環(huán)境工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革

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實(shí)踐教學(xué)作為本科教學(xué)體系的一個(gè)環(huán)節(jié)，與理論教學(xué)一樣，是由教師、學(xué)生、課程（包括授課目標(biāo)、課程內(nèi)容、授課方法、評(píng)價(jià)方法）和條件等要素構(gòu)成的，其實(shí)施開展具有鮮明的實(shí)際操作、實(shí)踐感知和理論體現(xiàn)等特點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為實(shí)踐教學(xué)的一種類型，是本科教學(xué)不可或缺的重要部分。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是一種介于基本教學(xué)實(shí)驗(yàn)和科學(xué)研究之間較高層次的科研實(shí)訓(xùn)。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的核心是以學(xué)生為本，讓學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)前期設(shè)計(jì)、中期操作及后期總結(jié)的全過(guò)程，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性和學(xué)習(xí)積極性。一直以來(lái)，環(huán)境工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)（從專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程到專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程）都是以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，其固定模式是教師進(jìn)行前期實(shí)驗(yàn)條件控制，學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)教材上的實(shí)驗(yàn)方法和步驟完成實(shí)驗(yàn)，從而對(duì)已有定理或規(guī)律加以驗(yàn)證。這種實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ皆鰪?qiáng)了學(xué)生對(duì)書本的依賴性，擴(kuò)大了老師對(duì)實(shí)驗(yàn)的干預(yù)性，不利于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和勤于動(dòng)手的實(shí)踐操作能力，不符合目前高等教育創(chuàng)新型、實(shí)踐型人才培養(yǎng)的要求。加強(qiáng)對(duì)實(shí)踐教學(xué)的規(guī)律性認(rèn)識(shí)和理論研究，探索實(shí)踐教學(xué)中的可變因素并強(qiáng)化因素優(yōu)勢(shì)作用，是環(huán)境工程綜合性實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革任務(wù)的重中之重。為此，筆者對(duì)環(huán)境工程專業(yè)綜合性實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式以及考評(píng)手段等方面進(jìn)行了積極探索，旨在為高校課程教學(xué)改革提供參考。

1延展教學(xué)內(nèi)容

1．1增強(qiáng)綜合性實(shí)驗(yàn)靈活度

綜合性實(shí)驗(yàn)選題需以教學(xué)大綱、學(xué)科發(fā)展的現(xiàn)狀與趨勢(shì)、現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件以及學(xué)生掌握基本操作技能和基礎(chǔ)理論知識(shí)為基礎(chǔ)，選題設(shè)置既有一定的創(chuàng)新性又兼有設(shè)計(jì)性和可行性。為克服以往環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容設(shè)置模式固定化、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目常規(guī)化、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容單一化的弊端，綜合性實(shí)驗(yàn)課程需要設(shè)置靈活可變和多維度的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。實(shí)驗(yàn)選題的靈活多變，能夠讓學(xué)生在限定的課題里面充分發(fā)揮自己的才智。如課程組設(shè)置的農(nóng)業(yè)廢棄物碳化填料滲濾裝置搭建與處理廢水技術(shù)研究課題，需要學(xué)生自己通過(guò)資料的收集閱讀與整理，提出農(nóng)業(yè)廢棄物利用種類，確定碳化方法或化學(xué)改性方法，規(guī)定重點(diǎn)去除的目標(biāo)污染物。學(xué)生所給出的實(shí)驗(yàn)方案各不相同，結(jié)果只有好壞之意，卻無(wú)對(duì)錯(cuò)之分。在碳化材料制備與表征、污染物去除評(píng)價(jià)方法與機(jī)理、批處理實(shí)驗(yàn)與柱吸附實(shí)驗(yàn)設(shè)置的評(píng)級(jí)體系、數(shù)學(xué)模型的合理應(yīng)用等方面的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，需要學(xué)生自我取舍，量力而行。靈活多變的選題，可提供學(xué)生充分發(fā)揮自我才智的空間，提升學(xué)生收集資料并合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的實(shí)訓(xùn)技能。

1．2提升教學(xué)內(nèi)容學(xué)科覆蓋度

環(huán)境工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容的設(shè)置主要集中在水、氣、聲、固等模塊，如水污染治理實(shí)驗(yàn)中的混凝、過(guò)濾、深水曝氣充氧、離子交換與軟化除鹽實(shí)驗(yàn)、大氣污染防治的除塵脫硫脫銷實(shí)驗(yàn)以及固體廢棄物的填埋和堆肥實(shí)驗(yàn)等。上述實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)置經(jīng)典而單一，不能滿足當(dāng)前環(huán)境工程技術(shù)解決現(xiàn)實(shí)環(huán)境問(wèn)題的需求。為此，筆者增設(shè)了如下實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容：新化學(xué)混凝劑開發(fā)及其在給水化學(xué)處理中的應(yīng)用、高砷高氟苦咸飲用源水處理新技術(shù)研究、飲用水鹵代消毒副產(chǎn)物與亞硝胺類含氮消毒副產(chǎn)物的生成與去除、農(nóng)業(yè)廢棄物碳化填料滲濾裝置搭建與處理廢水技術(shù)研究、城市初期雨水徑流污染模型構(gòu)建與應(yīng)用研究、污泥堿性條件厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫率提升技術(shù)研究、重金屬熒光探測(cè)劑研發(fā)與應(yīng)用、水體有機(jī)污染物高級(jí)氧化聯(lián)合降解新技術(shù)研究、環(huán)境有毒有害污染物高通量高靈敏度篩選技術(shù)、環(huán)境污染物特異性現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)新技術(shù)、磷脂雙層脂質(zhì)體在環(huán)境工程問(wèn)題中的應(yīng)用以及土壤環(huán)境毒性評(píng)價(jià)方法等。實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容包含了給水處理技術(shù)、排水處理技術(shù)、污泥處理與資源化、環(huán)境污染物分析、環(huán)境毒理學(xué)方法、數(shù)學(xué)模型在環(huán)境問(wèn)題中的應(yīng)用以及基礎(chǔ)環(huán)境問(wèn)題調(diào)查等，提升了實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的學(xué)科覆蓋度，從而為學(xué)生的自由選題提供了更大可能性。

1．3加強(qiáng)科研實(shí)訓(xùn)探索性

在擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)選題和提升實(shí)驗(yàn)內(nèi)容靈活度的基礎(chǔ)上，如何增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)課題的科學(xué)探索性和科研實(shí)訓(xùn)度，仍是亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題之一。綜合實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容與研究方法具有一定的探索性與前沿性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與研究結(jié)論具有多重影響性和不確定性，需要學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中通過(guò)自己觀察、自行記錄，并分析得出具有重要發(fā)現(xiàn)性的研究成果，以提高學(xué)生的科研實(shí)訓(xùn)技能。為此，在學(xué)生具體化選題后，需要自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)研究?jī)?nèi)容和采取的實(shí)驗(yàn)方法。課題設(shè)計(jì)內(nèi)容及細(xì)節(jié)隨課題具體研究方向的不同而不同。如在催化降解實(shí)驗(yàn)中注意空白對(duì)照、黑暗對(duì)照以及實(shí)驗(yàn)重復(fù)的設(shè)置以證明催化效能和降解效率；在現(xiàn)代環(huán)境分析技術(shù)實(shí)驗(yàn)中新建立的測(cè)定方法，需要著重考慮方法的選擇性、靈敏度、重復(fù)性、干擾等問(wèn)題；污染物吸附去除實(shí)驗(yàn)需要重點(diǎn)注意溶液過(guò)柱流通性估計(jì)等；在環(huán)境功能材料的制備和表征中，讓學(xué)生了解自然光熒光等光學(xué)顯微、掃描透射等電子顯微以及X－射線衍射（XRD）、X－射線光電能譜（XPS）等微觀表征方法的原理及其用途。由于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)充分利用方差分析、回歸分析、正交設(shè)計(jì)、模糊聚類以及多元曲線分辨－交替最小二乘法等數(shù)學(xué)方法解決數(shù)據(jù)代表性和實(shí)驗(yàn)結(jié)論推導(dǎo)，因而通過(guò)充分比較實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理前的雜亂無(wú)章性與處理后信息規(guī)律的完整性，可以極大地提高學(xué)生探索自然的積極性。此外，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中教師要發(fā)揮指導(dǎo)性作用。如在有機(jī)污染物降解的產(chǎn)物高效液相色譜分析過(guò)程中，學(xué)生測(cè)不出色譜峰，教師可給學(xué)生提供相應(yīng)文獻(xiàn)，并指出可能存在的問(wèn)題（檢測(cè)器波長(zhǎng)、濃度、柱類型等）。學(xué)生在作吸附等溫線時(shí)，用直線回歸模擬，由于實(shí)驗(yàn)誤差的原因會(huì)得出截距為負(fù)值的結(jié)論，這與實(shí)際方程常數(shù)不符。為此，可向?qū)W生介紹origin軟件模擬方法，該方法不僅能解決獲得正確參數(shù)問(wèn)題，而且還能給出非線性模擬趨勢(shì)線。

2改革教學(xué)方式

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式中，教師強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)操作細(xì)節(jié)并明確實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)際規(guī)律，學(xué)生按部就班進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作并得出已知規(guī)律性的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。綜合性實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)需要學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，擬定實(shí)驗(yàn)步驟，提出可能出現(xiàn)的關(guān)鍵問(wèn)題并考慮相應(yīng)的解決方法［5］。教師角色由原來(lái)的全面包辦員變?yōu)閷?dǎo)師，即從資料查詢閱讀、有用信息整理、實(shí)驗(yàn)方案制定、實(shí)驗(yàn)操作可行性、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)步驟的相關(guān)性和銜接性等方面給予指導(dǎo)。另外，教師要做到如下幾點(diǎn)：全程指導(dǎo)；規(guī)范學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作，培養(yǎng)良好的實(shí)驗(yàn)室工作習(xí)慣（如必戴護(hù)目鏡、危害廢棄物獨(dú)立存儲(chǔ)、離開實(shí)驗(yàn)室安全檢查、良好的觀察與記錄習(xí)慣等）；加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室安全意識(shí)教育，使學(xué)生了解試劑性質(zhì)并正確使用，切實(shí)做到學(xué)生人身安全與實(shí)驗(yàn)室安全；灌輸學(xué)生團(tuán)結(jié)合作和互相幫助意識(shí)，在同一小組不同實(shí)驗(yàn)部分實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)共處理和結(jié)果共享等。整個(gè)教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中，教師不僅是指導(dǎo)老師，還應(yīng)該是過(guò)程考核員，并對(duì)實(shí)驗(yàn)效果不理想的學(xué)生進(jìn)行適時(shí)輔導(dǎo)和鼓勵(lì)。

3完善考評(píng)制度

環(huán)境工程專業(yè)綜合性實(shí)驗(yàn)課程考評(píng)主要由實(shí)驗(yàn)報(bào)告來(lái)反映，不能真實(shí)顯示學(xué)生的實(shí)際水平。而綜合性實(shí)驗(yàn)成績(jī)可由平時(shí)綜合素質(zhì)成績(jī)、興趣性和積極性成績(jī)以及實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)組成。其中，綜合素質(zhì)成績(jī)由創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)精神、解決實(shí)際問(wèn)題的能力、演說(shuō)能力、學(xué)生的自主評(píng)價(jià)、規(guī)范性實(shí)驗(yàn)操作等方面組成；興趣性和積極性成績(jī)包括實(shí)驗(yàn)前期資料準(zhǔn)備積極性、實(shí)驗(yàn)操作積極性、互動(dòng)積極性、應(yīng)用所學(xué)分析和解釋問(wèn)題的積極性；實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)包括實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)方案的把握程度以及幻燈片制作及表達(dá)能力等。除了個(gè)人成績(jī)?cè)u(píng)分以外，實(shí)驗(yàn)小組成績(jī)不可或缺。每個(gè)小組應(yīng)撰寫1篇論文或?qū)嶒?yàn)總結(jié)報(bào)告，并制作幻燈片，由教師根據(jù)論文的科學(xué)性、創(chuàng)新性、實(shí)用性等評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)給出相應(yīng)成績(jī)。

4結(jié)語(yǔ)

環(huán)境工程專業(yè)綜合性實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)體系徹底打破了二級(jí)學(xué)科之間的限制，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容力求反映現(xiàn)代化研究新成果和發(fā)展趨勢(shì)，由原來(lái)單純的環(huán)境污染治理轉(zhuǎn)變到環(huán)境工程、環(huán)境科學(xué)、生物學(xué)、環(huán)境分析技術(shù)、以及環(huán)境材料學(xué)等多學(xué)科的交叉融合，實(shí)驗(yàn)?zāi)康母幼⒅嘏囵B(yǎng)學(xué)生的思考能力、探索能力和實(shí)際操作能力，同時(shí)綜合性實(shí)驗(yàn)課程更加重視反映環(huán)境、工程技術(shù)、社會(huì)發(fā)展現(xiàn)狀與企事業(yè)單位需求的相互聯(lián)系。今后，需要加強(qiáng)環(huán)境工程固體廢棄物資源化利用和大氣區(qū)域性污染防治等方面的選題擴(kuò)充，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生充分利用Google、百度、豆丁以及專業(yè)論壇的意識(shí)，培養(yǎng)查閱和下載網(wǎng)絡(luò)資料的技能，提高辨別網(wǎng)絡(luò)知識(shí)真?zhèn)魏腿∩岬哪芰?，從而切?shí)提高環(huán)境工程專業(yè)綜合性實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)水平。

作者：唐建設(shè) 項(xiàng)麗 趙峰 單位：安徽建筑大學(xué)環(huán)境與能源工程學(xué)院