环境工程实验教学现状与改革

　　1.引言
　　环境工程是一门新兴的综合性学科，集自然科学、社会科学与技术科学为一体，提供多种跨学科的方法来研究环境系统，寻求人类社会与环境的协同演化和可持续发展的途径。环境工程专业为社会培养具备环境工程基本理论、知识和技能的高级专门人才，能够在科研院所、企事业单位及其他部门从事环境保护和环境管理工作。本学科是一门技术性和实践性很强的专业，除了对学生进行基本理论知识的传授，更重要的是培养具有应用研究和环境管理能力的人才，包括掌握环境监测与环境质量、环境健康质量评价的方法以及进行环境管理和规划的技能。相对于理论教学，实验教学更具有直观性、实践性和创新性，是培养学生实践能力和创新能力，使其掌握基本技能和基本技术的主要途径之一，在培养高素质应用创新人才过程中具有不可替代的作用。随着近年来人类与环境之间的矛盾日益突出，环境学科专业人才逐渐成为社会紧需人才，因此，对环境专业人才素质的要求也越来越高。为了适应高速发展的社会及经济的需求，培养高素质、高能力的复合型环境专业人才，是高等院校环境学科面临的重要任务，有必要对现有环境学科的实验教学进行改革和探索。本文结合近年来在环境工程专业实验教学中的经验与体会，对目前高等院校环境专业实验教学的现状进行思考，提出针对本专业实验教学的一些改革与探索，旨在为本专业实验教学的发展和创新提供参考，使学生通过本学科实验教学得到更加完善的训练，综合能力进一步提升。
　　2.环境学科实验教学的现状与存在的问题
　　2.1教学内容固定单调
　　环境学科可开设实验课程较多，如＂环境监测实验＂＂环境工程实验＂＂环境微生物＂等。这些课程基本首先制定教材，根据教材编制实验讲义，多年重复使用，实验内容的选择及实验方法的选定较为固定和单一。以本学校＂环境监测实验＂为例，主要包括大气污染物（氮氧化物、二氧化硫等）及水中污染物（苯、挥发酚等）的监测。虽然实验内容涉及了多方面，但实验方案较为单一，大多采用分光光度法及滴定法进行。学生用到的仪器最多的就是分光光度计，对很多其他新型仪器设备基本没有概念。学生采用固定模式完成实验操作及实验报告，对实验方案的设计知之甚少，解决实际问题的能力没有得到锻炼。对于其他实验课程的内容，同样存在这样的问题。而且，对实验课程安排的课时不足，一些实验课往往只是做简单的了解和观摩，并不能真正的通过实验掌握实际能力。
　　2.2课程设计缺少实践和研究性
　　环境问题是直接关系到社会发展和人类生存的实际问题，相对于其他学科而言，环境学科是一门年轻的学科，更具综合性和实用性，本专业的学生必须在实践中掌握基本技能。然而，目前高等院校对环境专业的实验教学还没有真正与实践相结合，更多的是局限于教材和讲义。对于一些环境污染物的监测，基于课时的限制，往往只是采用模拟性实验的方法在实验室中走完实验过程。而对于真正环境中面临的实际问题及环境现状，学生并没有得到真正的学习和了解。结合上一条问题，对实际环境中存在问题的解决方法，学生并没有建立起多方位思考、多途径解决的思路。这与本专业致力于培养实用型高素质环境工程科学人才的初衷相违背。
　　3.实验教学改革与探索
　　3.1构建多级实验课程内容
　　打破传统教学模式，多级实验课程内容的构建，有助于培养学生的动手动脑能力。同样以环境监测实验课教学为例，可以构建如下三级实验课内容。
　　（1）基础实验。基本知识和基础技能对学生来说是必不可少的。从实验原理出发，按照基本实验步骤设计实验方案，培养学生最基本的实验操作能力，掌握实验技巧。
　　（2）扩展实验。针对实用性较强的实验内容，如环境噪声的监测与分析，采用不固定学时及地点的方法，让学生有充足的时间自行安排实验的进行，并通过团体合作的方式，对采集数据进行整合分析。
　　（3）探索实验。除了实验课教学，大多学生还经过创新性实验等的培训，因此，将实验教学与学生的创新性相结合，鼓励学生进行探索性实验项目，有助于巩固和升华学生的研究思想。实验课教学中，针对某一项课题，比如环境中重金属离子的监测和处理，教师提出问题，学生解决问题。由学生自行设计实验方案并采集数据，教师进行评价。
　　（4）综合实验。
　　3.2开设研究性实验课程
　　研究性实验室及科研项目是高等院校特有的资源，在本科生的培养过程中也应当充分发挥其重要作用。而且，研究性实验课题已经成为现代实验课的重要构成要素，是对传统的传递式—被动接受式的教育理念的革新，教学方式由原来的固定式转化成开放式。鼓励学生参与教师尤其是青年教师的研究课题，针对前沿性科学问题展开思考，由被动接受转化成主动探索。指导教师应该把最新的实验方法和研究成果转化到实验教学中，让学生及时了解当前科技前沿知识，体会到科技的进步和竞争。而且，研究性实验课题的范围不仅仅局限在在实验室、校园，很多时候需要走出去，进入实际企业，了解企业需要，启发学生解决实际问题的能力。通过开放式教学培养学生的新思维和新能力，同时为研究型人才的培养打下基础。
　　3.3多学科融合教学
　　实验性学科不同于纯理论学科，不能局限在课堂，局限在有限的知识框架里。随着环境问题的日益突出，对环境质量的关心已经走入普通居民家庭。环境工程人才培养最终是为社会培养实用性人才，理论与实际相结合，培养学生实际能力，就需要多学科资源的有效融合。比如，能源动力对环境的影响、高新材料在解决环境问题中的应用、土木电气等与环境的关系。环境学科本身属于新兴学科，也是一门综合性学科。实验教学过程主要针对当前最主流的环境问题，如大气固体颗粒物PM2.5、汽车尾气、室内甲醛等。除了掌握基本的处理技术，还应在多学科融合的学习过程中培养学生解决实际问题的能力。例如，对于水污染控制，就需要结合生物、化学、物理等知识和技术。在教学过程中可以分体系的指导学生利用多学科综合技术进行污水治理，既包括实验室基础技术，如采用最近研制的新功能性材料进行物理吸附，化学催化分解，同时带领学生利用建筑、能动等技术进行工程模拟实践。综合知识的学习及技能的培养是锻炼工程学科优秀人才的重要途径。
　　4.结语
　　环境学科是一门理论性、技术性和实践性都很强的学科，实验教学是本专业教学的重要组成部分，是培养学生基本技能、实践及研究能力的重要途径，在环境专业的高等教育中占有重要地位。环境学科的实验教学需要与时俱进，不断总结教学经验，进而不断探索和实践。高校教师有责任积极改革教学方案，探索实验教学新方法、新途径，为环境保护行业培养基础扎实、综合能力强的应用型人才。