环境工程实践教学改善探究

本文作者：卢彦越 夏璐 刘绍刚 胡玉平 廖安平 单位：广西民族大学化学化工学院

加强不同学科专业实验的联系，增加综合性专业实验的比例

环境问题的出现往往是多种因素相互作用的结果，因此也决定了环境工程是一门多学科相互渗透、高度综合的交叉科学，具有整体性和综合性的特点。环境问题的最终解决也必需借助不同学科知识的综合作用。环境工程专业的这种特点决定了在其教学过程中增加综合性专业实验比例的必要性。我院目前设置了应用化学、化学工程、生物技术专业，这些学科开设的部分课程也是环境工程专业的基础课，同时这些学科的基础实验课程也比较完善。因此，可以将环境工程的一些验证性实验，如有机污染物含量测定，重金属含量测定放到化学基础实验课程中，可以使环境工程专业的学生得到充分的化学实验基本操作训练，掌握基本的环境化学分析方法，为进一步的环境工程专业实验奠定好实验工作基础。我校环境工程专业培养计划中还体现了加强实验和实践环节教学，无机化学实验、分析化学实验、有机化学实验、物理化学实验四大化学实验按照内容优化整合，统一安排、统一要求、严格考核。按照循序渐近、突出技能训练、创新发展的原则，组织教学。各课程按16～20人标准班教学，每门课程至少开出一个综合实验或研究设计实验。加强设计性课程。

对于环境工程微生物学、环境监测、给排水工程、水污染控制工程、大气污染控制工程、环境质量评价、固体废物处理工程、噪音控制工程等专业课程分别安排课程见习一天。选修课程的见习安排列入每学期教学计划。由于我校环境工程专业开设的各专业实验均附属于相应的理论课程，上述专业实验存在的问题主要是验证性实验偏多，缺乏系统性和综合性。因此在环境工程专业实验课教学中，适当增大了综合性实验的比例。目前采用的实验课教材提供多个综合性实验可供参考，如水处理实验设置了离子交换实验，颗粒自由沉淀实验，活性污泥法实验；环境微生物实验设置了微生物的染色，培养菌的制备和灭菌，细菌纯种分离、培养和接种技术；环境监测实验设置了水中氟化物的测定，生化需氧量的测定，水中挥发酚的测定，污水和废水中油的测定，废水中苯系化合物的测定，校园空气中二氧化硫的测定等综合性实验。以上综合性实验结合了分析化学实验，化工原理实验，生物技术实验，水处理工程实验等多个学科的知识，它要求学生在掌握了一定的基础理论知识和基本操作技能的基础上，综合运用多种课程知识去分析问题、解决问题。这种综合性实验培养了学生的综合分析能力、实验动手能力、数据处理能力，以及培养学生掌握各种实验设备的操作技术，在以后工作中能迅速适应工作的需要。这种综合性实验也对指导老师提出了较高要求，不但要了解相关知识，还要根据我院各个专业已有的条件设计合理的实验方案，或对教材已有的实验进行合理的改进，确保学生的实验课顺利进行。

充分利用多媒体及网络教学，促进学生实践能力的培养

多媒体教学是指在教学过程中，根据教学目标和教学对象的特点，通过教学设计，合理选择和运用现代教学媒体，并与传统教学手段有机组合，共同参与教学全过程，达到最优化的教学效果。目前多媒体技术在课堂教学中已经得到广泛的应用，但在实验教学中借助多媒体完成实验过程还不够普及。尽管在技术以及软件上已经不存在问题，但在教学观念、人员培训及课时安排等方面仍然有很多问题需要解决，这些都制约了多媒体及网络教学在实验实践教学中的应用。我院在搬迁到新校区后，实验场地及教学条件得到了极大的改善，基本上每个专业实验室都配备了多媒体设备，为多媒体实验教学提供了很好的硬件条件。在此基础上不断完善软件条件，通过购买，下载免费共享，自主开发等方式制作虚拟实验课件，建立仿真实验教学平台，实现计算机辅助实验教学。由于环境问题的产生是多种因素照成的结果，针对某一环境问题的工程设计方案由多个步骤和环节组成。例如废水脱氮除磷常用的厌氧/缺氧/好氧活性污泥法(A/A/O-Anaerobic/Anoxic/Oxic)是应用最广泛的污水处理技术之一，废水需经过厌氧池，缺氧池，好氧池三个步骤的处理，这三个步骤中每一个处理单元都有不同的形式可供选择，此外A/A/O工艺也不断地发展和完善，出现了一大批改良型的A/A/O工艺，如倒置A/A/O、UCT、MUCT、VIP、OWASA、JHB等等。一个综合性实验方案无法将这些步骤和环节全部包括进来，而且涉及到的处理设备也不可能全部购买。

为了解决上述的制约实践教学环节的矛盾，我们可以借鉴国内外部分高校的虚拟实验室制作方案，逐步构建环境工程仿真实验系统。仿真实验系统可以将一些在实验室中做不到的，或由于设备不透明而无法观察实验整个过程的问题，通过在计算机上进行模拟实验来解决。以上特点对培养学生工程设计的能力很有帮助。由于仿真实验不需要实际建造设备，不受实际运行周期影响，能迅速取得结果，学生可以通过计算机对专业实验进行仿真实验学习，弥补实作实验的不足。这种设计性实验由学生自己确定实验方案，选择实验设备、设计实验线路及步骤等。在模拟实验过程中，学生始终是实验活动的主体，体现了以学生为中心的教育思想，有利于充分发挥学生的主观能动性和创造性。模拟实验的方式给学生提供了较宽阔的思维空间和选择余地，使学生独立解决实际问题的能力及创新能力得到提高。随着互联网技术的发展，利用网络资源建设多媒体教学环境逐渐成为现代教育中一种重要的教学方式。高校多媒体网络教学平台是一个开放性、互动性的平台，不受时间和空间的限制，拓展了传统教学方式，有利于激发学生的学习热情，调动学生的积极性和主动性。实验实践教学也可以借助这一平台开展教学活动，建设虚拟实验室就是实验教学改革的一个研究方向。环境工程许多专业知识需要一定的实践经验才能更好地理解，多媒体网络资源可以帮助学生获得这方面的感性认识。学生通过虚拟实验室可以很方便地对有疑惑的知识点进行验证，不受时间和空间的限制，激发了学生学习的兴趣，使学生主动学习相关知识，培养了实践能力。

与科研课题相结合，培养学生的工程实践能力

通过采用综合设计实验与科研相结合的方式，把科学研究引入实验教学。在老师的指导下，结合课题，学生学会如何查找资料，在工程实际中发现问题解决问题。这种训练方式使学生的知识来源多渠道和多元化，开阔他们的眼界，使其了解本学科的现状和发展趋势，为他们今后在实际工作中指明了努力的方向。指导老师充分利用现有的先进科研实验装置和科研成果，向学生传授技术，并尽可能地利用新手段和新方法解决实验问题，同时组织学生参加国内外专家学者来校开展的相关讲座，以使学生掌握学科的前沿动态。与科研课题相结合，可采用学生从大二开始参与老师科研活动的方式。学生自主报名,老师选择。学生利用课余时间跟随老师参与科研。通过系统培养学生科研能力和实践动手能力，使学生学习专业研究方法和实验操作技能。对于一些有大量教学任务和科研项目的老师，可采取这种方式使本科生和研究生一样接受系统的训练，承担起一些助教和助研的任务。这些训练包括做实验、写报告,明确教学要求和重点,如何解决学生中可能出现的问题,如何评分等。