王建兵++宋巖++于彩虹++徐東耀++何緒文

摘 要：通過分析傳統(tǒng)環(huán)境工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式不合理、教學(xué)內(nèi)容與社會需求不匹配、實(shí)驗(yàn)設(shè)備落后，缺乏健康完善的競爭機(jī)制和教師實(shí)驗(yàn)技能得不到更新等問題，結(jié)合我校環(huán)境工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，提出環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的新思路以及具體的實(shí)施方案，包括改革傳統(tǒng)教學(xué)觀念和教學(xué)模式、建設(shè)多層次實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、更新實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、加大多媒體應(yīng)用等手段、建立健全的師生考核機(jī)制等，從而實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)高素質(zhì)、綜合型、創(chuàng)新型環(huán)境工程人才的目的。

關(guān)鍵詞：環(huán)境工程 試驗(yàn)教學(xué) 創(chuàng)新

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）08（a）-0120-01

環(huán)境工程是一門辯證的、在解決矛盾中不斷發(fā)展的技術(shù)科學(xué)，因此需要不斷完善其實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式。在這種形式下，高校環(huán)境工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)必須進(jìn)行深入的改革，在培養(yǎng)學(xué)生的基本素質(zhì)基礎(chǔ)上，要增強(qiáng)學(xué)生的運(yùn)用多學(xué)科知識的綜合實(shí)踐能力，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用多學(xué)科知識的綜合創(chuàng)新能力，培養(yǎng)出高品質(zhì)的創(chuàng)新性人才來滿足社會的需求[1-3]。

該文針對當(dāng)前新形勢下環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的要求，結(jié)合近年來作者在環(huán)境工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與創(chuàng)新中的體會，提出實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革思路，旨在為環(huán)境工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的完善和發(fā)展提供參考，并為環(huán)境工程專業(yè)高質(zhì)量創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)提供可以借鑒的方法。

1 新形勢下環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的不足

1.1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式不適應(yīng)培養(yǎng)具有綜合實(shí)踐能力學(xué)生的需要

盡管不少學(xué)校已經(jīng)意識到了環(huán)境工程專業(yè)是一門實(shí)踐性和工程性很強(qiáng)的學(xué)科，并在教學(xué)過程中不斷加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的比例，但目前的環(huán)境工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式的設(shè)計仍然存在較大的不足。

當(dāng)前，環(huán)境工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)一般仍以驗(yàn)證性為主，缺乏綜合性和創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析基本與理論知識完全一致，也就是說一些實(shí)驗(yàn)的設(shè)計讓學(xué)生在試驗(yàn)之前就能夠猜到試驗(yàn)結(jié)果，學(xué)生認(rèn)為試驗(yàn)結(jié)果在意料之中，沒有分析其產(chǎn)生的根本原因，達(dá)不到預(yù)期效果，僅僅作為理論驗(yàn)證的手段。當(dāng)前的試驗(yàn)教學(xué)形式存在另外一個較大的問題是形式單一，重復(fù)率高，有的學(xué)校的環(huán)境工程十幾年來重復(fù)著同一個試驗(yàn)，不同類型的學(xué)校的環(huán)境工程專業(yè)開展的試驗(yàn)教學(xué)形式一樣。目前網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展給各行各業(yè)帶來了巨大的沖擊，環(huán)境工程專業(yè)試驗(yàn)教學(xué)也不例外，很多學(xué)校的教學(xué)形式往往是從上屆或者是從互聯(lián)網(wǎng)上復(fù)制來的，這種重復(fù)率較高的試驗(yàn)教學(xué)形式對于學(xué)生沒有任何吸引力，因?yàn)橐彩羌げ黄饘W(xué)生的探索積極性，無法進(jìn)行綜合實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

1.2 部分實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與社會需求不匹配

近年來，環(huán)境工程的技術(shù)和方法獲得了飛速發(fā)展，尤其是環(huán)境監(jiān)測發(fā)展更為迅速。當(dāng)前，空氣、水質(zhì)監(jiān)測向法規(guī)化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化全面邁進(jìn)，同時固體廢棄物的監(jiān)測也逐步開展；監(jiān)測項(xiàng)目逐步轉(zhuǎn)向以有毒有害物質(zhì)為重點(diǎn)、以“三致”毒物為中心；空氣、水質(zhì)的自動監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)一步發(fā)展、完善、成熟；實(shí)驗(yàn)室的數(shù)量、裝備有很大發(fā)展，涌現(xiàn)出了一批裝備有大量大型儀器的高水平的實(shí)驗(yàn)室，GC、GC/MS、HPLC、AA、ICP-AES等大型儀器逐步在分析測定中起主導(dǎo)作用。但是我們不少環(huán)境工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容基本還停留在pH、溫度、濁度、電導(dǎo)率、COD、BOD、氨氮等常規(guī)監(jiān)測和分析上。環(huán)境生物技術(shù)已經(jīng)成為環(huán)境污染治理技術(shù)中的主流，但是很多高校的環(huán)境工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容還是停留在物理化學(xué)處理技術(shù)研究上面，大部分學(xué)校還沒有開設(shè)環(huán)境微生物實(shí)驗(yàn)，已開設(shè)環(huán)境微生物實(shí)驗(yàn)的一些院校，也均是結(jié)合生物專業(yè)開設(shè)細(xì)菌計數(shù)、染色等簡單實(shí)驗(yàn)，而對環(huán)境工程專業(yè)經(jīng)典的活性污泥培養(yǎng)、厭氧速率常數(shù)測定等實(shí)驗(yàn)均沒有涉及。這就導(dǎo)致學(xué)生在校學(xué)到的知識和在工作崗位上需求的知識的嚴(yán)重脫節(jié)，使學(xué)生產(chǎn)生了學(xué)無所用的感覺，最終導(dǎo)致了學(xué)生的厭學(xué)。

1.3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備儀器不足或配置落后

目前，缺乏足夠的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備是我國環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的一個主要問題。實(shí)驗(yàn)過程中一般幾個學(xué)生共用一臺儀器，不能保證每位同學(xué)的動手能力都得到提高；一些大型儀器則多采用老師演示學(xué)生觀看的方法，學(xué)生不能實(shí)際操作練習(xí)，因而就無法對整個實(shí)驗(yàn)過程有一個全面的了解。很多本科生在校期間都沒有機(jī)會將COD、BOD和氨氮等常規(guī)指標(biāo)的全部測試過程進(jìn)行一次，導(dǎo)致對這些基礎(chǔ)測試缺乏深入的了解，很多本科生走出學(xué)校仍不知COD測試時需要消除氯離子和還原性物質(zhì)干擾、工業(yè)廢水分析氨氮時需要采用蒸餾消除干擾。由于實(shí)驗(yàn)儀器的限制，導(dǎo)致與現(xiàn)代環(huán)境技術(shù)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)課程無法開設(shè)，學(xué)生無法掌握現(xiàn)代環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)技術(shù)和環(huán)境分析技術(shù)。以至于走上工作崗位，有的學(xué)生根本不認(rèn)識這些儀器，更不會使用這些儀器。因而需要用人單位對其進(jìn)行重新培訓(xùn)，這就導(dǎo)致用人單位覺得高校培養(yǎng)的人才不合格。實(shí)驗(yàn)設(shè)備的缺乏直接導(dǎo)致了學(xué)生知識體系和實(shí)踐能力的缺失。

1.4 教師的實(shí)驗(yàn)技能得不到及時更新

實(shí)驗(yàn)室是培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新人才的重要基地，需要高素質(zhì)的實(shí)驗(yàn)人員，更需要有豐富的教學(xué)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)師。但是在高校中，由于傳統(tǒng)觀念和分配制度等原因，實(shí)驗(yàn)室留不住高學(xué)歷高素質(zhì)的人才，尤其是專業(yè)基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)室。目前科技發(fā)展速度相當(dāng)快，實(shí)驗(yàn)分析內(nèi)容已不再是簡單的COD、BOD、氨氮的分析，不少實(shí)驗(yàn)室需要分析持久性有機(jī)物、消毒副產(chǎn)物和重金屬等指標(biāo)。樣品分析越來越傾向于微量和衡量分析，所需要的前處理方法和手段更復(fù)雜，一些樣品的前處理析要用到固相萃取、吹掃捕集、熱脫附和微波消解等方法。然而這些儀器早些年還只在國內(nèi)一些頂級實(shí)驗(yàn)室才能用到。很多實(shí)驗(yàn)教師并沒有在這些頂級實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)和進(jìn)修的經(jīng)歷，因而他們原有的知識和水平已經(jīng)跟不上發(fā)展的需要，對一些現(xiàn)代化的高端實(shí)驗(yàn)儀器，很多老師自己都不會操作，更談不上講授給學(xué)生。

2 環(huán)境工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與創(chuàng)新

2.1 改革傳統(tǒng)的教學(xué)觀念和教學(xué)形式

環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革首先要革新教學(xué)觀念，實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要從過去的“以教師為中心”的傳統(tǒng)觀念，轉(zhuǎn)變成“以學(xué)生為中心”的新觀念。盡量創(chuàng)造條件讓學(xué)生能“主動從事實(shí)驗(yàn)和工程設(shè)計”。采用較多的辦法就是結(jié)合某個實(shí)際項(xiàng)目或?qū)嶒?yàn)，把學(xué)生組織在若干小組內(nèi)，幾個專業(yè)方向的教師聯(lián)合指導(dǎo)。由老師介紹一些當(dāng)前最新的技術(shù)、發(fā)展趨勢、本專業(yè)教師的科研成果和教師親身參與的一些工程，吸引學(xué)生的注意力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。endprint

同時利用多媒體技術(shù)，進(jìn)一步創(chuàng)新試驗(yàn)教學(xué)形式。一些實(shí)驗(yàn)內(nèi)容可制作成動畫設(shè)計效果圖預(yù)先讓學(xué)生觀看，使其對實(shí)驗(yàn)具有直觀的認(rèn)識；對于一些實(shí)驗(yàn)設(shè)計難度大、成本過高的實(shí)驗(yàn)，可采用大型演示型實(shí)驗(yàn)，如微生物的生長周期較長，有關(guān)微生物培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)很難在課程內(nèi)完成，可通過高級生物顯微鏡和大屏投影的方式展現(xiàn)給學(xué)生，使學(xué)生直觀地觀察到如活性污泥培養(yǎng)過程中微生物的形貌和數(shù)量的變化。另外，一些課程的實(shí)驗(yàn)則可觀看國外的案例，然后展開討論，撰寫過程報告等以達(dá)到拓寬學(xué)生知識面的目的。通過網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，以提高中心的儀器設(shè)備的利用率和管理效率；實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)課程講義上網(wǎng)。逐步實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上典型實(shí)驗(yàn)報告評閱、網(wǎng)上公開實(shí)驗(yàn)資源、網(wǎng)上預(yù)約開放實(shí)驗(yàn)室時間等功能。在理論教學(xué)的過程中，加大多媒體的應(yīng)用。鼓勵基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)老師結(jié)合各自學(xué)校的特點(diǎn)和特色專業(yè)，設(shè)計試驗(yàn)形式，獎勵實(shí)驗(yàn)教學(xué)教師制作新的多媒體教學(xué)視頻，開展試驗(yàn)教學(xué)競賽，從試驗(yàn)教學(xué)形式上給學(xué)生的以創(chuàng)新的啟發(fā)。

2.2 建設(shè)多層次實(shí)驗(yàn)室并逐步開放優(yōu)質(zhì)資源

把學(xué)校本科教學(xué)投入、211工程投入、985工程投入和教師科研項(xiàng)目投入形成的實(shí)驗(yàn)室資源實(shí)行分層次管理和開放，形成基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室、專業(yè)實(shí)驗(yàn)室、分析測試中心、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)和實(shí)習(xí)基地梯級配置，逐步實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室資源的優(yōu)化配置，向本科教學(xué)全面開放，為大學(xué)生實(shí)踐教學(xué)和科技創(chuàng)新活動提供實(shí)驗(yàn)平臺。

為了發(fā)揮教師的科研項(xiàng)目在實(shí)踐教學(xué)中的作用，以科研項(xiàng)目為基礎(chǔ)，確立本科生創(chuàng)新項(xiàng)目，全面培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。實(shí)習(xí)基地幫助學(xué)生開展各類課外實(shí)踐活動、接觸和了解相關(guān)專業(yè)的典型生產(chǎn)過程，積極建立專業(yè)實(shí)習(xí)基地。我校先后同開灤集團(tuán)、冀中能源集團(tuán)、神華包頭煤化工公司、華能高碑店熱電廠、中關(guān)村環(huán)?？萍紙@、北京市排水集團(tuán)（北京高碑店污水處理廠、北京酒仙橋污水處理廠和北京清河污水處理廠）、邯鄲東污水處理廠、邯鄲西污水處理廠、首鋼焦化廠、太原焦化廠、北京燕山石化總公司煉油廠、北京市垃圾渣土管理處和北京市鷲峰森林實(shí)習(xí)場等建立起長期穩(wěn)定的合作關(guān)系，為學(xué)生進(jìn)行專業(yè)實(shí)習(xí)創(chuàng)造有利條件。

2.3 與科研相結(jié)合改革教學(xué)內(nèi)容

轉(zhuǎn)變以往實(shí)驗(yàn)僅為理論驗(yàn)證的教學(xué)思路，以強(qiáng)化綜合性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)為手段，實(shí)現(xiàn)理論知識講授與實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練相結(jié)合、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與綜合性實(shí)驗(yàn)相結(jié)合、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與教師的科學(xué)研究相結(jié)合，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生提出問題、分析問題和解決問題的能力，特別是創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力之目的。根據(jù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)和研究創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)不同教學(xué)目的，精心設(shè)計每一個實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案。抓好實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的更新，減少單科性、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。結(jié)合我校專業(yè)特色，不斷更新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅能夠傳授科學(xué)知識，驗(yàn)證科學(xué)理論，更重要的是學(xué)生具有慎密的設(shè)計思想和開拓意識，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識和創(chuàng)新能力。在創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)中，逐漸添加一些煤炭新技術(shù)方面的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，不斷把新技術(shù)、新儀器引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平。在安排實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)內(nèi)容時充分考慮如下幾點(diǎn)：要求學(xué)生了解化工、礦山等行業(yè)污染物的種類、來源；掌握污染物監(jiān)測分析和治理方法，如針對燃煤企業(yè)的污染控制技術(shù)，包括預(yù)處理技術(shù)、燃燒中的控制、末端治理技術(shù)；熟悉污染物控制的工程原理、主要設(shè)備結(jié)構(gòu)參數(shù)及相關(guān)尺寸、操作條件等。

不同課程的主講教師多次討論、協(xié)商，對各實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)性、環(huán)境方向性、為礦業(yè)環(huán)境保護(hù)服務(wù)等特點(diǎn)進(jìn)行充分論證，合理安排各實(shí)驗(yàn)課的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與先后順序，做到基礎(chǔ)與應(yīng)用相結(jié)合、環(huán)境領(lǐng)域面與礦業(yè)環(huán)境點(diǎn)的有機(jī)結(jié)合、基本理論驗(yàn)證與探索性創(chuàng)新相結(jié)合等，不僅有利于學(xué)生鞏固和提高專業(yè)理論水平，也有利于培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。在有限的教學(xué)與實(shí)驗(yàn)學(xué)時與資源范圍內(nèi)，使環(huán)境工程專業(yè)本科生能受到最為系統(tǒng)和高水平的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能與動手、創(chuàng)新等各方面的能力。

2.4 建立健全的師生考核機(jī)制

改變以往學(xué)生實(shí)驗(yàn)課程成績依據(jù)出勤率和實(shí)驗(yàn)報告的考核機(jī)制，對學(xué)生成績的評定做出新的嘗試，將學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，特別是創(chuàng)造性解決問題以及實(shí)驗(yàn)結(jié)束后分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的能力等都作為考核指標(biāo)，并對學(xué)生這個實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行考核。在實(shí)驗(yàn)課前要求學(xué)生預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，課上重點(diǎn)講授原理的基本思想和要求，具體的實(shí)驗(yàn)步驟、儀器的正確使用方法、典型數(shù)據(jù)的處理及實(shí)驗(yàn)中需特別注意的事項(xiàng)等。在輔導(dǎo)過程中，教師應(yīng)仔細(xì)觀察，有不正確的地方，及時給予指導(dǎo)。對學(xué)生提出的問題，盡量去引導(dǎo)啟發(fā)他們的思路，要求學(xué)生有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，做到手腦并用，仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)情況，對其結(jié)果做出分析和總結(jié)。實(shí)驗(yàn)課后安排思考題和分析討論。實(shí)驗(yàn)成績按平時成績、實(shí)驗(yàn)成績和考核成績來評定。老師對學(xué)生的預(yù)習(xí)報告、實(shí)驗(yàn)態(tài)度、實(shí)驗(yàn)紀(jì)律、實(shí)驗(yàn)效率實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范性、實(shí)驗(yàn)結(jié)果成功與否、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新（包括實(shí)驗(yàn)教案的設(shè)計、對實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)和提出建議）進(jìn)行綜合評定，總評成績由平時成績（由每次實(shí)驗(yàn)成績組合平均）、出勤情況和期末考核成績合成，期末考核成績一般占總評成績的50%。

建立教師考核機(jī)制，通過考核機(jī)制促進(jìn)教師自我更新，出臺了一系列的管理制度，使實(shí)驗(yàn)室的管理更加規(guī)范合理。同時，學(xué)校制定關(guān)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)人員隊(duì)伍建設(shè)規(guī)劃和措施，從綜合素質(zhì)培訓(xùn)、業(yè)務(wù)培訓(xùn)、技術(shù)職稱培訓(xùn)等方面培訓(xùn)實(shí)驗(yàn)教師。我校環(huán)境工程專業(yè)先后有8人次參加教育部人事司、高教司主辦的高校實(shí)驗(yàn)教師培訓(xùn)班。培訓(xùn)班采取集中上課、參加會議等多種培訓(xùn)形式，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)人員教學(xué)水平得到提高，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革得以持續(xù)不斷的發(fā)展。

總之，我國環(huán)境保護(hù)雖然取得積極進(jìn)展，但環(huán)境污染形勢嚴(yán)峻的狀況仍未改變。同時，我國的環(huán)境污染特征也發(fā)生了一些深層次的變化，社會對環(huán)境專業(yè)人才的技能和素質(zhì)需求也發(fā)生了較大的變化，高等學(xué)校環(huán)境工程專業(yè)只有不斷革新實(shí)驗(yàn)教學(xué)觀念和模式，發(fā)展教學(xué)內(nèi)容，完善軟硬件建設(shè)，才能培養(yǎng)出符合社會需求的高品質(zhì)創(chuàng)新性人才。

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