2021-4-9 | 环境工程学论文
本文作者：张庆乐 张丽青 吴守林 党光耀 朱延美 单位：泰山医学院化工学院 泰山医学院化工学院，副教授
传统专业实验教学模式存在的主要问题
1.实验项目以基础型和验证型实验为主，难以激发学生的实验兴趣和创新能力合分析、创新能力的锻炼难以兼顾，造成了专业实验项目以基础型和验证型实验为主。这种实验教学模式虽然能够锻炼学生的基本实验技能，但从试剂配制、仪器组装与调节到实验步骤的讲解等整个实验过程过程由教师控制，学生只是被动地参与实验，机械地操作仪器设备，很多学生根本不动脑筋思考，即使数据不好，也不会分析和查找原因。[10-11]长此以往，学生缺乏对专业实验的兴趣，更不能充分调动其自身的想象力和创新能力，造成学生实验技能和综合素质下降，失去了在考研和就业市场的竞争力。过去的专业实验教学是与理论课相配套的，而且一般是先讲理论后做实验。这种教学模式使得实验室的仪器设备从开学到期中很长一段时间处于空闲状态，快到期末时许多理论课都要安排专业实验，由于仪器设备数量有限而学生人数较多，使得很多仪器设备处于超负荷运转状态，经过几届学生的使用后个别设备出现老化或损坏，严重影响教学效果。
一直以来，专业实验教学并没有专门的实验指导教材，大多数以课程附录中的实验项目和内容为主要参考依据。这些实验项目由于编写较早，又没有及时进行内容上的更新，因此一些实验内容过于简单，而且所用的仪器设备多数已经落后，不能满足目前实验教学培养学生实践能力的需要。个别课程附录中没有的实验项目由指导教师事先编好实验讲义打印后分发给学生。由于课程附录或教师自编实验讲义中的实验步骤几乎全是文字描述，虽然实验步骤描述得比较清晰，但对于某些实验现象或仪器的基本操作往往使学生把握不准或理解模糊，加上教师在实验课上语言讲解或现场演示不清楚，使得很多学生基本操作不规范，专业仪器设备错误操作，导致仪器设备损坏率较高。
环境工程专业实验教学模式的改革探索
以培养“医工结合”特色的复合型工程技术人才为改革目标，自2008年以来我们组织承担实验教学任务的全体教师对实验项目进行删减、整合和更新，参考国内外著名高校关于专业实验教学的先进改革经验，确立了“三层次三模块”专业实验教学模式，并对专业实验的管理模式和考核方法进行了改革，具体总结如下：把所有专业课程的实验教学与课程分离，整合为一门实验课——环境工程专业实验，并将其分成三个层次：环境工程基础实验、环境工程专业实验、环境工程创新型综合实验。环境工程基础实验包括了环境监测、环境化学、环境生态学和环境工程微生物学的实验内容。环境工程专业实验包括了水污染控制工程、大气污染控制工程、噪声污染控制工程、环境毒理学的实验内容。环境工程创新型综合实验依据实验室现有条件，从教师的科研课题和学科研究热点中确定项目题目和研究内容，由学生设计实验路线和方案，自主实施实验方案，撰写专业报告。在环境工程基础实验和环境工程专业实验分别设定三个实验模块（基础性实验、设计性实验、综合性实验），并适当提高设计性和综合性实验的学时比重。这种“三层次三模块”专业实验教学体系避免了不同课程设置的实验项目出现雷同现象，如环境监测实验中的“空气中氮氧化物的测定”与环境化学实验中的“大气氮氧化物的日变化曲线”内容非常类似，将前者删掉保留后者。在环境工程创新型综合实验项目的设计中，从学科研究热点和教师的科研课题中进行筛选，选择实验条件能够满足的项目进行开设，尽可能使项目内容能锻炼学生多方面的能力。如设计的“羟基氧化铁的制备和吸附性能评价”创新型综合实验项目内容包括羟基氧化铁的制备条件的确定、吸附-解吸实验、吸附动力学和热力学评价等，既能锻炼学生对文献资料的查阅和综合分析能力，又能强化学生的基本实验技能，并且通过对实验数据的处理和原理分析，培养学生的科学思维和创新能力，为将来的考研和就业打下良好的基础。
当环境工程专业实验的教学体系确定之后，接下来就是实验项目的选择与安排，包括实验名称、实验内容、考核方法等。由于在本次专业实验教学改革中不仅对原有的实验项目进行整合，而且增加了很多新的实验项目，目前市场上没有现有的实验教材可以直接应用。因此，我们组织人员自编实验指导教材，方便学生课前预习和课后巩固提高。目前，在专业实验的教学中主要由指导教师利用板书为学生讲解实验原理和实验现象，讲解完了再利用实验仪器进行现场演示。有的实验现象单纯用文字或口头语言难以描述清楚，学生听了之后仍感觉比较模糊，如滴定实验中到底溶液呈现哪种颜色指示到达滴定终点。由于学生人数较多，教师在进行实验仪器现场演示时只有少数距离近的学生看得清楚，造成很多学生仪器操作不规范。针对这种情况，我们利用专业摄像机拍摄了很多仪器操作和实验现象的照片、视频资料，利用Flash软件制作了图文并茂的专业实验多媒体课件，学生可以很直观地看到主要实验现象，掌握仪器基本操作，有助于实验效果的提高。
环境工程专业实验室全天候对学生开放，学生主要利用业余时间完成设计性实验、综合性实验和创新型实验项目。首先，学生需要按照项目要求先把实验方案设计好，经老师审核合格后才可到到实验室作实验。其次，学生需要自己完成配制试剂、仪器组装与调试、实验操作、数据处理等主要实验环节，有了问题之后可向值班教师请教。如通过“曝气条件下校园生活污水和医药废水中COD和BOD5比值的测定”综合性实验项目的实施，一方面使学生进一步理解了COD和BOD5的含义和反映水体有机物含量上的区别；另一方面，锻炼了学生的逻辑思维能力和基本实验技能，提高了综合素质。另外，把环境工程专业实验的教学大纲、实验讲义和多媒体课件等资料上传到网络教学平台上。一方面，学生可以利用网络教学平台上相互交流实验体会或实验过程中遇到的具体问题，并可以展示自己的创新实验成果。另一方面，社会各界人士通过网络教学平台了解专业实验教学内容和学生的实验技能情况，为用人单位提供参考。将专业实验单独设课后，除了将正常的学生实验操作、平时成绩和实验报告进行打分外，还增加了实验理论和操作考核。实验理论重在环境样品的采样方法、样品预处理和监测方法原理，其中有些内容是实验课上讲授过但是课本上没有提到过的，考查学生课上是否认真听讲。操作考核重在学生的基本操作是否规范、仪器是否会正常使用等，现场打分。在结果评定过程中，操作考核占30%，理论考核占30%，实验报告占20%，现场操作和平时成绩占20%。