环境工程专业实验教学内容体系构建

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摘要：以本校环境工程专业实验教学为例，结合培养目标和专业教学核心知识点，对实验教学内容进行改革，构建了较为科学完善的内容体系。经实践，新的实验教学内容体系充分激发了学生学习的兴趣，有效提升了学生的实践能力和创新能力，可为研究型高校同类专业实验教学内容体系构建提供参考。

关键词：环境工程；实验教学；内容体系

一实验教学内容体系现状

专业实验教学普遍存在着实验课程设置少、学时少、教学内容与方法陈旧、实验项目设置不合理、仪器设备不足、场地小、师资少等一项或多项问题[6-8]。有些问题很难解决的，比如学时问题，在学位总学时的控制下，很难通过减少其他课程的学时数来增加实验课学时，而且学校因为费用与场地因素，不太愿意增加实验学时；场地问题，几乎不可能通过削减科研教师的实验室来增加本科教学实验室，新建实验室那更是不可能的。但是这些问题，很多都是可以通过优化教学内容来解决的。优化教学内容，可减少重复性实验内容，提高实验仪器与实验室的使用率，删除陈旧的实验项目，实现教学目标。在改革之前，本校环境工程专业实验教学，只设置一门“综合实验”课程，实验项目大多数是指标类检测的验证性实验，且以水方向为主。此外，还有一些控制单元与工艺装置的实验。这样的设计是不科学的，一是方向太偏，不够全面，毕竟本校是研究型大学，培养的学生应该是多面手，而且地方区域社会发展也需要大气、固体废物等方向人才；二是重复性实验内容太多，水质指标检测多用分光光度法，造成学生使用分光光度计太多；三是控制单元与工艺装置多是演示性的实验，没有真正运行，应该通入介质，然后结合相关指标分析，形成真正的综合设计性实验。

二实验教学内容新体系的构建

（一）实验教学内容体系分析

不管实验项目类型是演示性、验证性还是综合设计性，要求学生掌握的基本内容是不变的，即使是受区域经济需求或学科优势影响，也只会使实验内容有所偏重，但主要方向不能缺失。环境工程专业要掌握的专业知识内容包括：大气污染控制、水污染控制、土壤修复、固体废物处理与处置、噪声控制，以及光、热、放射性和电磁辐射污染防治，环境风险预警与防控等[9]。环境工程专业要掌握的仪器设备包括：贵重检测仪器（原子吸收分光光度计、液相色谱、气相色谱、离子色谱、各类分光光度计等）；指标检测仪器（pH计、浊度仪、电导率仪、甲醛测定仪、测氡仪、噪声仪、溶氧仪、辐射检测仪、自动工业分析仪、微机全自动量热仪等）；样品采集与处理仪器（气体采样器（PM10、PM2.5、氮氧化物、二氧化硫等）、COD消解仪、石墨消解仪、混凝搅拌装置等）；常规仪器（离心机、摇床、水浴锅、培养箱、烘箱、破碎机、超声波清洁器、马弗炉、无菌操作台、灭菌锅、基因扩增仪、紫外透射仪、电泳仪、电热板、真空泵、电热套等）。环境工程专业要掌握的控制单元与工艺装置包括：除尘装置（袋式除尘、旋风除尘、静电除尘）、气浮装置、沉淀池装置（平流式、竖流式、辐流式、斜管斜板）、滤池装置（普通、V型、虹吸）、膜法水处理装置、堆肥发酵装置、焚烧炉、催化氧化装置、吸附装置、离子交换装置、SBR装置、喷淋洗涤塔等。由上可见，环境工程专业要求掌握的内容实在太多，若不系统分析，构建科学合理的实验内容体系，必然导致重复教学，再多的学时也不够用。

（二）构建思路与方法

为避免重复教学，必须先了解已修读的其他实验课程的内容，然后在专业实验教学内容体系里删去相应的内容。本校环境工程专业修读的其他实验课程包括：大学物理实验（力、热、光、电、磁等基本实验），三大化学实验（无机化学实验、有机化学实验和分析化学实验，练习和掌握化类基本操作实验），物理化学实验（化合物物理与化学基本性质的检测实验），电工与电子技术实验（电路及基本电子元件性能实验）和化工原理实验（流体性质及基本化工单元操作实验）。通过这些实验，学生基本学习和掌握了化类实验基本操作及常规仪器的使用，故应在专业实验教学内容体系里删去相应的内容。为了让实验开设在内容上具有层次性和逻辑性，并且在实验项目类型上，实现演示性、验证性、综合性和设计性实验配制比例合理，根据教育部教学指导委员会制定的相关文件，还有学校与学院制定的人才培养定位及学科发展方向，最后必须严格按照专业人才培养方案要求来制定教学内容。本校环境工程专业改革后的实验教学分成二大块，一是课程实验，包括固体废物处理与处置、环境监测、水污染控制工程、大气污染控制工程及环境工程微生物学，共5门专业主干课程实验，二是综合设计性实验。课程实验主要是演示性和验证性实验，尽量多开综合性实验，紧随着理论课程开设，用于增强学生对专业知识点的理解，学习和掌握相关仪器与实验方法[10]。综合设计性实验，主要是为了培养学生的分析和解决问题的能力，培养学生的基本科研素养和创新意识，要求学生对应每一个主干课程最少做一个综合设计性实验。

（三）实验教学内容新体系构建

（1）课程实验

5门专业主干课程的课程实验均独立开课，各开设4个实验项目，课时为16。这些实验项目涉及的教学内容，均为主干课程的核心内容，虽然不能包含所有的核心内容，但也能让学生掌握绝大多数的核心知识点。通过这些课程实验，能让学生在有限的学时内，掌握专业的主要知识点、相关的主要仪器设备和工艺单元装置。

（2）综合设计性实验

为上培养学生的基本科研素养和创新意识，要求学生在水、气、固三个核心方向最少做一个综合设计性实验。因为本专业较偏重水方向，故在水方向增加一个综合设计性实验。现在的综合设计实验课程为4个实验项目，每个实验项目8个学时，总学时32。这4个实验项目及相关教学内容如下：①某区域水体水质评价选择自来水，旁边江河或湖泊等水体进行一些水质检测，指标与之前的课程实验尽量不相同，可以测总氮、总氮、余氯等，然后选择相应水体的水质标准评价水体的质量。通过此实验，让学生学习了水样的采取与保存方法，并让学生进一步学习了感兴趣的水质指标检测。②膜法水处理实验基于实验室里的膜法水处理工艺装置，配制具有一定浊度和细菌数的水样，然后调节超滤和反渗透工艺进出水参数，取样分析进出水的细菌总数、大肠杆菌、电导率、浊度等指标，然后衡量评价工艺处理效果。膜法水处理广泛应用于水的深度处理，需要通过实验加强相关知识点的学习。③某工业废渣综合利用实验选择某种工业废渣，分析其成分，然后利用物理、化学或生物的方法实现无害化、减量化、资源化的目的。④除尘实验基于实验室里的旋风除尘、静电除尘和袋式除尘模拟装置，调制一定粉尘浓度的气体，然后通过调节装置的各工况参数，达到除尘目的。通过检测进出气的粉尘浓度，评价除尘装置的效果。通过上述4个综合设计性实验，实现课程实验的进一步延伸，实现训练学生综合运用所学专业知识设计并实际运行环境污染处理工艺的能力。

三结语

经过近20年的改革与实践，我校环境工程专业形成了较为科学完善的实验教学内容体系，为研究型高校培养环境类专业人才提供了参考。经实践，因实验内容几乎没有重复性，而且实验目的明确，针对性强，充分激发了学生学习的兴趣，取得了良好的教学效果。今后，我们将根据学科的发展和人才培养目标的变化，不断深化实验课程改革，切实为学生提供优质的实践训练，为培育优秀的环境工程专业人才提供坚实的保障。

参考文献

[1]阎波,赵兴贵,李海明,等.环境科学专业综合性实验教学的探索与实践[J].中国轻工教育,2016(5):63-66.

[2]牛金成,许放.我国安全工程本科专业培养方案之比较分析[J].中国安全科学学报,2007,17(5):83-88.

[3]蔡峰,薛安家,黄植.安全工程专业本科生实验教学改革与实践析[J].实验技术与管理,2015,32(10):171-174.

[4]王芬芳,张保华,贺漫古.高校实验教学改革的目标与任务[J].教育与现代化,2000(3):52-55.

作者：马伟文 朱能武 银玉容 史伟 施召才 单位：华南理工大学 环境与能源学院