環(huán)境工程實驗教學現(xiàn)狀與改革

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1.引言

環(huán)境工程是一門新興的綜合性學科，集自然科學、社會科學與技術(shù)科學為一體，提供多種跨學科的方法來研究環(huán)境系統(tǒng)，尋求人類社會與環(huán)境的協(xié)同演化和可持續(xù)發(fā)展的途徑。環(huán)境工程專業(yè)為社會培養(yǎng)具備環(huán)境工程基本理論、知識和技能的高級專門人才，能夠在科研院所、企事業(yè)單位及其他部門從事環(huán)境保護和環(huán)境管理工作。本學科是一門技術(shù)性和實踐性很強的專業(yè)，除了對學生進行基本理論知識的傳授，更重要的是培養(yǎng)具有應(yīng)用研究和環(huán)境管理能力的人才，包括掌握環(huán)境監(jiān)測與環(huán)境質(zhì)量、環(huán)境健康質(zhì)量評價的方法以及進行環(huán)境管理和規(guī)劃的技能。相對于理論教學，實驗教學更具有直觀性、實踐性和創(chuàng)新性，是培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)新能力，使其掌握基本技能和基本技術(shù)的主要途徑之一，在培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用創(chuàng)新人才過程中具有不可替代的作用。隨著近年來人類與環(huán)境之間的矛盾日益突出，環(huán)境學科專業(yè)人才逐漸成為社會緊需人才，因此，對環(huán)境專業(yè)人才素質(zhì)的要求也越來越高。為了適應(yīng)高速發(fā)展的社會及經(jīng)濟的需求，培養(yǎng)高素質(zhì)、高能力的復(fù)合型環(huán)境專業(yè)人才，是高等院校環(huán)境學科面臨的重要任務(wù)，有必要對現(xiàn)有環(huán)境學科的實驗教學進行改革和探索。本文結(jié)合近年來在環(huán)境工程專業(yè)實驗教學中的經(jīng)驗與體會，對目前高等院校環(huán)境專業(yè)實驗教學的現(xiàn)狀進行思考，提出針對本專業(yè)實驗教學的一些改革與探索，旨在為本專業(yè)實驗教學的發(fā)展和創(chuàng)新提供參考，使學生通過本學科實驗教學得到更加完善的訓(xùn)練，綜合能力進一步提升。

2.環(huán)境學科實驗教學的現(xiàn)狀與存在的問題

2.1教學內(nèi)容固定單調(diào)

環(huán)境學科可開設(shè)實驗課程較多，如“環(huán)境監(jiān)測實驗”“環(huán)境工程實驗“”環(huán)境微生物”等。這些課程基本首先制定教材，根據(jù)教材編制實驗講義，多年重復(fù)使用，實驗內(nèi)容的選擇及實驗方法的選定較為固定和單一。以本學?！碍h(huán)境監(jiān)測實驗”為例，主要包括大氣污染物（氮氧化物、二氧化硫等）及水中污染物（苯、揮發(fā)酚等）的監(jiān)測。雖然實驗內(nèi)容涉及了多方面，但實驗方案較為單一，大多采用分光光度法及滴定法進行。學生用到的儀器最多的就是分光光度計，對很多其他新型儀器設(shè)備基本沒有概念。學生采用固定模式完成實驗操作及實驗報告，對實驗方案的設(shè)計知之甚少，解決實際問題的能力沒有得到鍛煉。對于其他實驗課程的內(nèi)容，同樣存在這樣的問題。而且，對實驗課程安排的課時不足，一些實驗課往往只是做簡單的了解和觀摩，并不能真正的通過實驗掌握實際能力。

2.2課程設(shè)計缺少實踐和研究性

環(huán)境問題是直接關(guān)系到社會發(fā)展和人類生存的實際問題，相對于其他學科而言，環(huán)境學科是一門年輕的學科，更具綜合性和實用性，本專業(yè)的學生必須在實踐中掌握基本技能。然而，目前高等院校對環(huán)境專業(yè)的實驗教學還沒有真正與實踐相結(jié)合，更多的是局限于教材和講義。對于一些環(huán)境污染物的監(jiān)測，基于課時的限制，往往只是采用模擬性實驗的方法在實驗室中走完實驗過程。而對于真正環(huán)境中面臨的實際問題及環(huán)境現(xiàn)狀，學生并沒有得到真正的學習和了解。結(jié)合上一條問題，對實際環(huán)境中存在問題的解決方法，學生并沒有建立起多方位思考、多途徑解決的思路。這與本專業(yè)致力于培養(yǎng)實用型高素質(zhì)環(huán)境工程科學人才的初衷相違背。

3.實驗教學改革與探索

3.1構(gòu)建多級實驗課程內(nèi)容

打破傳統(tǒng)教學模式，多級實驗課程內(nèi)容的構(gòu)建，有助于培養(yǎng)學生的動手動腦能力。同樣以環(huán)境監(jiān)測實驗課教學為例，可以構(gòu)建如下三級實驗課內(nèi)容。

（1）基礎(chǔ)實驗?；局R和基礎(chǔ)技能對學生來說是必不可少的。從實驗原理出發(fā)，按照基本實驗步驟設(shè)計實驗方案，培養(yǎng)學生最基本的實驗操作能力，掌握實驗技巧。

（2）擴展實驗。針對實用性較強的實驗內(nèi)容，如環(huán)境噪聲的監(jiān)測與分析，采用不固定學時及地點的方法，讓學生有充足的時間自行安排實驗的進行，并通過團體合作的方式，對采集數(shù)據(jù)進行整合分析。

（3）探索實驗。除了實驗課教學，大多學生還經(jīng)過創(chuàng)新性實驗等的培訓(xùn)，因此，將實驗教學與學生的創(chuàng)新性相結(jié)合，鼓勵學生進行探索性實驗項目，有助于鞏固和升華學生的研究思想。實驗課教學中，針對某一項課題，比如環(huán)境中重金屬離子的監(jiān)測和處理，教師提出問題，學生解決問題。由學生自行設(shè)計實驗方案并采集數(shù)據(jù)，教師進行評價。

（4）綜合實驗。

3.2開設(shè)研究性實驗課程

研究性實驗室及科研項目是高等院校特有的資源，在本科生的培養(yǎng)過程中也應(yīng)當充分發(fā)揮其重要作用。而且，研究性實驗課題已經(jīng)成為現(xiàn)代實驗課的重要構(gòu)成要素，是對傳統(tǒng)的傳遞式—被動接受式的教育理念的革新，教學方式由原來的固定式轉(zhuǎn)化成開放式。鼓勵學生參與教師尤其是青年教師的研究課題，針對前沿性科學問題展開思考，由被動接受轉(zhuǎn)化成主動探索。指導(dǎo)教師應(yīng)該把最新的實驗方法和研究成果轉(zhuǎn)化到實驗教學中，讓學生及時了解當前科技前沿知識，體會到科技的進步和競爭。而且，研究性實驗課題的范圍不僅僅局限在在實驗室、校園，很多時候需要走出去，進入實際企業(yè)，了解企業(yè)需要，啟發(fā)學生解決實際問題的能力。通過開放式教學培養(yǎng)學生的新思維和新能力，同時為研究型人才的培養(yǎng)打下基礎(chǔ)。

3.3多學科融合教學

實驗性學科不同于純理論學科，不能局限在課堂，局限在有限的知識框架里。隨著環(huán)境問題的日益突出，對環(huán)境質(zhì)量的關(guān)心已經(jīng)走入普通居民家庭。環(huán)境工程人才培養(yǎng)最終是為社會培養(yǎng)實用性人才，理論與實際相結(jié)合，培養(yǎng)學生實際能力，就需要多學科資源的有效融合。比如，能源動力對環(huán)境的影響、高新材料在解決環(huán)境問題中的應(yīng)用、土木電氣等與環(huán)境的關(guān)系。環(huán)境學科本身屬于新興學科，也是一門綜合性學科。實驗教學過程主要針對當前最主流的環(huán)境問題，如大氣固體顆粒物PM2.5、汽車尾氣、室內(nèi)甲醛等。除了掌握基本的處理技術(shù)，還應(yīng)在多學科融合的學習過程中培養(yǎng)學生解決實際問題的能力。例如，對于水污染控制，就需要結(jié)合生物、化學、物理等知識和技術(shù)。在教學過程中可以分體系的指導(dǎo)學生利用多學科綜合技術(shù)進行污水治理，既包括實驗室基礎(chǔ)技術(shù)，如采用最近研制的新功能性材料進行物理吸附，化學催化分解，同時帶領(lǐng)學生利用建筑、能動等技術(shù)進行工程模擬實踐。綜合知識的學習及技能的培養(yǎng)是鍛煉工程學科優(yōu)秀人才的重要途徑。

4.結(jié)語

環(huán)境學科是一門理論性、技術(shù)性和實踐性都很強的學科，實驗教學是本專業(yè)教學的重要組成部分，是培養(yǎng)學生基本技能、實踐及研究能力的重要途徑，在環(huán)境專業(yè)的高等教育中占有重要地位。環(huán)境學科的實驗教學需要與時俱進，不斷總結(jié)教學經(jīng)驗，進而不斷探索和實踐。高校教師有責任積極改革教學方案，探索實驗教學新方法、新途徑，為環(huán)境保護行業(yè)培養(yǎng)基礎(chǔ)扎實、綜合能力強的應(yīng)用型人才。

作者：崔言娟 師一粟 陳芳艷