本文作者：丁穎 黃中子 單位：上海工程技術大學化學化工學院

高校實驗教學應以培養學生的動手能力為基礎,逐步提高學生獨立發現問題、分析問題和解決問題的能力,使學生最終具備一定的創新能力[1]。環境工程是門邊緣學科,也是門綜合性學科,要求學生在具備較系統的基礎理論和專業知識的前提下,也要具備較強的實踐動手能力和設計能力,為以后的就業工作打下扎實的基礎。我校環境工程專業是于2005年新成立的專業,下屬實驗室主要有環境工程實驗室、環境監測實驗室、生物及微生物實驗室、現代儀器分析實驗室及其他一些相關研究室。承擔了我系“儀器分析”、“生物化學”、“環境微生物學”、“環境檢測”、“環境工程”等課程的實驗教學任務及學生畢業論文和畢業設計等實踐性教學環節的教學任務。除基礎及專業基礎課程設置的實驗教學體系之外,還設有“環境監測實驗”和“環境工程實驗”兩門專業實驗課程,并且是獨立于理論教學體系的實驗課程。

一、實驗教學現狀[2]

目前我系環境工程專業實驗課程體系設置主要存在的問題有:(1)部分專業實驗教學體系內容脫節“環境監測實驗”和“環境工程實驗”兩門專業實驗課程內容的設置各自為政,學生僅是按照各個實驗講義按步就班地完成各自的實驗,并未真正了解實驗內容之間的聯系,產生學會了一些監測手段,卻不會在工程實驗中加以運用的現象,長此以往,不利于培養學生解決問題的能力和綜合設計的能力,不符合工程型、應用性人才培養的教學理念。(2)實驗課程中部分內容重復由于“環境監測實驗”和“環境工程實驗”的內容設置各自為政,導致了一些內容重復,耗時頗長,并且不能達到預期效果。實驗內容的重復設置,制約了學生的知識面,在教學上也不太合適。

二、實驗課程改革的設想探討

1.實驗教學內容的整合

編寫適合我系使用的環境工程專業綜合實驗講義。由于“環境監測實驗”與“環境工程實驗”部分內容重復,新編講義應對此兩項實驗內容進行有機整合,做到實驗內容重復率減少,讓學生在有限的實驗訓練時間內,掌握更多的監測及工程方法、手段,并掌握一些快速測定方式,利于學生在工作中更快進入角色。在“環境工程專業綜合實驗”講義中將一些原先在“環境監測實驗”中單獨進行的實驗內容有機地融合到了綜合實驗內,可有效減少學生學了一些監測手段,卻不會在工程實驗中運用的現象。綜合實驗講義將濁度的測定與混凝實驗歸并到一起;將溶解氧的測定實驗,作為曝氣設備充氧能力測定實驗的一部分;生化需氧量(BOD5)、化學需氧量(CODcr)的測定有機整合在廢水可生化性測定的實驗中;并設置了一些綜合性的實驗,如:生化反應動力學系數測定,工業污水生化處理實驗。另外將一些較難整合的監測實驗用一定的實驗學時單獨開設。

2.實驗教學手段及方法的改革

以往在實驗課上,一般都是老師講述一遍實驗內容,學生依葫蘆畫瓢地操作,學生無法真正理解實驗個步驟的作用,可能產生知道做,不知為何做的現象。針對這一現象,要求改變以往的教學方法及手段,有如下一些設想:

(1)對實驗預習嚴格把關

要求學生對每次實驗的內容進行全面的預習,寫好預習報告。預習內容除實驗講義外,教師要根據實驗室現有的配置,將實驗中所需使用的儀器、設備的性能和使用方法、操作流程制成網絡課件,并配以適當的動畫、實樣照片、模擬運行方式等,要求學生在進實驗室之前進行預習,指導教師亦可通過網絡課堂對學生的預習情況進行檢查,在每次實驗前,以討論、提問的形式就實驗內容與形式展開交流,交流的結果作為學生平時成績的一部分。通過預習加強學生對實驗內容的認識與理解,取得更好的是實驗效果。

(2)加強學生動手能力的訓練

教師對學生的實驗操作進行適當的介紹及示范,要求學生獨立完成實驗內容,每次實驗結束后,當場檢查實驗數據,嚴防抄襲實驗結果的現象。在整個實驗過程中,教師應當及時糾正學生在實驗中出現的不規范操作。

(3)重視實驗討論

以往在實驗報告中的實驗內容討論往往流于形式,對實驗思考題的重視程度不夠。可考慮將實驗內容的討論在實驗教學課堂內進行,教師對實驗內容提出一些討論題目,由形式當場作答,并作為實驗成績的一部分予以記錄。

(4)實驗分組進行

以往的實驗大部分是一個班級在同一時間內完成同一實驗內容。這種教學方式雖然便于安排與管理教學內容,但隨之出現的問題是:①需要較大的實驗室;②需配備較多的實驗儀器及設備;③學生獨立思考、獨立操作的空間有限(往往出現有了問題馬上求助其他同學的現象);④實驗報告、實驗結果千篇一律。我系環境工程實驗室建立不久,實驗室空間有限,實驗儀器、設備不夠齊全,數量有限。如果一個班級在同一時間內完成同一實驗內容,可能會導致實驗空間、儀器、設備不夠的現象出現,較難保證每個學生保質保量完成實驗要求。根據我系實驗室的具體情況,建議可將學生分為3~5人一組,同時進行不同內容的實驗。

三、關于綜合性、設計性實驗安排的探討

基礎性、驗證性及演示性實驗雖然能夠加強學生的基本功訓練,能加深對理論知識的理解及鞏固,但對加強學生實驗設計開發能力培養的力度明顯不足。在工程類教育人才的培養上,對學生實驗設計能力的培養尤顯得重要。綜合性實驗可使學生綜合運用所學的理論知識,全面提高學生從事實際工作的能力。設計性實驗的設置,將為培養學生嚴謹的科學態度及獨立實驗能力和獨立設計能力打下良好的基礎。在完成基礎性、驗證性、演示性實驗課程的基礎上,根據我系的具體情況,建議開設一些專業性、設計性、綜合性的實驗。如:“生化反應動力學系數測定”、“工業污水生化處理”、印染廢水綜合處理”。對于綜合性、設計性實驗,要求學生分成若干組,根據給定的選題(每組給予一定的選題范圍),寫出實驗方案,包括實驗目的、原理、儀器設備、實驗材料等,并對實驗方案進行討論,在教師指導下,根據實驗室的具體條件,確定最終實驗方案。結合所定的實驗方案設計實驗方法、實驗步驟、預期結果等,有分工有合作地開展實驗。實驗結束后以實驗小組為單位提交詳細的實驗報告,交指導教師評判。并對各組的實驗在全班范圍內進行交流。