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摘要：

環(huán)境工程綜合實(shí)驗(yàn)是本科生提高實(shí)驗(yàn)實(shí)踐技能、培養(yǎng)科研興趣的重要途徑，是環(huán)境專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的核心環(huán)節(jié)。各高校針對綜合實(shí)驗(yàn)不斷地改革探索，逐漸形成了實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置合理、授課內(nèi)容科學(xué)、教學(xué)方法有效的、具有鮮活生命力的實(shí)驗(yàn)體系。文章介紹了環(huán)境工程綜合實(shí)驗(yàn)課程的體系設(shè)計(jì)，并就教學(xué)各個(gè)過程管理進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：

環(huán)境工程綜合實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范；教學(xué)過程管理

2013年以來，環(huán)境工程專業(yè)認(rèn)證工作得到了很大的推進(jìn)，高校希望借此為契機(jī)，促進(jìn)環(huán)境工程教育國際化，以提高工程人才培養(yǎng)的質(zhì)量[1-4]。工程人才培養(yǎng)過程中，實(shí)踐能力和工程創(chuàng)新能力培養(yǎng)是重中之重，環(huán)境工程綜合實(shí)驗(yàn)作為實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)體系的核心部分，必須不斷地改革創(chuàng)新，才能符合專業(yè)教育的國際化進(jìn)程[5-7]。目前不同高校開設(shè)的環(huán)境綜合實(shí)驗(yàn)各具特色，開課時(shí)間和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不同，但共同點(diǎn)都是剝離于理論課的一個(gè)獨(dú)立課程，這樣綜合實(shí)驗(yàn)可以不受理論課的限制，使得綜合實(shí)驗(yàn)更加具有綜合性、開放性和設(shè)計(jì)性[8-12]。我校環(huán)境工程綜合實(shí)驗(yàn)依托市級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，是一門“以科研開放反哺實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，以實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)啟發(fā)原始創(chuàng)新能力，以綜合實(shí)踐帶動(dòng)工程實(shí)際能力”為特色的開放式、立體式綜合實(shí)驗(yàn)。本文詳細(xì)介紹了實(shí)驗(yàn)體系設(shè)計(jì)特點(diǎn)，并就教學(xué)過程管理進(jìn)行了探討。

1環(huán)境工程綜合實(shí)驗(yàn)體系設(shè)計(jì)

構(gòu)建開放式、立體式環(huán)境綜合實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)是著力培養(yǎng)學(xué)生探索精神、科學(xué)思維、工程實(shí)踐和創(chuàng)新能力，該課程開設(shè)在夏季小學(xué)期，采取集中時(shí)間段開課方式，授課對象為二年級(jí)升三年級(jí)的本科學(xué)生。小學(xué)期集中開課，一方面學(xué)生完成儀器分析、環(huán)境工程原理、環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境微生物等基礎(chǔ)理論和基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)后，掌握了一定專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)和基本實(shí)驗(yàn)技能，另一方面學(xué)生能夠利用一個(gè)完整的時(shí)間段集中精力投入實(shí)驗(yàn)實(shí)踐中，教學(xué)效果更為顯著。課程由三個(gè)部分組成：講座、參觀實(shí)踐和綜合實(shí)驗(yàn)。整個(gè)實(shí)驗(yàn)體系以綜合實(shí)驗(yàn)為主線，實(shí)驗(yàn)貫穿整個(gè)課程，實(shí)驗(yàn)部分選擇貼近學(xué)生生活的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，以提高學(xué)生開展實(shí)驗(yàn)的熱情和興趣。以“校園環(huán)境檢測”為背景，涵蓋水、氣、固廢等主要方向，占總課程的70%以上，其間穿插講座和參觀實(shí)踐內(nèi)容，以豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。綜合實(shí)驗(yàn)體系設(shè)計(jì)如圖1所示。

2環(huán)境工程綜合實(shí)驗(yàn)過程管理

教學(xué)過程中能否達(dá)到預(yù)期實(shí)驗(yàn)體系設(shè)計(jì)的目標(biāo)，過程管理尤為重要。一、實(shí)驗(yàn)過程管理主要包括：實(shí)驗(yàn)大綱及講義、課堂講授、實(shí)驗(yàn)方案討論、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)演示、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析和實(shí)驗(yàn)報(bào)告；二、講座過程包括：講座教師選擇、講座內(nèi)容把握；三、參觀實(shí)踐過程包括：課堂講授、問題準(zhǔn)備、入廠教育、中期考核、實(shí)踐報(bào)告。下面對具體的過程管理進(jìn)行介紹。

2.1實(shí)驗(yàn)過程管理

(1)實(shí)驗(yàn)大綱及講義。由于綜合實(shí)驗(yàn)開放性和設(shè)計(jì)性的特點(diǎn)，沒有使用已出版的實(shí)驗(yàn)教材，講義是由任課教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)大綱編寫而成，每學(xué)年都根據(jù)專業(yè)前沿技術(shù)、科研現(xiàn)狀和上學(xué)年實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行補(bǔ)充和修訂，更新的大綱和講義開課前1個(gè)月上傳至實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心網(wǎng)站，提前通知學(xué)生，使得學(xué)生做到心中有數(shù)，并根據(jù)情況提前準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)方案。

(2)課堂講授。任課教師通過課堂講授介紹本課程的紀(jì)律要求和規(guī)章制度，另一方面介紹實(shí)驗(yàn)具體安排，包括時(shí)間安排、實(shí)驗(yàn)要求和考核制度。同時(shí)針對綜合實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，增加文獻(xiàn)檢索內(nèi)容的教學(xué)，幫助學(xué)生更快地學(xué)會(huì)使用數(shù)據(jù)庫，為實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)提供文獻(xiàn)支撐。

(3)實(shí)驗(yàn)方案討論。組建3～5人的多元化綜合實(shí)踐團(tuán)隊(duì)，根據(jù)講義指導(dǎo)和文獻(xiàn)啟發(fā)提出自己在環(huán)境領(lǐng)域的實(shí)踐思路及選題，自行確定研究內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)方法和技術(shù)路線，撰寫正式格式的申報(bào)書。通過PPT匯報(bào)，教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)的預(yù)期結(jié)果和實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心現(xiàn)有設(shè)備情況，與學(xué)生討論修改方案的可行性和技術(shù)路線。

(4)實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備。教師根據(jù)學(xué)生團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)方案，提前準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)所需玻璃器皿、儀器和試劑等，本項(xiàng)工作是綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的難點(diǎn)之一，教師需要提前調(diào)試好實(shí)驗(yàn)裝置并進(jìn)行一定的預(yù)實(shí)驗(yàn)，盡量排除實(shí)驗(yàn)中可能存在的問題。

(5)實(shí)驗(yàn)演示。一是針對學(xué)生實(shí)驗(yàn)中需要的儀器設(shè)備正確的使用流程和易發(fā)生問題的步驟進(jìn)行現(xiàn)場演示，例如大氣采樣器、COD消解儀、離子色譜儀等。二是對實(shí)驗(yàn)方案中關(guān)鍵步驟進(jìn)行分析并部分步驟進(jìn)行現(xiàn)場演示，以提高實(shí)驗(yàn)的成功率，減少不必要的操作失誤。

(6)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析。倡導(dǎo)啟發(fā)式、探究式、討論式、參與式教學(xué)，增設(shè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論分析環(huán)節(jié)，針對實(shí)驗(yàn)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)過程中遇到的問題進(jìn)行分析，特別是典型的成功和失敗實(shí)驗(yàn)案例進(jìn)行分析，為后續(xù)學(xué)生專業(yè)實(shí)驗(yàn)作為前車之鑒，促使學(xué)生感受實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性和科學(xué)性。

(7)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)報(bào)告的內(nèi)容除了包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，首先要針對技術(shù)的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，掌握整個(gè)選題的發(fā)展現(xiàn)狀。其次根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)到實(shí)驗(yàn)實(shí)施過程中得與失進(jìn)行全面自評(píng)和分析總結(jié)。并要求學(xué)生用Origin軟件處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

2.2講座過程管理

(1)講座教師的選擇。講座的目的是讓學(xué)生更快地了解學(xué)科前沿及工程實(shí)際，必須少而精。據(jù)此，邀請的講座人包括科研課題前沿和具有工程經(jīng)驗(yàn)的教師和具有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)技術(shù)人員擔(dān)任客座教師，通過引入實(shí)際案例教學(xué)和現(xiàn)場教學(xué)等環(huán)節(jié)，可以消除理論教學(xué)與實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)脫離的弊端。

(2)講座內(nèi)容的把握。積極與講座教師溝通講座內(nèi)容，針對大二升大三學(xué)生的特點(diǎn)，把握講座內(nèi)容的深度和廣度，既滿足學(xué)科前沿內(nèi)容的介紹，又對工程案例進(jìn)行分析，指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課程和實(shí)驗(yàn)過程中有目的、有效率地學(xué)習(xí)。

2.3參觀實(shí)踐過程管理

(1)課堂講授和問題準(zhǔn)備。任課教師通過課堂講授介紹實(shí)踐基地的基本情況，布置實(shí)踐的具體安排，包括時(shí)間安排、實(shí)踐要求和入廠安全教育。要求學(xué)生入廠前預(yù)習(xí)實(shí)踐基地的工藝流程和基本設(shè)備參數(shù)，每人準(zhǔn)備1～2個(gè)問題，帶著問題去進(jìn)行工程實(shí)踐，保證實(shí)踐的質(zhì)量，以免走馬觀花。

(2)中期考核。在每個(gè)實(shí)踐基地學(xué)習(xí)后，采用公共題目筆試和隨機(jī)一對一問答方式對實(shí)踐內(nèi)容進(jìn)行中期考核，實(shí)踐證明，這種方式不但有助于吸引學(xué)生實(shí)踐過程中的學(xué)習(xí)效率，提高學(xué)生參觀實(shí)踐的注意力，也鞏固加深了學(xué)生對實(shí)踐知識(shí)的掌握。(3)實(shí)踐報(bào)告。為杜絕個(gè)別學(xué)生偷懶、拷貝報(bào)告的行為，要求學(xué)生實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析部分手寫報(bào)告；要求學(xué)生寫出自己所學(xué)知識(shí)與工程實(shí)踐的聯(lián)系，以此來鞏固提高自己的專業(yè)知識(shí)，并為后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)做鋪墊。

3環(huán)境工程綜合實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新開放式

環(huán)境工程綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)性、自主創(chuàng)新和獨(dú)立從事實(shí)驗(yàn)的能力培養(yǎng)，在學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能形成、綜合素質(zhì)提高和創(chuàng)新能力培養(yǎng)過程中具有重要的地位和作用。

(1)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)鼓勵(lì)了部分本科生參與科研活動(dòng)。部分學(xué)生通過綜合實(shí)驗(yàn)的鍛煉，提高了實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ_始參與教師科研活動(dòng)，這使本科生和研究生一樣接受系統(tǒng)的科研訓(xùn)練，承擔(dān)起一些助教和助研的任務(wù)。

(2)促進(jìn)科研與教學(xué)互動(dòng)，及時(shí)把創(chuàng)新的科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)內(nèi)容，例如將等離子放電處理VOCs，納米材料光催化法處理廢水，重金屬污染物遷移轉(zhuǎn)化、生態(tài)毒理效應(yīng)，生物膜法處理廢水等科研成果，啟迪學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

(3)真正實(shí)行開放式體系，一是實(shí)驗(yàn)室、研究基地等向?qū)W生開放；二是實(shí)驗(yàn)內(nèi)容開放，學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案及路線，與同學(xué)或指導(dǎo)教師探討后實(shí)驗(yàn)；三是時(shí)間開放，充分利用小學(xué)期時(shí)間以及其他課外時(shí)間。

(4)部分同學(xué)延續(xù)綜合實(shí)驗(yàn)的選題，并參加“馮如杯”科技競賽、大學(xué)生科研計(jì)劃(SRTP)及大學(xué)生化學(xué)競賽等課外科技活動(dòng)，展示其科研成果。

(5)實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合使得學(xué)生充分了解科研和工程實(shí)際，為其后續(xù)就業(yè)作為指導(dǎo)。

4結(jié)束語

環(huán)境工程綜合實(shí)驗(yàn)作為一門獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)課程，是工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要環(huán)節(jié)。該課程作為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和專業(yè)實(shí)驗(yàn)的中間環(huán)節(jié)，直接影響著環(huán)境工程人才的培養(yǎng)質(zhì)量。因此，嚴(yán)控教學(xué)過程管理，對提高學(xué)生檢索資料及獲取知識(shí)能力、思考能力、設(shè)計(jì)能力，解決綜合實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)問題的應(yīng)急能力及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析處理能力大有裨益[13]。

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作者：孫也 朱天樂 曾小嵐 單位：北京航空航天大學(xué)化學(xué)與環(huán)境學(xué)院