本文關鍵詞：環(huán)境工程專業(yè)實驗教學改革的探索，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

　第 27卷 第 3期 　 2008年 3月

實 驗 室 研 究 與 探 索
R E S E A R C HA N DE X P L O R A T I O NI NL A B O R A T O R Y

V o l . 27 N o . 3　 M a r .2008　

環(huán)境工程專業(yè)實驗教學改革的探索曾令初 , 　 孫連鵬 , 　 張再利
( 中山大學 環(huán)境科學與工程學院 , 廣東 廣州 510275) 摘　 要: 環(huán)境工程專業(yè)的快速發(fā)展對實驗教學提出了新的要求 , 傳統(tǒng)教學中存在的實驗課程設置少 , 實 驗項目設置不合理 , 實驗設備缺少等問題急需解決 。 必須從以調(diào)動學生學習和實驗的主動性和獨立性 為目的 , 在實驗課程講授 、實驗項目和內(nèi)容安排 , 成績考核 、 實驗報告編寫等多方面嘗試采用新的教學手 段 , 從而完成滿足實際工程需要的復合型創(chuàng)新性環(huán)境工程專業(yè)人才的培養(yǎng) 。 關鍵詞 : 環(huán)境工程 ; 實驗教學改革 ; 創(chuàng)新人才 中圖分類號 : G 642. 0　　　 文獻標識碼 : A 　　　 文章編號 : 1006 7167( 2008) 03 0089 04

R e s e a r c ho nE x p e r i m e n t a l T e a c h i n gR e f o r m i n g o f E n v i r o n m e n t a l E n g i n e e r i n g
Z E N GL i n g c h u , 　S U NL i a n p e n g , 　Z H A N GZ a i l i ( I n s t i t u t eo f E n v i r o n m e n t a l S c i e n c e a n dE n g i n e e r i n g , S u nY a t s e nU n i v e r s i t y , G u a n g z h o u510275, C h i n a ) A b s t r a c t : E x p e r i m e n t a l t e a c h i n g h a s b e e nd e m a n d e dt o a d o p t n e wm e t h o d s w i t ht h e r a p i d l y d e v e l o p i n g o f e n v i r o n m e n t a l e n g i n e e r i n g .T h e r ea r e f e we x p e r i m e n t a l l e s s o n s i nt h e t r a d i t i o n a l t e a c h i n g , a n d t h ee x p e r i m e n t a l i t e m s a r en o t r e a s o n a b l e , e x p e r i m e n t a l e q u i p m e n t s a r e l a c k e d . T h e s e p r o b l e m s m u s t b e r e s o l v e da s q u i c k l y a s p o s s i b l e . I t i s i m p o r t a n t t o i m p r o v es t u d e n t s ' a c t i v i t y a n di n d e p e n d e n c y d u r i n g s t u d y . S o m e n e wt e a c h i n g m e t h o d s s h o u l db e u s e di nt h e e x p e r i m e n t a l t e a c h i n g w h i c hi n c l u d e s e x p e r i m e n t a l l e s s o n s i t e m s , e x p e r i m e n t a l c o n t e n t s , e x a m i n a t i o nm o d e , a n de x p e r i m e n t a l p a p e r c o m p i l i n g .T h r o u g ht h e n e wm e t h o d , w e c a nt r a i nt h e i n n o v a t i n gp r o f e s s i o n a l s o f e n v i r o n m e n t a l e n g i n e e r i n g t om e e t t h e d e m a n do f t h e a c t u a l e n g i n e e r i n g . K e yw o r d s : e n v i r o n m e n t a l e n g i n e e r i n g ;e x p e r i m e n t a l t e a c h i n g r e f o r m ;i n n o v a t i v e t a l e n t C L Cn u m b e r :G 642. 0　　　D o c u me n t c o d e :A 　　　A r t i c l e I D :1006 7167( 2008) 03 0089 04

1　引 　言
　　 隨著社會對環(huán)境保護和污染治理要求的提高 , 對 高校環(huán)境工程專業(yè)培養(yǎng)人才的目標提出了更 高的要 求 , 為培養(yǎng)出適應社會發(fā)展的新型人才 , 應進一步加強 實驗教學改革 , 以培養(yǎng)學生的動手能力為基礎 , 逐步提 高學生的獨立發(fā)現(xiàn)問題 、 分析問題和解決問題的能力 ,

培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的人才

[ 1, 2]

。

環(huán)境工程專業(yè)在這幾年里發(fā)展得很快 , 教學系統(tǒng) 逐步趨于完善 , 但在實驗教學及實驗室管理方面仍存 在一些問題 , 我們將對這些問題進行分析并進行深層 次的探討 , 希望能夠為環(huán)境工程專業(yè)實驗教學改革提 供新的思路
[ 3, 4]

。

2　環(huán)境工程實驗教學中存在的問題
2. 1　 專業(yè)課的實驗課程設置較少 環(huán)境工程是實踐性很強的一門專業(yè) , 實驗教學是 一個不可缺少的教學環(huán)節(jié) , 是克服學生 “眼高手低 ”、 實踐能力差的有效手段 , 是培養(yǎng)學生嚴謹 、 求實作風的 良好途徑 , 同時也是學生將所學的理論知識在實踐中 初步使用的最好方法
[ 5 ～ 7]

收稿日期 : 2007 -03 -27 作者簡介 : 曾令初 ( ( 1953 ) , 男 , 廣西來賓 人 , 副院長 , 副研究員 , 教育學 碩士 , 主要 從事 高等 教育管 理研 究 , T e l : 02084112495; E m a i l : e e s z l c @m a i l . s y s u . e d u . c n 通信作者 : 孫連鵬 ( 1973 ) , 男 , 遼寧丹東人 , 副教授 , 博士 , 副系主 任 , 主要從事水污染 控制技 術教 學與 科研工 作 , T e l . : 02084115065; E m a i l : e e s s l p @m a i l . s y s u . e d u . c n

。 由于實驗學時有限 , 專業(yè)

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課實驗項目的設置數(shù)量相對較少 , 多數(shù)實驗都集中在 基礎課程如化學實驗等 , 專業(yè)課程的實驗設置相對較 少 , 一般只有在 “環(huán)境監(jiān)測 ”、“水污染控制工程 ” 、“環(huán) 境工程微生物學 ”、“大氣污染控制工程 ”等主干課程 上設置有實驗 , 使學生對許多專業(yè)課程的認識只停留 在課堂學習上 。 2. 2　 實驗項目的安排不合理 由于學時有限 , 實驗項目不夠 , 實驗安排僅能做最 基本的認知性和驗證性實驗 , 綜合性 、 創(chuàng)造性實驗很難 實施 。 這樣的實驗教學法 , 學生的動手能力和創(chuàng)新能 力得不到充分發(fā)揮 , 教師也僅僅是滿足教學計劃要求 , 缺乏主動性與學生的互動性 。 學生做實驗得到的數(shù)據(jù) 也不能客觀反應實驗的過程和結果 , 而且實驗結果以 及對結果的分析基本上都是與課堂上所講授的理論知 識完全一致 , 學生沒有自己的體會 、 觀點和收獲 , 實驗 中出現(xiàn)的特殊試驗數(shù)據(jù)往往直接被學生棄之不用 , 沒 有從實驗中分析數(shù)據(jù)產(chǎn)生的根本原因 , 因而實驗達不 到預想的效果 , 而僅作為理論驗證的輔助手段 , 學生對 理論知識的進一步認知就非常有限 。 2. 3　 實驗設備 目前環(huán)境分析技術飛速發(fā)展 , 而在學生實驗中接 觸到的大多數(shù)還是傳統(tǒng)的分析方法 , 與現(xiàn)實技術脫節(jié) 。 由于許多分析儀器價格昂貴 , 實驗室只配有較少的數(shù) 量 , 要滿足本科生教學實驗的需要 , 保證學生對先進的 分析儀器功能進一步了解 , 實驗教學只能將學生分組 。 老師帶這樣一個實驗所用的時間通常是普通實驗的 2 ～ 3 倍 , 浪費了大量的時間 ; 因為一組同學共用一臺儀 器 , 得不到老師的親自指導 , 不能保證每位同學的動手 能力都得到提高 。 此外 , 有些特殊的儀器多數(shù)采用老 師演示學生觀看的方法 , 學生得不到操作訓練 。

在講授實驗課時 , 應重點講述實驗的關鍵環(huán)節(jié)和以往 在類似實驗中出現(xiàn)的問題 。 另外 , 在實驗報告中對數(shù) 據(jù)以及實驗現(xiàn)象的分析與討論是最重要的環(huán)節(jié)之一 , 必須強化該方面的內(nèi)容 。 通過對實驗問題和結果的分 析、 討論 , 可加強學生對理論知識的理解 , 大大提高學 生分析問題和解決問題的能力 。 3. 1. 2　運用多媒體教學技術 , 增強教學效果 　　 多媒體教學具有直觀 、 形象 、 生動 、 立體感強 、 信息 量大等特點 。 運用該技術教學 , 不僅可增大教學信息 量 , 縮短課堂教學時間 , 而且課堂內(nèi)容密切聯(lián)系實際 。 如微生物實驗中 , 若把培養(yǎng)基的制備滅菌方法 、 細菌的 分離與純化方法 、 革蘭氏染色法等教學錄像片穿插于 理論教學與實驗課教學之中 , 生動 、 形象的圖片和事例 可使學生的注意力更加集中 , 原本難以講清的概念 、 理 論變得一目了然 , 從而加深學生對理論知識的理解 。 另外 , 一些新型的昂貴的分析儀器可以考慮采用 仿真模擬的方式對學生進行講授 , 一方面可以使學生 接觸最先進的分析儀器 , 同時也可以將有限的實驗室 經(jīng)費用于更廣泛的其他實驗中去 。 3. 1. 3　實驗內(nèi)容的編排上要具有層次性 　　 根據(jù)實驗操作的難易程度和實驗本身的性質分成 3 個層次 : ( 1) 基礎性實驗 。 該部分實驗主要針對環(huán)境工程 中的一些基本概念 、 基本原理性問題而進行的實驗 。 ( 2) 專業(yè)性實驗 。 該部分實驗均為環(huán)境工程中的 主要工藝 、 設備的運行實驗 。 要求學生掌握這些工藝 或設備的運行方式 、并摸索影響其運作效率的影響因 素以及相應的變化規(guī)律 , 如水處理工程實驗室中的氧 化溝 、 快速濾池 、生物轉盤 、 厭氧反應器等 。 ( 3) 綜合性實驗 。 即針對某些具體廢水 、廢氣 , 要 求學生 自行 構思 ( 包 括實 驗方 法 、實 驗方 案 等的 選 擇) 、 設計并實際運 行的處理工藝 實驗 。 主要 考察學 生對環(huán)境工程學所涉及知識的掌握程度和綜合運用能 力 。 目前我們對后兩種實驗 , 尤其是綜合性實驗開展 的較少 。 3. 1. 4　改革成績考核的方法 以往學生成績的總評主要根據(jù)期終考試和平時成 績來確定 , 一般前者占 80 %, 后者占 20%。 平時成績 包括課堂提問和實驗報告成績 , 這樣做不能有效地反 映學生對實驗掌握的程度 , 也不利于實驗教學質量的 提高 。 因此 , 應對學生成績的評定做出新的嘗試 , 把評 價結果側重于反映學生解決問題的能力 、 特別是創(chuàng)造 性解決問題的能力方面 。 這種考核方式不但有利于增 強學生實驗的自覺性和積極性 , 而且還有助于提高實 驗的正確性 。 3. 2　 重視學生能力的培養(yǎng) 3. 2. 1　強化實驗的預習 , 注重自學能力的培養(yǎng)

3　改革內(nèi)容與方法
3. 1　 實驗教學內(nèi)容和手段的改革 3. 1. 1　改革實驗課教學 , 調(diào)動學生學習的主動性 　　 要改變以往實驗課中過多的老師講解現(xiàn)象 , 實驗 教材要易于學生自學 , 加強理論與實際的緊密聯(lián)系 , 對 一些綜合性實驗盡量采用生產(chǎn)中的實際問題 , 要讓學 生通過實驗歸納出結論 , 從而理解和驗證基本原理 ; 應 有目的地組織學生進行探索性的實驗 , 實驗的研究內(nèi) 容可以是學生根據(jù)所學的知識自己提出來的 , 也可以 是教師根據(jù)科研工作及生產(chǎn)中存在的實際環(huán)境問題提 出來的內(nèi)容 , 教師在實驗中只起到引導和幫助作用 , 實 驗采用的方法手段 、具體的試驗步驟都應由學生自己 提出 , 由教師進行適當?shù)男拚驼{(diào)整 , 不能采用包辦代 替式的方法 。 通過實驗教學 , 要培養(yǎng)學生的探索精神 和實踐能力 , 避免傳統(tǒng)模式下出現(xiàn)的學生只會死記硬 背而缺乏對實際問題的分析和解決能力的現(xiàn)象 。 教師

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曾令初 , 等 : 環(huán)境工程專業(yè)實驗教學改革的探索 　　

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強化學生自學能力的培養(yǎng)至關重要 , 它是學生獲 取知識 、 提高綜合能力的首要條件 , 也是教學工作要達 到的基本目的 。 通過強化實驗預習環(huán)節(jié)的組織和引導 工作 , 以激發(fā)學生的學習興趣為契機 , 促進學生自學能 力的提高 。 在常規(guī)的實驗預習中 , 多數(shù)學生只是將實驗內(nèi)容 簡單的看一遍 , 少量認真的學生也只是將書中的實驗 原理和內(nèi)容抄一遍 , 個別缺乏自覺性的學生根本不做 預習 , 上實驗課時 , 機械地照 著實驗書上的步 驟做實 驗 , 這不僅影響了實驗課的教學質量 , 而且也助長了學 生的依賴心里和懶惰思想 。 為了從根本上改變這種狀 態(tài) , 激發(fā)學生的學習興趣 , 增 強學生的上進心 和責任 感 , 培養(yǎng)學生的自學能力 , 應對每一個實驗都明確提出 預習要求 , 寫出預習提綱 , 布置思考習題 , 指導學生復 習有關的理論知識 , 引導學生自行學習有關實驗儀器 、 設備的性能和使用方法 , 必要時組織學生進實驗室 , 在 現(xiàn)場進行預習 , 觀察實驗所需用到的儀器 。 在預習時 , 要寫出實驗要點 , 預測出每個單元實驗的結果以及可 能出現(xiàn)的錯誤現(xiàn)象 , 并說明其原因 。 這樣學生緊緊圍 繞每一個單元實驗的要求 , 事先自學與該實驗相關聯(lián) 的一些知識 , 不僅彌補了由于實驗課學時不足而難以 講授的內(nèi)容 , 促進了教學質量的提高 , 而且也使學生領 悟到了如何對一個實驗的整體方案進行構思 , 設計等 方面的實踐技能 , 全面培養(yǎng)了學生的自學能力 。 3. 2. 2　強化實驗的操作 , 注重工作能力的培養(yǎng) 實踐證明 , 實驗的操作過程是對學生獨立工作能 力最好的培養(yǎng) 過程 。 因此 , 必須改變傳統(tǒng)的 “家長看 護式 ”實驗教學方式為學生獨立思考 、自己動手 、大膽 探索 , 教師積極引導 、注重啟發(fā)的實驗教學新模式 , 充 分發(fā)揮學生在實驗中的積極性和主動性 , 從而做到每 完成一個實驗 , 使學生的獨立操作能力提高一步 。 3. 2. 3　強化實驗報告 , 注重邏輯思維 、 分析歸納 寫好實驗報告 , 既是對實驗課教學質量的基本檢 驗 , 也是對學生綜合分析和表達能力的有效鍛煉 。 為 了調(diào)動學生寫好實驗報告的積極性和創(chuàng)造性 , 強化實 驗能力的培養(yǎng) , 就必須打破傳統(tǒng)實驗報告的寫法 , 傳統(tǒng) 的實驗報告為 “三步曲 ”格式 : 實驗的目的和要求 、實 驗內(nèi)容和步驟 、 實驗現(xiàn)象和結論 , 三步曲格式在一定程 度上限制了學生的思維 。 對于實驗報告的編寫要求學生以每次實驗的基本 目的為依據(jù) , 自己總結實驗的收獲 , 分析產(chǎn)生問題的原 因及解決方法 , 寫出自己的心得體會 。 實驗報告要寫 得條理清楚 , 思路清晰 , 內(nèi)容豐富 。 同時可以根據(jù)不同 情況 , 在某些實驗中要求學生廣開 思路 , 寫出 形式多 樣、 分析性的論文 。 對于新型實驗報告的編寫必須破 除傳統(tǒng)條條框框的束縛 , 重在提高學生的獨立發(fā)現(xiàn)和 分析問題的能力 , 這樣做從根本上克服了學生互相抄

襲實驗報告的現(xiàn)象 , 促使學生必須獨立動手 、動腦 , 有 效地培養(yǎng)了學生的邏輯思維能力 , 強化了學生的分析 、 歸納 、 總結和解決實際問題的能力 。 3. 2. 4　開設綜合性實驗 , 強化綜合能力的培養(yǎng) 實際環(huán)境問題的解決必須要求學生具有全面的綜 合 的能 力 , 因 此 強化 學 生 綜 合 能力 的 培 養(yǎng) 尤 為 重 [ 1, 6, 8] 要 。 而綜合性實驗 , 可使學生綜合運用所學的理 論知識 , 全面提高學生從事實際工作的能力 。 為此 , 在 完成專業(yè)課理論教學與基本實驗的基礎上 , 自行設計 一定的綜合性實驗 。 綜合性實驗涉及的內(nèi)容很多 , 要 求學生自行寫出實驗方案 , 包括實驗目的 、 原理 、 儀器 、 材料 、 步驟等 , 然后在課堂上對方案進行集體討論 , 在 討論中提高學生發(fā)現(xiàn)和分析問題的能力 。 討論后學生 再進行修改 , 最后由教師審定 。 方案審定合格后 , 學生 開始進行實驗 。 從實驗材料的準備到每一步實驗都由 學生自己動手 , 教師只起輔助作用 。 由于是學生自己 設計的實驗 , 所以他們對實驗的目的 、 原理 、 方法 、 步驟 都非常熟悉 , 實驗中操作起來得心應手 , 會獲得非常好 的實驗效果 。 同時由于在實驗過程中 , 學生需要獨立 完成實驗 , 實驗中任何一個步驟的失誤都將直接影響 最終結果 , 這為培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和獨立操作 能力打下了良好的基礎 。

4　實踐性研究分析
　　 為了結合以上的實驗改革措施 , 在教學內(nèi)容和學 時上由于多種原因很難進行大調(diào)整的情況下 , 為了調(diào) 動學生學習和研究的興趣 , 增加其對實際問題的解決 能力 , 提出了實踐性研究要求 。 實踐性研究的內(nèi)容和 相應的研究過程見表 1 所示 。 　　 通過以上的研究過程 , 使學生具備了在實際中發(fā) 現(xiàn)、 分析和解決問題的能力 , 同時初步具備了獨立從事 科學研究的能力 , 下面以部分選題法的成果進行分析 : 　　( 1) 某酒店污水處理系統(tǒng)運行優(yōu)化組 。 該組學生 的研究對象來自于廣州市某酒店 , 該酒店的廢水處理 設施自建成以來 , 運行一直處于一種非正常狀態(tài) , 酒店 的管理部門咨詢到相關的老師 , 老師將此項目教給學 生去進行研究分析 , 并提出解決方案 。 學生在經(jīng)過多 日的調(diào)查研究發(fā)現(xiàn) , 該酒店管理部門每隔一定時間要 沖洗生物轉盤上的生物膜 ( 怕影響美觀 ) , 致使大量生 物膜脫落 , 微生物處理效果下降 , 同時該工藝設計停留 時間明顯偏小 , 同學們在發(fā)現(xiàn)問題后提出了兩個辦法 , 一是要求酒店管理部門停止對生物膜的定期沖洗 , 二 是提出采用向生物轉盤中加入微生物 , 增強生化處理 工藝中的生物量 , 以彌補停留時間短的問題 , 加入的微 生物可以自行進行培養(yǎng) 。 經(jīng)過近兩個月的實驗研究獲 得了較好的成果 , 該組的同學不僅對生物膜工藝的理 論知識有了更深入的理解 , 同時也培養(yǎng)了獨立進行科

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實 　驗 　室 　研 　 究　 與　 探　 索
表 1　實踐性 研究的內(nèi)容和研究過程
學 　生 教 　師 對學生進行引導性指 導 , 對課程 研究內(nèi) 容進行 簡單回 顧 , 重 點提出研究熱點 、研究 前沿等內(nèi) 容 , 同時 進一步 強化基 礎知 識 , 激發(fā)學生學習熱情和對理論知識的理解 備 　　注 引導 、學習階段

第 27 卷 　

自主學習 , 對理論知識進行進一步學習

根據(jù)自身的興趣和對專業(yè)知識的掌 握 , 從周圍的 環(huán)境中去發(fā)現(xiàn)問題 , 也可以考慮從指 導教師提出 的環(huán)境問題方面進行分析 , 初步擬定研究方向 學生分組 , 初步確立研究主題 各組對所選定的研究主題進行進行 深入調(diào)查 , 分 析問題發(fā)生 的原因 , 確定研 究主題 , 同時進 行文 獻檢索 、資料整理 , 根據(jù)所學的理論 知識 , 對問題 進行進一步 分析 , 討 論 , 提出 研究 方案 。 對 研究 內(nèi)容 、研究方法 、技術手段等進行討論 進行實驗研 究 , 階段 性地進 行實驗 結果分 析 , 并 根據(jù)實驗結果進行實驗方案的調(diào)整

以實際生產(chǎn)中存在的 環(huán)境問題 為例 , 從 發(fā)現(xiàn)問 題 、分析 問題 和解決問題 , 以及將解 研究結果 應用到 更多領 域方面 , 對學 生進行實例教育 , 引導 學生對實 際的環(huán) 境問題 進行思 考 , 同 時給出部分實際需要解決的環(huán)境問題 。 根據(jù)學生的初步擬定方向 , 給出學生分組及研究主題的建議 指導學生進行分組討論 , 對研究內(nèi)容 , 研究方法 、技 術手段等 提出修改建議

思考 、選題階段

分組 、主題初定階段 主題確定 、研究課題討論階段

指導學生進行實驗研究 , 同時引 導學生 進行實 驗結果 整理 、 實驗結果分析和實驗方案調(diào)整

實驗研究階段

完成實驗研 究 , 進行 研究報 告編寫 , 如需完 善則 進行補充實驗研究 編寫 P P T 進行研究報告演講 , 并在同學內(nèi)進行討 論 , 對研究結果解決實際問題的可行 性和研究結 果在其他領域的應用價值進行討論

審閱研究報告提出修改意見

研 究結果整 理 、研究報 告編寫 階段

組織演講討論

演講 、討論以及成果應用階段

學研究和解決實際問題的能力 。 該課題組所提出的解 決方法對于類似工程都具有借鑒意義 。 ( 2) 污染河流生態(tài)治理研究組 。該組同學在對學 校周邊環(huán)境進行調(diào)查過程中發(fā)現(xiàn)珠江水受到一定的污 染 , 因此以解決有機物 、 氮磷等污染為主的城市河流污 染問題 , 進行大量的文獻查閱與討論 , 提出采用生態(tài)浮 床的方法進行有機物和氮磷的吸收與分解 , 并以美人 蕉為浮床植物設計了模型 , 進行實驗研究 , 獲取了非常 好的研究成果 。 整個研究過程中的選題 、方案設計 、 研 究內(nèi)容 、 試驗數(shù)據(jù)分析 、方案調(diào)整等都是以學生為主 , 老師只是進行簡單的引導 , 通過這樣的學習 , 該組同學 的獨立學習和研究的能力得到了大幅度的提高 。 對于新時代的環(huán)境工程專業(yè)的實驗教學必須從多 方面著手 , 在加強學生獨立從事科學研究的能力方面 下功夫 , 重點培養(yǎng)學生獨立發(fā)現(xiàn)問題 、 分析問題和解決 問題的能力 , 使其將理論所學的知識更多的融入和應 用到實際中 , 才有可能培養(yǎng)出具有創(chuàng)新能力的人才 。 ( 上接第 78頁 )
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