环境工程专业实验教学改革与创新
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）08（a）-0120-01
环境工程是一门辩证的、在解决矛盾中不断发展的技术科学，因此需要不断完善其实验教学形式。在这种形式下，高校环境工程专业实验教学必须进行深入的改革，在培养学生的基本素质基础上，要增强学生的运用多学科知识的综合实践能力，培养学生运用多学科知识的综合创新能力，培养出高品质的创新性人才来满足社会的需求[1-3]。
该文针对当前新形势下环境工程实验教学的要求，结合近年来作者在环境工程专业实验教学改革与创新中的体会，提出实验教学改革思路，旨在为环境工程专业实验教学体系的完善和发展提供参考，并为环境工程专业高质量创新型人才的培养提供可以借鉴的方法。
1 新形势下环境工程实验教学存在的不足
1.1 实验教学形式不适应培养具有综合实践能力学生的需要
尽管不少学校已经意识到了环境工程专业是一门实践性和工程性很强的学科，并在教学过程中不断加强实验教学的比例，但目前的环境工程专业实验教学形式的设计仍然存在较大的不足。
当前，环境工程专业实验教学一般仍以验证性为主，缺乏综合性和创新性的实验。实验结果及分析基本与理论知识完全一致，也就是说一些实验的设计让学生在试验之前就能够猜到试验结果，学生认为试验结果在意料之中，没有分析其产生的根本原因，达不到预期效果，仅仅作为理论验证的手段。当前的试验教学形式存在另外一个较大的问题是形式单一，重复率高，有的学校的环境工程十几年来重复着同一个试验，不同类型的学校的环境工程专业开展的试验教学形式一样。目前网络的发展给各行各业带来了巨大的冲击，环境工程专业试验教学也不例外，很多学校的教学形式往往是从上届或者是从互联网上复制来的，这种重复率较高的试验教学形式对于学生没有任何吸引力，因为也是激不起学生的探索积极性，无法进行综合实践能力和创新能力的培养。
1.2 部分实验教学内容与社会需求不匹配
近年来，环境工程的技术和方法获得了飞速发展，尤其是环境监测发展更为迅速。当前，空气、水质监测向法规化、标准化、规范化全面迈进，同时固体废弃物的监测也逐步开展；监测项目逐步转向以有毒有害物质为重点、以“三致”毒物为中心；空气、水质的自动监测系统进一步发展、完善、成熟；实验室的数量、装备有很大发展，涌现出了一批装备有大量大型仪器的高水平的实验室，GC、GC/MS、HPLC、AA、ICP-AES等大型仪器逐步在分析测定中起主导作用。但是我们不少环境工程专业的实验教学内容基本还停留在pH、温度、浊度、电导率、COD、BOD、氨氮等常规监测和分析上。环境生物技术已经成为环境污染治理技术中的主流，但是很多高校的环境工程专业实验教学内容还是停留在物理化学处理技术研究上面，大部分学校还没有开设环境微生物实验，已开设环境微生物实验的一些院校，也均是结合生物专业开设细菌计数、染色等简单实验，而对环境工程专业经典的活性污泥培养、厌氧速率常数测定等实验均没有涉及。这就导致学生在校学到的知识和在工作岗位上需求的知识的严重脱节，使学生产生了学无所用的感觉，最终导致了学生的厌学。
1.3 实验教学设备仪器不足或配置落后
目前，缺乏足够的实验教学设备是我国环境工程实验教学中存在的一个主要问题。实验过程中一般几个学生共用一台仪器，不能保证每位同学的动手能力都得到提高；一些大型仪器则多采用老师演示学生观看的方法，学生不能实际操作练习，因而就无法对整个实验过程有一个全面的了解。很多本科生在校期间都没有机会将COD、BOD和氨氮等常规指标的全部测试过程进行一次，导致对这些基础测试缺乏深入的了解，很多本科生走出学校仍不知COD测试时需要消除氯离子和还原性物质干扰、工业废水分析氨氮时需要采用蒸馏消除干扰。由于实验仪器的限制，导致与现代环境技术相关的实验课程无法开设，学生无法掌握现代环境工程实验技术和环境分析技术。以至于走上工作岗位，有的学生根本不认识这些仪器，更不会使用这些仪器。因而需要用人单位对其进行重新培训，这就导致用人单位觉得高校培养的人才不合格。实验设备的缺乏直接导致了学生知识体系和实践能力的缺失。
1.4 教师的实验技能得不到及时更新
实验室是培养高素质创新人才的重要基地，需要高素质的实验人员，更需要有丰富的教学和实践经验的实验师。但是在高校中，由于传统观念和分配制度等原因，实验室留不住高学历高素质的人才，尤其是专业基础课实验室。目前科技发展速度相当快，实验分析内容已不再是简单的COD、BOD、氨氮的分析，不少实验室需要分析持久性有机物、消毒副产物和重金属等指标。样品分析越来越倾向于微量和衡量分析，所需要的前处理方法和手段更复杂，一些样品的前处理析要用到固相萃取、吹扫捕集、热脱附和微波消解等方法。然而这些仪器早些年还只在国内一些顶级实验室才能用到。很多实验教师并没有在这些顶级实验室学习和进修的经历，因而他们原有的知识和水平已经跟不上发展的需要，对一些现代化的高端实验仪器，很多老师自己都不会操作，更谈不上讲授给学生。
2 环境工程专业实验教学改革与创新
2.1 改革传统的教学观念和教学形式
环境工程实验教学的改革首先要革新教学观念，实验教学需要从过去的“以教师为中心”的传统观念，转变成“以学生为中心”的新观念。尽量创造条件让学生能“主动从事实验和工程设计”。采用较多的办法就是结合某个实际项目或实验，把学生组织在若干小组内，几个专业方向的教师联合指导。由老师介绍一些当前最新的技术、发展趋势、本专业教师的科研成果和教师亲身参与的一些工程，吸引学生的注意力，提高学生的学习热情。 同时利用多媒体技术，进一步创新试验教学形式。一些实验内容可制作成动画设计效果图预先让学生观看，使其对实验具有直观的认识；对于一些实验设计难度大、成本过高的实验，可采用大型演示型实验，如微生物的生长周期较长，有关微生物培养的实验很难在课程内完成，可通过高级生物显微镜和大屏投影的方式展现给学生，使学生直观地观察到如活性污泥培养过程中微生物的形貌和数量的变化。另外，一些课程的实验则可观看国外的案例，然后展开讨论，撰写过程报告等以达到拓宽学生知识面的目的。通过网络建设，以提高中心的仪器设备的利用率和管理效率；实现实验课程讲义上网。逐步实现网上典型实验报告评阅、网上公开实验资源、网上预约开放实验室时间等功能。在理论教学的过程中，加大多媒体的应用。鼓励基础实验教学老师结合各自学校的特点和特色专业，设计试验形式，奖励实验教学教师制作新的多媒体教学视频，开展试验教学竞赛，从试验教学形式上给学生的以创新的启发。
2.2 建设多层次实验室并逐步开放优质资源
把学校本科教学投入、211工程投入、985工程投入和教师科研项目投入形成的实验室资源实行分层次管理和开放，形成基础实验室、专业实验室、分析测试中心、创新性实验和实习基地梯级配置，逐步实现实验室资源的优化配置，向本科教学全面开放，为大学生实践教学和科技创新活动提供实验平台。
为了发挥教师的科研项目在实践教学中的作用，以科研项目为基础，确立本科生创新项目，全面培养学生的创新能力。实习基地帮助学生开展各类课外实践活动、接触和了解相关专业的典型生产过程，积极建立专业实习基地。我校先后同开滦集团、冀中能源集团、神华包头煤化工公司、华能高碑店热电厂、中关村环保科技园、北京市排水集团（北京高碑店污水处理厂、北京酒仙桥污水处理厂和北京清河污水处理厂）、邯郸东污水处理厂、邯郸西污水处理厂、首钢焦化厂、太原焦化厂、北京燕山石化总公司炼油厂、北京市垃圾渣土管理处和北京市鹫峰森林实习场等建立起长期稳定的合作关系，为学生进行专业实习创造有利条件。
2.3 与科研相结合改革教学内容
转变以往实验仅为理论验证的教学思路，以强化综合性、创新性实验为手段，实现理论知识讲授与实验技能训练相结合、基础实验与综合性实验相结合、基础实验教学与教师的科学研究相结合，达到培养学生提出问题、分析问题和解决问题的能力，特别是创新意识和创新能力之目的。根据基础实验、专业基础实验、综合实验和研究创新实验不同教学目的，精心设计每一个实验教学方案。抓好实验教学内容的更新，减少单科性、验证性实验。结合我校专业特色，不断更新实验内容，使实验教学不仅能够传授科学知识，验证科学理论，更重要的是学生具有慎密的设计思想和开拓意识，培养学生综合运用知识和创新能力。在创新性实验中，逐渐添加一些煤炭新技术方面的实验项目，不断把新技术、新仪器引入实验教学，提升实验教学水平。在安排实验课的教学内容时充分考虑如下几点：要求学生了解化工、矿山等行业污染物的种类、来源；掌握污染物监测分析和治理方法，如针对燃煤企业的污染控制技术，包括预处理技术、燃烧中的控制、末端治理技术；熟悉污染物控制的工程原理、主要设备结构参数及相关尺寸、操作条件等。
不同课程的主讲教师多次讨论、协商，对各实验的基础性、环境方向性、为矿业环境保护服务等特点进行充分论证，合理安排各实验课的实验内容与先后顺序，做到基础与应用相结合、环境领域面与矿业环境点的有机结合、基本理论验证与探索性创新相结合等，不仅有利于学生巩固和提高专业理论水平，也有利于培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。在有限的教学与实验学时与资源范围内，使环境工程专业本科生能受到最为系统和高水平的实验训练，提高学生的实验技能与动手、创新等各方面的能力。
2.4 建立健全的师生考核机制
改变以往学生实验课程成绩依据出勤率和实验报告的考核机制，对学生成绩的评定做出新的尝试，将学生实验过程中发现问题，解决问题，特别是创造性解决问题以及实验结束后分析实验结果的能力等都作为考核指标，并对学生这个实验过程进行考核。在实验课前要求学生预习实验内容，课上重点讲授原理的基本思想和要求，具体的实验步骤、仪器的正确使用方法、典型数据的处理及实验中需特别注意的事项等。在辅导过程中，教师应仔细观察，有不正确的地方，及时给予指导。对学生提出的问题，尽量去引导启发他们的思路，要求学生有严谨的科学态度，做到手脑并用，仔细观察实验情况，对其结果做出分析和总结。实验课后安排思考题和分析讨论。实验成绩按平时成绩、实验成绩和考核成绩来评定。老师对学生的预习报告、实验态度、实验纪律、实验效率实验操作规范性、实验结果成功与否、实验创新（包括实验教案的设计、对实验的改进和提出建议）进行综合评定，总评成绩由平时成绩（由每次实验成绩组合平均）、出勤情况和期末考核成绩合成，期末考核成绩一般占总评成绩的50%。
建立教师考核机制，通过考核机制促进教师自我更新，出台了一系列的管理制度，使实验室的管理更加规范合理。同时，学校制定关于实验教学人员队伍建设规划和措施，从综合素质培训、业务培训、技术职称培训等方面培训实验教师。我校环境工程专业先后有8人次参加教育部人事司、高教司主办的高校实验教师培训班。培训班采取集中上课、参加会议等多种培训形式，使实验教学人员教学水平得到提高，使实验教学的改革得以持续不断的发展。
总之，我国环境保护虽然取得积极进展，但环境污染形势严峻的状况仍未改变。同时，我国的环境污染特征也发生了一些深层次的变化，社会对环境专业人才的技能和素质需求也发生了较大的变化，高等学校环境工程专业只有不断革新实验教学观念和模式，发展教学内容，完善软硬件建设，才能培养出符合社会需求的高品质创新性人才。
