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高校环境专业教学体系建设


高校环境专业教学体系建设
近年来,随着我国环境问题日益严峻,高校环境专业人才的培养任务日 显艰巨.实践教育在众多高校中受到越来越多的重视,“秉承实践教育 传统,加强创新能力培养,提高学生全面素质”是新时期的实践教育理 念及创新人才培养思路.创新是研究型大学的成功之道,实践教育是国 际化、创新性复合人才培养的重要途径,应该在创新人才培养过程中贯 穿始终.实践教育是培养学生科学的世界观、人生观、价值观的重要渠 道,是培养学生理论联系实际、了解国情、熟悉社会、提高思想政治素 质和业务水平的重要形式.本文将对当前国内外有关高校环境专业实验 教学体系建设与改革现状进行综述,并对今后建设与发展进行展望.
1高校环境科学实验教学中心的建设
为了充分利用教学实验资源,实验教学中心(或基地)成为当前实施实 验与实践教学的一种有效的运行管理模式.近年来,我国高校不少专业 都投入了大量资金,相继建设了实验教学中心,形成了统一管理、统一 规划、独立运行的管理体制,充分利用了教学实验资源.例如:清华大 学环境学院在“985工程”二期建设期间,构建了符合环境学科特点 的新型实践教育体系,并将原有依托于各研究所分散的教学实验室重新 整合,于2004年成立了“环境技术实验与实践教学中心”,后更名 为“环境科学与工程实验实践教学中心”.通过对教学中心的不断扩建, 由原来分散的教学实验室建设成为约2000m2的集中、独立实验室, 形成了专业基础实验、污染控制技术实验以及数据处理和工艺控制实 验课程体系.2009年,清华大学环境科学与工程实验实践教学中心 被评为北京市实验教学示范中心,后又被评为国家级实验教学示范中心. 同济大学环境科学与工程实验教学中心的前身是创建于1956年的 给水排水实验站,1994年组建成立独立的学院总实验室,2007 年更名为同济大学环境科学与工程实验教学中心,2008年被评为国 家级实验教学示范中心.

浙江大学环境与资源实验教学中心的前身是1939年国立浙江大学 所成立的农业化学系教学实验室.1999年对本科生实验课程体系和 管理体制进行全面改革,以“浙江大学土壤与农业化学基础实验室”为 基础,组建环境与资源实验教学中心;2000年成立浙江大学环境与 资源实验教学中心,2007年被批准为浙江省首批基础课实验教学示 范中心.哈尔滨工业大学市政环境实验教学中心是在市政环境工程学院 所属的环境工程、环境科学、给水排水工程和建筑环境与设备工程等 多个专业基础及专业课实验室的基础上,于2000年8月组建成为大 型、综合性的实验教学中心,面积6000m2,下设分析测试部、实验 教学部和综合业务部等3个部门,为教学、科研和学科发展提供服务. 此外,天津大学、南京大学等,也都通过整合环境实验教学资源,先后于 2002年、2003年成立了环境专业实验教学中心,并针对学科特 点构建了各自特色的环境实验教学模式.如南京大学提出的“理论与实 践结合、宏观与微观结合、经典与现代结合、实验教学内容与科学研 究结合、基础实验课程的学习与科研训练结合”的实验教学模式等,并 于2009年被评为国家级实验教学示范中心.
2高校环境实验教学体系建设综合比较
我们调研了国内10几所重点高校的实验教学体系(不含课程设计)的 建设情况,并从实验课程内容、教学方法、硬件建设、管理机制等几个 方面进行了比较.从调查结果来看,目前国内重点大学在环境科学与工 程专业上开设的主要实验教学课程有以下特点.
2.1实验课程的设置环境监测实验、水污染控制实验、大气污染控 制实验和环境微生物实验是多数高校的本科生必修课.由于这4门实验 课都是环境专业中比较传统的实验课程,因此在相应实验内容设置上, 各高校相差不是太大.但环境工程原理、固体废物处理实验、环境化学 及环境数据处理实验等新兴实验课程,高校中目前开设的还相对较少. 清华大学实验课程的设置较全面,涉及水、气、固等所有环境介质,并 开设了环境数据处理及信息实验课.

2.2实验项目类型主要可以分为两大类:操作型实验和演示型实验. 操作型实验又可分为基础型、综合型和研究型.不同高校其分类方法略 有不同.
2.2.1操作型实验(1)基础型实验.目的是通过实验帮助学生验 证课堂所学理论知识,掌握必备的实验操作技能.所有高校都设置了一 定数量的基础型实验项目,如环境监测实验中水的物理性质、碱度、硬 度的测定等,环境微生物实验中显微镜的使用、大肠杆菌群数的测定、 培养基的制备以及水中菌落总数测定等,以及环境工程原理中传质系数 的测定等,都属于基础型实验.(2)综合型实验.是在学生掌握了一定的 专业基础知识和基本实验技能之后开设的综合型实验课程,目的是培养 学生运用自己掌握的理论知识和实验技能,系统地完成一些具有一定深 度和广度的综合型实验.该类型实验要求学生有系统、有深度、规范地 完成实验内容,从而使学生得到包括实验设计、方案实施、结果分析等 全方位的培养和训练.在全部实验项目中,综合类实验所占比例一般较 大,如清华大学环境科学与工程实验实践教学中心,综合型实验项目的 比例为43%.清华大学“校园环境监测”是一门典型的综合型实验. 围绕“校园环境”这一主题,学生通过自由组合,分别从水、气、固、 噪声等研究领域确定研究课题,并通过充分的文献调研与小组讨论,形 成可行的实施方案.春季学期结束之前学生进行统一汇报,由主讲教师、 实验教师、助教、各小组组长等组成评委,对其方案进行可行性评价并 指出改进之处.夏季学期集中安排时间进行实验方案的实施,期间实验 教师与助教全程指导.实验完毕,经过数据分析、结果讨论,并以 ppt 的 形式在限定时间内向全年级同学和有关教师汇报,并接受提问、评委打 分,最终给予实验成绩.(3)研究型实验.是在学生掌握相当的专业基础 知识和实验技能后参与的研究项目或自主提出的探索性实验研究课题. 这些研究型课题主要要求学生在导师指导下,通过自主开展实验研究, 学生在背景调研、方案设计、系统搭建、数据处理和结果表达等多个 环节中,养成独立思考和积极进取的科学精神,以实现培养学生的创新 意识、观察能力、动手能力、分析问题和解决问题的能力,因而是培养 顶尖创新型人才的重要步骤.例如清华大学“水处理实验”中的混凝实

验,由于实验水样千差万别,对不同的水样、不同的混凝剂或助凝剂,其 最佳混凝条件各不相同.因而要求各组根据自己的兴趣从指导书所提供 的参考实验方案中进行选择,或者发挥创造力自行确定实验方案.
2.2.2演示型实验某些实验项目受实验条件或课时所限,通过模 型或多媒体教学向学生展示复杂实验内容,旨在扩大学生知识面.例如 水污染控制实验中可开展近15个实验项目,但一般高校只选择其中的 5~9个实验项目,有些高校,如哈尔滨工程大学再选择一些实验(如沉 淀池、SBR 反应器等)作为演示实验项目.另外,对于大学生研究训练项 目(SRT)类型的实验,不同高校对其分类与定义存在差异.有些高校将其 列为课外科技创新活动,而未归为研究型实验,如清华大学、哈尔滨工 程大学;有的高校将其作为一类创新型实验,如同济大学.
2.3教学管理与设备条件建设如前所述,目前很多重点高校都建立 了独立的环境实验教学中心,承担全部(本科、研究生)实验教学任务, 并由专职实验人员进行实验课程的建设、教学、管理及实验室维护.多 数实验教学中心配备了大中型分析仪器,如气相色谱仪、液相色谱仪、 离子色谱仪、TOC 分析仪、原子吸收光谱仪、分光光度计等.有的中心 实验教学与科研几乎完全分开,教学中心独立拥有实验教学所需的大型 仪器与设备,在开展实验教学的同时,对校内外开放,如浙江大学;有的 是拥有其中主要的几种常规大型仪器,昂贵的大型仪器如 ICPGMS 等则 依赖于单位科研平台,如清华大学;有的则是教学与科研共用,如天津大 学、哈尔滨工程大学.自主研制设备是实验教学中心的重要任务之一1 5,今后各实验教学中心还根据实验内容需要大力自主研制与改进教学 设备,如清华大学研制的电袋除尘设备、氮氧化物的催化净化设备、过 滤反冲洗装置、有机废物好氧堆肥装置等20余套;浙江大学研制的活 性炭吸附实验装置、高效脱氮除磷生物反应器等40余套.这些设备在 开展高质量的实验教学中发挥了重要作用.
2.4教学方法与手段改进由于以往实验课程存在着安排欠合理、学 生数较多、场地和资金的限制、人员编制的限制等问题,导致目前许多 高校仍以“菜单式”集中教学为主,学生的主动性和能动性难以得到全

面发挥.不少高校已经意识到该类问题并进行改进.如清华大学、浙江 大学、同济大学等高校率先开设的研究型实验或建设科技创新基地,从 实验项目来源、硬件条件、实验时间的保障等各方面,为学生提供旨在 培养高素质、高能力的创新型专业人才的实验系统平台.
2.5实验教材建设与实验课程的开设数相比,目前各高校正式出版 的环境专业实验教材偏少,一般3~4部,多数采用自编实验讲义的形式. 这些教材有的是实验部分独立成书,有的是与理论课教材编著在一起. 实验教材的编写与出版是目前高校环境实验教学中相对比较薄弱的环 节之一,应在今后的建设与发展中得以加强.
3结束语
综上所述,近几年国内高校在实验教学模式上较早期的传统教学方法 有了很大改进与提高,但在很多方面还有待加强,如:(1)实验课程设 置覆盖面趋宽,但课程体系的建设仍有待完善,需要根据学科的发展趋 势适时开设新的实验内容,新型实验课程如固废处理、环境工程原理、 环境信息处理等实验课程,今后应加大建设投入;(2)实验项目类型多 样,基本涵盖基础技能训练、综合能力与创新能力培养等重要环节,创 新型实验项目应注重科研成果的及时转化;(3)加强实验硬件建设,并 及时将不断涌现的新技术、新实验手段应用到实验与实践教学中;(4) 通过建立“实验教学中心”,统筹资源、合理安排,教学中心管理的科 学化与规范化将成为今后工作的重点与挑战。
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