環境工程專業實驗課研究型教學的主要特點

傳統教學模式中，教師不但列出了實驗目的和實驗步驟，還明確了實驗器材和藥品的數量、試劑的純度、實驗方法，甚至連儀器組裝都包辦了。研究型實驗教學模式，強調教師和學生之間的教學互動，教師幫助學生根據實驗目的，讓學生自己運用已有的知識和上網檢索到的知識，與同組學習成員交流合作，讓學生自己根據學校實驗條件確定實驗藥品和儀器的類型、數量、實驗方法和實驗步驟，在研究中培養學生的能力。例如在“Fenton試劑降解阿特拉津動力學性能的測定”實驗中，教師要引導學生自己確定使用什么儀器和方法測定溶液中阿特拉津的濃度，如何用計算機軟件繪制測定阿特拉津濃度的標準曲線，讓學生自己思考FeSO4和H2O2用量對阿特拉津降解速率的影響，如何求降解過程中的速率常數和反應的活化能。

傳統教學模式中，實驗內容只是局限于所選用的實驗教材，這在相當程度上影響了學生對知識的綜合應用能力與分析問題、解決問題的能力。而在研究型教學模式中，實驗內容不再局限于實驗教材，教師鼓勵學生聯系日常生活、學校周邊工廠和家庭所在地的環境問題，鼓勵學生積極參與教師科研，注重實驗內容的開放性。例如筆者經常組織學生到學校所在市調查冶金、印染、電鍍、制藥等化工行業以及城市污水處理廠和垃圾填埋場的污水處理情況，經常從這些行業帶樣品讓學生做實驗，為學校周邊地方行業污水處理提供實驗參數、檢測方法和污水處理工藝。這樣學生的實驗內容不再拘泥于實驗教材，而這種來源于生產實踐的實驗項目大大提高了學生的積極性，學生的能力在研究性的實驗中也得到了極大地提升。

環境工程專業實驗課研究型教學的主要教學過程

實驗課研究型教學的主要教學過程包括：創設情境、確定實驗項目的研究內容、設計實驗、研究性實驗、效果評價五個階段。以“D201樹脂吸附法處理石油化工生化尾水”為例，論述環境工程專業實驗課研究型教學的主要教學過程。在環境工程專業實驗教學中，教師可結合生活實際、工廠實踐和學生已具備的基本概念、原理等來創設情境，激發學生的求知欲和實驗動機。例如，石油化工水平關系到一個國家的國計民生，石油化工行業的污水是怎樣處理的，石油化工行業的污水經生化處理后，是否能夠達到國家的排放標準。樹脂吸附法作為一種低能耗的固相萃取分離方法受到廣泛重視，樹脂吸附法具有分離效率高、溶劑消耗少、操作安全、能循環使用等優點；樹脂吸附法在處理難降解生化尾水的同時，可對生化尾水中難生化的有毒污染物吸附、分離與回收，經樹脂處理后可提高尾水的可生化性，樹脂還能循環使用。這樣引入實驗“D201樹脂吸附法處理石油化工生化尾水”。確定實驗項目的研究內容是研究型教學的關鍵，因為它是整個實驗研究型教學過程的載體。實驗項目的研究內容應在學校實驗條件允許的前提下具有探究性、可接受性，且能激發學生的實驗興趣。例如在“D201樹脂吸附法處理石油化工生化尾水”實驗中，教師可引導學生上網查閱“石油化工行業的污水排放標準”。在國家標準的指導下結合學校實驗條件，確定實驗的研究內容：樹脂處理前后化學需氧量（CODCr）、生化需氧量（BOD5）、氨氮、pH值、電導率等參數的測定、樹脂吸附法處理石油化工生化尾水的實驗優化條件。

根據實驗項目的研究內容，學生上網查閱“中國期刊網”、“Elsevier”、“Wiley”數據庫，仔細查看和閱讀“與實驗項目研究內容”相類似的研究論文；學生在小組討論的基礎上明確實驗目的和實驗原理，并具體設計實驗，確定實驗步驟、儀器藥品的種類和數量。例如在“D201樹脂吸附法處理石油化工生化尾水”的實驗中，在查閱文獻基礎上，學生確定了具體的實驗步驟：第一步，選擇樹脂。依據樹脂對石油化工生化尾水中CODCr的去除率和樹脂的解吸效率，從眾多的商業樹脂中篩選出D201樹脂。第二步，優化樹脂吸附條件。以生化尾水中CODCr的去除率為指標，從溶液pH值、溫度、樹脂用量、生化尾水的上樣濃度、流速等因素優化樹脂的吸附條件。第三步，在最優條件下重復實驗，確定樹脂的循環次數。依據設計的實驗，學生小組分工協作，在教師指導下認真做實驗。詳細記錄實驗數據和實驗現象，并認真分析實驗現象產生的原因，要求學生學會運用origin或MicrosoftOfficeExcel等軟件分析處理數據和制作圖表。在這一過程中，教師一定要注意培養學生良好的科學態度，讓其學習科學研究的方法。

這一階段在學生小組集體討論的基礎上，由學生完成實驗報告或研究小論文，鍛煉學生分析、歸納和總結問題的能力。教師可針對學生的小論文或實驗報告，面對面地給學生批改，幫助學生進一步分析實驗現象和數據，以及如何用科學規范的語言來書寫實驗報告和論文，這樣可進一步提高學生的科學語言的表達能力。教師也可就實驗原理、數據處理、實驗方法和儀器使用等方面，組織學生進行實驗答辯。例如在“D201樹脂吸附法處理石油化工生化尾水”實驗中，筆者組織學生進行答辯。答辯中請學生回答：D201樹脂的骨架是什么；D201樹脂上是否有電荷，如果有電荷，如何定量測量D201樹脂上的電荷；D201樹脂上的電荷對實驗有什么影響；D201樹脂去除石油化工生化尾水中CODCr的原理是什么；如何確定D201樹脂吸附達平衡；為什么溫度越低樹脂吸附效果越好；為什么pH值在8左右樹脂吸附效果好等問題。通過對這些問題的回答，有利于學生對實驗原理和實驗方法的鞏固提高，能幫助學生對實驗原理和實驗方法進行再次建構，有利于培養學生將實驗原理和實驗方法遷移應用到其他實際問題中的能力。

研究型教學在環境工程專業實驗課應用效果分析

湖南城市學院是一所地方性本科院校，從2007年開始環境工程專業本科招生。盡管本校環境工程專業辦學起步晚、起點低，但本校環境工程專業教師注重教研教改，在專業實驗課教學中采用研究型教學，引導學生“在實驗中研究、在研究中實驗”，提高學生實驗的主動性和積極性，在實驗中進一步促進了學生對專業知識的理解和掌握，更為重要的是學生的綜合能力得到了極大地提升，主要表現在以下方面：學生查閱資料，閱讀文獻的能力增強；學生的實驗設計、實驗動手做能力增強；學生實驗數據處理、圖表制作、論文寫作水平得到提升；學生的邏輯推理能力、知識遷移和應用能力、創新思維能力、解決環境工程實際問題的能力得到了訓練和培養。環境工程專業辦學僅五年歷史，本校環境工程學生獲“湖南省大學生研究性創新性實驗項目”4項，2011年、2012年兩屆畢業學生就業率均高達100%。（本文作者：肖谷清 王姣亮 謝丹 宋娟娟 單位：湖南城市學院化學與環境工程學院）