第４２卷第１４期 ２０１４年７月 广州化工 Ｖｏ１．４２ Ｎｏ．１４ Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｊｕ１．２０１４ 环境工程专业大型设计性实验的创新实践与探索 孙杰 ４３００７４） （中南民族大学环境工程研究所，湖北 武汉摘 要：高校工科专业的重要职责任之一是培养出创新精神和实践能力高度结合的工程技术人才。环境工程作为典型的工 科专业，必须注重实践教学环节对学生的实践能力的培养。本文介绍某校环境工程专业大型设计性实验的教学模式、教学内容和 教学方法。通过大型设计性实验教学，指导老师引导学生去了解环境工程专业的前沿科研技术和需要解决的科研课题，让学生在 实验过程中自觉感知新的知识，从而培养了学生的实践创新能力。 关键词：环境工程；大型实验；实践教学；创新能力 中图分类号：Ｇ６４２ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００１—９６７７（２０１４）０１４—０２３９—０２ Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ Ｐｒａｃｔｉｃｅｓ ａｎｄ Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ＳＵＮ ｉｅ ｆ（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｓｏｕｔｈ—ｃｅｎｔｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｆｏｒ Ｎａｔｉｏｎａｌｉｔｉｅｓ，Ｈｕｂｅｉ Ｗｕｈａｎ ４３００７４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｒｅｓｐｏｎｓｉｂｉｌｉｔｙ ｆｏｒ ｔｈｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｃｏｌｌｅｇｅ ｍａｊｏｒｓ ｗａｓ ｔｏ ｃｕｌｔｉｖａｔｅ ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ ａｎｄ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｔａｌｅｎｔｓ ｗｉｔｈ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ａｓ ａ ｔｙｐｉｃａｌ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｍａｊｏｒ，ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｉｍｅｄ ａｔ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ｓｔｕｄｅｎｔｓ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ａｂｉｌｉｔｙ ｂｙ ｔｈｅ ｐｒａｃｔｉｃｅ ｔｅａｃｈｉｎｇ．Ｔｈｅ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｍｏｄｅ，ｔｅａｃｈｉｎｇ ｃｏｎｔｅｎｔ ａｎｄ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｖｅ ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｗｅｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｂｙ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｔｅａｃｈｉｎｇ， ｐｒｏｆｅｓｓｏｒｓ ｃａｎ ｈｅｌｐ ｓｔｕｄｅｎｔｓ ｔｏ ｌｅａｒｎ ａｂｏｕｔ ｔｈｅ ｃｕｔｔｉｎｇ——ｅｄｇｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｕｎｒｅｓｏｌｖｅｄ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｏｆ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．Ｓｔｕｄｅｎｔｓ ｃａｎ ｓｔｕｄｙ ｎｅｗ ｔｈｉｎｇｓ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ ａｂｉｌｉｔｙ ｃａｎ ｂｅ ｏｓｔｅｒｅｄ．ｆ Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｖｅ ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ；ｐｒａｃｔｉｃｅ ｔｅａｃｈｉｎｇ；ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ ａｂｉｌｉｔｙ 目前，我国高校毕业生与国外发达国家高校毕业生相比， 掌握的基础理论知识不相上下，不足之处在于缺乏务实的工程 １ 大型设计性实验教学实践 大型设计性实验与传统的验证性实验教学模式（即实验预 习——验证性试验操作——撰写实验报告）有着本质的不同， 实践能力和充满激情的创新能力。如何使我国高等学校培养出 既会动脑又能动手，既不缺乏理论知识又具备实践创新能力的 人才是国内高校亟待解决的问题…，这个问题在工科专的教学 过程中更显突出。而实验教学是高等理工科院校本科教学工作 我校环境工程专业的大型设计性实验教学将“以教师为主体” 的传统的实验模式转变为“以学生为主体，教师加以主导”的 极其重要的组成部分，是培养学生分析解决问题的综合实践能 实践模式 。 力、实施创新素质教育的重要途径 。因此，可以从实验教学 大型设计性实验的结论是不确定的、开放的，其目的是探 改革的角度来探寻提高我国高校学生实践创新能力的途径。 索未知的实验过程和结果。大型设计性实验是在指导教师指导 在我国传统的高等教育工科专业的实验教学方面，理论与 下由学生自己设计实验方案，独立完成的实验任务。在实验的 实践的结合环节较弱，容易忽视学生观念、能力、创新等综合 进行中为学生提供探索未知领域的机会来激发学生的创造力， 素质的培养和提高 ｊ。目前，主要存在的问题是实验教学内容 培养学生的综合动手能力，培养学生独立思考和开展科学研究 较为陈旧，多为验证性试验，设计性、综合性实验过少。“教 师包办式”的教学模式，限制了教学效果，不易发挥学生的主 观能动性、积极性和创造性，也不利于培养学生的科学素质、 实验技能和创造性 ］。针对以上状况，中南民族大学在大四上 学期开设了为期两周的大型设计性实验教学课程，经过四年的 教学实践取得了较好的效果。 工作的素养 Ｊ。在环境工程大型设计性实验的教学中，我们将 每个实验内容设计成为相对独立的，且比较完整的小型课题， 要求学生在两周的时间内完成相关资料的收集、开题报告的撰 写、实验方法的设计、具体实验的实施以及实验报告的撰写等 工作环节。大时间一般安排在大学四年级上学期期末，本学期 学生已经基本完成了专业课程传统的验证性实验的学习，具备 了一定的专业知识和实践技能。 作者简介：孙杰，副教授，博士，专业方向：工业废水的处理技术。 广州化工 ２０１４年７月 １．１ 实验选题 大型设计性实验的课题内容一般由指导教师结合自己的科 研课题或者本专业发展的前沿技术的步伐，从而更有效地开展 大型设计性实验 。在整个实验进行的过程中，学生从资料的 查阅开始，经过实验方案和步骤的确定、实验仪器的选择，一 直到实验的实施、实验结果的分析、实验报告的撰写等一些列 程序，全过程模拟科研的过程，是学生在整个过程中初步了解 科学研究的一般工作程序，也在此类实验教学中激发了学生的 创新精神和创造能力，同时也可以为学生进行毕业课题前的锻 “生物接触氧化法的启动”实验，其实验结果与学生采用的方 案、实际水质、实验设备等多因素影响。指导教师重点关注实 验过程，教师在整个实验过程中主要起到的是指导作用，只是 通过启发性的指导，给学生留下独立思考的余地。 １．４实验报告撰写和总结工作 实验报告是对大型设计性实验的全面总结。通过分析和讨 论实验现象以及处理实验数据，得出本次大型设计性实验的总 结，撰写实验报告。大型设计性实验的实验报告和一篇小论文 样，有摘要、有实验数据分析、结论与参考文献。通过实验报 炼 。 以我校环境工程专业大型设计性实验教学为例，在教学 中，我们结合本校有关环境类的科研课题，设计选择了“废水 纳滤中试”、“粉煤灰制混凝剂”、“生物接触氧化法的启动” 等课题。实验课题基在选题上都是我校教师在研或研毕的科研 项目，具体的实验内容尽量做到理论与实际结合同时考虑学生 自身情况、时间、结果考核等多方面因素。 以“废水纳滤中试”为例，该实验背景是本专业老师已完 成的研究课题，并获得了省部级科技进步奖，在实际应用总取 得了很好的效果。指导教师在实验教学过程中，提出实际问题 并提供中式反应设备，引导学生通过文献资料的查询制定好实 验方案开展实验。“粉煤灰制混凝剂”实验背景则是某老师多 年的研究项目，以某企业实际粉煤灰的处理与回收为目的，让 学生在实际实验中理解混凝的基本原理，并通过简单的环境与 经济核算了解固废资源化处理的意义。 １．２实验准备 实验前充分的准备工作对于指导教师和参与实验的学生都 是十分重要的。 指导教师根据已确定的大型设计性实验课题，与学生共同 确定实验所需研究的内容，并结合实验题目编写相应的实验大 纲和实验指导书。同时，指导教师应适当把握课题的研究深 度。大型实验通常安排在开放性的专业实验室中完成。实验开 始前，指导教师应检查试验中所需的所需设备和一起是否完 好、是否符合实验的要求，以及所需的化学试剂是否到位。以 “粉煤灰制混凝剂”为例，教师要根据确定的课题题目来进行 准备工作。比如，落实实验所需搅拌设备、测试设备，粉煤 灰、染料以及测试所需的化学试剂等。而作为学生来说，在确 定实验课题后，需要进一步查阅文献，写出有关本课题的文献 综述，通过对文献的阅读和分析初步了解所做课题国内外研究 现状，以及有关的一些先进研究技术。在此基础上自己设计确 定本课题的实验方案，在教师指导下独立开展实验，并完成整 个实验 。这样学生在本次大型设计性实验中，完成了由以前 的“要我做实验”到“我要做实验”的改变，极大的提高了学 生做实验的主动性、积极性和创造性。 １．３实验实施 学生根据所设计的实验方案，利用所学的理论知识和实验 操作技能，实施实验。进入实验室后，学生首先要认真检查实 验所需的设备、仪器和化学试剂。在实验过程中，要客观。全 面、真实、及时地观察和记录实验现象，认真分析和思考实验 数据 。实验中经常会遇到一些异常现象和得到一些异常的数 据，在分析原因之后，应及时调整实验方案。 本校几个大型设计性实验的实验结果并非统一确定，如 告的写作，锻炼学生分析问题和总结问题的能力” 。 整个大型设计性实验结束后，我校指导教师还针对实验中 出现的问题和实验的结果进行总结，并与学生一起分析和升华 实验中的有关知识点，如我校几个设计实验涉包括纳滤、电渗 析、混凝、生物处理等多个知识点。 ２ 结 语 学生通过大型设计性实验，完成了整套的设计实验过程、 优化实验条件、分析实验结果的科研工作，调动了学生亲自参 与从实验设计到实验实现的全过程的主观能动性。同时，大型 设计性实验给了学生一定的思考与选择范围，培养了学生的科 研意识、工程意识、科学精神和创造性思维习惯，使实验教学 真正成为一条培养实践性和创造型人才的重要途径” 。 通过开设大型实验，提高学生的科研能力与水平，培养学 生运用所学的基本理论、基本知识和基本技能分析和解决实际 工程问题的能力，更深层次的训练学生科学实验能力，为后续 毕业论文及毕业后从事科研打下良好的基础。 参考文献 ［１］李方红，李铎，陈康．谈工科实验教学改革中亟待解决的问题［Ｊ］． 教育教学论坛，２０１３（１２）：７８—７９． ［２］ 王化冰，翟子楠．高等工科应用型创新人才培养的研究和实践［Ｊ］． 大学教育，２０１３（１８）：２８—３０． ［３］ 鄢朝勇，叶建军，朱录涛．提高教学型高校工科大学生的实验动手 及创新能力的对策研究［Ｊ］．教育教学论坛，２０１３（４４）：１８—２Ｏ． ［４］ 丁颖，黄中子．关于环境＿Ｔ程专业综合实验课程改革的设想［Ｊ］．上 海工程技术大学教育研究，２０１０（１）：２５—２７． ［５］ 周际海．环境工程专业实验教学的改革与创新［Ｊ］．实验室研究与 探索，２０１３，４１（１４）：６５４５—６５４７． ［６］ 贾昌梅，牛显春，卢诚，等．环境工程专业实验教学学生自主实验创 新研究［Ｊ］．广州化工，２０１４，４２（１）：１６０—１６３． ［７］ 潘璐璐．环境工程专业实验教学内容改革探析［Ｊ］．中南林业科技 大学学报：社会科学版，２０１２，６（６）：２０１—２０３． ［８］ 汤婕，刘小红，李学德，等．农业院校环境工程专业开展综合性设计 性实验的改革与思考［Ｊ］．安徽农业通报，２０１０，１６（２３）：１９４—１９５． ［９］刘潘，李圣楠，任百祥，等．环境工程专业实验教学体系改革探析 ［Ｊ］．教育与教学研究，２０１０，２４（５）：６８—７Ｏ． ［１０］段凤魁，余刚，黄俊，等．环境监测实验课程教学环节与教学方法 ［Ｊ］．实验室研究与探索，２０１４，３３（１）：１７３—１７６． ［１１］张治国，郑永红，高良敏，等．环境工程专业实验教学的改革与实践 ［Ｊ］．实验技术与管理，２０１０，２７（１１）：１８６—１８９． ［１２］李桂菊，刘宪斌．环境工程专业实践教学的探索［Ｊ］．中国轻工教 育，２０１０（Ｏ１）：６１—６３．
