环境工程专业实验教学改革

[摘 要]根据环境工程专业实验教学中存在的问题,结合近年来在环境工程专业实践教学中的经验与体会,从实验单独设课、实验室志愿者、综合性、设计性实验教学实验和开放实验室等方面阐述了环境工程专业实验教学改革的具体措施,指出了实验教学改革中存在的问题.

[关 键 词]环境工程；实验教学

环境工程专业是集自然科学、技术科学与社会科学为一体的交叉型的综合性专业[1],这一特点决定了实验是环境专业学习的基础,实验技能和思维的形成是日后工作和深造的基础[2].实验教学是环境专业教学的重要环节,能够加强学生对专业知识的了解和运用,提高他们的实践能力和创新能力.随着经济社会的发展,人们环境保护的意识不断加强,环境工程专业也得到了很快发展,教学体系趋于完善,但实验教学和实验室管理方面仍存在着问题,我们将对这些问题进行分析和探讨,希望能为环境工程专业实验教学改革提供一些思路.

1.环境工程专业实验教学现状

环境工程专业的实验课程作为理论课的补充,受到理论课程进度的限制,一般在学期中后段集中进行,期末时实验教学和管理任务繁重,同时存在实验室人员缺乏,专业实验室面积有限等问题,平行课多,实验指导教师积极性不高；实验课程中的实验项目多为验证型实验,学生在实验教师的指导下按照规定的实验方案完成实验,验证实验结果,撰写实验报告,教师根据学生全部实验报告和平时表现给出实验部分成绩,实验与理论课成绩按比例加权后计为学生该课总成绩,实验过于集中且实验成绩权重小,学生往往敷衍塞责了事.各课程的实验体系未完全建立,实验项目的设置不能反应各课程之间的关联,甚至有的实验项目在不同课程中重复出现,不能很好地体现课程体系内各实验内容的内在联系[3],也不利于学生加深对知识的理解和掌握.这些问题都影响了实验教学的质量和水平.

2.环境工程专业实验教学改革尝试

为解决环境工程专业实验教学中的问题,在保证完成教学大纲的教学内容的基础上,我们进行了一些改革和尝试.

2.1环境工程专业实验的独立设课

从2011年本科生开始,我们分阶段把实验从理论课中分离出来独立设课[4],独立设置实验课并对实验课单独进行考核,学生重视实验课的学习,提高了学生实验基本技能水平,有助于今后专业实验课的开展.

2.2实验室志愿者活动

实验室一直开展实验室志愿者活动,每年从各个班级中选拔对实验有兴趣的且能够胜任的同学担任实验室志愿者,实验室志愿者协助实验教师完善实验室的日常管理,主要包括实验前期的准备、实验过程中协助教师、实验室卫生,实验室简单仪器设备的维修等[5].志愿者从熟悉实验室、进行实验准备、调试仪器、维修设备到实验过程中协助实验教师指导学生,在整个过程中,志愿者的实验能力、管理能力、沟通能力和自信心等综合能力提升,并作为纽带加强实验教师和学生的交流,有效解决实验室教师不足的问题[6].

2.3综合性、设计性实验教学实验

部分专业实验课程减少验证性实验,增加综合性、设计性和探索性实验,以学生为主进行实验,通过综合性实验的开设突出环境专业的特点,将专业知识与实践结合起来,增加学生的实践技能.例如水污染控制工程实验,学生根据给定的实验目的和实验条件,利用水污染控制工程实验室现有的装置(SBR、生物转盘、生物滤池、曝气池等),分组设计实验方案、实验方法、、拟定实验操作程序,进行活性污泥培养与驯化和生物转盘、生物滤池的挂膜,并最终利用活性污泥法和生物膜法进行目标污水处理,利用监测方法进行出水监测并观察污泥中微生物组成.通过实验,把环境监测、环境工程生物和水污染控制工程等实验课程统一起来,使学生进一步强化了专业知识,并可以指导环境工程的具体实践,为以后进行水处理方面的工作奠定一些基础.这些综合性、设计性的实验使学生加深了对理论知识的理解,极大地调动了他们的学习积极性,并提高了学生的解决实际问题的能力.

2.4开放实验室建设

为了解决实验室场地设备的不足,我们实行实验室的完全开放,即所有时间的开放、仪器设备的开放和实验内容的开放.学生可以在所有工作时间和预约过的业余时间,充分利用实验室的良好环境和实验条件,根据自己情况进行已有的实验项目或经老师批准的可行实验项目.另外,把教师的科研课题引进开放实验室,我系的一些教师将科研课题或某一课题的若干阶段设计为开放实验,选择专业知识和实验技能突出的学生早期介入科研,拓宽学生的知识面,提高学生的科研素质和创新意识.开放实验的开设,激发了学生对实验室工作的兴趣,锻炼了他们的实践动手能力和科研能力同时加强了实验室与教研室的联系,提高了实验教学的水平.

2.5充分利用大型精密仪器

环境工程专业实际操作中会利用一些大型精密仪器,熟悉大型精密仪器的原理和使用方法是学生应具备的能力.在分析化学和环境监测课程中,设置“原子吸收测定水中的锌”、“气相色谱测定甲醇含量”和“水中TOC的测定”等实验项目,让学生熟悉精密仪器的操作.另外一些运行成本比较高的精密仪器进行演示实验,让学生直观的了解仪器原理和操作,为日后的工作和学习打下基础.

3.实验教学改革中存在的问题

3.1实验室教学资源不足

实验室志愿者和实验分组能缓解实验室师资、场地设备不足引起的问题,但从长期来看,增加实验室的建设投入,提高实验教师地位才能从源头解决问题.

3.2实验考核体制的问题

实验教学的考核方式主要依靠实验报告,学生只注重实验结果,忽视实验过程,达不到实验的目的.为全面、客观地评价学生的实验综合素质和能力,我们应建立全程的、动态的、综合性的实验评分标准和考核办法.另外,学校应加强开放实验室的政策支持,采取计算学分等方法来提高学生的创新积极性.

3.3实验室管理应改善

实验教学的改革给实验室的管理带来了新的挑战.综合性、设计性实验和开放实验的工作量比传统验证实验要大得多,每个实验项目的实验课时也不再是一成不变的两个课时,实验教师的配置和工作量的计算方法等都成了新问题.

3.4实验体系的完善

我们的实验教学改革在部分课程上取得了一定的效果,但整个环境工程实验课程体系的还未完全建立,如何把基础、专业基础和专业的实验课程体系统一和完善还需要整个环境教研室的老师进行不断的探索和努力.

实验教学是环境专业—个不可缺少的教学环节,是培养学生创新能力和综合素质的良好途径,为学生走向工作岗位或继续深造打下基础.因此,我们应积极探索和改革环境工程实验教学,为学生提供更好的学习环境和条件,进一步增加他们的实验技能.