黃紅麗，羅 琳，周惜時，秦普豐，魏建宏，王 寒，魏祥東

(湖南農(nóng)業(yè)大學 資源環(huán)境學院，長沙 410128)

固體廢物處理與處置課程是環(huán)境工程專業(yè)學生必修的專業(yè)主干課之一，具有較強的實踐操作性和實用性［1－2］。實踐教學是課程教學的重要組成部分，是培養(yǎng)和訓練學生的實驗操作能力、獨立分析問題能力、解決問題能力的重要環(huán)節(jié)，更是培養(yǎng)創(chuàng)新能力強、適應經(jīng)濟社會發(fā)展需求的高質(zhì)量環(huán)境工程專業(yè)人才的重要途徑［3－5］。湖南農(nóng)業(yè)大學的固體廢物處理與處置課程設置在第七學期，是環(huán)境工程本科理論教學的最后一學期。此時，學生面對畢業(yè)、找工作、考研等各方面壓力，從而影響教學效果。為了激發(fā)學生的學習興趣、提升教學效果，除了對理論教學進行改革外，我們對實踐教學環(huán)節(jié)包括實驗、課程設計、實習等環(huán)節(jié)也進行了改革。筆者主要針對固體廢物處理與處置實驗教學環(huán)節(jié)的改革進行了探索和研究。

1 實驗教學存在的問題

1.1 教學內(nèi)容陳舊，學生創(chuàng)新能力難以提高

由于固體廢物處理與處置實驗沒有單獨設課，培養(yǎng)方案中只安排了12學時的教學計劃，實驗內(nèi)容相對簡單，包括“固體廢物的干式破碎及篩分實驗”“固體廢物的濕式破碎實驗”和“礦物的浮選實驗”，這三個實驗分別是固體廢物的預處理和物理化學處理方法，而對于其他的處理方法如熱處理和生物處理方法卻沒有安排相應的實驗內(nèi)容。由于師資隊伍中研究方向的局限性，未開展結合本校特色的農(nóng)業(yè)固體廢物為原料的實驗課程，存在實驗材料單一、實驗方法成熟、實驗手段缺乏創(chuàng)新性的缺點，不能充分發(fā)揮學生的創(chuàng)造力［6］。

1.2 教學程序化，教學效果不理想

在教學方法上，現(xiàn)有的實驗課程多采用傳統(tǒng)的教學模式，即實驗前由實驗教師將所需的樣品、試劑、儀器等一切準備就緒并調(diào)整到正常工作狀態(tài)，學生只需要按照實驗指導書或教師擬定的實驗步驟按部就班地進行操作，最終提交一份與理論結論接近的實驗數(shù)據(jù)和實驗報告即可。傳統(tǒng)的教學方法不能訓練學生的創(chuàng)新思維，學生的主動性得不到充分挖掘和發(fā)揮，更談不上創(chuàng)新教育、個性化教育［7］。因此，調(diào)整教學方式，引入現(xiàn)代教育模式，開設能夠發(fā)揮學生主觀能動性的綜合性、設計性和研究性的“三性”實驗十分必要。

1.3 實驗室條件有限，學生參與度不夠

1)以往的實驗大部分是一個班級在同一時間內(nèi)完成同一實驗內(nèi)容。這種教學方式雖然便于安排與管理教學內(nèi)容，但也存在一個嚴重的問題。即:實驗儀器設備數(shù)量遠遠不能滿足實驗教學的需要，只能多人合做實驗，較難保證每個學生保質(zhì)保量完成實驗要求，導致學生獨立思考、獨立操作的空間有限。實驗結束后的問題討論、實驗結果一致，實驗報告的撰寫千篇一律。

2)本實驗課程在本院實驗中心沒有專門的實驗室，只能在本校固體廢物資源化方向研究生(約10名)的科研工作場地進行。每次本科生的實驗教學只能夾雜在眾多研究生的科研工作中進行，導致學生實驗過程中空間狹小，學生無法很好地分組實驗，實驗教師不能巡視實驗過程中每名學生的動手能力情況。

3)為方便管理，實驗中心的部分實驗室和現(xiàn)代分析儀器只針對研究生和教師從事科學研究開放，對本科生不開放。因此，存在實驗室及儀器設備，特別是一些現(xiàn)代分析儀器，如質(zhì)譜儀、紅外光譜儀、原子吸收分光光度計等大型精密貴重儀器的利用率偏低，實驗室資源浪費的問題。

1.4 評價體系不科學，學生積極性差

固體廢物處理與處置實驗一直處于固體廢物處理與處置課程的從屬地位，其考核成績只體現(xiàn)在固體廢物處理與處置課程的平時成績中，這就大大地降低了實驗考核成績的比重。另外，目前采取的考核方式是根據(jù)實驗報告成績給出一個總評。有些學生只要保證實驗到場，懶于動手操作或敷衍了事完成實驗過程，實驗結束后通過抄書、查資料將實驗報告寫得整潔些即可得到較高的實驗成績。因此，現(xiàn)有的考核方式不能真實反映學生對固體廢物處理與處置實驗技術和知識的掌握程度，而且容易忽略對學生真實的實驗能力包括整體思維、實驗態(tài)度、實驗技能和創(chuàng)新能力的考核，無法調(diào)動學生學習的積極性和主動性，也不能培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力［8］。

2 實驗教學改革對策

針對以往實驗教學中存在的問題，結合人才培養(yǎng)要求，該研究從教學內(nèi)容、教學方法及考核方式等方面對固體廢物處理與處置實驗課程的教學進行了一系列的改革。

2.1 改革實驗教學內(nèi)容

實驗教學的宗旨是培養(yǎng)學生理論與實際相結合的操作能力，實事求是、精益求精的科學態(tài)度，以及分析問題和解決問題的實踐能力［9］。鑒于以往實驗中的《固體廢物的干式破碎及篩分實驗》和《固體廢物的濕式破碎實驗》所需的實驗時間較短，往往只需要2學時即可完成實驗內(nèi)容的情況，我們將這兩個實驗進行整合，合并為“固體廢物的破碎篩分實驗”，將經(jīng)過干式破碎后的礦物進行篩分后得到的細顆粒(d≤25 mm)用于濕式破碎，這樣既節(jié)約了課時，同時也讓學生了解了球磨機對于進料尺寸的要求，這對理論知識的進一步掌握是有幫助的。另外，針對農(nóng)業(yè)院校的特點，教師自編實驗講義，嘗試將原來的實驗內(nèi)容加以整合、優(yōu)化，增加符合時代發(fā)展需要的綜合性、設計性和研究性實驗所占比例。如《生物炭對廢水中重金屬鉛的吸附性能測定》《農(nóng)業(yè)固體廢物好氧堆肥化處理實驗》，使實驗內(nèi)容、形式豐富多樣，同時更加貼近農(nóng)業(yè)院校的特點和學生的生活，提高了學生的學習興趣。在整個實驗安排中，鼓勵學生創(chuàng)新、自主設計實驗方案，提高學生獨立思考的能力和創(chuàng)造力，同時也加強學生對實驗知識和理論課程的掌握。

2.2 改革教學方法

實驗教學方法的創(chuàng)新是培養(yǎng)創(chuàng)新型高素質(zhì)人才的關鍵，改革舊式教學方法和手段，充分運用先進的現(xiàn)代教學方法，采用實驗與科研相結合的教學模式把實驗教學變?yōu)榻處熤笇碌淖灾鲃?chuàng)新實踐活動。

2.2.1 實現(xiàn)多元化教學

1)引入網(wǎng)絡和仿真實驗室輔助教學。在實驗教授的過程中，不能僅采用傳統(tǒng)的教學模式，教師可以利用互聯(lián)網(wǎng)，將基本實驗操作過程與步驟以實驗課件和 FLASH視頻方式公開供學生隨時查閱，給學生非常直觀的印象，節(jié)約了教學時間，豐富了教學內(nèi)容。學生如果有疑問可以通過留言或?qū)υ挼男问絹斫鉀Q，這樣可以進一步調(diào)動學生的學習興趣。同時，利用仿真實驗室將實驗、素材庫等仿真教學軟件運行于純硬件組成的網(wǎng)絡多媒體教學系統(tǒng)之上，改變傳統(tǒng)的實驗教學模式，以虛擬技術為手段，代替大量的實物實驗設備和實驗場地，不僅可以節(jié)省大量的建設資金和實驗費用，還能減少學生的學習費用，大大降低培養(yǎng)成本。

2)開展啟發(fā)式教學。實驗教學中應以學生為主體，充分發(fā)揮學生的主導作用，給學生足夠的空間來發(fā)揮其能動性和創(chuàng)造力。在實驗過程中，學生獨立完成實驗預習、實驗操作、實驗總結等。教師只扼要提示關鍵步驟和注意事項，并提出相應問題，給學生留下一定的思考余地，發(fā)揮其主觀能動性;在實驗前，要求學生分成若干小組，擬定實驗方案，并對實驗方案進行小組討論，在教師指導下確定最終實驗方案。這樣學生就會仔細研讀教材、主動查閱資料，進行方案的合理化設計，對其自學能力的培養(yǎng)和創(chuàng)新思維的鍛煉均有較大幫助。針對實驗中出現(xiàn)的各種問題，指導教師的作用是引導學生找出解決問題的方向，要求學生自己動手，通過查閱資料(網(wǎng)絡或圖書)、組內(nèi)討論等方式自行提出解決問題的方法并在實踐中進行驗證。該教學模式不僅能提高學生的積極性和創(chuàng)造性，還有利于學生對固體廢物處理與處置基本理論的深化和運用。

2.2.2 采用分組循環(huán)式實驗教學

實驗分組是為了使每名學生在實驗過程中都能盡可能地參與實驗，提高學生的動手能力，能在實驗過程中協(xié)作完成實驗項目，提高團隊協(xié)作能力。如果實驗小組人數(shù)過多，會導致整個實驗過程中只有其中一兩名學生動手實驗，其他學生只站在旁邊觀摩的現(xiàn)象。因此，我們將每個班級分成A、B兩個大組，兩個大組采取循環(huán)式進行實驗。即在同一時間段內(nèi)分別完成不同的實驗內(nèi)容，并由固體廢物處理與處置實驗課程配備的雙線(兩名)實驗老師分別指導一個大組進行實驗，這樣可以減少對儀器設備數(shù)量的需求，減少實驗小組人數(shù)，增加學生自己動手的機會，提高學生的實驗操作能力。

2.2.3 實驗教學與科研項目結合

充分利用學科優(yōu)勢和豐富的科研資源，將固體廢物資源化領域的研究項目與本科生的科技創(chuàng)新實驗進行有機整合，對傳統(tǒng)固體廢物處理與處置實驗教學進行補充和完善，達到固體廢物處理與處置實驗培養(yǎng)大學生解決環(huán)境問題的實踐能力和創(chuàng)新能力的更高目標。

依托湖南農(nóng)業(yè)大學科技創(chuàng)新項目開設的“生物炭對廢水中重金屬鉛的吸附性能測定”實驗的吸附材料是生物炭——由秸稈經(jīng)高溫灼燒后獲得，體現(xiàn)了農(nóng)業(yè)院校特色，該實驗的處理對象是廢水中的重金屬鉛，這與環(huán)境工程同樣重要的課程水污染控制工程密切相關，給學生提供了農(nóng)業(yè)固體廢物資源化、以廢治廢的一種思路。另外，依托國家自然科學基金項目科研項目的“農(nóng)業(yè)固體廢物好氧堆肥化處理實驗”周期較長，僅僅依靠實驗課時無法完成實驗內(nèi)容，因此，考慮將研究生的研究課題與本科生的實驗教學相結合，由研究生指導本科生、本科生輔助研究生來共同完成實驗內(nèi)容。這類實驗的開設將使即將畢業(yè)的學生感受到科研氛圍，培養(yǎng)學生對科學研究的興趣與理解，提高學生的創(chuàng)新能力，激發(fā)學生的創(chuàng)新精神［10］。

2.3 評價體系改革

實驗教學考核的重要目的之一是檢驗學生學習和掌握基本實驗技能、科學研究方法和理論聯(lián)系實際的能力，通過考核使學生在實踐能力、綜合能力和創(chuàng)新能力等方面得到培養(yǎng)和提高［11］。為提高實驗教學質(zhì)量，保證每一位同學都能認真參與實驗，對實驗課程的評價體系進行了改革。我們對固體廢物處理與處置實驗課程進行單獨考核，不再只是體現(xiàn)在固體廢物處理與處置課程的平時成績中，這就能大大提高學生對固體廢物處理與處置實驗課程的重視。

除對實驗課程單獨考核外，我們對實驗成績的考核方式進行了改革，將原來實驗報告定分制改為實驗成績包括3個部分:實驗預習占20 、實驗操作占30 、實驗報告占50 。對于實驗一:固體廢物的破碎篩分實驗，在實驗前要求學生通過閱讀教材、實驗指導書完成預習報告，掌握實驗原理、目的、方法、儀器、試劑和步驟，以訓練其概括、總結能力，提高學生在實驗過程中的主動性和自學能力。而實驗二:生物炭對廢水中重金屬鉛的吸附性能測定和實驗三:農(nóng)業(yè)固體廢物好氧堆肥化處理實驗，要求學生分成若干組，寫出實驗方案，包括實驗目的、原理、儀器設備、實驗材料等，并對實驗方案進行小組討論，在教師指導下，根據(jù)實驗室的具體條件，確定最終實驗方案。學生進入實驗室開始實驗前，教師采用全面檢查和抽查相結合的辦法對學生的預習情況進行了解，并對預習報告給出評分。在操作考核中，既有單獨的個人操作考核，也有分組的操作考核。教師加強了規(guī)范化操作的指導，以提高學生實驗操作技能，同時又通過在實驗教學中一對一的指導，教師對每個學生的實驗操作技能的掌握情況有了全面了解，能夠客觀給出每個學生實驗操作技能成績。實驗報告是學生對自己實驗工作的總結，要求學生在實驗報告中對實驗過程和結果進行詳細記錄和分析，養(yǎng)成一個善于分析問題和總結問題的好習慣。實驗報告中的分析與討論是很重要的內(nèi)容，我們鼓勵學生在分析討論中自由地寫出自己對實驗的理解。比如:哪些操作步驟沒有做好，或者在實驗過程中容易出現(xiàn)什么問題，如何避免等，還可以提出對實驗設計修改的建議。通過對實驗問題和結果的分析、討論，可加強學生對理論知識的理解，大大提高學生分析問題和解決問題的能力。

通過這些改革措施，使學生認識到實驗課的重要性，同時也提高了實驗課的地位和學生的積極性，教學質(zhì)量有了較大的提高。

3 結束語

通過改革實驗內(nèi)容，增加符合農(nóng)業(yè)院校特色的綜合性實驗，同時引入網(wǎng)絡和仿真實驗室輔助教學，開展啟發(fā)式教學，并將實驗教學與科研項目相結合，引導學生自行設計和完成實驗，提高學生的動手能力、創(chuàng)造力和團隊協(xié)作精神，讓學生盡早感受到科研氛圍，為培養(yǎng)高素質(zhì)綜合性人才奠定基礎。

［1］ 李玉梅，陳莉榮.“固體廢物處理與處置”教學方法的改革與實踐［J］.中國科教創(chuàng)新導刊，2011(2):89－91.

［2］ 黃曉丹，吳丹丹，陳宇.《固體廢物的處理與處置》課程教學改革探索［J］.廣州化工，2013，41(10):255－256.

［3］ 何德文，柴立元，彭兵，等.特色環(huán)境工程專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的探索與實踐［J］.高等教育研究學報，2007(1):47－49.

［4］ 張治國，鄭永紅，高良敏，等.環(huán)境工程專業(yè)實驗教學的改革與實踐［J］.實驗技術與管理，2010，27(11):186－189.

［5］ 方強，錢瑜，楊柳燕.環(huán)境科學與工程實驗教學中創(chuàng)新能力培養(yǎng)方式的探索［J］.實驗室研究與探索，2011，30(2):107－109.

［6］ 崔芳.環(huán)境工程專業(yè)創(chuàng)新實驗教學體系改革［J］.實驗技術與管理，2011，28(2):139－141，144.

［7］ 陳益娥，趙美澤.進一步改革高校實驗教學以培養(yǎng)高素質(zhì)人才［J］.科技情報開發(fā)與經(jīng)濟，2007，17(19):270－271.

［8］ 賀真，李玉梅，岳臻凱.《固體廢物處理與處置》實驗教學改革與實踐［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學，2011，39(34):21548－21549.

［9］ 張大全，鄭紅艾.環(huán)境工程微生物實驗教學改革的探索［J］.中國科教創(chuàng)新導刊，2011，(26):26－27.

［10］ 蘇益，藺萬煌，張學文，等.教學研究型生物學實驗室建設的實踐與探索［J］.實驗室研究與探索，2011，30(5):150－152，170.

［11］ 丁勇，龔秀會，劉小燭，等.林業(yè)院校分子生物學實驗教學改革與探索［J］.實驗室研究與探索，2010，29(8):106－108.