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在上世纪的70年代,环境科学作为一门综合性学科被纳入到高等教育体系当中。环境科学的重要组成部分就是环境影响评价,其实际原理是通过对所需要测量的环境数据的优劣来进行评价,环境影响评价也是目前环境质量指数(EQI)所使用的评价方法。比如:在进行环境测量工作中,如若环境污染与某种污染物的浓度直接相关时,当把P指代为某种污染物的环境质量分指数,就是该污染物在实际测量当中的数据,当P值越大,则表明该环境区域的污染越严重,反之亦然;如若环境污染与多种污染物的浓度直接相关时则需要基于单因子质量指数的理论上来计算出实际的综合指数,用来表示多种污染物对环境造成的污染程度。当前,我国可以直接开展环境影响评价工作的机构和组织主要是要持有相关的甲级评价证书的高等院校、研究院以及设计院等,基本要求配备可以必要测试和实验的实验室。由于高等院校以及研究院在科研方面、实验室质量方面都有着雄厚的实力,因此其环境影响评价工作、研究以及相关技术均是处于我国这方面的发展前沿。比如:设计院掌握了大量、先进的少污染技术,并且在对工程开展可行性的分析、研究上以及环境污染的防治措施上都有着明显的优势;我国冶金部旗下的安全环保研究院就有全国规模最大、科学技术最为先进的电除尘模拟试验室。与此同时,也有少部分的设计研究院对环境方面的过程设计与评价工作存在轻视现象,并没有严格地按照《建设项目环保设计规定》来开展相关工作。并且在进行环境影响评估的工作当中,并没有面向大众来征求建议或其他有效措施,因此,这些单位做的《环境影响报告书》并不能够成为环境工程设计工作开展的依据。由于这类现象的存在,使得社会在对工厂进行改旧建新的环境工程设计上,始终不能够使用主体工艺,也避免不了把环境工程设计放在辅助地位。因此,切实可行的环境影响评价要基于维护当地生态环境的平衡,探索出更为有效、涉及面更为广泛的环境对策,而不是仅仅局限于对污染物的治理。自从我国实行改革开放政策以来,由于经济发展以及基本设施建设的需求,对我国相关企业、工厂等都实行了改旧建新或者是拓建工程,由于当时施工技术的不成熟以及环境保护意识薄弱,导致环境保护的遗留问题多多。为了更好地开展环境保护工作,对环境影响评价、环境工程设计以及可行性分析这三者关系进行科学的研究、合理的分析有着重要的现实意义。
2环境工程设计
环境工程设计,不仅具备工程设计的一般属性,而且还是具备属于其自身的特殊性,具体内容为:
2.1环境科研结果的实际表现形式、实际应用以及转化为生产力是要通过环境工程设计得到反映。只有通过环境工程设计这一载体,环境科研成果才能够真正地转化为生产力。
2.2由于环境工程设计的核心内容是“环境”,表明其主要的效益是倾向于社会效益这一方面,而不能够对其单纯地用经济效益的相关衡量方式来对环境工程设计进行衡量。2.3不管是进行新近进行的工程,还是改旧拓建工程,所需要的环境工程的投资费用都是比较高的。比如攀枝花的提钒炼例厂,由于其需要对原料主厂房布袋进行一个除尘工作,因此初步预算大概1500万元人民币。在对老厂进行改旧拓建工程时,环境工程设计的前提是要在不影响当前的正常生产工作,以及不能够对工厂的主体建筑造成损害。所以,环境工程设计的实际实施还是存在着较高风险。
2.4我国环境科学这一学科是在上世纪的70年代才逐步发展起来的,由于发展时间较为短暂,使得规范的、科学的、系统的环境工程设计没有得到完善的建设。这就要求在开展环境工程设计工作前要对可能出现的不利因素都要做到周密地考量,尽可能地提高该工程设计的安全系数。确保该工程能够实现可持续运行。
2.5在开展环境工程设计的工作中,每一环节都应该要严格遵从设计规范。
2.6要将环境工程设计的辅助工程的地位向主体工程的地位转化,在现代工程的开展过程中,环境工程设计需要专业性和专业配套的设施,这就要求在开展环境工程设计中,需要各相关专业人员的分工合作与配合。
2.7在国际金融危机这一大背景的影响下,我国的大中型企业都存在经济效益较差的现象,因此企业在开展环境工程设计工作中也不太乐观,而在建的环保工程常常会因为资金链短缺被搁置或者是压缩。这就要求在开展环境工程设计工作中,要充分做好前期的调研工作以及制定切实可行的环境保护的治理方案。
3结语
传统教学模式中,教师不但列出了实验目的和实验步骤,还明确了实验器材和药品的数量、试剂的纯度、实验方法,甚至连仪器组装都包办了。研究型实验教学模式,强调教师和学生之间的教学互动,教师帮助学生根据实验目的,让学生自己运用已有的知识和上网检索到的知识,与同组学习成员交流合作,让学生自己根据学校实验条件确定实验药品和仪器的类型、数量、实验方法和实验步骤,在研究中培养学生的能力。例如在“Fenton试剂降解阿特拉津动力学性能的测定”实验中,教师要引导学生自己确定使用什么仪器和方法测定溶液中阿特拉津的浓度,如何用计算机软件绘制测定阿特拉津浓度的标准曲线,让学生自己思考FeSO4和H2O2用量对阿特拉津降解速率的影响,如何求降解过程中的速率常数和反应的活化能。
传统教学模式中,实验内容只是局限于所选用的实验教材,这在相当程度上影响了学生对知识的综合应用能力与分析问题、解决问题的能力。而在研究型教学模式中,实验内容不再局限于实验教材,教师鼓励学生联系日常生活、学校周边工厂和家庭所在地的环境问题,鼓励学生积极参与教师科研,注重实验内容的开放性。例如笔者经常组织学生到学校所在市调查冶金、印染、电镀、制药等化工行业以及城市污水处理厂和垃圾填埋场的污水处理情况,经常从这些行业带样品让学生做实验,为学校周边地方行业污水处理提供实验参数、检测方法和污水处理工艺。这样学生的实验内容不再拘泥于实验教材,而这种来源于生产实践的实验项目大大提高了学生的积极性,学生的能力在研究性的实验中也得到了极大地提升。
环境工程专业实验课研究型教学的主要教学过程
实验课研究型教学的主要教学过程包括:创设情境、确定实验项目的研究内容、设计实验、研究性实验、效果评价五个阶段。以“D201树脂吸附法处理石油化工生化尾水”为例,论述环境工程专业实验课研究型教学的主要教学过程。在环境工程专业实验教学中,教师可结合生活实际、工厂实践和学生已具备的基本概念、原理等来创设情境,激发学生的求知欲和实验动机。例如,石油化工水平关系到一个国家的国计民生,石油化工行业的污水是怎样处理的,石油化工行业的污水经生化处理后,是否能够达到国家的排放标准。树脂吸附法作为一种低能耗的固相萃取分离方法受到广泛重视,树脂吸附法具有分离效率高、溶剂消耗少、操作安全、能循环使用等优点;树脂吸附法在处理难降解生化尾水的同时,可对生化尾水中难生化的有毒污染物吸附、分离与回收,经树脂处理后可提高尾水的可生化性,树脂还能循环使用。这样引入实验“D201树脂吸附法处理石油化工生化尾水”。确定实验项目的研究内容是研究型教学的关键,因为它是整个实验研究型教学过程的载体。实验项目的研究内容应在学校实验条件允许的前提下具有探究性、可接受性,且能激发学生的实验兴趣。例如在“D201树脂吸附法处理石油化工生化尾水”实验中,教师可引导学生上网查阅“石油化工行业的污水排放标准”。在国家标准的指导下结合学校实验条件,确定实验的研究内容:树脂处理前后化学需氧量(CODCr)、生化需氧量(BOD5)、氨氮、pH值、电导率等参数的测定、树脂吸附法处理石油化工生化尾水的实验优化条件。
根据实验项目的研究内容,学生上网查阅“中国期刊网”、“Elsevier”、“Wiley”数据库,仔细查看和阅读“与实验项目研究内容”相类似的研究论文;学生在小组讨论的基础上明确实验目的和实验原理,并具体设计实验,确定实验步骤、仪器药品的种类和数量。例如在“D201树脂吸附法处理石油化工生化尾水”的实验中,在查阅文献基础上,学生确定了具体的实验步骤:第一步,选择树脂。依据树脂对石油化工生化尾水中CODCr的去除率和树脂的解吸效率,从众多的商业树脂中筛选出D201树脂。第二步,优化树脂吸附条件。以生化尾水中CODCr的去除率为指标,从溶液pH值、温度、树脂用量、生化尾水的上样浓度、流速等因素优化树脂的吸附条件。第三步,在最优条件下重复实验,确定树脂的循环次数。依据设计的实验,学生小组分工协作,在教师指导下认真做实验。详细记录实验数据和实验现象,并认真分析实验现象产生的原因,要求学生学会运用origin或MicrosoftOfficeExcel等软件分析处理数据和制作图表。在这一过程中,教师一定要注意培养学生良好的科学态度,让其学习科学研究的方法。
这一阶段在学生小组集体讨论的基础上,由学生完成实验报告或研究小论文,锻炼学生分析、归纳和总结问题的能力。教师可针对学生的小论文或实验报告,面对面地给学生批改,帮助学生进一步分析实验现象和数据,以及如何用科学规范的语言来书写实验报告和论文,这样可进一步提高学生的科学语言的表达能力。教师也可就实验原理、数据处理、实验方法和仪器使用等方面,组织学生进行实验答辩。例如在“D201树脂吸附法处理石油化工生化尾水”实验中,笔者组织学生进行答辩。答辩中请学生回答:D201树脂的骨架是什么;D201树脂上是否有电荷,如果有电荷,如何定量测量D201树脂上的电荷;D201树脂上的电荷对实验有什么影响;D201树脂去除石油化工生化尾水中CODCr的原理是什么;如何确定D201树脂吸附达平衡;为什么温度越低树脂吸附效果越好;为什么pH值在8左右树脂吸附效果好等问题。通过对这些问题的回答,有利于学生对实验原理和实验方法的巩固提高,能帮助学生对实验原理和实验方法进行再次建构,有利于培养学生将实验原理和实验方法迁移应用到其他实际问题中的能力。
【关键词】化工类环境 工程实验教学 研究实践
环境问题是当前全球各国关注的重点问题之一,因此现阶段我国已经有超过500所中职、高职及高等院校将化工类环境工程专业纳入学校教学体系之中,实验是化工类环境工程教学的重要内容之一,想要切实提高化工类环境工程专业的教学效率,学校必须重视实验教学,提高实验教学的教学质量,促进学生动手实践能力及创新能力的提高,本文主要结合中职院校在实验教学中存在的问题简单就此提出几点建议。
一、变革教学方法,激发学生动手实践的兴趣
实验教学的重要目的之一是帮助学生巩固理论知识,锻炼学生的动手实践能力,通过实验教学与理论教学,使得学生能够将学科知识融会贯通,提高学生的专业技能,培养学生的创新思想。兴趣是学生学习最好的动力,因此,教师首先应激发起学生的动手实践的兴趣。目前来说大多数学科的实验教学中,教师都要求学生严格按照实验指导书的要求进行操作,实验教学并不具备挑战性,而中职学生正值少年时期,他们具备很强的冒险精神,实际的学习及生活过程中更喜欢一些挑战性较强的活动,传统的教学方法下,学生对于实验教学的兴趣不高,自然难以达到预期的教学效果。为了有效的激发学生动手实践的兴趣,教师应创新实验教学的方法,比如实际的实验教学过程中不再为学生提供完整详细的实验指导书,正式教学之前提前将实验的题目下发给学生,要求学生通过自主搜集学习资料完成实验内容的编写,并自主完成实验目的、意义、实践应用价值等等内容的总结;学生实验中需要的试剂及相关设备不再由教师预先准备好,开放学校的实验室,由学生在实验员的协助之下自己取用需要的试剂及设备。通过类似的方法激发起学生探索的兴趣,进而达到培养学生动手实践能力、创新能力的教学目的。
二、实验设置应于理论教学及生产实践相结合
实验项目的设置必须与教材中的理论知识以及生产实践相结合,当前化工类环境工程专业实验内容包括废水处理、废气处理、固体废弃物处理等等部分,为了更好的促进学生能力的提高,教师在设置实验内容时可以将其分为三个层次,循序渐进,第一个层次的实验项目主要用于帮助学生巩固课堂中学习的理论基础,第二个层次的实验项目则用于锻炼学生的实践技能,第三个层次主要的作用是培养学生的创新能力。实验课程中,教师应明确要求学生在实验准备工作中必须对实验内容在生产实践中的应用范围、实验中具体的操作方法、实验过程中的注意事项及相关的实验参数进行详细的了解和掌握。
三、实验教学方法应多元化
目前来说大多数中职院校在开展实验教学时方法都比较单一,主要是通过课堂实验完成实验教学,大多数都是验证性的实验,很难激发学生的学习兴趣,基于此,教师应积极引用多元化的教学方法,比如通过仿真实验、非课堂实验多种方法激发学生的学习兴趣。非课堂实验主要为探究性实验,规定学生在一定的时间之内完成,学生可以通过小组合作的形式完成探究的过程,对于学生实验过程中存在的疑问,教师可以予以指导,但不能过多干涉,通过这样的实验教学能够培养学生的团结协作能力、创新能力以及实践操作能力。目前来说仿真实验的教学方法实际上已经比较广泛的应用于高等院校电子电工等等专业的教学过程中,但在中职院校化工类环境工程专业教学中应用相对较少,有条件的学校可以建设计算机机房,通过仿真软件让学生在计算机上可以清晰的观察到实验的全过程,更有利于加深学生对于相关知识的理解掌握。
四、教学过程中应发挥学生的主体地位,培养学生科学严谨、求真务实的学习态度
为了提高学生的实践能力、真正发挥实验教学的作用,教师在实验教学中主要承担引导作用,应充分发挥学生的主体地位,因此实验教学可以采用启发式教学的方法,教学过程中积极引导学生自主参与到实验设计及探究的过程中,为了让学生更好的完成实验,可以根据学生的能力将其进行分组,由成绩优异、实践能力较强的学生带领能力相对较弱的学生共同完成实验过程,学生探究实验时教师应做好辅导工作,防止学生实验方案偏离本次试验主题,此外,为了更好的实现实验教学的目的,教师应严格检查学生撰写的实验预习报告,确保学生对于实验的基本原理、总体的流程及实验要点有比较详细的了解,实验的过程中做好全程跟踪工作,保证学生事实求是,不存在造价等不良现象,也可以有效防止因学生操作不当引起不安全事件,威胁学生的人身安全。学生实验过程中可能会出现实验结果与理论分析不符等现象,此时教师应与学生一起对实验进行验证,发现实验中存在的问题并及时解决,坚决杜绝敷衍了事等不良现象,帮助养成学生科学严谨的求学态度,这对于学生未来的成长十分有利。此外,实验报告是检验学生实验成果的重要手段之一,因此教师需要对学生的实验报告进行严格审查,必须保证实验报告内容及结构的完整性、真实性,也有利于学生求真务实学习作风的养成。结束语实验教学是培养学生创新能力、团结协作能力、动手实践能力,帮助学生理解理论知识的有效方法,但当前我国中职院校化工类管径工程实验教学中还存在着一些问题严重影响了实验教学目标的实现,本文结合这些问题简单提出几点建议,仅为当前我国中职院校的部分一线教师提供教学思路。
参考文献
[1]张永利,王庆雨.化工类环境工程实验教学的研究与实践[J].当代化工,2012(03).
1.加强环保意识、确保资金储备。加深主动环保管理意识,逐步认识我国社会发展条件下,可以实现的环境工程保护细则。加强环境保护观念的有效更新,以小见大,确保环境工程方法的有效落实。大力提高资金投资管理力度,确定环保工程服务于人民,提高人民生活水平的标准。
2.与环境治理需求相互结合。充分分析现行的环境管理体系,提高环境保护规范标准,在合理的规范标准下,提升城市规范标准,确保城市企业发展的有效治理标准,实现定期考核体系标准管理,以有效的环境综合治理办法,实现综合环境的快速保护。
3.建立环境工程法律法规。根据环境工程的管理条例,对环境工程管理进行试验分析,确定有效的环境考核管理办法,实地考核,充分利用现有的环境资源,认识当地的环境文化水平,逐步提升环境工程的可操作应用效果。逐步提升环境工程管理人员的工作效率,结合环境工程保护标准,制定有效的检查考核评审标准。在环境工程保护执行过程中,记录相关不力影响决策文件,以方便后期环境工程管理部门的分析和管理。
4.加强环境工程管理人才的培养。根据我国的国情,分析提高各专业学科与环境工程管理之间的关系,有针对的对环境工程管理人才进行培养,逐步加深专业技术培养发展能力,从而有效的提升人才技术水平,从而适应现有的社会市场需求和发展。组织开展环境工程培训管理,重视环境保护管理人才的有效引导,实现规范化和正规化的综合人才管理,逐步提升环境工程管理人才的工作能力和基本素质水平。
二、完善环境工程管理体系的有效措施
1.扩展环境保护体系。在现有的环境工程保护管理制度下,逐步提升环境保护体系内容,以合理有效的制度提升环境保护制度标准,征求民众的心声,对不完善的制度标准进行修正和管理,废除各类陈旧环保功能管理制度,提升环境工程管理体系的有效结合。严格控制高污染源项目的处理,及时清理污染物,严格进行监督管理。加深政府监督管理体系的执行力度,对各个部门、各个行业之间进行组织环保工程活动,宣传有效地政府监管环保工程的开展,依据法律法规标准,按照政策要求,实现综合的环境工程的有效治理。
2.改造环保工程管理体系。采用直接控制和间接控制相结合的方法,对环境工程管理体系中的运行步骤进行分析,通过政府直接下属部门组织开展环境直接保护,通过部门传达环保任务,对各个下属企业进行监管,实现间接的政府统筹管理。环境工程管理中运行和实施是极其重要的一个步骤。只有通过快速、高效的品质运转,环境工程管理才可能得到有效的秩序规范,有序的秩序可以实现整体管理的有序效果。组建良好的环境工程管理机构,采油有效地技术措施,对各个环境工程管理环境进行规范管理,制定合理的制度标准,确保整体制度的完整,从而逐步提升环境工程的技术水平,提高环境工程人员的有效技术规范,确保环境工程管理的有效性。
三、结语
一、环境工程专业型学位简介与培养保障体系构成
环境工程领域主要面向各行业企事业单位及政府环保部门,培养基础扎实、素质全面、工程实践能力强并具有一定创新能力的应用型、复合型高层次工程技术和工程管理人才。环境工程硕士专业学位是与环境工程领域任职资格密切联系的专业性学位,专业学位型硕士研究生要掌握本领域坚实的基础知识和系统的专门知识,具有承担工程技术或工程管理工作的能力,了解本领域的技术现状和发展趋势,能够运用科学的方法和先进技术手段解决环境工程问题。为了达到上述人才培养目标,完善可行的培养保障体系至关重要。根据目前国内专业学位型研究生培养经验,该保障体系可以简单归纳为:培养方案+培养环境+培养质量评价。培养方案主要定位培养具有特色的培养目标、设计培养模式和培养环节、确定合理的理论课程体系和课程内容、对实践环节和毕业课题进行具体要求等。培养方案执行成功与否在于人才培养环境的优劣,具体包括人才培养的物质条件(实验室面积、仪器设备的配置、图书和电子信息资料等)和师资条件等。人才培养质量的评价是检验培养方案和培养模式是否合理的途径,及时调整相关培养环节的主要依据。
二、制定合理的环境工程专业型硕士培养方案
目前大部分院校环境工程专业型硕士培养方案基本都是在学术型硕士培养方案的基础上修改而来。首先从课程设置角度讲,不少院校的两套培养方案的区别度不大,课程设置与授课内容相似,而在培养方案执行中,专业型硕士和学术型硕士甚至在一起上课。在理论知识学习这一环节,还没有突出专业型硕士应当侧重的知识特点。很显然,在课程设置、理论教学和实践教学的设计上应当与专业型硕士将来职业化、技能化的特点密切结合。以水污染控制技术相关课程为例,学术型研究生应掌握最前沿的理论研究成果,引导学生培养发散性和创造性思维,以期将来从事该领域具有创造性的工作;而对于专业型硕士授课内容来说,除了解最前沿的理论研究进展外,更重要的是重视那些已经在工程中使用的成熟技术和即将在工程中广泛使用的技术,要掌握这些技术的原理、适用场合与条件、工艺参数的影响以及设计方法。再以对毕业课题的要求为例,不同于对学术型研究生创新性的要求,相对而言专业型硕士论文在一定的创新基础上,更重视实践性和实用性。因此,专业型硕士论文的选题应直接来源于实际的环境工程问题。选题范围包括:
(1)环境工程领域生产实际的新产品研发、对国外先进产品的引进消化再研发以及相关软、硬件产品的研发;
(2)环境工程领域的工程设计或设备、工艺的改进设计;
(3)环境工程领域的新理论、新方法、新技术、新产品等的应用研究;
(4)对各种行业企事业的环境影响评价、清洁生产审核、环境规划与管理等预研课题。在制定人才培养方案时,培养单位要从实际出发,紧密结合现有条件和自身的特长,不要盲目模仿其他高校的培养目标和培养方案。
三、构建良好的人才培养环境
良好的人才培养环境是顺利实施培养方案的前提,硬件环境除了基础性的实验室条件外,还包括重要的师资条件及图书资料、电子信息资源等。专业型硕士培养在师资上有特殊的要求,即授课老师或导师要同时具备较好的专业理论水平和专业实践水平。从目前大部分专业型硕士培养单位来看,相当数量导师的专业实践水平不能满足培养专业型硕士的要求,但实际上正承担着专业型硕士的培养工作。大部分硕士生导师,尤其是现在成长起来的年轻导师,普遍的经历是读书获得学位后就业到高校或科研单位成为硕士生导师,因此欠缺专业实践能力。对部分硕士生导师专业实践能力进行再提高,是构建良好专业型硕士人才培养环境的重要环节。国内一些高校为了弥补这一不足,在专业型硕士培养中实行“双导师制”,即聘请校外企业中具有较高专业实践水平的工程师共同参与人才培养。目前来看,如何发挥企业导师的作用,落实企业导师的责任和义务,调动企业导师的积极性是“双导师制”需要解决的问题。除了落实“双导师制”,学校与企业间的科研合作、技术服务也能为环境工程专业型硕士培养提供良好的平台。举例说明,目前国内环保公司和生产企业寻找高校或专职科研单位合作研发新工艺、新产品或新设备用于废水、废气和废渣的处理处置是非常普遍的现象。在学校和企业开展的这些活动中,环境工程专业型硕士研究生边学习边实践参与上述工作,可成为研究生培养的重要手段。由于这些工作主要面向企业实际的环境问题,因此恰恰符合了环境工程专业型硕士研究生培养目标。此外,通过在一定规模的企业(如较大规模的生产企业、大型污水处理厂、火力发电厂等)建立研究生实习实训基地,开展校企合作也是优化人才培养环境的重要举措。
四、建立环境工程专业型硕士培养质量评价体系
关键词:环境工程 实验教学 改革
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2014)03(a)-0212-02
随着我国经济发展和政府对环境保护的重视,21世纪,环境保护的意识越来越被国民所接受,政府也正在加大对环境治理的力度。社会对环境专业人才的需求也持续增长,环境工程专业人才的需求和环境保护产业的兴起,又促进环境工程专业的发展。这对于环境工程专业来说既是机遇,也是挑战。环境工程专业人才也将面临严峻的人才市场的竞争。环境工程是一个实践性与工程性很强的学科,从根本上说,环境工程学科的主要任务是运用工程手段防止、控制和解决有关环境污染的问题,涉及到供水处理厂、污水处理厂、各种除尘设备与装置、垃圾处理场等的规划、工程设计、运行管理等,要求培养学生具有一定的工程实践能力、运行管理能力、动手能力和一些基本技能。
长期以来在环境工程专业实验教学过程中,重理论轻实践的思想根深蒂固,这导致了环境工程的教学上出现了一定的误区。
1 传统实验教学问题的分析
在传统的环境专业教学中,实验课基本作为理论教学的附属品,一般只开设验证性或者操作性的实验,教师以及学生无法对这些内容简单、容易掌握的实验课引起重视。而且实验教学并没有很紧密的联系环境工程实践,学生难以将所学的知识以及概念系统化。传统环境工程实验有一下几个特点。
(1)现有实验内容单一,测定方法过于陈旧,落后于社会的发展,已不能满足环境保护的需要。而实验类型的单一化,导致学生对上实验课缺乏兴趣,学生对问题的观察能力、分析能力和解决能力得不到锻炼,没有帮助学生掌握环境工程知识,更无从谈起学生创新、创造力的锻炼。
(2)实验教学内容和手段相对陈旧,且落后于理论教学,实验教材已经大大滞后于社会的发展,大部分实验教材很早就编著,并没有及时更新,甚至某些已经被淘汰的实验方案仍在使用。这些情况使环境工程教学远离现实情况,对现代社会的人才培养产生滞后影响。
(3)实验安排缺乏整体性及系统性,环境保护研究发展越来越快,环保的标准被不断更新,然而实验教学中仍在使用配置较低、落后甚至老化的仪器设备,已经大不要所要求的测定结果的准确性和精度。
2 创新实验教学方法
2.1 调整实验课程安排
传统的环境工程试验包括环境监测实验、环境微生物学实验、水污染控制实验和大气、噪声控制实验等,这些试验均依托于理论课程,我们先对这些实验内容进行整合,设立以环境监测实验和环境微生物实验内容为主的环境工程专业实验和以水处理实验、固废处理处置实验和大气控制实验内容为主环境工程专业实验,使之成为独立的实验课程。
以环境监测实验和环境微生物实验内容为主的环境工程专业实验的内容各有侧重。在学生完成规定学时学习外,在开放性实验中,设立两个专业实验的选修实验。环境工程专业实验的选修实验侧重大型仪器的分析和使用,例如:气相色谱、高效液相色谱、紫外分光光度仪、原子吸收光谱仪等。环境工程专业实验的选修实验侧重水处理工程实验、水处理工程综合实验和化工原理实验。这样可以保证学生根据兴趣爱好和专业方向选修实验课程。
2.2 增加综合性专业实验
除了安排传统的综合性专业实验外,充分利用湖南城市学院和益阳市周边资源,在环境工程专业实验中开设南洞庭湖水质监测综合实验,校园及周围地下水水质监测综合实验,长张高速公路(长沙至张家界益阳段)空气质量与噪声监测综合实验。此类实验的开设,不仅使专业实验充分与实际生产生活相结合,而且让学生充分认识到所开实验的实际应用意义,加深了对各项环境指标的认识和理解。
3 建立新实验教学体系
3.1 采用开放式实习模式
任课教师将学生分成多个实习小组( 每组2~4名成员),确定1名组长,然后根据监测对象及监测项目选择药品、仪器等设备,分别为各个小组制订计划,明确各小组的监测对象、监测项目、采样位置、时间安排及分析方法;也可以预约实验,即根据学生自己的时间和掌握实验的程度,分批完成实验。以小组为单位分发玻璃仪器、试剂药品,实习期间仪器室及实验室全天开放,以电厂废水处理为例,要求学生自己动手配制污水,对污水进行一级处理、二级处理、深度处理后,还要进一步去除水中多余的阳离子和阴离子。在整个过程中,学生要对每步的处理效果进行分析比对,并检测最终的处理结果。一星期内各小组完成实习项目。实习完成后,全班所有小组集中进行交流讨论实习中存在的问题和收获,每个学生提交一份实习报告。实验教师也可以对学生做单独指导,这样也有助于学生对知识的理解和掌握。采用这种教学模式需要注意的是,对大型精密仪器要进行定期培训,帮助学生掌握现代化的分析、测试手段,提高学生的科研能力。
3.2 毕业论文与工程项目相结合
取消综述性研究的毕业论文,规定撰写的论文要有一定的工程研究背景,以工程性实验或综合性实验为基础。学生的毕业(设计)论文可以采用教师自己主持或参与的工程项目和科研项目作为基础,也可以聘请环保公司或者是环保局的工程技术人员做毕业(设计)论文指导教师,把毕业论文与工程项目及实验挂钩,使学生更投入、更有针对性地进行实验研究,从而提高毕业(设计)论文的质量。
4 结语
通过对环境工程实验教学的改革,实验教学内容、方法与手段都获得了改进,实验条件也获得了改善,湖南城市学院环境工程专业本科生在科学研究中试验设计、试验组织、数据进行分析和处理、实验结果分析等方面得到了全面训练,学生的综合素质以及综合解决问题的能力和创新能力都得到很大提高,
参考文献
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[2] 孙曜,暨仲明.多模式开放型实验教学体系[J].实验室研究与探索,2010,29(1):141-143.
关键词:创新能力;环境工程;培养模式
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)40-0166-02
创新能力是高等教育培养体系赋予学生的最关键、最核心的能力之一,是否具有良好创新能力是衡量一个毕业生是否优秀的重要依据,能否提供创新能力也是评价一个高校培养体系是否合格的重要指标。然而,由于种种原因,目前各专业学生的创新能力普遍不足[1],主要表现为:一是在校学习期间,学生具有比较明显的路径依赖特点,满足高中既有的学习方法,习惯于接受老师的“灌输式”教学模式,对教科书内容无保留地接受,缺乏深入探究学科最新前沿理论、发展实践的主观意愿,培养发现新问题、提出新问题、解决新问题的创新思维的动力不足;二是结束本科阶段学习后,无论是在工作岗位上,还是继续攻读研究生学位,创新能力的缺乏都有显著体现[2]。本科阶段是相关专业知识形成框架成型的关键时期,同时也是创新思维培育的关键期,这一时期所形成的创新能力可以为后续工作提供重要保障,奠定良好基础。上述现象和问题在本科教育中广泛存在,环境工程专业体现较为突出,这是由多方面原因造成的[3],主要包括:教学模式和培养方法比较传统,对创新能力培养着力不多;现有传统教学评价体系侧重于对书本理论知识的考核及评估,对创新能力的评价没有行之有效的评价标准;高校教师每年承担的大量科研任务主要依托指导研究生来完成,对培育本科生的兴趣不大,客观上压缩了本科生通过参与科研项目来提高创新能力的空间等。因此,本文试图探究培养具有优良创新能力的环境工程专业大学生的有效途径和方法。
一、什么是环境工程专业学生创新能力的主要特征
环境工程专业学生创新能力应具备以下特征[4]:(1)扎实的专业知识基础。这里我们强调培育学生的创新能力,并不是空中楼阁,为了创新而创新,而是建立在牢固专业知识上的创新。具体到环境工程专业,相关知识基础包括数理、化学、生物等内容,也包括水、大气、固废污染控制工程等专业内容,这些相关内容的学习不仅是后续工作的知识基础,也可以为学生的逻辑思维、创新习惯形成提供一定途径。因此,专业知识的学习与创新能力的培养并不抵触,更不是非此即彼的零和关系;相反,二者之间可以互为依傍,互相促进,相得益彰。在课堂教学中注重相关创新内容的穿插和引导也是新时代高校教师应尽之义。(2)新颖的创新思维。创新可以说是人类发展过程中永恒的命题,推动学科发展、人类前进的最核心动力就是一代人建立于前一代人基础上的创新,要想取得更大突破就必须有迥异于常人的创新思维。(3)大胆的创新勇气。创新意味着要承担比墨守成规更大的风险,人类天性中规避风险注重安逸的本能限制了许多重大创新。在某种意义上,创新的勇气比知识结构、思维方法更重要,如何鼓励并培养学生勇于创新是高校教师值得深入探索的命题。
二、培养方案对创新型环境工程人才的体现
1.明确的培养目标。环境工程专业本科教育的基本目标是培养应用型技术人才,同时部分优秀毕业生继续攻读研究生并开展学术研究。根据教学大纲和本科生培养方案,我校环境工程专业的主要培养目标为新型复合型人才,既能胜任于环境工程领域相关企事业单位从事规划、设计、生产管理、产品开发等工作,也能满足进行深入学术研究的要求。
2.合理的课程设置。课程设置直接关系到知识结构的形成与创新思维的培养,也是教育思想和理念的具体实践[5]。目前,我校环境工程专业的培养方案主要包括理论教学模块环节和实践创新环节两部分,理论教学环节又分为通识教育必修课、通识教育选修课、学科基础课、专业教育课等内容;实践创新环节包括基础训练、学科专业实践、毕业综合实践、第二课堂等内容;通识教育必修课主要是根据教育部规定必修课程,包括思想道德修养与法律基础、思想和中国特色社会主义理论体系概论、大学计算机基础、高等数学、大学物理、线性代数、概率与统计(多概率)、物理实验等;学科基础课包括无机与分析化学、有机化学(工)、物理化学、工程制图(机械、建筑)、环境工程微生物学、环境工程原理、环境监测、电工学基础、给水排水工程、环境化学、仪器分析等;专业教育课包括水污染控制工程、大气染控制工程、固体废物处理与处置、环境工程设计、物理性污染控制、环境评价、环境规划与管理、清洁生产等,以上课程的学习不仅为专业知识结构形成打下基础,同时也为创新能力培养提供平台。
3.注重实践创新环节。仅有以上的理论课程设置无法实现良好创新能力的培养与实现,必须结合实践环节的相关训练。实践环节一般侧重于理论知识的实际运用以及学生动手能力培养[6]。例如,通过课程设置的改变,增强课程设计环节比例。环境工程专业具有比较强的自身学科特点,也即注重知识的实际应用。为此,我们通过调整课程学时分布,加强了原先比较薄弱的课程设计环节,对于主要的学科基础课水污染工程、大气污染控制工程、固体废弃物处置、环境评价等都增加了课程设计的学时,一方面可以很好地巩固相关理论知识,另外完成课程设计的过程对学生提出了较高要求,从深入实践选题、确定工艺路线、完成计算设计,每一步都极大促进了学生自主创新。紧抓毕业设计环节,进入大四学年,提早动手布置学生设计题目,结合指导教师承担的科研课题或深入工厂实际,切实通过毕业设计指导学生深入思考、勇于创新,有针对性提出改进方案,深入讨论不同工艺对处理结果的影响,鼓励并启发学生敢于对既有成熟工艺提出改进意见,使之与国家最新排放标准相符,甚至能满足今后进一步的发展要求。毕业设计是本科学习阶段的最后一个环节,通过对毕业设计的严格把关,不仅是对以往学习理论知识的一次全面总结与巩固,更是对学生实践创新能力的一次极大升华。
三、其他方面对培养创新型环境工程人才的有利促进
1.深入开展第二课堂活动。在四年学习中,进行学术科技创新活动,包括参加学术学科竞赛、创业计划,听学术报告和讲座等;形成科技成果,如、各种专利,开发产品课件;参加各级各类活动,如文化艺术体育竞赛,演讲、辩论以及艺术节重大文艺演出;参加社会实践和社会活动等作为第二课堂。参考《关于天津科技大学本科生第二课堂学分实施细则》评定学分,毕业时要求必须修满6学分。
2.参加千乡万村环保活动。组织大二、大三学生坚持每年参加中国环境学会开展的千乡万村环保宣传自愿者活动,3~5名学生组成一个小分队,利用暑假期间在家乡附近乡村开展环保宣传活动,围绕每年不同的活动主题,学生自己查阅文献、准备讲稿和活动展板,同时对乡村进行广泛的前期调研和普查,结合当地农民群众关心关切的环境问题开展宣讲活动。这项活动的开展不仅激发了学生自我学习提高的热情,提高了实践创新能力,也是学生参加社会公益活动的一种有益尝试。
3.积极申报大学生创新创业计划。积极组织大三、大四学有余力、专业基础扎实、兴趣广泛、勇于探索的学生申报大学生创新创业训练计划,选题可以基于老师已有的科研课题,也可以由学生按照自己的兴趣进行自主选择。该计划的申报需要经过专业和学院两级筛选,其中选题新颖、可实施性强、研究意义良好的可获批为国家级项目。该项目的覆盖面广,选题自由,对培养学生创新思维和方法有显著作用,是本科阶段提高学生创新实践能力最有效的平台之一。通过最近几年的探索,找到了一些行之有效的培养方法,一是结合本专业教师已申请的科研项目,鼓励学生进行自由选题,引导学生在查阅中外文文献资料的基础上,大胆思考,深入分析,提出较有科学意义且力所能及的研究题目;二是组织学生建立科研小组,每个小组集中一个题目进行研究,启发学生定期开展学科趋势、研究进展、实验结果的讨论和分析,在讨论中碰撞出智慧的火花及新颖的见解;三是按照研究生的培养标准进行严格要求,从文献综述、实验操作、数据处理到结果讨论都由指导教师严格把关,通过项目的实施,有效培养学生的科研素养和创新能力;四是以专业为单位每年举行大创活动的总结讨论会,由每个科研小组推荐一名同学汇报研究成果和实践创新体会,然后以答辩投票形式评选出每年的先进创新团体及个人。
最近几年的运行表明,上述几项方法对环境工程专业本科生实践创新能力的培养具有明显的促进推动作用,在充分发挥现有教学资源基础上开拓了学生的知识领域,该模式有向其他专业及学校推广的潜力。
参考文献:
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[4]任世彪.基于实践教学化工类创新和应用型人才培养模式初探[J].广州化工,2014,42(11):229-230.
由于城市热岛效应的影响和城市中的大气质量逐渐下降为人们的生活带来了很多的不便。随着城市工业和交通运输业的快速发展越来越多的化石燃料燃烧,更多的温室气体和粉尘进入大气层,造成大气臭氧层空洞和严重的温室效应等等,在不断的降低着大气质量。由于我国的大气污染大多属“煤烟型”污染,也就是说城市空气中总悬浮微粒浓度水平较高;二氧化硫浓度远远超出了它在空气中的正常含量,部分城市受到这样的污染十分令人忧心。
城市化发展随之而来的城市人口的比重逐年增加,城市生活消费逐渐增加,且增长势头不减。这些来自生活住宅区,繁华的商业区以及相关的服务行业所产生的生活垃圾约10%的速度增长,越来越多。就2010年的统计数据表明,我国已经是世界上城市的垃圾总量最多的国家,不断增加的城市垃圾加大了城市的环境负载压力。相关统计表明,我国的大型城市每天产生的垃圾多达几千吨。就这样的速度下去的话很难想象以后的城市会有什么样惨目忍睹的形象,人们的生活将怎样进行。目前的城市环境工程建设当中,城市生活垃圾的处理已经成为一个比较严峻的问题。依照之前的垃圾处理措施来掩埋或者焚烧的话不仅仅成本比较大而且对于郊区的空气质量也有不好的影响,而且现在国内焚烧厂运行之中存在着很多的障碍。虽然我国的城市建设水平已经达到一定的高度,但是城市园林绿化建设却一直远远的落后于城市的发展,和很多的西方国家相比较还有很多不完善的地方。目前我国的很多城市在进行规划的时候就没有关注到原理绿化的设计,只是一味的强调如何建设更多更好的商业大厦和住宅,抢占绿化用地。未来城市的完善需要园林建设。因为园林不仅仅起着绿化城市、降低各种各样的噪声和空气污染,还在美化城市的居住环境上面起着不可或缺的作用。
城市工程建设是和人们工作生活息息相关的事情,城市的工程建设是离不开环境建设的。随着人们生活水平的提高,人们对于生活环境的要求也在增加,建设优美的城市环境不仅满足着人们当前的需要而且还为未来的环境建设和下一代人的生活环境打下了很好的基础,城市建设和环境保护相辅相成共同发展是关系到人与自然能否协调的大事。所以我们要着眼于眼前的利益的同时还要放眼未来环境的建设。综合分析之后我们可以从以下几个具体的角度出发来进行管理。
1提高人们对环境工程建设的认识,宣传部门和监管部门要气力协作不断的推广环境工程建设的相关知识
因为城市环境工程建设是涉及到方方面面的事情,很多方面光依靠城市建设部门来完成是不可能的,所以说要增加广大的市民对环境工程建设的了解与支持。两个方面共同协作才能够最大限度地集聚最广大的社会上的力量来共同进行城市环境工程建设。相关的建设工作者要不断的提高对环境工程建设的认识做好带头作用然后在广大的市民中不断的宣传环境工程建设,让大家了解什么是环境工程建设和如何进行环境建设,最终凝结起广大的社会力量,进行必要的监督。让广大的市民对环境工程建设有所了解,提出对环境工程建设的意见,加快城市环境工程的建设步伐。
2鼓励社会多元化的投资,强化环境工程建设的体制建设
城市环境工程包括城市生活污水处理,城市生活垃圾的无公害处理上和城市园林绿化工程建设等相关的方面,需要的投资成本是很大的。在其不断发展的过程之中单单依靠政府的力量是不够的,而且即便是定制出了一套比较完善的建设方案并正在运行的话也还需要更多的资金支持才能维持下去。所以说在建设的过程中尽可能的加强宣传的力度,让更多有经济实力的企事业参与到建设中来再加上政府带头制定合理有效的环境引导机制并实行对城市环境建设参与者给予奖励来调动广大市民的建设积极性,只有这样城市环境工程的建设才会有强有力的保障良性运行,从而实实在在的推动整个城市环境建设的发展。
3充分发挥政府的管理职能,做好协调工作
因为在城市环境工程建设的整个过程是加一个非常复杂的。环境建设部门、土地资源部门和有关城建单位等各个部门之间存在着很多的利益上的交涉,在这个时候需要政府参与到其中,公平公正的调整好双方的利益关系,这样才能避免由于利益造成的冲突。在相互协调的情况下才能推进环境工程项目的进行,更有效的做好规划、评审和筹集资金等前期的准备工作。严格的做好相关部门的管理考核。在进行一项环境建设工程的过程当中,需要结合环境的评估,对该项目进行引导和监督。在建设的开始就做好环境保护工作,避免城市建设和环境保护不相协调的情况。
关键词:专业认证;环境工程;专业建设
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)05-0181-02 《华盛顿协议》(Washington Accord)是一个有关工程学士学位专业鉴定国际相互承认的协议[1],是目前国际普遍认为最具权威性、国际化程度最高、体系较为完整的工程教育专业互认协议。至2006年起我国教育部、人事部、中国工程院、中国科协相关行业管理部门和行业协会(学会)代表组成的,教育部授权的“全国工程教育专业认证委员会”,参照《华盛顿协议》成员国的做法,开展了面向我国本科教育专业进行工程教育专业认证试点工作[2]。
一、环境工程专业发展的认证历程
工程教育专业认证的开展有利于加强高等工程教育与工业界的联系,有利于促进我国工程教育的国际互认,有利于提升我国高等工程教育的国际竞争力,是解决工程师技术资格国际互认的关键。2007年环境工程专业认证委员会成立了环境工程专业认证试点工作组,制定和完善环境工程专业规范和专业认证补充标准,并于2007年11月对同济大学和南京大学、2008年5月对昆明理工大学、2008年6月对武汉大学、2009年5月和10月对哈尔滨工业大学和南京农业大学、2010年6月和11月对东华大学和华中科技大学的环境工程专业进行了认证。通过多年的努力,我国工程教育专业认证试点工作已经取得较大进展。截止目前,工程专业认证已经在安全工程、采矿工程、电气工程及其自动化等13个专业领域,设立了75个专业认证试点,涉及院校49所,我国已进入了工程教育专业认证的稳步推进阶段。
二、继续扩大环境工程专业认证的必要性
资源与能源的短缺已经成为制约我国经济与社会发展的瓶颈,和谐社会已经成为我国社会发展的目标。人与自然环境之间的协调是和谐社会的基础也是关键。我国政府提出的节能减排的目标是环境工程专业发展的重要契机。节能减排目标的实现是一个多学科协作系统工程,但在系统工程中环境工程作为污染物排放削减直接相关的专业,应发挥更大的作用。
环境工程专业是化学工程、土木工程、卫生工程等学科的综合,随着经济的发展,基本可以体现出:知识更新速度快、影响范围广、多学科渗透、新兴学科涌现等特点。高校作为孕育优秀工程人才的摇篮,在开展工程教育中,应紧密联系行业发展现状,及时把握行业发展趋势,在加强理论知识的基础上,加强工程实践能力的培养。环境工程专业发展前景广大。
三、基于专业认证背景下的环境工程专业教学改革
以行业发展需求为动力,以工程专业认证标准为依据,以构建“大环境”为导向,围绕培养综合型环境工程人才,建立具有比较优势的环境工程专业的有机整体。
1.基于教育CDIO理念,提高学生的工程实践能力。CDIO教育理念是近年来的国际工程教育改革的最新成果,是工程人才培养模式的一次重大探索。CDIO教育模式代表了Conceiving(构思)—Designing(设计)—Implementing(实现)—Operating(运作)[3]。它以产品研发到产品运行的生命周期为载体,让学生在实践中,主动地将应用与课程之间紧密联系的方式学习。环境工程是一门实验和理论并重的专业,在培养高素质的工程技术人才中,实践与实验起着重要作用。借鉴CDIO成功的教育经验,环境工程专业在建设过程中,第一是要加强校企合作,建立稳固的实践基地。与企业保持长期的密切合作关系,这样做一方面可以节约学校经费,另一方面有利于学生走进企业,深入了解所学知识在将来所要从事的行业中如何应用;第二是搭建校内的实践平台。实践平台是大学生进行实践活动的阵地,校内通过设立实验示范中心、重点实验室以及科研成果转化平台,提高学生的工程实践能力和创造力;第三是设立特色实验室。根据专业需求开设特色实验室,增加综合型、设计型实验的比例和深度,在全校范围内共享实验资源和设备。
2.将职业资格培养引入课堂,设置“工程师模块”课程。职业资格证书制度虽然兴起的较早,但是发展至今一直没能走进“象牙塔”,与高等教育培养人才挂钩。专业认证制度作为国家职业资格证书制度的基本内容、必要基础和重要支撑,是从业证书申请发放和登记注册过程中一种不可缺少的前提条件。国际上,专业认证制度完备的国家几乎都将专业认证制度与职业资格证书制度直接挂钩。目前,笔者对黑龙江、北京、上海三省市不同类型的学校中所设置的环境工程专业人才课程展开调查,发现不同学校虽然课程设置的形式上和名称上略有区别,但大都采用的是基础课程+专业基础课程+专业方向(模块)课这一模式,并且在学分、学时、比例上也无明显的差异。鉴于国际专业认证国家的经验,我国在培养环境工程专业人才上,可以尝试针对某一执业资格和学生主要的就业岗位来组织课程,即一年级安排基础课综合培养,二年级以专项课题形式参与实验,三四年级进入模块课程培养。在模块课程设置中引入职业资格培训,一方面为将来的专业认证与职业认证挂钩做好准备,另一方面保证知识以结构化而不是零散化的形式进入学生的认知结构,从而促进学生整体能力的发展。根据环境工程专业的特点,可以用模块课程替代原有的学科领域课程,分布合理的课时,搭建新的课程体系。
3.重视科研能力,尊重学生个性化选择。我国在环境工程行业发展过程中急需培养高水平的、技术精湛的工程人才,切实解决行业内技术创新慢、产品升级难的问题。这对高校所培养的专业人才的工程能力和创新能力均提出了较高的要求。但是,工程教育本身就是创造力养成的教育,学生的兴趣选择对工程能力能否持续增长有着很大的影响。因此,在工程认证背景下,高校的能力培养更应注重学生的个性化选择,以使学生能够在自身个性和兴趣的基础上,构建自身的知识结构,发挥创造性和创新能力。第一,在本科生教育中可以设立“导师群”人才培养方式,即组织教授“联手”合作培养和授课,在理论课的基础上以“专项课题”的形式进入实验室,大学二年级环境工程专业学生可以根据自己的兴趣选择参与科研导师的研究,跟随导师去专业的相关企业参观,直接参与科研项目的工作,接触学科前沿,既增加学生科研的深度和广度,又提高学生的实践能力。第二,美国工程与技术鉴定委员会推出的工程准则对工程专业学生的能力提出了11条评估标准,总结起来基本是强调工程实践能力、多学科综合的学习能力、职业素质与责任感。这些能力的形成绝不是某一门课程或某几门课程能够解决的,而是整个人才培养方案包括整个教学计划、培养方案,特别是实践教学体系对学生能力的形成。因此,在课程设置上应更多地考虑多学科的交叉与融合,学生提供丰富的环境工程学科发展前沿的信息,提高专业方向对学生的吸引力,为学生工程师素质的养成提供综合的知识背景,培养对环境工程现存问题的敏感度和国际视角,以有利于复杂工程问题的解决。
参考文献:
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