(shè)置少、學(xué)時少、教學(xué)內(nèi)容與方法陳舊、實驗項目設(shè)置不合理、儀器設(shè)備不足、場地小、師資少等一項或多項問題[6-8]。有些問題很難解決的，比如學(xué)時問題，在學(xué)位總學(xué)時的控制下，很難通過減少其他課程的學(xué)時數(shù)來增加實驗課學(xué)時，而且學(xué)校因為費用與場地因素，不太愿意增加實驗學(xué)時；場地問題，幾乎不可能通過削減科研教師的實驗室來增加本科教學(xué)實驗室，新建實驗室那更是不可能的。但是這些問題，很多都是可以通過優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容來解決的。優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，可減少重復(fù)性實驗內(nèi)容，提高實驗儀器與實驗室的使用率，刪除陳舊的實驗項目，實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。在改革之前，本校環(huán)境工程專業(yè)實驗教學(xué)，只設(shè)置一門“綜合實驗”課程，實驗項目大多數(shù)是指標(biāo)類檢測的驗證性實驗，且以水方向為主。此外，還有一些控制單元與工藝裝置的實驗。這樣的設(shè)計是不科學(xué)的，一是方向太偏，不夠全面，畢竟本校是研究型大學(xué)，培養(yǎng)的學(xué)生應(yīng)該是多面手，而且地方區(qū)域社會發(fā)展也需要大氣、固體廢物等方向人才；二是重復(fù)性實驗內(nèi)容太多，水質(zhì)指標(biāo)檢測多用分光光度法，造成學(xué)生使用分光光度計太多；三是控制單元與工藝裝置多是演示性的實驗，沒有真正運行，應(yīng)該通入介質(zhì)，然后結(jié)合相關(guān)指標(biāo)分析，形成真正的綜合設(shè)計性實驗。

二實驗教學(xué)內(nèi)容新體系的構(gòu)建

（一）實驗教學(xué)內(nèi)容體系分析

不管實驗項目類型是演示性、驗證性還是綜合設(shè)計性，要求學(xué)生掌握的基本內(nèi)容是不變的，即使是受區(qū)域經(jīng)濟(jì)需求或?qū)W科優(yōu)勢影響，也只會使實驗內(nèi)容有所偏重，但主要方向不能缺失。環(huán)境工程專業(yè)要掌握的專業(yè)知識內(nèi)容包括：大氣污染控制、水污染控制、土壤修復(fù)、固體廢物處理與處置、噪聲控制，以及光、熱、放射性和電磁輻射污染防治，環(huán)境風(fēng)險預(yù)警與防控等[9]。環(huán)境工程專業(yè)要掌握的儀器設(shè)備包括：貴重檢測儀器（原子吸收分光光度計、液相色譜、氣相色譜、離子色譜、各類分光光度計等）；指標(biāo)檢測儀器（pH計、濁度儀、電導(dǎo)率儀、甲醛測定儀、測氡儀、噪聲儀、溶氧儀、輻射檢測儀、自動工業(yè)分析儀、微機(jī)全自動量熱儀等）；樣品采集與處理儀器（氣體采樣器（PM10、PM2.5、氮氧化物、二氧化硫等）、COD消解儀、石墨消解儀、混凝攪拌裝置等）；常規(guī)儀器（離心機(jī)、搖床、水浴鍋、培養(yǎng)箱、烘箱、破碎機(jī)、超聲波清潔器、馬弗爐、無菌操作臺、滅菌鍋、基因擴(kuò)增儀、紫外透射儀、電泳儀、電熱板、真空泵、電熱套等）。環(huán)境工程專業(yè)要掌握的控制單元與工藝裝置包括：除塵裝置（袋式除塵、旋風(fēng)除塵、靜電除塵）、氣浮裝置、沉淀池裝置（平流式、豎流式、輻流式、斜管斜板）、濾池裝置（普通、V型、虹吸）、膜法水處理裝置、堆肥發(fā)酵裝置、焚燒爐、催化氧化裝置、吸附裝置、離子交換裝置、SBR裝置、噴淋洗滌塔等。由上可見，環(huán)境工程專業(yè)要求掌握的內(nèi)容實在太多，若不系統(tǒng)分析，構(gòu)建科學(xué)合理的實驗內(nèi)容體系，必然導(dǎo)致重復(fù)教學(xué)，再多的學(xué)時也不夠用。

（二）構(gòu)建思路與方法

為避免重復(fù)教學(xué)，必須先了解已修讀的其他實驗課程的內(nèi)容，然后在專業(yè)實驗教學(xué)內(nèi)容體系里刪去相應(yīng)的內(nèi)容。本校環(huán)境工程專業(yè)修讀的其他實驗課程包括：大學(xué)物理實驗（力、熱、光、電、磁等基本實驗），三大化學(xué)實驗（無機(jī)化學(xué)實驗、有機(jī)化學(xué)實驗和分析化學(xué)實驗，練習(xí)和掌握化類基本操作實驗），物理化學(xué)實驗（化合物物理與化學(xué)基本性質(zhì)的檢測實驗），電工與電子技術(shù)實驗（電路及基本電子元件性能實驗）和化工原理實驗（流體性質(zhì)及基本化工單元操作實驗）。通過這些實驗，學(xué)生基本學(xué)習(xí)和掌握了化類實驗基本操作及常規(guī)儀器的使用，故應(yīng)在專業(yè)實驗教學(xué)內(nèi)容體系里刪去相應(yīng)的內(nèi)容。為了讓實驗開設(shè)在內(nèi)容上具有層次性和邏輯性，并且在實驗項目類型上，實現(xiàn)演示性、驗證性、綜合性和設(shè)計性實驗配制比例合理，根據(jù)教育部教學(xué)指導(dǎo)委員會制定的相關(guān)文件，還有學(xué)校與學(xué)院制定的人才培養(yǎng)定位及學(xué)科發(fā)展方向，最后必須嚴(yán)格按照專業(yè)人才培養(yǎng)方案要求來制定教學(xué)內(nèi)容。本校環(huán)境工程專業(yè)改革后的實驗教學(xué)分成二大塊，一是課程實驗，包括固體廢物處理與處置、環(huán)境監(jiān)測、水污染控制工程、大氣污染控制工程及環(huán)境工程微生物學(xué)，共5門專業(yè)主干課程實驗，二是綜合設(shè)計性實驗。課程實驗主要是演示性和驗證性實驗，盡量多開綜合性實驗，緊隨著理論課程開設(shè)，用于增強(qiáng)學(xué)生對專業(yè)知識點的理解，學(xué)習(xí)和掌握相關(guān)儀器與實驗方法[10]。綜合設(shè)計性實驗，主要是為了培養(yǎng)學(xué)生的分析和解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的基本科研素養(yǎng)和創(chuàng)新意識，要求學(xué)生對應(yīng)每一個主干課程最少做一個綜合設(shè)計性實驗。

（三）實驗教學(xué)內(nèi)容新體系構(gòu)建

（1）課程實驗

5門專業(yè)主干課程的課程實驗均獨立開課，各開設(shè)4個實驗項目，課時為16。這些實驗項目涉及的教學(xué)內(nèi)容，均為主干課程的核心內(nèi)容，雖然不能包含所有的核心內(nèi)容，但也能讓學(xué)生掌握絕大多數(shù)的核心知識點。通過這些課程實驗，能讓學(xué)生在有限的學(xué)時內(nèi)，掌握專業(yè)的主要知識點、相關(guān)的主要儀器設(shè)備和工藝單元裝置。

（2）綜合設(shè)計性實驗

為上培養(yǎng)學(xué)生的基本科研素養(yǎng)和創(chuàng)新意識，要求學(xué)生在水、氣、固三個核心方向最少做一個綜合設(shè)計性實驗。因為本專業(yè)較偏重水方向，故在水方向增加一個綜合設(shè)計性實驗?，F(xiàn)在的綜合設(shè)計實驗課程為4個實驗項目，每個實驗項目8個學(xué)時，總學(xué)時32。這4個實驗項目及相關(guān)教學(xué)內(nèi)容如下：①某區(qū)域水體水質(zhì)評價選擇自來水，旁邊江河或湖泊等水體進(jìn)行一些水質(zhì)檢測，指標(biāo)與之前的課程實驗盡量不相同，可以測總氮、總氮、余氯等，然后選擇相應(yīng)水體的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)評價水體的質(zhì)量。通過此實驗，讓學(xué)生學(xué)習(xí)了水樣的采取與保存方法，并讓學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)了感興趣的水質(zhì)指標(biāo)檢測。②膜法水處理實驗基于實驗室里的膜法水處理工藝裝置，配制具有一定濁度和細(xì)菌數(shù)的水樣，然后調(diào)節(jié)超濾和反滲透工藝進(jìn)出水參數(shù)，取樣分析進(jìn)出水的細(xì)菌總數(shù)、大腸桿菌、電導(dǎo)率、濁度等指標(biāo)，然后衡量評價工藝處理效果。膜法水處理廣泛應(yīng)用于水的深度處理，需要通過實驗加強(qiáng)相關(guān)知識點的學(xué)習(xí)。③某工業(yè)廢渣綜合利用實驗選擇某種工業(yè)廢渣，分析其成分，然后利用物理、化學(xué)或生物的方法實現(xiàn)無害化、減量化、資源化的目的。④除塵實驗基于實驗室里的旋風(fēng)除塵、靜電除塵和袋式除塵模擬裝置，調(diào)制一定粉塵濃度的氣體，然后通過調(diào)節(jié)裝置的各工況參數(shù)，達(dá)到除塵目的。通過檢測進(jìn)出氣的粉塵濃度，評價除塵裝置的效果。通過上述4個綜合設(shè)計性實驗，實現(xiàn)課程實驗的進(jìn)一步延伸，實現(xiàn)訓(xùn)練學(xué)生綜合運用所學(xué)專業(yè)知識設(shè)計并實際運行環(huán)境污染處理工藝的能力。

三結(jié)語

經(jīng)過近20年的改革與實踐，我校環(huán)境工程專業(yè)形成了較為科學(xué)完善的實驗教學(xué)內(nèi)容體系，為研究型高校培養(yǎng)環(huán)境類專業(yè)人才提供了參考。經(jīng)實踐，因?qū)嶒瀮?nèi)容幾乎沒有重復(fù)性，而且實驗?zāi)康拿鞔_，針對性強(qiáng)，充分激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，取得了良好的教學(xué)效果。今后，我們將根據(jù)學(xué)科的發(fā)展和人才培養(yǎng)目標(biāo)的變化，不斷深化實驗課程改革，切實為學(xué)生提供優(yōu)質(zhì)的實踐訓(xùn)練，為培育優(yōu)秀的環(huán)境工程專業(yè)人才提供堅實的保障。

參考文獻(xiàn)

[1]閻波,趙興貴,李海明,等.環(huán)境科學(xué)專業(yè)綜合性實驗教學(xué)的探索與實踐[J].中國輕工教育,2016(5):63-66.

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[4]王芬芳,張保華,賀漫古.高校實驗教學(xué)改革的目標(biāo)與任務(wù)[J].教育與現(xiàn)代化,2000(3):52-55.

作者：馬偉文 朱能武 銀玉容 史偉 施召才 單位：華南理工大學(xué) 環(huán)境與能源學(xué)院