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優(yōu)化環(huán)境工程學(xué)科的實驗教學(xué)體系論文
環(huán)境工程是一門綜合性、實踐性很強(qiáng)的學(xué)科，環(huán)境工程專業(yè)實驗課教學(xué)是高校培養(yǎng)學(xué)生的重要環(huán)節(jié)。隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，環(huán)境污染問題日益突出，社會對環(huán)境保護(hù)和污染治理的要求不斷提高，這就要求高校能夠培養(yǎng)出具有理論知識扎實、動手能力較強(qiáng)、有一定創(chuàng)新能力的高素質(zhì)環(huán)境工程專業(yè)人才，以適應(yīng)社會和市場的需求。然而，傳統(tǒng)的高校教學(xué)普遍存在著重理論輕實踐的現(xiàn)象，已經(jīng)無法滿足社會對人才的要求。因此，我們以2010版本科人才培養(yǎng)計劃的修訂為契機(jī)，對佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院環(huán)境工程專業(yè)原有的實驗教學(xué)體系進(jìn)行優(yōu)化，積極探索“厚基礎(chǔ)、寬口徑、重實踐、強(qiáng)能力、高素質(zhì)”的應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式，取得了一定的成效。
1原有實驗教學(xué)體系存在的問題
佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院環(huán)境工程專業(yè)起步相對較晚，是在2005年從資源環(huán)境與城鄉(xiāng)規(guī)劃管理專業(yè)(環(huán)保方向）發(fā)展而新成立的本科專業(yè)。依托于原資環(huán)專業(yè)良好的基礎(chǔ)，加上學(xué)校對新增專業(yè)的重點扶持，環(huán)境工程專業(yè)建設(shè)得到了快速發(fā)展，但是客觀分析當(dāng)前本專業(yè)實驗教學(xué)體系狀況，仍然存在一些問題。
1.1實驗學(xué)時不足，實驗內(nèi)容設(shè)置不合理
由于受傳統(tǒng)教學(xué)思想的束縛，造成教學(xué)中普遍存在重理論、輕實踐的現(xiàn)象，實驗教學(xué)學(xué)時不足。目前，我校環(huán)境工程專業(yè)開出實驗的課程共計14門，總實驗為200學(xué)時，只占總課程學(xué)時的8%(課內(nèi)總教學(xué)為2500學(xué)時），而且沒有一門課程能夠獨立開設(shè)實驗課，全部是跟著理論課教學(xué)走。另外，實驗課程內(nèi)容的設(shè)置各自為政，缺乏整體性、系統(tǒng)性，導(dǎo)致部分實驗內(nèi)容重復(fù)，制約了學(xué)生的知識面，如《普通化學(xué)》實驗中的“分析天平使用”與《分析化學(xué)》實驗相應(yīng)內(nèi)容重復(fù)；《儀器分析》實驗中的“用氯離子選擇性電極測定微量”與《環(huán)境監(jiān)測》實驗相應(yīng)內(nèi)容重復(fù)。實驗內(nèi)容多為驗證性實驗，綜合性和設(shè)計性實驗較少，而且與社會服務(wù)、科研、生產(chǎn)第一線脫節(jié)。這樣既不利于提高學(xué)生動手能力和創(chuàng)新能力，又不利于培養(yǎng)學(xué)生綜合分析能力和解決實際問題能力。
1.2實驗教學(xué)方法單一
傳統(tǒng)的實驗教學(xué)方法基本上是先由指導(dǎo)老師介紹實驗?zāi)康�、實驗原理以及所用的儀器設(shè)備，然后學(xué)生按照實驗指導(dǎo)書規(guī)定的測試方法、實驗步驟動手操作實驗，讀取數(shù)據(jù)和得出結(jié)果，最后完成實驗報告。這種照方抓藥的“填鴨式”教學(xué)模式單一，難以發(fā)揮學(xué)生主觀能動性，導(dǎo)致學(xué)生分析能力差、依賴性強(qiáng)，顯然已不適應(yīng)21世紀(jì)知識經(jīng)濟(jì)時代對應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的要求。
1.3實驗考核制度不完善
實驗課考核的辦法一般是根據(jù)學(xué)生的出勤率和實驗報告評定實驗成績，沒有安排專門的考試，導(dǎo)致學(xué)生對實驗課不夠重視，容易出現(xiàn)做實驗不積極，抄襲實驗報告等不良現(xiàn)象。實驗課成績不能全面地反映學(xué)生對實驗掌握的程度，學(xué)生實驗動手能力的高低也很難從課程考核中客觀地反映出來。
1.4實驗儀器設(shè)備臺（套）數(shù)少
學(xué)校由于辦學(xué)經(jīng)費有限和投入不足，造成實驗儀器設(shè)備臺（套）數(shù)不夠。近年來，雖然學(xué)校對新增專業(yè)在經(jīng)費上有一定的支持，但是力度不夠。學(xué)校僅在2006年投入27萬元、在2007年投入44萬元購置了如自由沉降、工業(yè)污水可生化、活性炭吸附、煙氣脫硫脫氮、旋風(fēng)除塵器性能、垃圾焚燒發(fā)電等環(huán)境工程實驗裝置。由于經(jīng)費有限，每種設(shè)備只能購置2~3臺（套），有的甚至是1臺（套）]，而2008~2010年幾乎沒有經(jīng)費投入，造成許多實驗項目都要借用原來資環(huán)專業(yè)（環(huán)保方向）的儀器設(shè)備才能開出。由于設(shè)備臺（套）數(shù)較少，學(xué)生實驗分組只能安排多人一組，這樣無法保證每名同學(xué)都能動手操作，有些實驗往往會出現(xiàn)一人做多人看的現(xiàn)象。因此，高校實驗教學(xué)硬件配套不足，是導(dǎo)致學(xué)生動手能力差、創(chuàng)新能力弱的一個重要原因。
2實驗教學(xué)體系的優(yōu)化
所謂實驗教學(xué)體系的優(yōu)化，就是通過選擇、改進(jìn)和整合，使實驗教學(xué)體系的諸要素包括實驗課程、實驗教學(xué)內(nèi)容、實驗教學(xué)方法、實驗考核制度、實驗儀器設(shè)備、實驗隊伍等相互有機(jī)匹配，使整體功能達(dá)到最佳狀態(tài)0。為適應(yīng)社會經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展的需要，我們結(jié)合2010版本科人才培養(yǎng)計劃的修訂，對我校環(huán)境工程專業(yè)原有的實驗教學(xué)體系進(jìn)行優(yōu)化，以培養(yǎng)“厚基礎(chǔ)、寬口徑、重實踐、強(qiáng)能力、高素質(zhì)”的環(huán)境科學(xué)與工程應(yīng)用型人才。
2.1優(yōu)化實驗課程體系
我們在修訂人才培養(yǎng)計劃中，把4年的實驗教學(xué)作為一個整體統(tǒng)一考慮。根據(jù)環(huán)境工程專業(yè)的特點，重新調(diào)整和有機(jī)組合所有實驗課程，構(gòu)建由公共基礎(chǔ)實驗課+學(xué)科基礎(chǔ)實驗課+專業(yè)實驗課3個層次組成的新型實驗課程體系。
原來的課程體系中沒有開設(shè)公共基礎(chǔ)實驗，從而影響了后續(xù)實驗的開展。因此，我們選擇工科各專業(yè)通用的《計算機(jī)基礎(chǔ)》《C語言程序設(shè)計》開設(shè)實驗，而且獨立開設(shè)一門實驗課程一《大學(xué)物理實驗B》。通過學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握計算機(jī)基本操作技能和基本物理量及物理參數(shù)的測量技術(shù)。
這是整個實驗課程體系中重要的組成部分，它不僅直接影響日后專業(yè)實驗課程學(xué)習(xí)，而且也是學(xué)生進(jìn)一步深造碩士、博士層次的基礎(chǔ)。我們主要開設(shè)《環(huán)境工程微生物學(xué)》《測量學(xué)》《電子與電工技術(shù)》《水力學(xué)與水泵》《化工原理》等課程實驗，并把原來分散的《普通化學(xué)》《分析化學(xué)》《有機(jī)化學(xué)》《物理化學(xué)》和《儀器分析》5門課程的實驗進(jìn)行優(yōu)化整合，單獨開設(shè)一門實驗課程一《化學(xué)實驗》，安排80學(xué)時，把原來《環(huán)境監(jiān)測》課程中的實驗列出，單獨開設(shè)24學(xué)時的《環(huán)境監(jiān)測實驗》。通過學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握本專業(yè)的基本實驗理論知識和實驗方法，基本技能得到訓(xùn)練。
原來的課程體系中只在《水污染控制工程》《大氣污染控制工程》和《固體廢物處理與處置》開設(shè)實驗，專業(yè)實驗具有難度大、耗時長的特點，但卻只安排了20學(xué)時、8學(xué)時和4學(xué)時，明顯不足。因此，我們把《水污染控制工程》《大氣污染控制工程》實驗整合成獨立開設(shè)的實驗課程一《污染控制工程實驗》，安排48學(xué)時，并增開8學(xué)時《物理性污染控制工程》實驗和8學(xué)時《環(huán)境水文學(xué)》實驗《固體廢物處理與處置》實驗增加到8學(xué)時。通過學(xué)習(xí)，進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生專業(yè)技能，培養(yǎng)學(xué)生運用專業(yè)知識去分析問題、解決問題的能力。
以上實驗課程體系總實驗為330學(xué)時，占總課程學(xué)時的14%(課內(nèi)總教學(xué)為2372學(xué)時），比原來增加了130學(xué)時，提高了6%，而且3個層次共有4門獨立開設(shè)的實驗課程，形成一個合理的實驗課程體系。
2.2更新、整合實驗教學(xué)內(nèi)容
對重復(fù)的實驗內(nèi)容進(jìn)行整合優(yōu)化，淘汰陳舊落后的實驗項目，減少驗證性實驗，增加綜合性、設(shè)計性實驗，并增設(shè)工程應(yīng)用性實驗、專業(yè)研究性實驗，使實驗內(nèi)容多樣化。
綜合性、設(shè)計性實驗《化學(xué)實驗》增加了與環(huán)境相關(guān)的綜合性實驗內(nèi)容，如“自來水總硬度的測定”“鄰二氮菲分光光度法測定廢水中微量鐵”，促進(jìn)了學(xué)生對專業(yè)的了解，提高實驗興趣。如《環(huán)境監(jiān)測實驗》中，“化學(xué)需氧量（CODcr)和生化需氧量（BOD5)的測定”“空氣中SO。的測定”，它們原來屬于驗證性實驗，經(jīng)過整合后成為2個綜合性實驗。此外，還增加1個選做的綜合性、設(shè)計性實驗一“校園大氣、水、噪聲環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測與評價”，要求學(xué)生自己制訂監(jiān)測方案、設(shè)計實驗線路和選擇實驗儀器，詳細(xì)實驗方案經(jīng)指導(dǎo)老師審定后，方可進(jìn)行實驗。學(xué)生做完實驗，還要認(rèn)真寫出有結(jié)論、有分析評價、有心得體會的實驗報告。這種綜合性、設(shè)計性實驗，極大地提高了學(xué)生參與實驗的積極性，綜合分析能力、獨立設(shè)計能力也得到了充分的鍛煉。
工程應(yīng)用性實驗環(huán)境工程是工程應(yīng)用型專業(yè)，涉及應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，學(xué)生畢業(yè)后多數(shù)人進(jìn)入污水廠、凈水廠、市政公司、環(huán)保公司、設(shè)計院等單位從事工程實際工作。因此，我們積極開設(shè)一些與社會服務(wù)、科研、實際工程相結(jié)合的實用性實驗內(nèi)容。如在《污染控制工程實驗》中，將水處理流程的各個環(huán)節(jié)聯(lián)系起來，形成一個專業(yè)應(yīng)用性實驗，該實驗項目安排到校外實踐基地（某某污水處理廠）去做，要求學(xué)生應(yīng)用所學(xué)的專業(yè)知識在污水處理現(xiàn)場親自動手采集整個工藝過程中的水樣和污泥樣，分析測定進(jìn)水、出水的SS、COD&、BOD5等，觀察污泥樣的微生物，讓學(xué)生充分了解污水處理廠構(gòu)筑物，掌握污水處理過程中工藝參數(shù)的變化規(guī)律以及出現(xiàn)污泥膨脹、水質(zhì)變差等異�，F(xiàn)象所采取的措施。學(xué)生通過對這些實際處理工藝的運行操作，一方面讓學(xué)生掌握一套完整的污水處理流程，培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用能力和解決實際問題能力；另一方面拉近理論與實際、學(xué)校與社會的距離，為企業(yè)培養(yǎng)適用性強(qiáng)的應(yīng)用型人才打下了堅實的基礎(chǔ)。
專業(yè)研究性實驗我校環(huán)境工程專業(yè)目前有教師12名，其中正高職稱2名、glj高職稱6名、中級職稱4名。他們各自形成了自己穩(wěn)定的研究方向，主要有水污染控制、大氣污染控制、清潔生產(chǎn)、環(huán)境監(jiān)測與評價等多個研究領(lǐng)域，每年承擔(dān)多項各類課題。為了提高學(xué)生對專業(yè)知識的運用能力，逐漸培養(yǎng)學(xué)生科研能力，我們結(jié)合專業(yè)教師的科研課題，對學(xué)生增開一些研究性的實驗內(nèi)容，如“酸雨時空分布特征及其影響機(jī)制研究”“機(jī)動車污染排放特征及環(huán)境影響的量化研究”“化學(xué)氧化法在有機(jī)工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用研究“土壤重金屬污染及其修復(fù)技術(shù)研究”等，使學(xué)生掌握當(dāng)前科學(xué)研究動態(tài)，為大四畢業(yè)論文（設(shè)計）和日后從事科學(xué)研究做鋪墊。
2.3改進(jìn)實驗教學(xué)方法
在對實驗教學(xué)內(nèi)容更新、整合的同時，也改進(jìn)了實驗教學(xué)方法。首先，創(chuàng)立“學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)”的新教學(xué)模式，采用“啟發(fā)式”的教學(xué)方法，老師提出問題，引導(dǎo)學(xué)生去思考和討論，鼓勵學(xué)生大膽發(fā)言。同時，讓學(xué)生帶著問題去實驗，經(jīng)過思考得到正確的認(rèn)識和滿意的實驗結(jié)果。其次，充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)如CAI、多媒體和網(wǎng)站等進(jìn)行多種方法的教學(xué)，這些方法直觀、圖文并茂、形象生動，不僅可增大教學(xué)信息量，縮短課堂教學(xué)時間[4，而且能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)實驗效果。如我們完成的學(xué)�！�151工程”項目一《環(huán)境監(jiān)測實驗》CAI課件制作，已投入《環(huán)境監(jiān)測實驗》教學(xué)中，學(xué)生普遍反映較好。另外，創(chuàng)造計算機(jī)仿真實驗，對一些目前尚不具備條件開展的實驗進(jìn)行模擬，以開拓學(xué)生的視野。如將目前國內(nèi)外最先進(jìn)、最完整的垃圾處理與處置工藝流程以動態(tài)運行表現(xiàn)出來，讓學(xué)生形成深刻的感性認(rèn)識。
2.4完善實驗考核制度
建立科學(xué)的實驗考評體系和激勵機(jī)制，采取綜合考核方式，即實驗成績由平時成績（包括考勤、實驗預(yù)習(xí)、課堂提問）、實驗報告、實驗考試（包括實驗操作考試、筆試）3部分組成，各部分所占比例分別為20%、30%、50%。對于課程中的實驗，如《測量學(xué)》實驗，在期末考試題中增加了實驗題，提高了實驗成績在課程總評成績中的比重，使實驗的總成績在課程總評成績中占30%~40%，與學(xué)時比基本上一致。對于獨立開設(shè)的實驗課程，如《化學(xué)實驗》《環(huán)境監(jiān)測實驗》和《污染控制工程實驗》，期末單獨筆試，占實驗考試成績的60%，主要考查學(xué)生對實驗理論、基本原理的掌握情況以及對實驗現(xiàn)象的分析、解釋等。獨立開設(shè)的實驗課程，要求單獨給出實驗總成績和學(xué)分。這種改革后的實驗考評體系，不僅能夠全面、客觀、公正地反映學(xué)生的實驗情況，而且大大調(diào)動學(xué)生實驗的自覺性、積極性，提高實驗教學(xué)質(zhì)量。
2.5改善實驗教學(xué)條件
為了保證學(xué)生學(xué)到先進(jìn)的實驗技術(shù)和方法，學(xué)校在有限的財力基礎(chǔ)上加大投入的傾斜度，增添一些新的實驗設(shè)備。如2011年在“國土資源環(huán)境與旅游研究中心”校級學(xué)科平臺建設(shè)中投入了55萬元購置設(shè)備，其中有45萬元主要用于購置環(huán)境類進(jìn)口大型精密儀器，如ICS-900型離子色譜儀（美國戴安生產(chǎn)）、Kjeltec8200型凱氏定氮儀（丹麥福斯生產(chǎn)）等，加上原有的紫外光譜儀、原子吸收分光光度計等大型儀器，除保證科研任務(wù)能順利完成外，可讓學(xué)生接觸到這些先進(jìn)的大型精密儀器設(shè)備，拓寬眼界，增長知識。同時，我們在“十二五”實驗室發(fā)展規(guī)劃中，計劃未來2~3年逐步增加常規(guī)儀器設(shè)備臺（套）數(shù)，保證每名學(xué)生都能動手實驗。另外，對現(xiàn)有的實驗室進(jìn)行必要的整合和調(diào)整，優(yōu)化實驗室結(jié)構(gòu)，將功能相同或相近的化學(xué)分析室、儀器分析室、環(huán)境監(jiān)測室、環(huán)境化學(xué)室合并為環(huán)境分析測試室，將電教室改造為環(huán)境污染控制室，使課程與課程之間建立橫向聯(lián)系，發(fā)揮實驗室多功能的作用，并改實驗室“封閉式”管理為“開放式”管理，為學(xué)生開展科研活動和綜合性、設(shè)計性實驗提供更多的時間和空間。
3結(jié)束語
優(yōu)化后的實驗教學(xué)體系注重對學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)，對21世紀(jì)環(huán)境工程應(yīng)用型人才的培養(yǎng)具有十分重要的意義。該實驗教學(xué)體系在我校2009級、2010級環(huán)境工程專業(yè)中試行教學(xué)，收到了良好的成效，學(xué)生普遍反映這種新體系大大激發(fā)了實驗興趣，提高了動手能力、綜合分析能力和解決問題能力，應(yīng)用型人才的培養(yǎng)真正落到實處，值得進(jìn)一步完善并推廣實施。
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