環境工程實驗教學的改革與實踐

劉云慶， 王興磊， 張 藝， 李 強

(伊犁師范學院化學與環境科學學院，污染物化學與環境治理重點實驗室，新疆伊寧835000)

0 引言

環境工程專業具有理論性強、技術性強、實踐性強的特點，而環境工程實驗需要學生動手操作和創新設計。學生的理論知識和實驗操作能力可在環境工程實驗過程中得到鞏固和加強，環境工程實驗不僅涉及到課本中的理論知識還涉及到實際環境工程中的相關技術內容，通過實驗可以使學生掌握環境工程設計、工程實踐的規律和方法［1］。過去幾十年由于社會經濟大發展，自然環境污染嚴重。近年來隨著人們生活水平的提高對環境質量的要求也越來越高。環境治理與保護機構如雨后春筍般地崛起，所以要培養大批具有創新型和實踐型的環保人才，不僅需要學生掌握環境專業的理論知識，還要加強環境工程實驗教學的改革與創新［2］。從我校環境工程實驗實際教學出發，對環境工程實驗教學課程進行了改革與實踐。

1 環境工程實驗教學中存在的問題

西部地區在經濟、社會和環境的和諧發展進程中需要大批具有環境工程實驗知識的人才，而環境工程實驗又是一門跨專業，應用綜合性極強的專業實驗課程，我國各地區逐年都有不同程度的環境污染事件發生，這就對環境相關專業人才培養的要求也越來越高，所以，培養出具有高素質、理論與實踐能力都強的環境專業人才是高校的重要使命和責任［3］。環境工程實驗教學是大學本科中環境科學專業與環境工程專業教育教學體系中的一個重要組成部分。環境工程實驗教學課程主要是為了提高學生實際動手能力，對問題的分析能力、實際問題的解決能力，而環境工程實驗教學改革與實踐的重點是將學生培養成具有不同專業方向特長的人才［4-5］。但是，在如今的環境工程實驗教學中，仍存在著一些明顯的不足，影響了環境工程實驗的教學質量和學生的實踐能力［6］。

1.1 受傳統思想觀念影響

受傳統“重理論知識的教育、輕實踐能力和操作能力”思想觀念的影響。具體表現在:大多數的環境實驗課程內容是演示性、驗證性的實驗教學，大多數屬于模仿和訓練課程，學生只是按照老師設計的實驗步驟按部就班進行實驗操作、觀察和記錄實驗結果，在整個實驗過程中學生是被動的，缺乏主動思考和積極參與。而創新型、設計型、綜合型的實驗課程占比重較小，需要學生自己動腦設計實驗少，自己動手操作實驗設備的機會少。環境工程專業實驗課開設的科目較多，如環境化學實驗、水污染控制工程實驗、大氣污染控制工程實驗、環境監測實驗、固體廢棄物處理處置實驗等，課程多的同時課時量就相對較少，在考慮到學生安全的情況下，實驗室只對課堂實驗教學和老師的科研開放，學生自主實驗基本技能鍛煉機會少。因此，導致部分學生只懂理論，實驗操作能力欠佳［7］。

1.2 實驗室資源缺乏

由于各高校在擴招的同時還在轉型，轉換成適應社會經濟發展的應用型大學，導致學校硬件與學生比例不協調、實驗室和實驗器材短缺，完善環境工程實驗教學困難，學生自己動手操作的機會較少;由于高校在擴招，學生數量逐年在增長，導致高校中學生所用的實驗室數量不夠，環境工程實驗教學課程的安排也越來越困難。

1.3 環境工程課程設計過于理論化

大部分學生缺乏實際環境工程的認識和經驗，部分教師也缺乏對環境工程實踐的經驗。主講教師只能在課堂進行基礎理論指導答疑，根據理論知識查找相關設計手冊，完成計算和設計，未能有相應的實際工程實踐過程，導致最后的設計方案過于理論化和理想化，與實際工程中的相關內容相差較大，實際可操作性不大［1，8］。

2 環境工程實驗課程教學改革內容的探討

2.1 完善環境工程實驗教學內容

環境工程實驗課程是一門針對性強、設計性強、綜合性強的課程，需要學生自己動手操作，學生親身體驗，這樣才有利于學生對知識的掌握。此課程內容更新較快，因此實驗準備工作量較大，實驗室需要不斷進行實驗儀器設備更新，改進實驗儀器設備裝置，以此保證學生能夠掌握本專業的先進領域知識。逐漸由理論型、驗證型、演示型實驗轉變到設計型、創新型、綜合型實驗［9］。擴充更新實驗內容，保證在環境工程實驗教學中，學生不僅加深運用理論知識對實際工程設計的分析思考，而且還能用工程實驗去驗證理論知識。

例1在水污染控制工程實驗中，我校將監測性實驗、演示性實驗、驗證性實驗相互結合。運用水處理流程的各個單體工藝與監測設備通過管道和相關鏈接儀器相互連接，把相關監測儀器安裝在各單體和廢水進出水口處，構成一套專業綜合型實驗。該實驗包含初次沉淀池、二次沉淀池、生化池、污泥濃縮池、微型板框壓濾機、污水檢測儀、濁度儀、溫度計等儀器設備。通過對污水處理各工藝的進出口水質指標(pH、濁度、溫度、COD、氨氮等)監測分析［10］。利用本套綜合型實驗，可幫助學生不同程度地掌握監測手段，提高對設備和儀器的操作能力。

例2大氣污染控制工程實驗。學校開設了室內空氣污染監測、煙氣流量及含塵濃度的測定、除塵器性能的測定、濕法煙氣脫硫實驗、道路交通環境中顆粒物污染特性評價等實驗。冬季，在我校的供熱鍋爐房中講解煙氣除塵脫硫環保工藝流程，讓學生對環保設備的設計方法，對煙氣中顆粒物濃度和SO2的濃度進行實際檢測，這樣學生不僅可以完成實驗工作任務而且還親身體驗到環保監測部門的工作流程。根據實際需要，將除塵設備與脫硫設備相互連接，監測環保裝置進出口廢氣的濃度指標。這樣的實驗可以幫助學生充分理解實際環保工程的工藝流程，豐富的實驗內容提高了學生對實際環保工程的理解與認識。

2.2 鼓勵開展開放性實驗教學

目前，學校依托自治區重點實驗室和校級重點實驗室，還和本地區第三方環保監測公司合作，開設開放性實驗有以下幾種:①校內人工湖水的COD、BOD、氨氮、濁度等的監測，對我校新建校區室內空氣質量進行甲醛、苯及其苯系物、氨類等空氣指標進行監測。這種實驗實踐教學方法拓寬了學生對環境監測知識面，提高了學生動手操作儀器和科研能力［11］。② 校園內供熱站煙氣的監測。監測使用燒煤供熱系統中產生的污染物。了解和掌握日常供熱系統中環保設備的設計和管理使用情況［12］。通過該實驗可以鞏固學生對監測儀器、實際環保工程的工藝參數、工藝流程、環保工程的設計要點等知識有更深入的了解和認識。③ 用大型儀器分析環境樣品的應用實驗。運用已學的環境監測、儀器分析、環境工程學等相關知識，對水、大氣、土壤環境中污染物質監測測定，要求學生現場采樣，對樣品進行預處理，配置相關標準物質，建立標準工作曲線。通過這一系列的應用監測，可以培養學生動手能力和解決相關環境問題的能力［13］。

2.3 加強課題式實驗教學

我校為了提高學生的創新實踐能力，開設了有特色的實驗研究課題，培養學生進入實驗室做實驗課題，如:設立本科創新實驗項目，覆蓋率達到55%以上，跟隨導師加入科研工作，與素質拓展項目和畢業論文掛鉤，以提交實驗報告或是小論文的形式完成，鼓勵學生在各大期刊發表論文，發表后給予一定的獎金鼓勵。另外學校還開展了“挑戰杯”“大學生人才計劃”等課外科技活動。同時，學院也加強了對校內重點實驗室實訓基地和校外實習實踐基地的建設。安排學生在實習基地輪流開展進行相關實驗。如;環保監測站、城市污水處理廠、城市垃圾處理廠等。學生自己動手采集樣品，在專業教師和實踐基地工程師的指導下，對樣品進行觀察、收集、監測、分析。全面系統地實現理論知識與實際相結合。提高學生創新思維能力和現場分析、解決實際問題的能力。

2.4 環境工程實驗課程的考核

環境工程實驗課程成績的考核以前注重實驗理論和實驗報告冊的成績，忽視了學生的動手操作能力和實驗過程的考查［14］。為了更好地提高環境工程實驗教學質量，以培養能力為重點，我校建立了如圖1所示的考核方式，對學生進行全方面的評價。

這種實驗課程考核方式對學生求知過程，操作儀器設備能力，實際動手實驗能力進行評價，全面、客觀、公正地反應學生學習環境工程實驗課程的情況，提高學生學習的積極性的同時也提高了環境工程實驗課程的教學質量［15］。

圖1 環境工程實驗課程考核方式

3 結語

通過幾年的教學改革與實踐，我校環境工程實驗課程教學質量有了較大提高，近年環境工程專業學生在畢業論文與畢業設計階段，明顯感到學生的自主設計和學習能力有所提高。實習基地與用人單位對我校環境科學專業的學生評價趨好。但環境工程實驗教學體系的改革是一項長期任務，專業教師的任務則要不斷地探索和完善相關實驗教學的方式方法，不斷積累經驗，把學生培養成既具有理論知識強、又實際操作能力強、科學創新能力強的綜合性人才。