環境工程專業實驗教學內容體系構建

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摘要：以本校環境工程專業實驗教學為例，結合培養目標和專業教學核心知識點，對實驗教學內容進行改革，構建了較為科學完善的內容體系。經實踐，新的實驗教學內容體系充分激發了學生學習的興趣，有效提升了學生的實踐能力和創新能力，可為研究型高校同類專業實驗教學內容體系構建提供參考。

關鍵詞：環境工程；實驗教學；內容體系

一實驗教學內容體系現狀

專業實驗教學普遍存在著實驗課程設置少、學時少、教學內容與方法陳舊、實驗項目設置不合理、儀器設備不足、場地小、師資少等一項或多項問題[6-8]。有些問題很難解決的，比如學時問題，在學位總學時的控制下，很難通過減少其他課程的學時數來增加實驗課學時，而且學校因為費用與場地因素，不太愿意增加實驗學時；場地問題，幾乎不可能通過削減科研教師的實驗室來增加本科教學實驗室，新建實驗室那更是不可能的。但是這些問題，很多都是可以通過優化教學內容來解決的。優化教學內容，可減少重復性實驗內容，提高實驗儀器與實驗室的使用率，刪除陳舊的實驗項目，實現教學目標。在改革之前，本校環境工程專業實驗教學，只設置一門“綜合實驗”課程，實驗項目大多數是指標類檢測的驗證性實驗，且以水方向為主。此外，還有一些控制單元與工藝裝置的實驗。這樣的設計是不科學的，一是方向太偏，不夠全面，畢竟本校是研究型大學，培養的學生應該是多面手，而且地方區域社會發展也需要大氣、固體廢物等方向人才；二是重復性實驗內容太多，水質指標檢測多用分光光度法，造成學生使用分光光度計太多；三是控制單元與工藝裝置多是演示性的實驗，沒有真正運行，應該通入介質，然后結合相關指標分析，形成真正的綜合設計性實驗。

二實驗教學內容新體系的構建

（一）實驗教學內容體系分析

不管實驗項目類型是演示性、驗證性還是綜合設計性，要求學生掌握的基本內容是不變的，即使是受區域經濟需求或學科優勢影響，也只會使實驗內容有所偏重，但主要方向不能缺失。環境工程專業要掌握的專業知識內容包括：大氣污染控制、水污染控制、土壤修復、固體廢物處理與處置、噪聲控制，以及光、熱、放射性和電磁輻射污染防治，環境風險預警與防控等[9]。環境工程專業要掌握的儀器設備包括：貴重檢測儀器（原子吸收分光光度計、液相色譜、氣相色譜、離子色譜、各類分光光度計等）；指標檢測儀器（pH計、濁度儀、電導率儀、甲醛測定儀、測氡儀、噪聲儀、溶氧儀、輻射檢測儀、自動工業分析儀、微機全自動量熱儀等）；樣品采集與處理儀器（氣體采樣器（PM10、PM2.5、氮氧化物、二氧化硫等）、COD消解儀、石墨消解儀、混凝攪拌裝置等）；常規儀器（離心機、搖床、水浴鍋、培養箱、烘箱、破碎機、超聲波清潔器、馬弗爐、無菌操作臺、滅菌鍋、基因擴增儀、紫外透射儀、電泳儀、電熱板、真空泵、電熱套等）。環境工程專業要掌握的控制單元與工藝裝置包括：除塵裝置（袋式除塵、旋風除塵、靜電除塵）、氣浮裝置、沉淀池裝置（平流式、豎流式、輻流式、斜管斜板）、濾池裝置（普通、V型、虹吸）、膜法水處理裝置、堆肥發酵裝置、焚燒爐、催化氧化裝置、吸附裝置、離子交換裝置、SBR裝置、噴淋洗滌塔等。由上可見，環境工程專業要求掌握的內容實在太多，若不系統分析，構建科學合理的實驗內容體系，必然導致重復教學，再多的學時也不夠用。

（二）構建思路與方法

為避免重復教學，必須先了解已修讀的其他實驗課程的內容，然后在專業實驗教學內容體系里刪去相應的內容。本校環境工程專業修讀的其他實驗課程包括：大學物理實驗（力、熱、光、電、磁等基本實驗），三大化學實驗（無機化學實驗、有機化學實驗和分析化學實驗，練習和掌握化類基本操作實驗），物理化學實驗（化合物物理與化學基本性質的檢測實驗），電工與電子技術實驗（電路及基本電子元件性能實驗）和化工原理實驗（流體性質及基本化工單元操作實驗）。通過這些實驗，學生基本學習和掌握了化類實驗基本操作及常規儀器的使用，故應在專業實驗教學內容體系里刪去相應的內容。為了讓實驗開設在內容上具有層次性和邏輯性，并且在實驗項目類型上，實現演示性、驗證性、綜合性和設計性實驗配制比例合理，根據教育部教學指導委員會制定的相關文件，還有學校與學院制定的人才培養定位及學科發展方向，最后必須嚴格按照專業人才培養方案要求來制定教學內容。本校環境工程專業改革后的實驗教學分成二大塊，一是課程實驗，包括固體廢物處理與處置、環境監測、水污染控制工程、大氣污染控制工程及環境工程微生物學，共5門專業主干課程實驗，二是綜合設計性實驗。課程實驗主要是演示性和驗證性實驗，盡量多開綜合性實驗，緊隨著理論課程開設，用于增強學生對專業知識點的理解，學習和掌握相關儀器與實驗方法[10]。綜合設計性實驗，主要是為了培養學生的分析和解決問題的能力，培養學生的基本科研素養和創新意識，要求學生對應每一個主干課程最少做一個綜合設計性實驗。

（三）實驗教學內容新體系構建

（1）課程實驗

5門專業主干課程的課程實驗均獨立開課，各開設4個實驗項目，課時為16。這些實驗項目涉及的教學內容，均為主干課程的核心內容，雖然不能包含所有的核心內容，但也能讓學生掌握絕大多數的核心知識點。通過這些課程實驗，能讓學生在有限的學時內，掌握專業的主要知識點、相關的主要儀器設備和工藝單元裝置。

（2）綜合設計性實驗

為上培養學生的基本科研素養和創新意識，要求學生在水、氣、固三個核心方向最少做一個綜合設計性實驗。因為本專業較偏重水方向，故在水方向增加一個綜合設計性實驗。現在的綜合設計實驗課程為4個實驗項目，每個實驗項目8個學時，總學時32。這4個實驗項目及相關教學內容如下：①某區域水體水質評價選擇自來水，旁邊江河或湖泊等水體進行一些水質檢測，指標與之前的課程實驗盡量不相同，可以測總氮、總氮、余氯等，然后選擇相應水體的水質標準評價水體的質量。通過此實驗，讓學生學習了水樣的采取與保存方法，并讓學生進一步學習了感興趣的水質指標檢測。②膜法水處理實驗基于實驗室里的膜法水處理工藝裝置，配制具有一定濁度和細菌數的水樣，然后調節超濾和反滲透工藝進出水參數，取樣分析進出水的細菌總數、大腸桿菌、電導率、濁度等指標，然后衡量評價工藝處理效果。膜法水處理廣泛應用于水的深度處理，需要通過實驗加強相關知識點的學習。③某工業廢渣綜合利用實驗選擇某種工業廢渣，分析其成分，然后利用物理、化學或生物的方法實現無害化、減量化、資源化的目的。④除塵實驗基于實驗室里的旋風除塵、靜電除塵和袋式除塵模擬裝置，調制一定粉塵濃度的氣體，然后通過調節裝置的各工況參數，達到除塵目的。通過檢測進出氣的粉塵濃度，評價除塵裝置的效果。通過上述4個綜合設計性實驗，實現課程實驗的進一步延伸，實現訓練學生綜合運用所學專業知識設計并實際運行環境污染處理工藝的能力。

三結語

經過近20年的改革與實踐，我校環境工程專業形成了較為科學完善的實驗教學內容體系，為研究型高校培養環境類專業人才提供了參考。經實踐，因實驗內容幾乎沒有重復性，而且實驗目的明確，針對性強，充分激發了學生學習的興趣，取得了良好的教學效果。今后，我們將根據學科的發展和人才培養目標的變化，不斷深化實驗課程改革，切實為學生提供優質的實踐訓練，為培育優秀的環境工程專業人才提供堅實的保障。

參考文獻

[1]閻波,趙興貴,李海明,等.環境科學專業綜合性實驗教學的探索與實踐[J].中國輕工教育,2016(5):63-66.

[2]牛金成,許放.我國安全工程本科專業培養方案之比較分析[J].中國安全科學學報,2007,17(5):83-88.

[3]蔡峰,薛安家,黃植.安全工程專業本科生實驗教學改革與實踐析[J].實驗技術與管理,2015,32(10):171-174.

[4]王芬芳,張保華,賀漫古.高校實驗教學改革的目標與任務[J].教育與現代化,2000(3):52-55.

作者：馬偉文 朱能武 銀玉容 史偉 施召才 單位：華南理工大學 環境與能源學院