环境工程实验教学的改革与实践

刘云庆， 王兴磊， 张 艺， 李 强

(伊犁师范学院化学与环境科学学院，污染物化学与环境治理重点实验室，新疆伊宁835000)

0 引言

环境工程专业具有理论性强、技术性强、实践性强的特点，而环境工程实验需要学生动手操作和创新设计。学生的理论知识和实验操作能力可在环境工程实验过程中得到巩固和加强，环境工程实验不仅涉及到课本中的理论知识还涉及到实际环境工程中的相关技术内容，通过实验可以使学生掌握环境工程设计、工程实践的规律和方法［1］。过去几十年由于社会经济大发展，自然环境污染严重。近年来随着人们生活水平的提高对环境质量的要求也越来越高。环境治理与保护机构如雨后春笋般地崛起，所以要培养大批具有创新型和实践型的环保人才，不仅需要学生掌握环境专业的理论知识，还要加强环境工程实验教学的改革与创新［2］。从我校环境工程实验实际教学出发，对环境工程实验教学课程进行了改革与实践。

1 环境工程实验教学中存在的问题

西部地区在经济、社会和环境的和谐发展进程中需要大批具有环境工程实验知识的人才，而环境工程实验又是一门跨专业，应用综合性极强的专业实验课程，我国各地区逐年都有不同程度的环境污染事件发生，这就对环境相关专业人才培养的要求也越来越高，所以，培养出具有高素质、理论与实践能力都强的环境专业人才是高校的重要使命和责任［3］。环境工程实验教学是大学本科中环境科学专业与环境工程专业教育教学体系中的一个重要组成部分。环境工程实验教学课程主要是为了提高学生实际动手能力，对问题的分析能力、实际问题的解决能力，而环境工程实验教学改革与实践的重点是将学生培养成具有不同专业方向特长的人才［4-5］。但是，在如今的环境工程实验教学中，仍存在着一些明显的不足，影响了环境工程实验的教学质量和学生的实践能力［6］。

1.1 受传统思想观念影响

受传统“重理论知识的教育、轻实践能力和操作能力”思想观念的影响。具体表现在:大多数的环境实验课程内容是演示性、验证性的实验教学，大多数属于模仿和训练课程，学生只是按照老师设计的实验步骤按部就班进行实验操作、观察和记录实验结果，在整个实验过程中学生是被动的，缺乏主动思考和积极参与。而创新型、设计型、综合型的实验课程占比重较小，需要学生自己动脑设计实验少，自己动手操作实验设备的机会少。环境工程专业实验课开设的科目较多，如环境化学实验、水污染控制工程实验、大气污染控制工程实验、环境监测实验、固体废弃物处理处置实验等，课程多的同时课时量就相对较少，在考虑到学生安全的情况下，实验室只对课堂实验教学和老师的科研开放，学生自主实验基本技能锻炼机会少。因此，导致部分学生只懂理论，实验操作能力欠佳［7］。

1.2 实验室资源缺乏

由于各高校在扩招的同时还在转型，转换成适应社会经济发展的应用型大学，导致学校硬件与学生比例不协调、实验室和实验器材短缺，完善环境工程实验教学困难，学生自己动手操作的机会较少;由于高校在扩招，学生数量逐年在增长，导致高校中学生所用的实验室数量不够，环境工程实验教学课程的安排也越来越困难。

1.3 环境工程课程设计过于理论化

大部分学生缺乏实际环境工程的认识和经验，部分教师也缺乏对环境工程实践的经验。主讲教师只能在课堂进行基础理论指导答疑，根据理论知识查找相关设计手册，完成计算和设计，未能有相应的实际工程实践过程，导致最后的设计方案过于理论化和理想化，与实际工程中的相关内容相差较大，实际可操作性不大［1，8］。

2 环境工程实验课程教学改革内容的探讨

2.1 完善环境工程实验教学内容

环境工程实验课程是一门针对性强、设计性强、综合性强的课程，需要学生自己动手操作，学生亲身体验，这样才有利于学生对知识的掌握。此课程内容更新较快，因此实验准备工作量较大，实验室需要不断进行实验仪器设备更新，改进实验仪器设备装置，以此保证学生能够掌握本专业的先进领域知识。逐渐由理论型、验证型、演示型实验转变到设计型、创新型、综合型实验［9］。扩充更新实验内容，保证在环境工程实验教学中，学生不仅加深运用理论知识对实际工程设计的分析思考，而且还能用工程实验去验证理论知识。

例1在水污染控制工程实验中，我校将监测性实验、演示性实验、验证性实验相互结合。运用水处理流程的各个单体工艺与监测设备通过管道和相关链接仪器相互连接，把相关监测仪器安装在各单体和废水进出水口处，构成一套专业综合型实验。该实验包含初次沉淀池、二次沉淀池、生化池、污泥浓缩池、微型板框压滤机、污水检测仪、浊度仪、温度计等仪器设备。通过对污水处理各工艺的进出口水质指标(pH、浊度、温度、COD、氨氮等)监测分析［10］。利用本套综合型实验，可帮助学生不同程度地掌握监测手段，提高对设备和仪器的操作能力。

例2大气污染控制工程实验。学校开设了室内空气污染监测、烟气流量及含尘浓度的测定、除尘器性能的测定、湿法烟气脱硫实验、道路交通环境中颗粒物污染特性评价等实验。冬季，在我校的供热锅炉房中讲解烟气除尘脱硫环保工艺流程，让学生对环保设备的设计方法，对烟气中颗粒物浓度和SO2的浓度进行实际检测，这样学生不仅可以完成实验工作任务而且还亲身体验到环保监测部门的工作流程。根据实际需要，将除尘设备与脱硫设备相互连接，监测环保装置进出口废气的浓度指标。这样的实验可以帮助学生充分理解实际环保工程的工艺流程，丰富的实验内容提高了学生对实际环保工程的理解与认识。

2.2 鼓励开展开放性实验教学

目前，学校依托自治区重点实验室和校级重点实验室，还和本地区第三方环保监测公司合作，开设开放性实验有以下几种:①校内人工湖水的COD、BOD、氨氮、浊度等的监测，对我校新建校区室内空气质量进行甲醛、苯及其苯系物、氨类等空气指标进行监测。这种实验实践教学方法拓宽了学生对环境监测知识面，提高了学生动手操作仪器和科研能力［11］。② 校园内供热站烟气的监测。监测使用烧煤供热系统中产生的污染物。了解和掌握日常供热系统中环保设备的设计和管理使用情况［12］。通过该实验可以巩固学生对监测仪器、实际环保工程的工艺参数、工艺流程、环保工程的设计要点等知识有更深入的了解和认识。③ 用大型仪器分析环境样品的应用实验。运用已学的环境监测、仪器分析、环境工程学等相关知识，对水、大气、土壤环境中污染物质监测测定，要求学生现场采样，对样品进行预处理，配置相关标准物质，建立标准工作曲线。通过这一系列的应用监测，可以培养学生动手能力和解决相关环境问题的能力［13］。

2.3 加强课题式实验教学

我校为了提高学生的创新实践能力，开设了有特色的实验研究课题，培养学生进入实验室做实验课题，如:设立本科创新实验项目，覆盖率达到55%以上，跟随导师加入科研工作，与素质拓展项目和毕业论文挂钩，以提交实验报告或是小论文的形式完成，鼓励学生在各大期刊发表论文，发表后给予一定的奖金鼓励。另外学校还开展了“挑战杯”“大学生人才计划”等课外科技活动。同时，学院也加强了对校内重点实验室实训基地和校外实习实践基地的建设。安排学生在实习基地轮流开展进行相关实验。如;环保监测站、城市污水处理厂、城市垃圾处理厂等。学生自己动手采集样品，在专业教师和实践基地工程师的指导下，对样品进行观察、收集、监测、分析。全面系统地实现理论知识与实际相结合。提高学生创新思维能力和现场分析、解决实际问题的能力。

2.4 环境工程实验课程的考核

环境工程实验课程成绩的考核以前注重实验理论和实验报告册的成绩，忽视了学生的动手操作能力和实验过程的考查［14］。为了更好地提高环境工程实验教学质量，以培养能力为重点，我校建立了如图1所示的考核方式，对学生进行全方面的评价。

这种实验课程考核方式对学生求知过程，操作仪器设备能力，实际动手实验能力进行评价，全面、客观、公正地反应学生学习环境工程实验课程的情况，提高学生学习的积极性的同时也提高了环境工程实验课程的教学质量［15］。

图1 环境工程实验课程考核方式

3 结语

通过几年的教学改革与实践，我校环境工程实验课程教学质量有了较大提高，近年环境工程专业学生在毕业论文与毕业设计阶段，明显感到学生的自主设计和学习能力有所提高。实习基地与用人单位对我校环境科学专业的学生评价趋好。但环境工程实验教学体系的改革是一项长期任务，专业教师的任务则要不断地探索和完善相关实验教学的方式方法，不断积累经验，把学生培养成既具有理论知识强、又实际操作能力强、科学创新能力强的综合性人才。