環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容體系構(gòu)建

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摘要：以本校環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例，結(jié)合培養(yǎng)目標(biāo)和專(zhuān)業(yè)教學(xué)核心知識(shí)點(diǎn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革，構(gòu)建了較為科學(xué)完善的內(nèi)容體系。經(jīng)實(shí)踐，新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容體系充分激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，有效提升了學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，可為研究型高校同類(lèi)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容體系構(gòu)建提供參考。

關(guān)鍵詞：環(huán)境工程；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；內(nèi)容體系

一實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容體系現(xiàn)狀

專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)普遍存在著實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置少、學(xué)時(shí)少、教學(xué)內(nèi)容與方法陳舊、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置不合理、儀器設(shè)備不足、場(chǎng)地小、師資少等一項(xiàng)或多項(xiàng)問(wèn)題[6-8]。有些問(wèn)題很難解決的，比如學(xué)時(shí)問(wèn)題，在學(xué)位總學(xué)時(shí)的控制下，很難通過(guò)減少其他課程的學(xué)時(shí)數(shù)來(lái)增加實(shí)驗(yàn)課學(xué)時(shí)，而且學(xué)校因?yàn)橘M(fèi)用與場(chǎng)地因素，不太愿意增加實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)；場(chǎng)地問(wèn)題，幾乎不可能通過(guò)削減科研教師的實(shí)驗(yàn)室來(lái)增加本科教學(xué)實(shí)驗(yàn)室，新建實(shí)驗(yàn)室那更是不可能的。但是這些問(wèn)題，很多都是可以通過(guò)優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容來(lái)解決的。優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，可減少重復(fù)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，提高實(shí)驗(yàn)儀器與實(shí)驗(yàn)室的使用率，刪除陳舊的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。在改革之前，本校環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，只設(shè)置一門(mén)“綜合實(shí)驗(yàn)”課程，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目大多數(shù)是指標(biāo)類(lèi)檢測(cè)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，且以水方向?yàn)橹鳌４送?，還有一些控制單元與工藝裝置的實(shí)驗(yàn)。這樣的設(shè)計(jì)是不科學(xué)的，一是方向太偏，不夠全面，畢竟本校是研究型大學(xué)，培養(yǎng)的學(xué)生應(yīng)該是多面手，而且地方區(qū)域社會(huì)發(fā)展也需要大氣、固體廢物等方向人才；二是重復(fù)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容太多，水質(zhì)指標(biāo)檢測(cè)多用分光光度法，造成學(xué)生使用分光光度計(jì)太多；三是控制單元與工藝裝置多是演示性的實(shí)驗(yàn)，沒(méi)有真正運(yùn)行，應(yīng)該通入介質(zhì)，然后結(jié)合相關(guān)指標(biāo)分析，形成真正的綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。

二實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容新體系的構(gòu)建

（一）實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容體系分析

不管實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目類(lèi)型是演示性、驗(yàn)證性還是綜合設(shè)計(jì)性，要求學(xué)生掌握的基本內(nèi)容是不變的，即使是受區(qū)域經(jīng)濟(jì)需求或?qū)W科優(yōu)勢(shì)影響，也只會(huì)使實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有所偏重，但主要方向不能缺失。環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)要掌握的專(zhuān)業(yè)知識(shí)內(nèi)容包括：大氣污染控制、水污染控制、土壤修復(fù)、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(huán)境風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警與防控等[9]。環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)要掌握的儀器設(shè)備包括：貴重檢測(cè)儀器（原子吸收分光光度計(jì)、液相色譜、氣相色譜、離子色譜、各類(lèi)分光光度計(jì)等）；指標(biāo)檢測(cè)儀器（pH計(jì)、濁度儀、電導(dǎo)率儀、甲醛測(cè)定儀、測(cè)氡儀、噪聲儀、溶氧儀、輻射檢測(cè)儀、自動(dòng)工業(yè)分析儀、微機(jī)全自動(dòng)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(guī)儀器（離心機(jī)、搖床、水浴鍋、培養(yǎng)箱、烘箱、破碎機(jī)、超聲波清潔器、馬弗爐、無(wú)菌操作臺(tái)、滅菌鍋、基因擴(kuò)增儀、紫外透射儀、電泳儀、電熱板、真空泵、電熱套等）。環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)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(fēng)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(fā)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(jiàn)，環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)要求掌握的內(nèi)容實(shí)在太多，若不系統(tǒng)分析，構(gòu)建科學(xué)合理的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容體系，必然導(dǎo)致重復(fù)教學(xué)，再多的學(xué)時(shí)也不夠用。

（二）構(gòu)建思路與方法

為避免重復(fù)教學(xué)，必須先了解已修讀的其他實(shí)驗(yàn)課程的內(nèi)容，然后在專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容體系里刪去相應(yīng)的內(nèi)容。本校環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)修讀的其他實(shí)驗(yàn)課程包括：大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)（力、熱、光、電、磁等基本實(shí)驗(yàn)），三大化學(xué)實(shí)驗(yàn)（無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)、有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)和分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)，練習(xí)和掌握化類(lèi)基本操作實(shí)驗(yàn)），物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)（化合物物理與化學(xué)基本性質(zhì)的檢測(cè)實(shí)驗(yàn)），電工與電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)（電路及基本電子元件性能實(shí)驗(yàn)）和化工原理實(shí)驗(yàn)（流體性質(zhì)及基本化工單元操作實(shí)驗(yàn)）。通過(guò)這些實(shí)驗(yàn)，學(xué)生基本學(xué)習(xí)和掌握了化類(lèi)實(shí)驗(yàn)基本操作及常規(guī)儀器的使用，故應(yīng)在專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容體系里刪去相應(yīng)的內(nèi)容。為了讓實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)在內(nèi)容上具有層次性和邏輯性，并且在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目類(lèi)型上，實(shí)現(xiàn)演示性、驗(yàn)證性、綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)配制比例合理，根據(jù)教育部教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)制定的相關(guān)文件，還有學(xué)校與學(xué)院制定的人才培養(yǎng)定位及學(xué)科發(fā)展方向，最后必須嚴(yán)格按照專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)方案要求來(lái)制定教學(xué)內(nèi)容。本校環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)改革后的實(shí)驗(yàn)教學(xué)分成二大塊，一是課程實(shí)驗(yàn)，包括固體廢物處理與處置、環(huán)境監(jiān)測(cè)、水污染控制工程、大氣污染控制工程及環(huán)境工程微生物學(xué)，共5門(mén)專(zhuān)業(yè)主干課程實(shí)驗(yàn)，二是綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。課程實(shí)驗(yàn)主要是演示性和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，盡量多開(kāi)綜合性實(shí)驗(yàn)，緊隨著理論課程開(kāi)設(shè)，用于增強(qiáng)學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)點(diǎn)的理解，學(xué)習(xí)和掌握相關(guān)儀器與實(shí)驗(yàn)方法[10]。綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，主要是為了培養(yǎng)學(xué)生的分析和解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的基本科研素養(yǎng)和創(chuàng)新意識(shí)，要求學(xué)生對(duì)應(yīng)每一個(gè)主干課程最少做一個(gè)綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。

（三）實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容新體系構(gòu)建

（1）課程實(shí)驗(yàn)

5門(mén)專(zhuān)業(yè)主干課程的課程實(shí)驗(yàn)均獨(dú)立開(kāi)課，各開(kāi)設(shè)4個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，課時(shí)為16。這些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目涉及的教學(xué)內(nèi)容，均為主干課程的核心內(nèi)容，雖然不能包含所有的核心內(nèi)容，但也能讓學(xué)生掌握絕大多數(shù)的核心知識(shí)點(diǎn)。通過(guò)這些課程實(shí)驗(yàn)，能讓學(xué)生在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)，掌握專(zhuān)業(yè)的主要知識(shí)點(diǎn)、相關(guān)的主要儀器設(shè)備和工藝單元裝置。

（2）綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)

為上培養(yǎng)學(xué)生的基本科研素養(yǎng)和創(chuàng)新意識(shí)，要求學(xué)生在水、氣、固三個(gè)核心方向最少做一個(gè)綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。因?yàn)楸緦?zhuān)業(yè)較偏重水方向，故在水方向增加一個(gè)綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)?，F(xiàn)在的綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課程為4個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目8個(gè)學(xué)時(shí)，總學(xué)時(shí)32。這4個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及相關(guān)教學(xué)內(nèi)容如下：①某區(qū)域水體水質(zhì)評(píng)價(jià)選擇自來(lái)水，旁邊江河或湖泊等水體進(jìn)行一些水質(zhì)檢測(cè)，指標(biāo)與之前的課程實(shí)驗(yàn)盡量不相同，可以測(cè)總氮、總氮、余氯等，然后選擇相應(yīng)水體的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)水體的質(zhì)量。通過(guò)此實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生學(xué)習(xí)了水樣的采取與保存方法，并讓學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)了感興趣的水質(zhì)指標(biāo)檢測(cè)。②膜法水處理實(shí)驗(yàn)基于實(shí)驗(yàn)室里的膜法水處理工藝裝置，配制具有一定濁度和細(xì)菌數(shù)的水樣，然后調(diào)節(jié)超濾和反滲透工藝進(jìn)出水參數(shù)，取樣分析進(jìn)出水的細(xì)菌總數(shù)、大腸桿菌、電導(dǎo)率、濁度等指標(biāo)，然后衡量評(píng)價(jià)工藝處理效果。膜法水處理廣泛應(yīng)用于水的深度處理，需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)加強(qiáng)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)。③某工業(yè)廢渣綜合利用實(shí)驗(yàn)選擇某種工業(yè)廢渣，分析其成分，然后利用物理、化學(xué)或生物的方法實(shí)現(xiàn)無(wú)害化、減量化、資源化的目的。④除塵實(shí)驗(yàn)基于實(shí)驗(yàn)室里的旋風(fēng)除塵、靜電除塵和袋式除塵模擬裝置，調(diào)制一定粉塵濃度的氣體，然后通過(guò)調(diào)節(jié)裝置的各工況參數(shù)，達(dá)到除塵目的。通過(guò)檢測(cè)進(jìn)出氣的粉塵濃度，評(píng)價(jià)除塵裝置的效果。通過(guò)上述4個(gè)綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)課程實(shí)驗(yàn)的進(jìn)一步延伸，實(shí)現(xiàn)訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)設(shè)計(jì)并實(shí)際運(yùn)行環(huán)境污染處理工藝的能力。

三結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)近20年的改革與實(shí)踐，我校環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)形成了較為科學(xué)完善的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容體系，為研究型高校培養(yǎng)環(huán)境類(lèi)專(zhuān)業(yè)人才提供了參考。經(jīng)實(shí)踐，因?qū)嶒?yàn)內(nèi)容幾乎沒(méi)有重復(fù)性，而且實(shí)驗(yàn)?zāi)康拿鞔_，針對(duì)性強(qiáng)，充分激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，取得了良好的教學(xué)效果。今后，我們將根據(jù)學(xué)科的發(fā)展和人才培養(yǎng)目標(biāo)的變化，不斷深化實(shí)驗(yàn)課程改革，切實(shí)為學(xué)生提供優(yōu)質(zhì)的實(shí)踐訓(xùn)練，為培育優(yōu)秀的環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)人才提供堅(jiān)實(shí)的保障。

參考文獻(xiàn)

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作者：馬偉文 朱能武 銀玉容 史偉 施召才 單位：華南理工大學(xué) 環(huán)境與能源學(xué)院