環境工程專業開設綜合性實驗課程的實踐

方　華　徐德福　趙曉莉　付曉茹

[摘要]在分析環境工程專業實驗教學存在主要問題的基礎上,提出了開設綜合性實驗課程的設想,開展了實驗教學改革的探索。實踐表明,綜合性實驗課程極大提高了學生的實驗興趣和積極性,并使學生的動手能力、創新能力、分析和解決實際問題的能力明顯得到改善,是實驗教學改革的有益嘗試。

[關鍵詞]實驗教學改革 綜合性實驗 環境工程專業

高校環境工程專業的教育目標是培養既具有扎實理論基礎,又具有較強實踐能力的環境保護工程技術人才,尤其強調對學生理論聯系實踐能力、技術應用能力和科研創新能力的培養。專業實驗作為培養學生綜合素質和實踐創新能力的最重要途徑,是本專業人才培養體系中的重要環節。針對當前專業實驗課程教學現狀,開展了綜合性實驗課程的改革和探索,以期為完善專業實驗教學環節、改善教學質量、提高學生的專業綜合能力提供一些教學內容和方法上的借鑒和幫助。

一、開設綜合性專業實驗課程的思路

1.目前專業實驗的主要問題

專業實驗的目的在于培養學生的實踐能力和綜合能力,增強感性認識,鞏固和深化所學的理論知識。但近年來對本專業畢業生升學和就業情況的調研,及畢業設計指導老師的反饋都表明,學生專業綜合技能水平并不理想,普遍存在專業知識掌握薄弱、動手能力差、實驗水平低下等問題,對實際問題的解決能力和創新能力均較為欠缺。究其原因,主要因為專業實驗教學中尚存在以下不足。

(1)課程地位不高,學時數不足。實驗教學普遍被當成是理論教學的補充和延伸,降低了實驗教學應有的地位;近年來的專業教學計劃修訂又對專業教學學時數進行了壓縮,專業實驗課時也被相應減少,使得實驗內容多而課時少的矛盾十分突出。

(2)專業課程體系設置尚不合理。專業實驗均依托于專業理論課而分別設置,使得各專業實驗課程間相對獨立、自成體系,割斷了本專業各單項學科間的橫向聯系,不利于學生形成完整的專業知識體系概念。

(3)實驗內容、方法和組織形式陳舊。專業實驗教學中多為驗證型、演示型實驗,內容簡單,與工程實踐相距甚遠;學生在實驗過程中只需照搬指導書中規定的內容、方法和步驟去機械的完成實驗內容;實驗完成后,也只需填寫實驗報告,而無需進行思考、分析和總結;這種教學模式既不能夠激發學生的學習興趣,又不能夠滿足學生對理論聯系實際的渴望。

專業實驗教學中存在的這些問題均導致了學生缺乏有關專業知識和技能的融會貫通,缺少各種實驗方法和技術的綜合應用訓練,因而在碰到實際問題時也缺乏創新意識和解決問題的技能。因此,進行本專業的實驗教學體系和內容的改革就顯得非常必要和迫切。

2.綜合性專業實驗課程的開設思路

開設綜合性實驗課程是以現有專業教學體系和實驗平臺為基礎,在本科第7學期增設綜合性專業實驗課程。綜合性專業實驗是將本學科中各門類理論知識和各種實驗技能、方法聯系起來,相互交融、相互利用、相互滲透的一種有效的實驗形式。它具有3個顯著的特點。

(1)實驗技能的綜合性,即應用多種實驗技能、方法,才能完成實驗的全過程。

(2)實驗操作的獨立性,即教師提供實驗題目和相關指導,學生通過查閱文獻資料、制定方案、自行開展實驗,并完成實驗研究報告。

(3)實驗過程的可思考性,包括不同實驗方案的可行性比較,實驗數據整理與分析,實驗結果的總結。

通過綜合性專業實驗課程的設置,可提高學生對各專業知識點的關聯、銜接、組合和實踐應用能力;而在人才培養時間段上,綜合性專業實驗開設于第7學期,處于各專業理論和實驗教學環節與畢業設計(論文)環節之間,對學生鞏固專業理論知識、復習實驗技能、培養實踐創新能力更是起到了重要的承接作用,并可達到事半功倍的教學效果。總體來看,高年級綜合性專業實驗的設置可使工科專業實驗教學體系得到有益的補充和完善,使專業實驗教學從單一、平面內容向多點、立體交叉內容轉變。

二、綜合性實驗的教學實踐

1.實驗內容的確定

根據環境工程專業特點,并切合學生實際能力和知識水平,我們確定了:校園水環境質量監測與綜合評價、校園周邊地區大氣污染物成分與來源分析、生活污水生化處理工藝運行與優化等實驗項目。這些實驗項目在內容上突出綜合性、設計性和靈活性的特點,涉及專業面較寬,涵蓋了本專業多學科的知識內容;并且也與社會生活熱點和學生自身環境密切相關,使學生的學習興趣和主動性大大提高。

2.實驗教學過程

綜合性實驗的教學活動以學生為中心、由教師加以引導,并采取科技課題研究小組的形式開展。即學生首先根據自身興趣與專業方向在實驗項目中選擇1項作為實驗內容,并形成研究小組;指導教師下達實驗目的和階段要求,并為學生提供實驗資料;學生通過資料查閱、整理和相互討論,設計實驗方案;然后經師生共同討論,確定可行方案;學生根據方案開展實驗,教師解答相關問題,并引導學生獨立思考、鍛煉實驗操作技能;實驗結束后,要求學生通過科學的分析整理實驗數據,以科研論文的形式寫出研究報告,報告內容應包括文獻資料查閱與綜述、方案設計、實驗結果分析和實驗結論等內容。

3.實驗成績評定

綜合性專業實驗與傳統專業相比較,最大的特點就是沒有標準的步驟與實驗結果,因此其成績的評定不是簡單地看實驗結果是否正確,而應把學生資料查詢、實驗方案設計、實際操作、實驗報告寫作等各個環節納入考核中進行綜合評定。即在實驗前期準備階段,通過觀察了解學生的學習態度和實驗安全意識,通過師生交流互動掌握學生對實驗目的、實驗內容的理解,通過審核實驗方案考察學生對問題的分析能力、對專業知識的綜合運用能力和對新知識的接受能力;在實驗操作階段,通過觀察了解每個學生的動手能力和解決問題的能力,通過現場提問了解每個學生對基礎知識和實驗技能的掌握程度;在報告書撰寫階段,通過實驗數據及實驗報告了解學生分析、歸納、整理的能力和在實驗中的收獲。此外,對新穎的實驗設計和方法應給予高分,以鼓勵學生的創新精神。

三、結束語

通過在環境工程專業高年級中增設綜合性實驗課程的方式,進行了實驗教學體系改革的探索。實踐表明,綜合性實驗極大提高了學生對專業知識和專業實驗的學習興趣和積極性,并使各項專業技能得到全面的訓練。綜合性實驗課程的開設可促進學生質量的提高和“應用型”、“創新型”人才的培養,適應了新時代人才培養的趨勢,是對專業實驗教學改革的有益嘗試。

參考文獻:

[1]陶勇芳,商存慧,崔華華.關于高等工科教育創新的探討[J].中國高教研究,2005,(1):54-58.

[2]朱向群. 改革實驗教學培養學生實踐能力與創新能力[J]. 實驗技術與管理,2001,18 (1) :108-111.

[3]張明泉,曾正中,陶燕,等. 綜合性大學環境科學與工程科實踐教學體系建設[J]. 高等理科教育,2005,(2):112-115.

基金項目:南京信息工程大學教學改革研究課題(07JY0111).