环境工程专业实验教学改革与实践

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 环境工程专业实验教学改革与实践 摘 要 以北京科技大学环境工程 专业实验教学为例，介绍实验内容、实 验项目、创新性实验、教学模式、开放 实验室、考核与评价等方面的改革，并 在实践中取得很好的效果。 中国论文网 /9/view-13005743.htm 关键词 环境工程专业；实验教 学；开放实验室；教学改革 中图分类号：G642.423 文献标 识码：B 文章编号：1671-489X（2017） 22-0138-03 Reform and Practice of Environmental Engineering Experi-mental Teaching/LYU Lyuzhou， LIN Hai， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 CHEN Xiuzhi， ZHOU Yuansong， FENG Rui Abstract Taking experimental teaching of environmental enginee-ring major of university of science and technology Beijing as an example， the reform in experimental content， experimental project， innovative experiment， open laboratory， teaching model， assessment and evaluation is introduced. And it has achieved very good results in practice. Key words environmental engineering； experimental teaching； open laboratory； reform in education 1 前言 环境工程专业作为一个理论性、 技术性、实践性很强的专业，实验教学 是学生获取新知识的源泉，是知识与能 力、理论与实践相结合的关键，是训练 技能、培养创新意识的重要手段，是高 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 等院校培养学生过程中的一个重要环节， 更是专业教学的重要组成部分，在高等 教学体系中占有十分重要的地位1。为 了实现人才培养目标，北京科技大学开 设环境工程基础实验课程，并在近年来 对课程进行一系列改革实践，取得一定 的效果。 2 确立实验课程在教学中的地位 在人才培养过程中，实验教学是 教学活动的一个重要部分。以理论教学 为主的教学模式中，实验教学只是一种 服务于理论教学的o 助手段，处在次 要的、辅助的位置。对比来说，以创新 能力培养为导向的教学模式中，着重强 调理论学习和实验教学相互配合，二者 之间相互促进、相互补充，各有各的独 立功能，不可替代2。实验教学是实现 创新人才培养所需，而理论教学又无法 实现的那部分素质培养。总之，实验教 学以创新实践能力为培养目标，对教师 的教学观念提出更高的要求，要深刻理 解实验教学在创新教学中加入的目的和 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 意义，不断进行实验教学革新。 3 实验教学改革方法 环境工程专业实验是对学生进行 环境科学实验基本训练和工程能力培养 的重要途径，如何构建符合能力培养要 求的实验教学模式，是环境工程专业教 学改革普遍关注的问题3-4。 整合实验内容与方法 改革之前， 北京科技大学环境工程基础实验由水污 染控制、大气污染控制、固体废弃物资 源化三门课程的实验组成，是独立开设 的一门专业实验课，16 学时、一学分， 共计 10 个实验项目（详见表 1） 。研究 方法训练是独立开设的一门专业实验课， 32 学时、二学分，共有五个关于水净化 的实验项目（详见表 2） 。在部分实验课 程的实验项目中出现内容重复的现象， 这是由于实验课程的设置之间没有联系。 具体来说，如研究方法训练开设 的实验项目“ 混凝沉降试验 ”，其研究内 容有：混凝剂种类的选择；混凝剂用量； -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 混凝 pH 值；助凝剂（PAM）类型及用 量；混凝搅拌时间，包括混凝剂搅拌时 间、助凝剂搅拌时间；混凝搅拌强度， 包括混凝剂搅拌强度、助凝剂搅拌强度； 混凝沉降时间。研究方法训练实验开设 的实验项目“ 离子交换试验 ”研究内容有： 离子交换剂种类的选择，包括强酸性阳 树脂、强碱性阴树脂；离子交换剂用量 试验；离子交换作用时间试 验。这就包含了环境工程基础实 验开设的实验项目“ 混凝脱色实验 ”及 “固定床离子交换实验 ”的内容，重复出 现了实验的内容。这样便导致学生对专 业知识的学习兴趣变低，对实验课程本 身产生厌恶情绪，极大地制约了学生知 识面的拓展，产生教学副作用。 为了合理设置实践课程，北京科 技大学环境工程专业的部分骨干教师及 实验人员分别于 2012 年和 2015 年对环 境工程专业进行深入调研，重点考察兄 弟院校的专业定位与特色、课程体系与 课程设置、教育工程专业认证要求与达 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 成度执行、实验课程与实验室建设等情 况，之后对实验课程的内容进行增删和 更新处理，在经过数次开会研究以及讨 论后，重新编写实验指导书，将环境工 程基础实验和研究方法训练合并为一门 专业实验课，新的实验课程命名为“环 境工程专业实验” ，教学办法遵循实验 教学环节独立设置课程的方法，进行独 立考查，单独计算学分。这样彻底改变 了传统的实验教学相对于理论教学的被 动地位，学生的实验分数由担任此课的 教师计入平时成绩而随意性较大的弊端。 增加新的实验项目 北京科技大 学在 20 世纪 90 年代末建设环境工程专 业的初期，由于建设资金不足，制约了 实验条件，开设的实验项目以验证性实 验、演示性实验为主，知识点之间缺乏 关联，难以让学生学到系统的专业知识， 无法提高创新能力。为实现能够解决复 杂的环境工程问题这一培养目标，学校 将环境工程实验和研究方法训练两门实 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 验课整合为一门环境工程专业实验，对 实验项目做了调整，具体实验项目见表 3。 1）去掉部分重复实验，如将环 境工程基础实验中的混凝脱色实验和离 子交换实验去掉，保留研究方法训练中 的混凝沉降试验和离子交换试验。 2）合并类似实验，如固体废物资源化 实验中高炉渣制备胶凝材料实验、电镀 污泥水泥固化实验和粉煤灰配置混凝土 实验之间存在类似的地方，将其合并成 铬渣去毒实验。 3）补充实验内容，将一些验证 性实验项目升级为设计性、综合性实验。 4）增加新的实验项目，如 SBR 污水处理实验、吸附法处理含 VOC 废 气、废物热解及其产物热值的测定实验 和固体废物产甲烷实验等。 5）开设创新性实验。 增加创新性实验 本科生创新性 实验项目作为一个训练平台，由学生独 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 立提出设想，设计并实现这个设想，给 学生提供一个脱离纯粹书本知识的环境， 锻炼学生的交流、协作能力。例如： 2016 年的创新项目，包括水生植物对重 金属钒、砷的富集特性研究，几种生态 浮床植物协同生态滤床除磷研究，聚乳 酸/淀粉缓释碳源释碳与脱氮性能研究， 基于静电材料除尘及等离子杀菌技术的 口罩附加品设计研发，地沟油生产新型 浮选药剂等；2015 年创新项目，包括一 种用于农村的生物净水装置，对于农村 久置生活饮用水的净化研究，新型净味、 节水马桶的研发与设计等；2013 年创新 项目，包括高炉水淬矿渣制作填充材料 的研究，芬顿试剂催化氧化维生素 B12 废水实验研究，集成含油废水处理装置 的研发，尿液无害化过程控制因素研究， 氧化石墨烯吸附污水中重金属离子的方 法等。 科技创新活动自 2006 年开展以 来，取得显著成绩，其中，2013 年学生 发表论文 45 篇，学生为第一作者的 25 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 篇；申请和获批专利 17 项，学生为第 一专利申请人的 12 项；本科生制作实 物模型 20 件；校级以上项目参加国内 大赛获奖、软件设计、网站开发等其他 创新成果 25 项。 确立教学模式 依据实验难易程 度和对学生实验知识、技能的要求，将 实验课内容分为三个层次，即基础实验、 综合性实验和设计实验、创新性实验。 实验课程内容按演示验证性实验、综合 性实验、设计性实验三个层次进行安排， 形成从基础到前沿、从接受知识到培养 能力的实验课程体系。环境工程专业实 验改革传统实验教学内容，增设综合性、 设计性和研究性实验，突出科学训练和 创新精神的培养。实验课成为学生切实 掌握并实际运用理论知识解决实际工程 技术问题的有效途径。 4 开放实验室 开放实验室让实验教学资源得到 充分有效利用，培B 了学生的实践能 力，切实提高了实验教学质量。北京科 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 技大学实验教学中心现有水污染控制、 大气污染控制、固体废物资源化、土壤 生态修复、物理污染控制、环境检测等 六个实验平台。拥有的仪器设备覆盖面 较广，将六个平台的仪器设备融为一体， 统一管理，实现资源共享。实验室采用 全天候运行机制。全天候运行机制是增 强实验教学效果的重要条件，从基础条 件建设和制度建设着手推进实验室开放。 首先，实验时间和平台开放，学 生自主选择时间到实验室进行知识的预 习与回顾。 其次，实验方法、手段、内容全 面创新，让学生可以自主选择项目进行 实验，实验室尽可能提供条件支持。 环境实验教学中心除完成规定的 实习、实验和相关教学实验任务外，面 向全校，为科研服务，对社会开放，实 现资源共享，避免重复建设。尤其是大 型仪器设备，包括寒暑假在内全天候为 学生、教师和社会开放。中心的教学资 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 11 源在教师的科研工作中发挥了重要作用， 提高了教师的科研论文质量。同时，科 研成果也能及时转化为教学资源，促进 实验教学改革，提高教学质量。 5 考核与评价 将学生定位为实验设计者，把每 一个具体的实验项目都视为一个载体。 经由这样的项目载体，学生不仅可以熟 悉基本仪器的使用与操作，而且可以掌 握数据采集、处理以及分析方法，实现 观察、思维、分析等综合能力的培养。 倡导探究性自主学习，加强讨论环节， 实验过程和实验数据检查环节加强引导 和讨论，培养学生进行探究性实验的思 路。在多年实验考核方式改革经验的基 础上，改变只凭借实验报告决定实验成 绩的旧方法，采用“ 实验设计（ 20%）+