2021-4-9 | 环境工程论文
作者：张莉 毕亚凡 陈金毅 杨冬梅 单位：武汉工程大学环境与城市建设学
环境工程专业实验课程独立设置，是近几年国内实验教学改革的一个热点，它的宗旨是通过一个完整的实验课程体系(基础型、综合设计型、创新型三层次的实验教学体系)，使学生能够获得系统的实验理论、实验方法和专业技能的学习和训练，从而提高学生的综合素质、工程能力和创新意识。我校“环境类”专业有环境工程专业和环境监察专业，秉承“巩固基础认知，加强综合技能，引导自主创新”的实验教学思想。近五年来，在环境工程专业实验中大胆改革创新，提出:以能力培养为核心，以基础训练为平台，把基础型、综合设计型、创新型实验有机地整合在一起，打破原有各个课程分离的实验教学模式，针对不同专业学生、不同阶段训练的需要，按照模块化的方式，根据大纲的要求开设不同层次的实验项目，引导学生训练，逐步摸索出一套符合教学规律的创新实验教学模式。
1环境工程专业实验课程体系
根据教学大纲要求，环境工程专业实验主要包括环境监测实验、环境微生物学实验、水污染控制工程实验、大气污染控制工程实验、固体废物处置实验、物理污染控制实验等［1］。以前每个实验都是独立开设，出现学时上大量重复，例如水污染控制工程实验中需要分析的水质指标CODCr、BOD、SS、氨氮等在环境监测实验中已经做过，但学生仍要用大量时间重复实验，不仅浪费学时，而且浪费药品。根据教育部《关于加强高等学校本科教学工作提高教学质量的若干意见》中指出的“高等学校要重视本科教学的实验环节”，“开设一批新的综合性、设计性实验”的要求，课程组起初在部分学生中开始摸索探讨新的实验教学模式，并逐步修改环境工程专业实验教学大纲，形成了涵盖基础型实验、综合设计型实验、创新型实验三个层次的环境工程专业实验课程体系，见图1。
2环境工程专业实验教学模式
2．1传统实验教学模式存在的问题
传统的实验教学模式是实验课程随理论课程进行，在教师的指导下，按照实验教材上完善的实验步骤，实验设备、实验方案等，全部由实验室人员提前安排好，实验的结果也就在意料之中。这样仪器设备的利用率较低，大型精密仪器设备、领先的科研实验、新颖的实验方法、新型的检测手段，学生都无缘接触，造成了在实践教学中，学生完全处于被动状态，仅机械地完成实验，束缚了学生的独立思考，窒息了学生的创造力，严重阻碍了学生学习的积极性和主动性［2］。因而，作为教学形式之一的实验教学必须进行改革。为使我校“环境类”专业办成在国内知名、省内一流的品牌专业，学校投入大量人力、物力建立了一系列培养创新能力的工程中心和实验教学示范中心，如国家“环境与化工清洁生产实验教学示范中心”、“大冶铁矿实践教学与创新人才培养示范基地”、“湖北省资源与环境实验教学示范中心”和“湖北省化工清洁生产中心”。并将这些工程研究中心和实验室，作为学生的校内创新教育基地，为环境工程专业实验OEE创新教学模式的提出奠定了基础。
2．2OEE三层次、六模块创新实验教学模式
OEE三层次、六模块创新实验教学模式，是多年来环境工程及相关专业学生实践的结晶，重点突出了对专业知识点间的融合与渗透，涵盖专业基础、综合设计和研究创新等实验类型。OEE(Opening－Exercise－Exploration)即开放—实训—探索的实验教育理念，强调综合的创新能力、独立工作能力和工程实践能力，将成为培养创新型工程人才的有效途径。1)Opening是指开放式实验。实验室开放首先是时间上的开放，实验室在工作时间完全对学生开放，在业余时间采取预约的方式开放;其次是仪器设备的开放，使仪器设备的利用率达到最大化;再者是实验内容的开放，学生不仅可以选择教师列出的实验内容，也可以自己提出实验内容。2)Exercise是指基本技能操作实训。基础型实验的实训主要针对“三基”即基本实验原理、基本实验技能、基本的数据处理方法的利用操作训练。综合设计型的实训主要针对较为复杂的特定问题，按照选择实验项目、设计实验方案、选用实验方法和仪器设备、操作实验装置、进行数据处理、归纳实验结果的步骤完成实验训练。3)Exploration是指探索、研究。采用先进的技术手段、创新的实验思路开展实验研究工作，就有可能引发新的发现、新的发明和创造。实现以项目为载体、探究为方式、实践为形态、评价为导向的实验模式。4)三层次是指基础型、综合设计型、创新型实验三个层次，三层次实验课课时比例为3∶2∶1。其中分别设置六个模块。即基础型实验设置“三基”训练、“单元操作”训练两个模块，重点强调操作的规范性和实用性，使学生能够熟练、正确地使用各种常规仪器设备，充分体现教师教育特色;综合设计型实验设置“一级”训练、“二级”训练、“三级”训练三个模块，其中“一级”训练是指仅包含单门课程而设的课程式实验，“二级”训练是指包含一组相关核心课程和部分研究项目而设的课程和项目结合式实验，“三级”训练仅包含研究项目而设的项目式实验。在综合设计型实验中，以“一级”训练为基础，“二级”训练为支撑、“三级”训练为主线，三级训练螺旋递进，由易到难，将核心课程教育与专业技能有机统一起来，通过综合技能训练，为自主创新能力奠定基础;创新型实验设置专题研究一个模块，使学生能够及时了解学科发展动态和趋势，掌握新技术和新方法。这类实验不仅加深了学生对理论知识的理解，极大地调动了学生学习的积极性，而且提高了学生实际工作能力和处理实际工程问题的能力，学会并掌握了一项专业技术技能，增强了他们职业工作的适应能力。OEE三层次、六模块创新实验教学模式见图2。从上述实验教学模式可以看到，OEE的实验教育理念贯穿于三层次、六模块的每个部分。课内与课外并重、校内与校外结合，体现“多元化、全过程、递进式”的实验教学体系，提高了工科专业学生的基本操作技能，将知识传授、知识创新和知识应用有机结合。形成了学校开展科学研究和企业突破技术瓶颈的协同机制，促进高新技术向产业主流技术的快速转化。
3实验教学改革实践与人才培养成效