基于工程教育认证标准的环境工程专业实验教学改革

张吉强，张晨曦，荣 琨，李甲亮

(1.滨州学院 山东省黄河三角洲生态脆弱带工程技术研究中心，山东 滨州 256603；2.滨州学院 山东省黄河三角洲野生植物资源开发利用工程技术研究中心，山东 滨州 256603)

1 引言

环境工程专业是以理工学科理论知识为基础的新兴专业，主要培养从事工程设计、施工与运行、监测与评价、规划与管理、教育和研发等工作的工程技术人才。环境工程专业作为一门学科交叉性非常强的工科专业，不但要求学生具有扎实的数学、化学、物理、生物等基础自然科学知识，还要求学生掌握坚实的环境监测和水、气、固、物理性污染控制等专业知识，更需要学生具有执行环境工程实践所需技术、技巧和工具开发解决复杂环境工程问题的能力[1]。在中国工程教育专业认证协会公布的最新中国工程教育认证通用标准中，明确提出了工科类本科生毕业时所需要达到的工程知识、问题分析、设计/开发解决方案、研究等12项相关能力要求。这就对环境工程本科生综合能力的培养提出了非常高的要求。

然而在我国目前的环境工程本科生修读的课程体系中，各门课程之间关联度相对有限，不能对学生的综合能力进行很好地培养。环境工程实验教学以专业理论知识为基础，以实验操作为手段，是理论联系实践，培养学生观察、分析和解决环境工程专业问题综合能力的良好教学载体。本文在传统课堂实验教学的基础上，借助信息化教学手段，通过增设文献调研、实验设计、耗材选择、数据处理、问题讨论等教学环节，对环境工程专业实验进行开放性、综合性教学改革设计，以期满足工程教育认证的标准要求。

2 主要教学环节设计

在实验课程开始前两周，通过在线课程平台向学生发布实验任务书，在实验任务书中向学生提出课前学习要求。实验任务书中包括实验名称、实验目的、实验内容和简要的实验原理和步骤等。通过实验任务书，让学生对整个实验建立整体的知识框架结构，明确所要完成的课程任务。

2.1 文献调研

在实验任务书中首先要求学生通过中国知网、百度学术等检索平台进行文献调研。要求学生通过文献调研掌握实验的原理、影响因素和主要工艺步骤等。通过文献调研引导学生进行探究式学习，充分调动了学生的自主学习能力，也是对工程教育认证标准中“能够基于科学原理，通过文献研究或相关方法，调研和分析相关工程问题的解决方案”能力培养实践[2～6]。

2.2 实验设计

该阶段的目标要求学生自行选定实验因素和实验水平，进行实验设计。在进行实验设计时，由于实验学时的限制，建议教师在开放的基础上进行一定的限制，给学生提供基本的设计思路。以小组为单位形成初步实验设计方案后发送给教师，教师再根据学生设计情况与学生进一步确定明确的实验因素和水平，以形成可实际操作的实验设计。通过开展实验设计，给予学生更大的自主权，锻炼了学生的实验设计能力、创新能力、沟通协调能力和团队合作能力，也是对工程教育认证标准中“研究”、“个人和团队”、“沟通”等能力要求的具体践行。

实验耗材是实验开展的载体和手段，传统的实验教学一般都是在实验中给学生提供指定的耗材，学生根据实验要求进行选用，学生只是“傻瓜式”的选用实验耗材。在本次实验教学设计中，可以完全让学生根据实验要求自主选择实验耗材，也可以给学生实验耗材(可多于或少于基本实验需求)，让学生去筛选或增补相应的耗材。通过教学环节的设计，是对工程教育认证标准中“使用现代工具”一项能力要求的良好培养实践，该项要求学生了解专业常用的现代仪器、信息技术工具的使用原理和方法，能够选择与使用恰当的仪器、信息资源、工程工具对复杂工程问题进行分析、计算与设计[7，8]。

2.3 实验操作

实验操作能力是实验课程教学的核心目标，要求学生能熟练、准确的利用实验仪器和材料，开展实验，获得所需的实验数据或现象。在实验操作环节，可采用以下多种教学手段相结合。①教师演示，学生观察，然后开展实验；②教师讲解，学生自行实验，实验过程中教师及时指导纠正，③挑选学生代表演示，学生观察，学生互评+教师指导，学生开展实验。多种教学手段的结合，在培养学生核心操作能力的基础上，还让学生学会观察，发现自己在实验操作中难以发现的问题，也可以实现翻转课堂，让学生体验老师的角色，更大程度的锻炼自己。建议对实验进行分组，每3～6人为一组，每组推选小组长，实验小组中的分工与合作，角色定位，团队中承担个体、团队成员以及负责人的角色，是对工程教育认证标准中 “个人和团队”能力项培养的良好途径。

2.4 数据处理

实验数据的处理是学生实验能力的延伸和拓展，在传统的实验课程中，学生往往只是日记式的记流水账，往实验表格中机械填写实验数据。但是对工科类的毕业生，仅仅只会填表是远远达不到毕业要求的。在数据处理环节，要让学生利用Excel、Origin等绘图软件绘制如折线图、柱状图、散点图等多种数据图表，培养学生的绘图能力。此外，还要让学生能针对具体的对象建立一些数学模型并求解，能够将相关知识和数学模型用于专业问题的解决。可满足工程教育认证标准中“工程知识”、“问题分析”、“研究”等能力的培养[9～12]。

2.5 问题讨论

孔子有云“吾日三省吾身”，问题和反思是人和科技不断进步的有效手段。在实验结束后，对整个实验流程进行回顾和分析，是使实验技能进步和提高的有效手段。在实验结束后，可设置针对具体实验项目的具体问题，当然也可超出实验项目的范畴，让学生通过查阅资料、交流讨论进行知识拓展，获得更深层次的新知识。也可设置一般的通用问题，例如请对本次实验结果进行评价，实验操作中哪些步骤容易出错，实验各个环节哪些地方还有待改进，实验结束后的废液废料如何环保的进行处理等。通过这些问题的设置，以小见大，举一反三，能让学生评价专业工程实践和复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，树立社会责任感，能够在工程实践中理解并遵守工程职业道德和规范，履行责任。可培养工程教育认证标准中“工程与社会”、“环境和可持续发展”、“职业规范”等能力要求。

3 结语

环境工程专业本科生综合能力的培养是一项复杂的工程，本文以环境工程实验项目为教学载体，对传统实验教学进行开放性和综合性设计，并辅以在线课程等现代化信息教学手段，在文献调研、实验设计、耗材选择、实验操作、数据处理、问题讨论等教学环节中，以培养学生解决环境工程专业问题的综合能力，理论教学与实践教学相结合，以期满足工程教育认证的标准要求。