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环境工程专业实验教学改革创新

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摘要:传统的环境工程专业实验教学存在教学体系不完善、实验过程不合理、实验设备落后、缺乏“工程性”和创新性实验等问题,为了专业的快速发展,需要对实验教学进行改革和创新。通过优化教学体系、健全实验教学制度、升级实验设备、加强师资队伍、增加"工程性"和创新性实验等方法对实验教学进行改革与创新,显著提高了实验教学质量。

关键词:环境工程;实验教学;改革;创新

环境工程是一门正在蓬勃发展的新兴学科,也是一门面向环境问题的综合性学科,具有较强的实践性和应用性。环境工程属于理工类的工科专业,旨在培养适应社会、经济、科学、文化发展需要的应用型工程人才,对学生的综合素质要求较高[1]。对环境类人才培养的目标表现为以下几个方面:(1)具有深厚的专业知识底蕴;(2)具有较强的工程实践能力;(3)具有一定的实践探索精神和创新能力。因此,针对环境工程专业的人才培养,必须制定成熟和完善的专业教学体系和人才培养计划,才能满足向社会持续输送高质量应用创新型高级人才的需求。近些年,环境工程专业正在全国各大高校迅速开展,也取得了长足进步,教学内容和条件得到了极大改善,人才培养计划正不断趋向完善和成熟[2]。为了落实相关国家政策,环境工程专业正逐步转型,从以前的理论科研型人才培养向应用创新型人才培养转变,以此造就大批高素质技术人才。随着人口的增加、社会经济的快速发展、环境污染的日益严重,社会对环境问题的关注日益强烈,对环境问题的解决日益迫切,急需培养大批具有扎实理论知识和较强工程实践能力的环境工程人才,对各大高校的环境工程人才培养提出了更高的要求。环境工程专业教学包括理论教学和实验教学,由于环境工程专业教学目前还处于发展阶段[3],专业教学主要偏向于理论教学,实验教学在整个教学体系中的比重并不高,并且实验教学体系相较于理论教学还不完善,还存在各种各样的问题需要解决。而实验教学又是培养学生动手能力和工程实践能力的重要途径,实验教学的不完善将使学生无法切实学到真正的工程技术要领,无法将理论知识和工程实践有机结合,达不到实验教学的目标。实验教学体系存在的诸多问题,将是环境工程人才培养的一大障碍。我们将对这些问题进行分析并深层探讨其解决方法,希望能够为环境工程专业实验教学的改革和创新提供新的思路。

1环境工程实验教学中的常见问题

1.1实验教学体系不完善

构建完整的环境工程专业实验教学体系是本专业人才培养的重要内容,是培养应用型高素质人才的关键。环境工程专业实验主要包括环境微生物学、环境监测、水污染控制工程、大气污染控制工程、物理污染控制工程、固体废弃物处理处置等课程,由此构成基础类、专业设计类、综合设计类三个层次的实验教学[4]。由于实验教学体系的不完善,实验项目涉及的课程类别较少,实验教学的层次设置不分明,耗时长、技术要求高、需要昂贵仪器的实验项目往往没有被设置,验证类的基础实验安排较多[5],专业设计类和综合设计类的实验项目设置较少,不能让学生充分将理论知识和工程实践结合在一起,学生的实验操作能力和探索创新能力提升有限。

1.2实验教学过程的不合理

传统的环境工程专业实验主要在空间有限的实验室进行,而实验课往往以一个班级为单位进行开展,加之实验设备少,学生既没有足够空间进行实验操作,也没有成套的实验设备进行实验练习。指导教师往往在嘈杂的教学环境中完成教学工作,学生无法接受到实验技能的亲身示范,加上没有明确的实验任务和考核目标,导致学生在教学过程中无法得到良好的实验操作指导,对实验的了解仅限于对操作过程的观看和接触,造成学生对实验操作掌握不深、实验操作不规范。

1.3实验手段陈旧,实验设备落后

实验室的设备更新周期一般较长,随着社会生产中工艺技术的不断改进,工艺方法和设备也在快速更替,此时实验教学中的方法和设备早已不能适应时代发展的需求,实验教学落后于理论知识教学,高端测量和分析仪器数量少,利用率偏低,学生不能学习到最新最前沿的工艺技术和使用最先进的实验设备[6],学生的知识层次得不到提升,学生的眼界和视野得不到开阔。

1.4实验项目缺乏“工程”元素

实验教学内容的制定往往偏重于基础理论,忽略对学生工程思维的激发和工程能力的培养[7],实验项目的选取只能停留在实验室阶段,不能和具体的工程项目、课题和生产实习挂钩,造成学生掌握的实验技能在社会生产实践中不具备很强的实用价值,不利于培养学生的工程实践能力和创新能力。

1.5创新性实验项目的缺乏

传统的环境工程专业实验教学都是以验证性实验为主,专业综合性实验为辅,与工程项目、实际生产、课题研究、科研、创新创业项目等相结合的创新型研究实验开展甚少,实验教学永远采用固定不变的教学内容和模式,不能激发学生的创造性思维、引导学生开展创新性的实验研究,对学生创新意识和能力的培养较为欠缺。

2环境工程专业实验教学改革和创新的建议

2.1优化实验教学体系

为了使学生具备扎实的实验操作能力,必须制定多课程、多层级的高质量实验教学体系。课程门类应覆盖大多数核心课程,包括环境微生物、环境监测、水污染控制、大气污染控制、物理污染控制、噪声污染控制、固废处理处置等,实验层级应包括基础性实验、专业综合性实验和综合设计类实验。教学体系应按课程或层级进行分类管理,做到课程多样、层级分明,明确各类实验的培养目标,对学生的实验技能培养做到系统化、专业化。同时,课程之间和层级之间应根据课程特点和层级特点进行合理的实验量安排,基础性实验一般以验证性实验为主,宜适当减少;综合设计类实验要求学生按照自己的意愿,自行设计实验方案,是培养学生培养实践能力和创新能力的有效途径,宜适当增加实验量。

2.2健全实验教学制度

配套先进的环境工程专业化实验室,提供数量足够的实验仪器和实验平台,保证每个学生都有足够的操作时间和空间完成操作练习。如果班级人数较多建议分批分组进行实验,并制定实验教学的多项制度:课前预习要求,实验室清洁卫生及安全制度,实验教学流程图,实验操作考核制度。利用此方法,从实验课前到实验结束都能做到对学生职责要求明确,使学生得到优质的学习资源和宝贵学习机会。

2.3推进实验设备升级

加快落后和陈旧设备的淘汰速度,尽量多引入新型先进仪器和设备进行实验教学,实验老师需对某一实验的多种实验方法进行介绍,使学生对不同实验方法和实验设备的先进性和准确性有一定的了解。实验老师在讲解过程中需对学生进行实验仪器的相关培训,做到实验操作的规范化和标准化,以免损坏实验仪器。实验老师应定期对实验仪器进行调试和维护,做好实验仪器的保养工作,延长实验仪器的使用寿命。实验设备一旦损失,应及时报修或更换。

2.4加强实验教学师资队伍建设

培养具有一定实验操作能力的高素质人才,首先必须配备一支专业化的实验教学团队。建议实验教师和专职教师区分开,实验教师专职从事实验教学,不承担理论课程教学,有利于实验教学队伍的专业化。在实验教学团队的建设中,必须选择受过企业锻炼或具有丰富工程实践经验的教师作为实验教师,制定相关的实验教师考核标准来对教师团队质量进行严格把关。实验教师在入职前必须接受相关实验室培训,不仅做到按照实验室相关制度进行标准化实验过程,还能做到对学生实验过程中的所有疑问进行解答和辅助,有效帮助学生对实验进行深度掌握。

2.5增加“工程性”实验

传统的环境工程专业实验大多紧扣理论课教材,缺乏工程实践性。环境工程专业是工程性质极强的专业,实验教学又是进行工程实践训练的重要途径。因此,实验项目中必须安排一定比例的“工程性”实验项目,使实验教学更贴近当今社会工程生产实践,让实验教学达到更好的效果。增强实验教学“工程性”的方法有很多:(1)引入一批工艺演示设备,比如水污染控制课程涉及较多的污水处理工艺,如果购入一批大型污水处理工艺设备,开展演示实验课,能够促进学生更加直观地了解各种污水处理工艺的原理和特点;(2)与实习基地或与周边企业进行合作,利用基地或企业的实验条件开展工程性实验。

2.6工程模拟多媒体实验课

实验教学并不一定要在传统实验室中进行,也可以在多媒体仿真工程模拟实验室中进行。引入多个不同类型的仿真软件系统进行模拟,不仅增加教学的趣味性和生动性,还可使学生直观地了解工艺的运行全过程,利用不同的组合条件进行模拟定量得出运行结果,使学生对工艺或环境预测有更加全面的理解,具有良好的学习效果。2.7开设创新性实验传统的实验课与教材内容密不可分,缺乏一定的创新性。掌握本专业的基本实验操作技巧固然重要,但根据现实条件,在实验教学中安排一定比例的创新性实验课则更能显著提升学生的专业技能和创新能力。创新性实验的选题来源有很多:(1)理论课教学中,老师和学生在讨论时可能会某些未知领域产生疑问无法解答,这时可以拟定相关实验方案,通过实验课的方式进行解决。(2)教师的横向、纵向课题或学生的毕业论文所涉及的研究领域,均可成为创新性实验的选题来源,使学生不局限于教材内容,培养学生的探索性和创造性思维。

3结束语

环境工程专业实验教学的改革与创新,是一项长期的任务,需要从管理、技术、投资等多方面进行不断改进和完善。实验教学的改革与创新,既要做到均衡发展,也要做到突破创新,在不断改进的同时积累经验,使之更加成熟和完善。在实验教学中,要积极培养学生的工程实践能力和创造性思维,激发学生的学习热情,享受知识带来的乐趣,为学生成为高素质应用型人才打下良好的基础。

参考文献

[1]柴立元,王云燕.环境工程专业实验教学的创新与改革[J].实验室研究与探索,2005,24(5):60-65.

[2]赵丽杰,赵丽萍,李良,等.环境工程专业综合实验的教学改革与实践[J].实验室科学,2009,12(3):30-32.

[3]张迎明,赵继红,刘永德,等.环境工程综合实验教学改革与体会[J].广州化工,2008,37(3):319-325.

[4]周际海.环境工程专业实验教学的改革与创新[J].安徽农业科学,2013,41(14):6545-6547.

[5]崔芳.环境工程专业创新实验教学体系改革[J].实验技术与管理,2011,28(2):139-141,144.

[6]张治国,郑永红.环境工程专业实验教学的改革与实践[J].实验技术与管理,2010,27(11):186-189.

[7]潘健明,陈思浩,董义明,等.新建环境工程专业实践教学体系的构建策略[J].上海工程技术大学教育研究,2006(3):42-44.

作者:冯群 梁俭 赵爽 阮小珍 单位:百色学院

环境工程专业实验教学改革创新责任编辑:张雨    阅读:人次