環境工程實驗“工程化”教學體系的改革與實踐

沙昊雷+楊國靖+羅薇楠+白春節

摘要：結合近幾年國內多所高校環境工程實驗教學改革的實踐成果，浙江萬里學院環境工程實驗教研組根據實際情況，完善了該實驗的“工程化”實驗教學內容，增加了開放性和項目式實驗教學內容，健全了“工程化”教學的考核評估體系。實踐結果對提高環境工程實驗教學效果有指導和推動作用。

關鍵詞：實驗教學；環境工程；開放性實驗；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）16-0265-02

所謂“工程化”，是指通過工程構思、工程設計和制造，將知識形態的科學理論、概念、模型和規律轉變為物化狀態的商品，是實現經濟效益和社會效益的主要途經。這一轉變過程不僅要以工程科學作為基礎，以工程技術為手段，更需要工程創新的理念。“工程化”教育既要向學生傳授現代科技知識，更要不斷滲透工程技術的相關內容，使其體會并掌握工程設計、工程實踐的規律和方法。強化對學生的實踐性教學環節，構建起以工程應用為背景的實驗教學新體系，是高等學院工科專業“工程化”教學的根本任務。環境工程是實踐性較強的專業，專業實驗課需要學生自己動手操作和創新設計，實驗過程不僅可以加固理論知識，還可以培養學生的動手操作能力。隨著社會經濟和環保產業的迅速發展，培養具有創新和實踐能力的環境工程人才，不但需要師資隊伍自身的發展和提高，也需要加強實驗教學的改革與創新[1，2]。本文借鑒國內多所高校在環境工程實驗教學中的改革，通過對當前工程人才的社會需求和專業培養問題進行相關分析，結合我校環境工程實驗的教學實際，提出了對環境工程專業實驗教學模式改革的幾點看法。

一、環境工程實驗教學中的問題

環境工程實驗是培養環境工程專業學生的實驗技能，提高動手能力與創新能力的重要手段和途徑，由于各種原因，實驗教學中還存在一些問題，影響環境工程實驗的教學質量和學生實踐能力的培養[3-5]。

1.實驗室資源缺乏。近些年，國內很多高校由于擴招，使得學校硬件與學生數量的比例不協調，導致實驗用房和儀器緊缺，使實驗教學困難重重。實驗開設過程中，每組人數的增加使得學生動手機會減少，實驗室緊缺導致實驗安排顯得越來越難。

2.實驗教學內容和方法不夠創新。目前很多高校的環境工程實驗內容以驗證性為主，綜合性和創新性實驗項目較少，結合環境工程專業的應用性知識偏少，一些實驗僅僅檢測純物質，而不是從環境中實際取樣，這不利于學生發現和解決實際問題。有些實驗內容過于簡單，或者是所用的儀器設備落后，跟不上實驗教學的發展趨勢。

3.儀器設備利用率偏低。國內高校的環境工程專業基礎實驗室一般配置2～3名實驗員進行全程監管和維護，做到教學儀器的共享，但對于高端檢測和分析儀器（如質譜儀等），則是屬于專人專管，而有部分實驗室只針對研究生和教師從事科學研究開放，對本科生不開放，造成儀器設備的使用率低下、實驗室資源浪費。

二、“工程化”實驗教改內容的探討

（一）完善實驗教學內容

環境工程專業實驗針對性和綜合性較強，實驗準備工作量大，內容更新快，因此實驗室需要不斷進行儀器設備的更新，改進實驗裝置，從而保持在專業領域中的先進水平。同時對傳統實驗加以審校和改進，將驗證型實驗逐步向創新型、綜合型實驗轉變。擴充和整合新實驗內容中所涵蓋的知識點，建立起知識點間的有機聯系。將環境工程設計思想融入實驗教學中，使實驗不僅能夠驗證專業理論，同時學生也能夠對工程設計的基本思路有進一步的了解。

例1：水污染控制工程實驗中，我校將幾個驗證性實驗進行整合，將水處理流程的各個單體工藝通過水管連接起來，組成了一個專業綜合型實驗，命名為“廢水綜合處理實驗”，該實驗包含初沉池、物化處理、生物處理、二沉池、污泥濃縮池、板框壓濾機的使用等環節，其中生物處理可以是活性污泥池、接觸氧化池、氧化溝池或生物轉盤等。通過增加對每個處理工藝進出水水質指標（COD、氨氮等）的監測分析，使學生掌握設備和儀器的操作技術和監測手段，對學生動手能力和“工程化”設計能力的提高效果顯著。例2：大氣污染控制工程實驗中，我校開設了幾個與工程應用相關的實驗項目：旋風除塵器性能測定、袋式除塵器性能測定、噴霧干燥法煙氣脫硫實驗和堿液吸收SO2實驗等。在實驗室改造中，將相關的實驗進行系統整合，可同時對多個廢氣處理裝置進行串聯，并監測實驗裝置進出口的廢氣濃度指標，使學生得到綜合性訓練，豐富了實驗教學內容，同時也提升了教學的層次和水平。

（二）大力開展開放性實驗教學

目前我校依托省重點實驗室和市重點實驗室，已開設的開放性實驗有以下幾種。

1.校園人工湖水的COD、BOD5、NH■的檢測。該實驗結合環境工程水處理和環境監測基本知識技能，進行取樣、測定、分析和評價，拓寬學生的環境監測與應用知識面，為培養學生的動手和科研能力打下較好的基礎。

2.校園生活污水的接觸氧化法處理實驗。通過該實驗使學生鞏固生物膜的培養方法與微生物鏡檢技術，了解和掌握生物接觸氧化法的運行機制和日常管理，使學生對環境工程類的設計和工藝參數選擇有更深刻的了解和認識。

3.用大型儀器分析環境樣品的應用實驗。用環境監測、儀器分析等基本知識，監測水環境和土壤環境中的重金屬、有機污染物的測定，要求學生現場采樣，實驗室樣品處理以及標準物質配置和標準曲線建立，培養學生實際動手能力和解決環境相關問題的能力。

（三）加強項目式實驗教學

開設有特色的實驗專題研究能夠有效培養大學生的創新實踐能力，提高大學生的素質。我校多方開創條件、采取有效措施積極鼓勵學生盡早進入實驗室，比如設立本科生創新基金項目，覆蓋面達到50%以上，跟隨教師加入科研工作，與素質拓展項目或畢業（設計）論文掛鉤，以提交實驗報告或小論文的形式完成，即項目式實驗教學。另外，學院開展了“挑戰杯”、“新苗人才計劃”等課外科技活動，組建了課外科技活動實驗室，配備了基本的儀器，并對學生開放。同時，學院也加強了校外創新實踐基地的建設，安排學生在實習基地輪流開展相應的實驗，如在城市污水處理廠，學生自己動手采集水樣和污泥樣，在專業教師和污水廠工程師的指導下，分析水質指標、觀察污泥樣的性狀等。通過項目式實驗教學，以基礎理論為指導，在現場充分了解污水廠構筑物、污水處理工藝，并進一步掌握污水處理過程工藝參數的變化規律，全面實現學生理論—實踐—理論的積累，提高學生的創新思維能力和現場分析、解決問題的能力。endprint

（四）健全“工程化”教學的考核評估體系

對環境工程實驗成績評價，過去只看重實驗理論筆試和實驗考試的結果，忽視實驗過程。為充分發揮評價的激勵作用，提高實驗教學效果，以能力培養為核心，我們建立了多樣化的考核方式，對學生的學習過程進行全面的評價，如圖1所示。

實驗課程成績包括以下四部分：①實驗平時操作成績（50%）：主要對學生的實驗預習、回答問題、過程操作及實驗報告做個評分，分別占5%、5%、20%和20%；②實驗操作成績（25%）：主要考查學生的基本操作和基本技能；③綜合知識考核成績（25%）：主要考查學生的基本理論知識。

這種成績評定方法注重對學生求知過程的評價，反映了學生除實驗基本知識和基本技能以外的綜合素質的發展，能有效激勵學生形成積極的學習態度和科學探究精神，能夠較全面、客觀、公正地反映出學生學習環境工程實驗的情況，大大調動了學生的學習積極性，提高了環境工程實驗的教學質量。

三、結語

通過幾年的教學實踐，我校環境工程專業實驗教學質量有了較大提高，在歷年的畢業論文與畢業設計階段，明顯感覺到學生自主設計和學習能力的提升，動手實驗能力增強，用人單位對我校環境工程畢業生的能力也有較好的評價，但環境工程“工程化”實驗教學體系的改革是一個長期任務，專業教師要不斷探索并完善相關教學方法和模式，堅持實驗教學內容的應用性和工程性，關注對學生綜合能力和創新能力的培養，不斷積累經驗，使環境工程實驗教學更上一個臺階。

參考文獻：

[1]張永利，王慶雨.化工類環境工程實驗教學的研究與實踐[J].當代化工，2008，37（3）：319-325.

[2]楊景亮，沈洪艷，羅人明.環境工程專業實踐教學體系的改革與實踐[J].河北科技大學學報（社會科學版），2007，7（2）：96-99.

[3]張迎明，趙繼紅，劉永德.環境工程綜合實驗教學改革與體會[J].廣州化工，2008，36（6）：83-88.

[4]戴竹青，王密華.環境監測實驗教學改革探索[J].實驗科學與技術，2010，8（1）：135-137.

[5]劉怡，張戡.省級重點實驗室建設和運行管理的思考[J].實驗技術與管理，2010，27（1）：134-139.endprint