環境工程實驗教學現狀與改革

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1.引言

環境工程是一門新興的綜合性學科，集自然科學、社會科學與技術科學為一體，提供多種跨學科的方法來研究環境系統，尋求人類社會與環境的協同演化和可持續發展的途徑。環境工程專業為社會培養具備環境工程基本理論、知識和技能的高級專門人才，能夠在科研院所、企事業單位及其他部門從事環境保護和環境管理工作。本學科是一門技術性和實踐性很強的專業，除了對學生進行基本理論知識的傳授，更重要的是培養具有應用研究和環境管理能力的人才，包括掌握環境監測與環境質量、環境健康質量評價的方法以及進行環境管理和規劃的技能。相對于理論教學，實驗教學更具有直觀性、實踐性和創新性，是培養學生實踐能力和創新能力，使其掌握基本技能和基本技術的主要途徑之一，在培養高素質應用創新人才過程中具有不可替代的作用。隨著近年來人類與環境之間的矛盾日益突出，環境學科專業人才逐漸成為社會緊需人才，因此，對環境專業人才素質的要求也越來越高。為了適應高速發展的社會及經濟的需求，培養高素質、高能力的復合型環境專業人才，是高等院校環境學科面臨的重要任務，有必要對現有環境學科的實驗教學進行改革和探索。本文結合近年來在環境工程專業實驗教學中的經驗與體會，對目前高等院校環境專業實驗教學的現狀進行思考，提出針對本專業實驗教學的一些改革與探索，旨在為本專業實驗教學的發展和創新提供參考，使學生通過本學科實驗教學得到更加完善的訓練，綜合能力進一步提升。

2.環境學科實驗教學的現狀與存在的問題

2.1教學內容固定單調

環境學科可開設實驗課程較多，如“環境監測實驗”“環境工程實驗“”環境微生物”等。這些課程基本首先制定教材，根據教材編制實驗講義，多年重復使用，實驗內容的選擇及實驗方法的選定較為固定和單一。以本學校“環境監測實驗”為例，主要包括大氣污染物（氮氧化物、二氧化硫等）及水中污染物（苯、揮發酚等）的監測。雖然實驗內容涉及了多方面，但實驗方案較為單一，大多采用分光光度法及滴定法進行。學生用到的儀器最多的就是分光光度計，對很多其他新型儀器設備基本沒有概念。學生采用固定模式完成實驗操作及實驗報告，對實驗方案的設計知之甚少，解決實際問題的能力沒有得到鍛煉。對于其他實驗課程的內容，同樣存在這樣的問題。而且，對實驗課程安排的課時不足，一些實驗課往往只是做簡單的了解和觀摩，并不能真正的通過實驗掌握實際能力。

2.2課程設計缺少實踐和研究性

環境問題是直接關系到社會發展和人類生存的實際問題，相對于其他學科而言，環境學科是一門年輕的學科，更具綜合性和實用性，本專業的學生必須在實踐中掌握基本技能。然而，目前高等院校對環境專業的實驗教學還沒有真正與實踐相結合，更多的是局限于教材和講義。對于一些環境污染物的監測，基于課時的限制，往往只是采用模擬性實驗的方法在實驗室中走完實驗過程。而對于真正環境中面臨的實際問題及環境現狀，學生并沒有得到真正的學習和了解。結合上一條問題，對實際環境中存在問題的解決方法，學生并沒有建立起多方位思考、多途徑解決的思路。這與本專業致力于培養實用型高素質環境工程科學人才的初衷相違背。

3.實驗教學改革與探索

3.1構建多級實驗課程內容

打破傳統教學模式，多級實驗課程內容的構建，有助于培養學生的動手動腦能力。同樣以環境監測實驗課教學為例，可以構建如下三級實驗課內容。

（1）基礎實驗。基本知識和基礎技能對學生來說是必不可少的。從實驗原理出發，按照基本實驗步驟設計實驗方案，培養學生最基本的實驗操作能力，掌握實驗技巧。

（2）擴展實驗。針對實用性較強的實驗內容，如環境噪聲的監測與分析，采用不固定學時及地點的方法，讓學生有充足的時間自行安排實驗的進行，并通過團體合作的方式，對采集數據進行整合分析。

（3）探索實驗。除了實驗課教學，大多學生還經過創新性實驗等的培訓，因此，將實驗教學與學生的創新性相結合，鼓勵學生進行探索性實驗項目，有助于鞏固和升華學生的研究思想。實驗課教學中，針對某一項課題，比如環境中重金屬離子的監測和處理，教師提出問題，學生解決問題。由學生自行設計實驗方案并采集數據，教師進行評價。

（4）綜合實驗。

3.2開設研究性實驗課程

研究性實驗室及科研項目是高等院校特有的資源，在本科生的培養過程中也應當充分發揮其重要作用。而且，研究性實驗課題已經成為現代實驗課的重要構成要素，是對傳統的傳遞式—被動接受式的教育理念的革新，教學方式由原來的固定式轉化成開放式。鼓勵學生參與教師尤其是青年教師的研究課題，針對前沿性科學問題展開思考，由被動接受轉化成主動探索。指導教師應該把最新的實驗方法和研究成果轉化到實驗教學中，讓學生及時了解當前科技前沿知識，體會到科技的進步和競爭。而且，研究性實驗課題的范圍不僅僅局限在在實驗室、校園，很多時候需要走出去，進入實際企業，了解企業需要，啟發學生解決實際問題的能力。通過開放式教學培養學生的新思維和新能力，同時為研究型人才的培養打下基礎。

3.3多學科融合教學

實驗性學科不同于純理論學科，不能局限在課堂，局限在有限的知識框架里。隨著環境問題的日益突出，對環境質量的關心已經走入普通居民家庭。環境工程人才培養最終是為社會培養實用性人才，理論與實際相結合，培養學生實際能力，就需要多學科資源的有效融合。比如，能源動力對環境的影響、高新材料在解決環境問題中的應用、土木電氣等與環境的關系。環境學科本身屬于新興學科，也是一門綜合性學科。實驗教學過程主要針對當前最主流的環境問題，如大氣固體顆粒物PM2.5、汽車尾氣、室內甲醛等。除了掌握基本的處理技術，還應在多學科融合的學習過程中培養學生解決實際問題的能力。例如，對于水污染控制，就需要結合生物、化學、物理等知識和技術。在教學過程中可以分體系的指導學生利用多學科綜合技術進行污水治理，既包括實驗室基礎技術，如采用最近研制的新功能性材料進行物理吸附，化學催化分解，同時帶領學生利用建筑、能動等技術進行工程模擬實踐。綜合知識的學習及技能的培養是鍛煉工程學科優秀人才的重要途徑。

4.結語

環境學科是一門理論性、技術性和實踐性都很強的學科，實驗教學是本專業教學的重要組成部分，是培養學生基本技能、實踐及研究能力的重要途徑，在環境專業的高等教育中占有重要地位。環境學科的實驗教學需要與時俱進，不斷總結教學經驗，進而不斷探索和實踐。高校教師有責任積極改革教學方案，探索實驗教學新方法、新途徑，為環境保護行業培養基礎扎實、綜合能力強的應用型人才。

作者：崔言娟 師一粟 陳芳艷