环境工程实验“工程化”教学体系的改革与实践

沙昊雷+杨国靖+罗薇楠+白春节

摘要：结合近几年国内多所高校环境工程实验教学改革的实践成果，浙江万里学院环境工程实验教研组根据实际情况，完善了该实验的“工程化”实验教学内容，增加了开放性和项目式实验教学内容，健全了“工程化”教学的考核评估体系。实践结果对提高环境工程实验教学效果有指导和推动作用。

关键词：实验教学；环境工程；开放性实验；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）16-0265-02

所谓“工程化”，是指通过工程构思、工程设计和制造，将知识形态的科学理论、概念、模型和规律转变为物化状态的商品，是实现经济效益和社会效益的主要途经。这一转变过程不仅要以工程科学作为基础，以工程技术为手段，更需要工程创新的理念。“工程化”教育既要向学生传授现代科技知识，更要不断渗透工程技术的相关内容，使其体会并掌握工程设计、工程实践的规律和方法。强化对学生的实践性教学环节，构建起以工程应用为背景的实验教学新体系，是高等学院工科专业“工程化”教学的根本任务。环境工程是实践性较强的专业，专业实验课需要学生自己动手操作和创新设计，实验过程不仅可以加固理论知识，还可以培养学生的动手操作能力。随着社会经济和环保产业的迅速发展，培养具有创新和实践能力的环境工程人才，不但需要师资队伍自身的发展和提高，也需要加强实验教学的改革与创新[1，2]。本文借鉴国内多所高校在环境工程实验教学中的改革，通过对当前工程人才的社会需求和专业培养问题进行相关分析，结合我校环境工程实验的教学实际，提出了对环境工程专业实验教学模式改革的几点看法。

一、环境工程实验教学中的问题

环境工程实验是培养环境工程专业学生的实验技能，提高动手能力与创新能力的重要手段和途径，由于各种原因，实验教学中还存在一些问题，影响环境工程实验的教学质量和学生实践能力的培养[3-5]。

1.实验室资源缺乏。近些年，国内很多高校由于扩招，使得学校硬件与学生数量的比例不协调，导致实验用房和仪器紧缺，使实验教学困难重重。实验开设过程中，每组人数的增加使得学生动手机会减少，实验室紧缺导致实验安排显得越来越难。

2.实验教学内容和方法不够创新。目前很多高校的环境工程实验内容以验证性为主，综合性和创新性实验项目较少，结合环境工程专业的应用性知识偏少，一些实验仅仅检测纯物质，而不是从环境中实际取样，这不利于学生发现和解决实际问题。有些实验内容过于简单，或者是所用的仪器设备落后，跟不上实验教学的发展趋势。

3.仪器设备利用率偏低。国内高校的环境工程专业基础实验室一般配置2～3名实验员进行全程监管和维护，做到教学仪器的共享，但对于高端检测和分析仪器（如质谱仪等），则是属于专人专管，而有部分实验室只针对研究生和教师从事科学研究开放，对本科生不开放，造成仪器设备的使用率低下、实验室资源浪费。

二、“工程化”实验教改内容的探讨

（一）完善实验教学内容

环境工程专业实验针对性和综合性较强，实验准备工作量大，内容更新快，因此实验室需要不断进行仪器设备的更新，改进实验装置，从而保持在专业领域中的先进水平。同时对传统实验加以审校和改进，将验证型实验逐步向创新型、综合型实验转变。扩充和整合新实验内容中所涵盖的知识点，建立起知识点间的有机联系。将环境工程设计思想融入实验教学中，使实验不仅能够验证专业理论，同时学生也能够对工程设计的基本思路有进一步的了解。

例1：水污染控制工程实验中，我校将几个验证性实验进行整合，将水处理流程的各个单体工艺通过水管连接起来，组成了一个专业综合型实验，命名为“废水综合处理实验”，该实验包含初沉池、物化处理、生物处理、二沉池、污泥浓缩池、板框压滤机的使用等环节，其中生物处理可以是活性污泥池、接触氧化池、氧化沟池或生物转盘等。通过增加对每个处理工艺进出水水质指标（COD、氨氮等）的监测分析，使学生掌握设备和仪器的操作技术和监测手段，对学生动手能力和“工程化”设计能力的提高效果显著。例2：大气污染控制工程实验中，我校开设了几个与工程应用相关的实验项目：旋风除尘器性能测定、袋式除尘器性能测定、喷雾干燥法烟气脱硫实验和碱液吸收SO2实验等。在实验室改造中，将相关的实验进行系统整合，可同时对多个废气处理装置进行串联，并监测实验装置进出口的废气浓度指标，使学生得到综合性训练，丰富了实验教学内容，同时也提升了教学的层次和水平。

（二）大力开展开放性实验教学

目前我校依托省重点实验室和市重点实验室，已开设的开放性实验有以下几种。

1.校园人工湖水的COD、BOD5、NH■的检测。该实验结合环境工程水处理和环境监测基本知识技能，进行取样、测定、分析和评价，拓宽学生的环境监测与应用知识面，为培养学生的动手和科研能力打下较好的基础。

2.校园生活污水的接触氧化法处理实验。通过该实验使学生巩固生物膜的培养方法与微生物镜检技术，了解和掌握生物接触氧化法的运行机制和日常管理，使学生对环境工程类的设计和工艺参数选择有更深刻的了解和认识。

3.用大型仪器分析环境样品的应用实验。用环境监测、仪器分析等基本知识，监测水环境和土壤环境中的重金属、有机污染物的测定，要求学生现场采样，实验室样品处理以及标准物质配置和标准曲线建立，培养学生实际动手能力和解决环境相关问题的能力。

（三）加强项目式实验教学

开设有特色的实验专题研究能够有效培养大学生的创新实践能力，提高大学生的素质。我校多方开创条件、采取有效措施积极鼓励学生尽早进入实验室，比如设立本科生创新基金项目，覆盖面达到50%以上，跟随教师加入科研工作，与素质拓展项目或毕业（设计）论文挂钩，以提交实验报告或小论文的形式完成，即项目式实验教学。另外，学院开展了“挑战杯”、“新苗人才计划”等课外科技活动，组建了课外科技活动实验室，配备了基本的仪器，并对学生开放。同时，学院也加强了校外创新实践基地的建设，安排学生在实习基地轮流开展相应的实验，如在城市污水处理厂，学生自己动手采集水样和污泥样，在专业教师和污水厂工程师的指导下，分析水质指标、观察污泥样的性状等。通过项目式实验教学，以基础理论为指导，在现场充分了解污水厂构筑物、污水处理工艺，并进一步掌握污水处理过程工艺参数的变化规律，全面实现学生理论—实践—理论的积累，提高学生的创新思维能力和现场分析、解决问题的能力。endprint

（四）健全“工程化”教学的考核评估体系

对环境工程实验成绩评价，过去只看重实验理论笔试和实验考试的结果，忽视实验过程。为充分发挥评价的激励作用，提高实验教学效果，以能力培养为核心，我们建立了多样化的考核方式，对学生的学习过程进行全面的评价，如图1所示。

实验课程成绩包括以下四部分：①实验平时操作成绩（50%）：主要对学生的实验预习、回答问题、过程操作及实验报告做个评分，分别占5%、5%、20%和20%；②实验操作成绩（25%）：主要考查学生的基本操作和基本技能；③综合知识考核成绩（25%）：主要考查学生的基本理论知识。

这种成绩评定方法注重对学生求知过程的评价，反映了学生除实验基本知识和基本技能以外的综合素质的发展，能有效激励学生形成积极的学习态度和科学探究精神，能够较全面、客观、公正地反映出学生学习环境工程实验的情况，大大调动了学生的学习积极性，提高了环境工程实验的教学质量。

三、结语

通过几年的教学实践，我校环境工程专业实验教学质量有了较大提高，在历年的毕业论文与毕业设计阶段，明显感觉到学生自主设计和学习能力的提升，动手实验能力增强，用人单位对我校环境工程毕业生的能力也有较好的评价，但环境工程“工程化”实验教学体系的改革是一个长期任务，专业教师要不断探索并完善相关教学方法和模式，坚持实验教学内容的应用性和工程性，关注对学生综合能力和创新能力的培养，不断积累经验，使环境工程实验教学更上一个台阶。

参考文献：

[1]张永利，王庆雨.化工类环境工程实验教学的研究与实践[J].当代化工，2008，37（3）：319-325.

[2]杨景亮，沈洪艳，罗人明.环境工程专业实践教学体系的改革与实践[J].河北科技大学学报（社会科学版），2007，7（2）：96-99.

[3]张迎明，赵继红，刘永德.环境工程综合实验教学改革与体会[J].广州化工，2008，36（6）：83-88.

[4]戴竹青，王密华.环境监测实验教学改革探索[J].实验科学与技术，2010，8（1）：135-137.

[5]刘怡，张戡.省级重点实验室建设和运行管理的思考[J].实验技术与管理，2010，27（1）：134-139.endprint