環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與實(shí)踐

劉云慶， 王興磊， 張 藝， 李 強(qiáng)

(伊犁師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，污染物化學(xué)與環(huán)境治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆伊寧835000)

0 引言

環(huán)境工程專業(yè)具有理論性強(qiáng)、技術(shù)性強(qiáng)、實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，而環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)需要學(xué)生動手操作和創(chuàng)新設(shè)計(jì)。學(xué)生的理論知識和實(shí)驗(yàn)操作能力可在環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)過程中得到鞏固和加強(qiáng)，環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)不僅涉及到課本中的理論知識還涉及到實(shí)際環(huán)境工程中的相關(guān)技術(shù)內(nèi)容，通過實(shí)驗(yàn)可以使學(xué)生掌握環(huán)境工程設(shè)計(jì)、工程實(shí)踐的規(guī)律和方法［1］。過去幾十年由于社會經(jīng)濟(jì)大發(fā)展，自然環(huán)境污染嚴(yán)重。近年來隨著人們生活水平的提高對環(huán)境質(zhì)量的要求也越來越高。環(huán)境治理與保護(hù)機(jī)構(gòu)如雨后春筍般地崛起，所以要培養(yǎng)大批具有創(chuàng)新型和實(shí)踐型的環(huán)保人才，不僅需要學(xué)生掌握環(huán)境專業(yè)的理論知識，還要加強(qiáng)環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與創(chuàng)新［2］。從我校環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)實(shí)際教學(xué)出發(fā)，對環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程進(jìn)行了改革與實(shí)踐。

1 環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題

西部地區(qū)在經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境的和諧發(fā)展進(jìn)程中需要大批具有環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)知識的人才，而環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)又是一門跨專業(yè)，應(yīng)用綜合性極強(qiáng)的專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程，我國各地區(qū)逐年都有不同程度的環(huán)境污染事件發(fā)生，這就對環(huán)境相關(guān)專業(yè)人才培養(yǎng)的要求也越來越高，所以，培養(yǎng)出具有高素質(zhì)、理論與實(shí)踐能力都強(qiáng)的環(huán)境專業(yè)人才是高校的重要使命和責(zé)任［3］。環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)是大學(xué)本科中環(huán)境科學(xué)專業(yè)與環(huán)境工程專業(yè)教育教學(xué)體系中的一個重要組成部分。環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程主要是為了提高學(xué)生實(shí)際動手能力，對問題的分析能力、實(shí)際問題的解決能力，而環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐的重點(diǎn)是將學(xué)生培養(yǎng)成具有不同專業(yè)方向特長的人才［4-5］。但是，在如今的環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，仍存在著一些明顯的不足，影響了環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)的教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的實(shí)踐能力［6］。

1.1 受傳統(tǒng)思想觀念影響

受傳統(tǒng)“重理論知識的教育、輕實(shí)踐能力和操作能力”思想觀念的影響。具體表現(xiàn)在:大多數(shù)的環(huán)境實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容是演示性、驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，大多數(shù)屬于模仿和訓(xùn)練課程，學(xué)生只是按照老師設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟按部就班進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作、觀察和記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在整個實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生是被動的，缺乏主動思考和積極參與。而創(chuàng)新型、設(shè)計(jì)型、綜合型的實(shí)驗(yàn)課程占比重較小，需要學(xué)生自己動腦設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)少，自己動手操作實(shí)驗(yàn)設(shè)備的機(jī)會少。環(huán)境工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)課開設(shè)的科目較多，如環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)、水污染控制工程實(shí)驗(yàn)、大氣污染控制工程實(shí)驗(yàn)、環(huán)境監(jiān)測實(shí)驗(yàn)、固體廢棄物處理處置實(shí)驗(yàn)等，課程多的同時課時量就相對較少，在考慮到學(xué)生安全的情況下，實(shí)驗(yàn)室只對課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)和老師的科研開放，學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)基本技能鍛煉機(jī)會少。因此，導(dǎo)致部分學(xué)生只懂理論，實(shí)驗(yàn)操作能力欠佳［7］。

1.2 實(shí)驗(yàn)室資源缺乏

由于各高校在擴(kuò)招的同時還在轉(zhuǎn)型，轉(zhuǎn)換成適應(yīng)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的應(yīng)用型大學(xué)，導(dǎo)致學(xué)校硬件與學(xué)生比例不協(xié)調(diào)、實(shí)驗(yàn)室和實(shí)驗(yàn)器材短缺，完善環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)困難，學(xué)生自己動手操作的機(jī)會較少;由于高校在擴(kuò)招，學(xué)生數(shù)量逐年在增長，導(dǎo)致高校中學(xué)生所用的實(shí)驗(yàn)室數(shù)量不夠，環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程的安排也越來越困難。

1.3 環(huán)境工程課程設(shè)計(jì)過于理論化

大部分學(xué)生缺乏實(shí)際環(huán)境工程的認(rèn)識和經(jīng)驗(yàn)，部分教師也缺乏對環(huán)境工程實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)。主講教師只能在課堂進(jìn)行基礎(chǔ)理論指導(dǎo)答疑，根據(jù)理論知識查找相關(guān)設(shè)計(jì)手冊，完成計(jì)算和設(shè)計(jì)，未能有相應(yīng)的實(shí)際工程實(shí)踐過程，導(dǎo)致最后的設(shè)計(jì)方案過于理論化和理想化，與實(shí)際工程中的相關(guān)內(nèi)容相差較大，實(shí)際可操作性不大［1，8］。

2 環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革內(nèi)容的探討

2.1 完善環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)課程是一門針對性強(qiáng)、設(shè)計(jì)性強(qiáng)、綜合性強(qiáng)的課程，需要學(xué)生自己動手操作，學(xué)生親身體驗(yàn)，這樣才有利于學(xué)生對知識的掌握。此課程內(nèi)容更新較快，因此實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作量較大，實(shí)驗(yàn)室需要不斷進(jìn)行實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備更新，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備裝置，以此保證學(xué)生能夠掌握本專業(yè)的先進(jìn)領(lǐng)域知識。逐漸由理論型、驗(yàn)證型、演示型實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變到設(shè)計(jì)型、創(chuàng)新型、綜合型實(shí)驗(yàn)［9］。擴(kuò)充更新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，保證在環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生不僅加深運(yùn)用理論知識對實(shí)際工程設(shè)計(jì)的分析思考，而且還能用工程實(shí)驗(yàn)去驗(yàn)證理論知識。

例1在水污染控制工程實(shí)驗(yàn)中，我校將監(jiān)測性實(shí)驗(yàn)、演示性實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)相互結(jié)合。運(yùn)用水處理流程的各個單體工藝與監(jiān)測設(shè)備通過管道和相關(guān)鏈接儀器相互連接，把相關(guān)監(jiān)測儀器安裝在各單體和廢水進(jìn)出水口處，構(gòu)成一套專業(yè)綜合型實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)包含初次沉淀池、二次沉淀池、生化池、污泥濃縮池、微型板框壓濾機(jī)、污水檢測儀、濁度儀、溫度計(jì)等儀器設(shè)備。通過對污水處理各工藝的進(jìn)出口水質(zhì)指標(biāo)(pH、濁度、溫度、COD、氨氮等)監(jiān)測分析［10］。利用本套綜合型實(shí)驗(yàn)，可幫助學(xué)生不同程度地掌握監(jiān)測手段，提高對設(shè)備和儀器的操作能力。

例2大氣污染控制工程實(shí)驗(yàn)。學(xué)校開設(shè)了室內(nèi)空氣污染監(jiān)測、煙氣流量及含塵濃度的測定、除塵器性能的測定、濕法煙氣脫硫?qū)嶒?yàn)、道路交通環(huán)境中顆粒物污染特性評價(jià)等實(shí)驗(yàn)。冬季，在我校的供熱鍋爐房中講解煙氣除塵脫硫環(huán)保工藝流程，讓學(xué)生對環(huán)保設(shè)備的設(shè)計(jì)方法，對煙氣中顆粒物濃度和SO2的濃度進(jìn)行實(shí)際檢測，這樣學(xué)生不僅可以完成實(shí)驗(yàn)工作任務(wù)而且還親身體驗(yàn)到環(huán)保監(jiān)測部門的工作流程。根據(jù)實(shí)際需要，將除塵設(shè)備與脫硫設(shè)備相互連接，監(jiān)測環(huán)保裝置進(jìn)出口廢氣的濃度指標(biāo)。這樣的實(shí)驗(yàn)可以幫助學(xué)生充分理解實(shí)際環(huán)保工程的工藝流程，豐富的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容提高了學(xué)生對實(shí)際環(huán)保工程的理解與認(rèn)識。

2.2 鼓勵開展開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)

目前，學(xué)校依托自治區(qū)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和校級重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，還和本地區(qū)第三方環(huán)保監(jiān)測公司合作，開設(shè)開放性實(shí)驗(yàn)有以下幾種:①校內(nèi)人工湖水的COD、BOD、氨氮、濁度等的監(jiān)測，對我校新建校區(qū)室內(nèi)空氣質(zhì)量進(jìn)行甲醛、苯及其苯系物、氨類等空氣指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測。這種實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)方法拓寬了學(xué)生對環(huán)境監(jiān)測知識面，提高了學(xué)生動手操作儀器和科研能力［11］。② 校園內(nèi)供熱站煙氣的監(jiān)測。監(jiān)測使用燒煤供熱系統(tǒng)中產(chǎn)生的污染物。了解和掌握日常供熱系統(tǒng)中環(huán)保設(shè)備的設(shè)計(jì)和管理使用情況［12］。通過該實(shí)驗(yàn)可以鞏固學(xué)生對監(jiān)測儀器、實(shí)際環(huán)保工程的工藝參數(shù)、工藝流程、環(huán)保工程的設(shè)計(jì)要點(diǎn)等知識有更深入的了解和認(rèn)識。③ 用大型儀器分析環(huán)境樣品的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)。運(yùn)用已學(xué)的環(huán)境監(jiān)測、儀器分析、環(huán)境工程學(xué)等相關(guān)知識，對水、大氣、土壤環(huán)境中污染物質(zhì)監(jiān)測測定，要求學(xué)生現(xiàn)場采樣，對樣品進(jìn)行預(yù)處理，配置相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，建立標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。通過這一系列的應(yīng)用監(jiān)測，可以培養(yǎng)學(xué)生動手能力和解決相關(guān)環(huán)境問題的能力［13］。

2.3 加強(qiáng)課題式實(shí)驗(yàn)教學(xué)

我校為了提高學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力，開設(shè)了有特色的實(shí)驗(yàn)研究課題，培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)課題，如:設(shè)立本科創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，覆蓋率達(dá)到55%以上，跟隨導(dǎo)師加入科研工作，與素質(zhì)拓展項(xiàng)目和畢業(yè)論文掛鉤，以提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告或是小論文的形式完成，鼓勵學(xué)生在各大期刊發(fā)表論文，發(fā)表后給予一定的獎金鼓勵。另外學(xué)校還開展了“挑戰(zhàn)杯”“大學(xué)生人才計(jì)劃”等課外科技活動。同時，學(xué)院也加強(qiáng)了對校內(nèi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室實(shí)訓(xùn)基地和校外實(shí)習(xí)實(shí)踐基地的建設(shè)。安排學(xué)生在實(shí)習(xí)基地輪流開展進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)。如;環(huán)保監(jiān)測站、城市污水處理廠、城市垃圾處理廠等。學(xué)生自己動手采集樣品，在專業(yè)教師和實(shí)踐基地工程師的指導(dǎo)下，對樣品進(jìn)行觀察、收集、監(jiān)測、分析。全面系統(tǒng)地實(shí)現(xiàn)理論知識與實(shí)際相結(jié)合。提高學(xué)生創(chuàng)新思維能力和現(xiàn)場分析、解決實(shí)際問題的能力。

2.4 環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)課程的考核

環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)課程成績的考核以前注重實(shí)驗(yàn)理論和實(shí)驗(yàn)報(bào)告冊的成績，忽視了學(xué)生的動手操作能力和實(shí)驗(yàn)過程的考查［14］。為了更好地提高環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，以培養(yǎng)能力為重點(diǎn)，我校建立了如圖1所示的考核方式，對學(xué)生進(jìn)行全方面的評價(jià)。

這種實(shí)驗(yàn)課程考核方式對學(xué)生求知過程，操作儀器設(shè)備能力，實(shí)際動手實(shí)驗(yàn)?zāi)芰M(jìn)行評價(jià)，全面、客觀、公正地反應(yīng)學(xué)生學(xué)習(xí)環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)課程的情況，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性的同時也提高了環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)質(zhì)量［15］。

圖1 環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)課程考核方式

3 結(jié)語

通過幾年的教學(xué)改革與實(shí)踐，我校環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)質(zhì)量有了較大提高，近年環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生在畢業(yè)論文與畢業(yè)設(shè)計(jì)階段，明顯感到學(xué)生的自主設(shè)計(jì)和學(xué)習(xí)能力有所提高。實(shí)習(xí)基地與用人單位對我校環(huán)境科學(xué)專業(yè)的學(xué)生評價(jià)趨好。但環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的改革是一項(xiàng)長期任務(wù)，專業(yè)教師的任務(wù)則要不斷地探索和完善相關(guān)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方式方法，不斷積累經(jīng)驗(yàn)，把學(xué)生培養(yǎng)成既具有理論知識強(qiáng)、又實(shí)際操作能力強(qiáng)、科學(xué)創(chuàng)新能力強(qiáng)的綜合性人才。