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城市污水处理实验报告

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城市污水处理实验报告

城市污水处理实验报告范文第1篇

    1?改革实验课程的设置

    我们将过去独立、互不相关的微生物实验改为一连续的探索性的大实验,开设了一门“环境工程微生物综合训练”的独立课程。课程放置在学期结束时的实践周中进行,集中对学生进行微生物的培养、分离、鉴定和污水处理应用的基本操作的训练过程,这样强化了对学生基本技能和动手能力的培养。综合训练的主要内容包括:首先在制备各类培养的基础上,采取不同的环境样品中进行接种、培养,通过菌落和个体形态观察,纯化细菌、放线菌或霉菌和酵母菌,然后学生以自己分离、纯化的菌种为材料继续进行以后的实验,在对细菌形态观察、革兰氏染色和菌体大小测定基础上,最后做细菌的生理生化试验,对细菌做出初步鉴定,并将分离出来的细菌用于生活污水的处理上。环境工程微生物综合训练的主要实验内容和所涉及的知识点见表1。改革后的综合训练使原来孤立、不连续的实验形成一个连续的整体。在微生物的菌种的培养和分离,纯种的计数和鉴定等方面强化了学生的实验技能。各种基本操作技能在微生物综合训练中多次操作,反复应用,能大大提高学生的微生物技能的综合应用能力。

    验证操作性实验相对较多,设计性、综合性实验相对较少是目前实验课程教学中的突出问题,这对培养实用型人才极为不利,也不利于调动学生的学习兴趣和积极性。我们将一些应用性、综合性和学生感兴趣的实验课题,作为选作实验,供感兴趣的学生通过查阅相关资料,综合运用不同实验技术,设计实验方案,通过教师指导和小组讨论确定方案并加以实施。实验后综合分析实验结果,撰写科创论文。比如,“微生物诱导腐蚀”的选作实验,主要是研究研究厌氧微生物对金属腐蚀过程,使同学们扩大对微生物环境作用的了解,增强学生的学习兴趣和实践动手能力。这样,既能提高学生对实验的兴趣,又能促使他们将所学的理论知识应用起来,从而加深对环境工程微生物课堂教学内容的理解。(如表1)

    2?重视视频实验教学的应用

    微生物个体微小,学生对它的感性认识不多,这使得许多有关微生物的概念变得抽象、难以理解。在实验教学中,有目的的引入了视频实验等多媒体教学的方法,可以增加实验教学的直观性和趣味性,并在一定程度上弥补实验教学经费紧张等问题。我们不仅制作了环境工程微生物的多媒体课件,而且采用视频教学短片,向学生展示基本的实验操作,以及相关实验技术的发展及其在生产或科研中的应用。这些改革以视频的形式向学生展示实验的基本过程,具有较强的直观性,通过屏幕清晰形象准确地展现每一个步骤,使学生掌握实验操作技能的关键所在加深了学生对使微生物的实验规程和操作技巧理解,如无菌操作技术、微生物的分离和培养技术、消毒灭菌技术、斜面、液体、平板接种培养方法等。采用多媒体进行实验教学,具有形象、生动、信息量大的优点,结合教师在实验过程中的讲授和示范,有利于学生在脑海里建立每一种实验操作的标准和规范。因此应该加强多媒体在环境微生物学实验教学中的应用。

    3?强调实验前的准备工作

    传统的实验课程教学方法是由实验教师帮助学生完成很大一部分准备工作,学生只是按教师的讲解和实验手册的步骤进行操作。我们在微生物综合训练中,改变实验课中讲解过多的现象,只是重点讲述实验成功的关键并事先提出思考题,让学生们带着问题去进行实验,让学生通过实验归纳出结论,从而理解和验证微生物学的基本原理。教师在实验中起指导作用,着重培养学生的动手能力。由于综合实验涉及的内容很多,所以我们要求学生先复习以前学过的知识并写出实验计划(包括实验目的、原理、仪器、材料、步骤),然后在课堂上对实验计划进行讨论,讨论后学生再进行修改,最后由教师审定。审定合格后,学生方可开始进行实验,这是可以提高学生的实验培训的主动性。实验从实验材料的准备到每一步实验都由学生自己动手,教师只起检查和辅导示范作用。让学生明白每个实验步骤操作的好坏对后续实验的进行有直接的影响,培养学生整体的实验观念和细心的操作习惯。由于是学生自己进行实验的准备工作,可以加深对实验的目的、原理、方法、步骤的了解,实验效果很好。

    4?改革实验课程的考核形式

    综合训练的考核是既是课程设置的要求,也是对学生实验技能学习的一种督促和检查。在微生物综合训练中,我们将学生4~5人分为一小组,同一组的每位学生既有分工又有合作,每位学生都独立进行无菌操作、接种培养等工作。在材料的准备和实验完成的整个过程中,任何一个步骤的失误都将直接影响最终结果,因此我们要求每位学生规范操作,仔细观察,及时记录,培养严谨的科学态度和独立操作能力,老师对每位学生的操作和实验结果都做出客观的评价。将综合训练考核分为预习、操作、实验报告三部分记分。在实验过程中,进行现场指导,当场考核,不仅要看实验报告,更要依据预习、现场实验操作和实验结果综合考核。在操作考核中既有单独的个人操作考核,也有分组的操作考核。实验报告要实事求是,严格杜绝相互抄袭现象。要求学生在实验报告中对实验过程和结果进行详细记录和分析,养成一个善于分析问题和总结问题的好习惯。实验报告中的分析与讨论是很重要的内容,我们鼓励学生在分析讨论中自由地写出自己对实验的理解,比如哪些操作步骤没有做好,或者在实验过程中容易出现什么问题,如何避免等,还可以提出对实验设计修改的建议。通过对实验问题和结果的分析、讨论,可加强学生对理论知识的理解,大大提高学生分析问题和解决问题的能力。

    通过这些改革措施,使学生能够认识到实验课的重要性,同时也提高了实验课的地位和学生的积极性,教学质量有较大的提高,为环境工程专业后续课程教学的展开和将来毕业论文的顺利完成打下基础。

    5?培养工程实践观念

    我校是具有电力特色的地方性高等学校,环境工程专业是从电厂化学专业基础上衍生和发展起来的。我校环境工程专业的课程设置强调重工程、重实践的专业特色。环境工程微生物学需培养学生分析和解决环境工程问题的思维模式,要使学生了解微生物在环境污染物治理中的作用原理,而不是仅仅停留在微生物学本身基本的实验操作上。我们在微生物综合训练课程设计别注意结合工程应用问题,充分围绕教学队伍的科研课题及实习单位的生产展开,注重培养学生的工程实践能力。我们根据本专业教师承担的科研项目,通过课题的形式,组织一些对环境工程微生物感兴趣的学生,参加到教师的科研项目中。一些老师在设计新的污水处理工艺时,经常会有很多项目指标需要测试,只要合适,我们也将样品拿来让学生在实验教学中做。这样就培养了学生从工程角度思考和解决实际问题的能力。

城市污水处理实验报告范文第2篇

关键词:水污染控制工程;教学改革;教学手段;实践教学

中图分类号:G642.0 文献标识码:A

“水污染控制工程” 是环境工程本科专业的专业核心课之一,同时又是工程应用性极强的课程,其教学目的在于使学生系统地了解和掌握各种水污染控制技术的原理及应用,培养学生运用理论知识和方法解决实际污水处理问题的能力。如何搞好这门课程的教学,以适应培养环境工程应用型高级工程技术人才的需要,笔者对本课程教学改革进行了一定的探索和实践。

一、课堂教学内容设置改革

现行各种教材采用的编写体系,是按照废水或污水中污染物的不同存在状态,分别介绍各种分离和转化处理方法的理论及有关单元操作。这种编写方式能较系统地介绍水污染控制过程中的各种单元操作技术,有利于学生掌握有关的基本理论和原理。但对于培养学生综合运用知识解决实际问题的能力存在不足。因为实际生产中,我们所接触的工业废水多按产生废水的工业部门来命名,如冶金工业废水、纺织工业废水、制药工业废水、造纸工业废水等。上述每种废水往往都含有多种形态的污染物,针对这些实际废水,学生在选择具体的处理工艺方面,常常感到束手无策。为了培养学生综合处理废水的能力,在教学内容上我们作了一定的优化和调整,基本上按照原理――计算――工程应用――案例分析来进行教学。案例分析是以上述各种实际废水的处理为中心,以激发学生的学习兴趣,提高教学效果,培养学生综合运用知识的能力。

水污染控制工程技术发展十分迅速,新的工艺方法和技术的开发应用日新月异,因而在课程教学过程中,应不断更新和充实课程教学内容。课堂教学中应紧密结合与本课程相关的各项研究成果,进行污水处理前沿进展方面的介绍,使学生掌握本课程的最新发展动态。

二、课堂教学手段与方法改革

水污染控制工程的教学内容含有许多工艺流程图、构筑物结构图以及一些原理示意图等,知识架构复杂,内容丰富。在教学过程中,为体现该课程“过程工程”的基本思想,使该课程的知识架构体现出更强的逻辑性,知识内容的诠释更形象生动。教研组不断改进和完善多媒体课件,以形象、逻辑的ppt、录像、图片、动画等多媒体课件来强化水污染控制工程教学,增加课堂教学的趣味性和直观性。

强调教与学的互动。采用了在学生对教学内容预习的基础上,由学生对规定内容进行分析介绍和教师点评总结的教学方式,充分激发学生学习的主动性和积极性,由被动地接受知识变为参与和主动的学习过程,加强了学生思考问题、分析问题和解决问题的能力。在课堂教学过程中,实施了“实践式”和“提问式”教学方法。前者在要求学生提前预习课程内容的基础上,利用一定的时间由学生“讲课”,然后由教师总结分析,提出知识要点。后者是教师在课堂上经常以提问的方式,引出问题,由师生共同讨论。这两种教学方法,促进了师生的充分互动,抓住了学生的注意力,也有效地活跃了课堂气氛,提高了教学效果。

开展现场实践式教学。例如在学习气浮池、曝气池等构筑物的结构和工作原理时,由于实验室有现成设备,直接在实验室开展相关教学,使学生真实的面对实物设备,增加学习兴趣和效果。

结合在课程教学中增设课程大作业,通过学生的读书报告、课外实践等方式,使学生深入理解水污染控制的发展与研究现状,提高学生查阅文献、写作以及口头表达等能力,培养获取知识的技能、技巧。为加强学生对专业词汇的掌握量和提高学生的英语应用能力,多媒体课件多采用中英文对照,讲课以中文为主,英文为辅,将《水污染控制工程》和《专业英语》紧密的结合在一起。

三、实践教学改革

本课程采用了多种形式的实践教学,包括课程实验、综合实验、课程设计、认识实习、生产实习、科研训练和社会实践等,理论与实践教学环节达到1:1,使学生在实践中提高实践能力和综合素质。

(一)实验教学内容及考核方法改革

《水污染控制工程实验》主要有验证性、综合性和设计性实验三种。我们在开好验证性基础实验课的基础上,加大了开放式的综合性和设计性实验的比重,在综合性和设计性实验的教学方法上也作了较大的改革。如《活性污泥的培养及完全混合式曝气池处理城市污水运行效果实验》内容多,培养活性污泥耗时长,无法只利用课堂时间进行实验。因此,我们把实验内容和任务布置下去后,让学生先查找资料自行设计实验步骤,再集中讨论实验方案的可行性之后,学生先利用课余时间进行活性污泥培养驯化,等活性污泥成熟后,再集中时间对城市污水进行处理和水质指标的监测,分析各组的处理结果并讨论原因。《污水的采样、监测及处理》实验,把《环境监测》和《水污染控制工程》课程内容结合起来开设的综合实验,从原水的采集、主要污染指标的监测至污水处理方法的选择,使学生了解到水污染治理的整个过程。

综合性、设计性实验是把《水污染控制工程》的理论知识和多种实验技能和实验方法加以综合、相互渗透的实验形式,带有一定的研究性、探索性和创新性,在一定程度上弥补了传统验证性实验的缺点和不足[1]。它不仅需要综合的实验技能、独立的设计能力,还能培养团队协同合作的精神,对贯彻我校成功素质教育,满足学生全面发展也有重要意义。

以前的实验成绩重在考核实验结果和实验报告,现在我们把实验评价结果侧重于实验过程之中,对学生的整个实验过程进行总体评价,考核的内容和范围为:课前预习、创新能力、操作技能、实验态度、实验结果和分析报告等。改进考核方法,调动了学生实验的积极性和创造性,而且还提高了实验的正确性,促进实验整体水平的发展。

(二)课程设计内容和考核方法的改革

《水污染控制工程课程设计》的教学目标,是使学生在系统地掌握有关水污染控制工程基本原理和方法的基础上,初步具有分析和解决水污染控制方面实际问题的能力[2]。因此,在本学期课课程设计中,我们在设计任务中一改过去只设计生活污水的二级处理,而是给出不同来源的污水如制药污水、印染污水、医院污水、生活污水等,让学生分组选题进行设计,一方面增加学生综合应用知识解决实际问题的能力,另一方面也防止了“千人一面” 的现象。教学过程中,鼓励学生在现有技术经济条件下,突破传统工艺,利用自己所学知识,通过努力设计出技术更先进、工艺流程更合理、投资更少和运行费用更低廉的新型水处理系统。

课程设计结束后,除了要求学生提交设计报告和设计图件外,结合设计过程中出现的问题和报告、图件完成情况及时总结讲评、开展讨论。在考核上采用评优答辩的形式,由老师组织全班学生参加评优学生的答辩,学生介绍其设计思路、特点。对于优秀报告和设计图纸大家可以进行传阅,在此基础上指导教师进行详细的讲评。经过总结讲评和讨论,学生能够真正掌握设计过程中应注意的一些问题,掌握设计参数的正确选取方法以及设计方案的编写和图纸的绘制方法,从而达到课程设计的教学要求。

参考文献

[1]郭昌梓,孙根行. 水污染控制工程实验教学改革的探讨[J].实验科学与技术,2008(2).

城市污水处理实验报告范文第3篇

我校给水排水工程专业实验教学主要是《普通化学》、《水分析化学》和《水处理微生物学》配套的基础实验以及为《水质工程学》配套设置的32学时的水处理实验技术,同时4学时的《建筑给水排水工程》演示实验,使学生通过实验教学加深对水处理基本原理的理解,培养学生实验方案设计的初步能力、一般实验技能、实验仪器、设备的基本应用及进行科学研究的初步能力,但在多年教学中发现实验教学存在一定的问题。

1.1实验教学得不到重视,实习环节不系统作为新升本不久的地方院校,教学中多注重工程设计环节教学实践及能力培养,忽略了实验教学的重要性。水质工程学实验教学从属相应的理论课程,是水处理理论结果的验证和演示,是理论教学有效补充,对但实验教学内容陈旧,多为演示及验证性实验,导致教师对实验重视不够。在有限的时间内,学生按照事先给定的实验指导书中的方法和步骤进行操作,得到相应的实验数据,填入实验报告单,得到实验之前就已经知道的结论。这种实验教学方式导致学生在实验过程中处于被动地位,学生主观能动性和积极性得不到发挥,对实验教学环节不够重视,更谈不上创新意识、独立分析问题和解决问题能力的培养。

1.2专职实验教师缺少,教师积极性不高课程授课教师一般重视课程理论教学与工程实践项目,不愿意将精力放在实验教学上,实验室缺少专职实验教学指导教师,目前本校给水排水工程水处理实验室仅有专职教师一人,既要进行实验室仪器设备的日常维护和文件管理,还要兼顾部分理论课教学,且实验室管理人员没有得到应有重视,工作积极性不高,尤其是对待实验教学方面,多以匆匆按照指导书的内容完成了事,最终导致学生实验小组人数尽可能多,实验内容尽可能少,实验过程尽可能简化,实验报告书批阅不仔细。

1.3实验设备利用率低,先进检测设备少由于学校办学条件限制及实验室面积和实验经费原因,实验仪器设备台套数较少;另外,实验室设备管理体制不够完善,设备共享性差,致使设备利用率低。同时实验室管理手段还比较落后,管理水平低,实验室实行的依然是比较落后的、传统的封闭式管理方式。实验室设备服务对象单一,各项管理制度依然不健全,实行封闭式管理,严重影响设备利用率。由于资金问题,实验室大型的实验仪器设备基本没有,实验室综合性人才普遍比较缺乏,同时具有较强专业背景的授课老师忙于理论教学及横向工程项目,疏于对专业仪器设备的掌握和实验课程教学,导致实验室现有设备作用不能充分发挥,造成设备利用率低。

2开放性实验教学体系的建立

2.1开放性实验教学内容组成体系凭借学校应用型人才培养的战略实施和湖南省省级特色专业建设契机,根据“弱化验证性实验,强化综合、设计性实验”新的教育发展趋势,以及“验证型实验巩固理论知识,综合实验提高综合素质”的教学思想,利用现有资源,对原实验教学内容进行重组,选择一些综合性强、设计性强、工程背景较强的实验进行重新设计,构建“基础实验—综合实验—开放性实验”多层次实验教学体系,加大综合、设计型实验力度,并以开放性实验适应不同层次的学生要求,形成新的实验教学体系,着力培养学生自主学习和动手能力,使学生学习本课程后能够到水处理厂经过短暂培训后直接上手操作。基础实验主要包括普通化学实验、水分析化学实验、水处理微生物学实验及水力学实验,实验过程主要由学生预习实验报告,教师利用PPT讲解实验基本要求、分析仪器和相关设备原理、实验流程及操作过程、数据处理要求等,学生在教师指导下完成。根据实验室教学条件采用以一个或者半个班为单位,一般按4~6人一组,分工协力完成本组实验,理论课主讲教师与实验指导教师共同指导,保证每个学生亲自动手完成实验。综合性实验是指实验内容涉及专业课程综合知识或与本课程相关课程知识的实验。综合实验要求指导教师给定实验目的要求、实验条件及所学理论知识和基础实验操作技能,由学生自行设计实验方案并加以实现;实验过程中,学生自行根据实验基本要求及目的制定实验计划,经老师同意后完成实验。实验指导教师根据学生实验的需要,在实验器材与药品上配合完成学生完成综合性实验。开放性实验主要针对学有能力、学有兴趣的学生设置的针对性实验项目。实验主要依靠学生自主设计,在掌握基础实验、部分综合实验操作技能的前提下,进行自选项目的实验,采取4~6人小组预约方式,实验在指导教师的辅助下由学生自主完成。学院根据实验项目需要给予不同程度的经费资助,实验完成后由指导教师组织相关教师进行项目答辩,通过答辩后相关资料交由院部整理备案。

2.2开放性实验教学管理体系开放性实验单独设课,指导教师单独计算教学工作量,实验课程由教学及科研经验丰富的教师担任,专职实验教学人员辅助教学与指导,实现实验室的全面开放或阶段性开放。实验前实验小组人员必须掌握给排水专业实验仪器的使用和操作技能,熟悉掌握实验任务书、指导书及操作步骤,学生进行网上预约前,需由实验指导教师核准实验小组对实验的准备工作后可进入预约系统,预约成功后按预约时间进入实验室按实验目的和要求完成实验项目,实验指导教师负责答疑和考查,实验室专职教学人员负责监督实验仪器设备的使用和操作指导。实验完成后,实验仪器设备需提交给实验专职教师进行核查。实验完成后将实验报告提交给实验指导教师审查,由实验指导教师组织进行答辩,进行实验成绩评定,并将考核结果及存在的问题及时在实验教学平台网上公布。对实验资料交由院部归档管理,学生随时可以查阅实验完成和考核结果。

2.3开放性实验教学保障体系开放性实验教学的顺利进行,需要完善的保障体系支持。首先,教研室教师对本专业开放性实验教学的顺利开展大力支持,开放性实验教学选择科研经验丰富、专业知识全面的的老师担任,实验室专职教师进行辅助,教研室教师集体进行开放性实验教学评估,形成比较完善的开放性实验教学指导和监督体系。其次。学院对于开放性实验均给予经费支持,支持力度也在逐年增大;此外,本专业为湖南省特色建设专业,对实验耗材有专用经费进行支持,可确保开放性实验的顺利完成。学校给水排水特色专业建设网站上建立了实验教学网络平台,形成给排水开放性实验室教学网络辅助教学。再次,针对给排水开放性实验教学的特点与需要,建立了灵活的实验室教学管理制度,方便实验的顺利开展。针对教师重视理论课教学、忽视实验教学的情况,经学院批准,制定了教师参与开放性实验教学的工作量计算方法,规定理论课教师必须参与实验课的教学与实验室管理。

3学生工程设计能力的培养

给水排水工程专业具有实践性强、工程应用背景浓厚的学科特点,学生除应掌握扎实的专业理论知识外,还需培养动手能力、团队协作精神、工程实践能力和专业理论知识应用能力,实现复合应用型人才的培养目标。鉴于CAD课程在给排水工程规划设计中的重要性,在专业课教学中,调整了给排水CAD的教学大纲,在工程实践性极强的《泵与泵站》、《给水排水管网系统》等课程的课程设计之前完成给排水CAD的教学,相关课程设计要求学生运用CAD设计软件完成,初步锻炼学生运用CAD软件进行工程初步设计的能力。吸收专业知识掌握好、CAD软件运用熟练的学生进入教研室老师组建的市政工程设计室参与老师横向社会服务项目的完成。近年来,学生在教师负责的横向课题如水资源规划、给水工程专项规划、排水工程专项规划、给排水管道施工图设计及给水厂初步设计等领域发挥重要作用。此外,每年教研室均组织给排水设计大赛,吸收设计能力强的学生进入设计室学习与工作,做到设计室向学生的开放。从实际结果看,进入设计室的学生在教师指导下,工作热情积极,服从设计室管理与调配,工作中不计报酬,以锻炼自身的工程设计能力为目的,其自身工程设计能力均有较大提高。

4开放性实验教学存在的问题

本校给排水开放性实验教学由于组织实施时间较短,实际运行中存在较多问题。由于开放性实验具有独立性、设计性及创造性等特点,在实验过程中,指导教师只负责实验方案的审查,实验过程的指导。实践证明,开放性实验教学有助于地方高校应用型人才的培养。结合本校给排水工程开放性实验室的运行,开放性实验教学存在以下问题:

4.1重设计、轻实验开放性实验教学对提高给排水专业实验教学及理论知识的提高具有重大意义。但多年形成的教学传统短时间内仍难以改变。重社会服务项目、轻纵向科研的教学风格也使得学生更加注重自身工程设计的能力培养,学生对实验项目不够重视,认为实验对其将来要从事的工作帮助不大,心理上的不重视也导致了开放性实验实施的困难性。对此,学科带头人向学生强调了实验的重要性和必要性,统一思想认识,调动学生的积极性。因此,开放性实验教学的实施仍然需要较长一段时间的认知过程。

4.2经费投耗大开放性实验教学势必增加实验器材及药材的耗用量,加上原来实验室器材基础薄弱,先进的实验设备少,这都给给排水开放性实验的顺利开展增加了难度。学院以“湖南省给水排水工程特色专业”和学校“应用型人才培养”的目标为契机,加速了给排水实验室实验仪器的更新,自行设计制作了部分实验器材,并对实验耗材进行统一管理,从各方面尽量做到节约。虽然目前有特色专业专项经费支持,但从长远发展来看,仍面临经费短缺现象,需要多方面拓展经费来源。

4.3实验内容及组织难度大开放性实验的目的在于提高给排水实验教学的内容和层次,实验内容注重学生理论知识的应用和综合专业能力的培养,提高学生独立解决问题和团结协作的能力。由于各种条件限制,开放性实验的选题遇到较多困难。指导教师根据实验室条件、专业研究热点以及纵向科研项目在给水处理、污水处理及生态环境等方面给予选题指导,最大限度地丰富学生的选题范围。同时,鼓励学生结合自己的兴趣,踊跃参加校级、省级大学生科技创新项目的申报和研究工作。由于开放性实验的特殊属性,实验过程中耗材的增加、实验仪器的损坏以及实验时间的安排等因素均给开放性实验的组织带了了难度。

5结束语

城市污水处理实验报告范文第4篇

关键词:环境化学;教学改革;课程建设

环境化学是环境科学与工程专业的重要基础课,主要研究有害污染物在环境中的迁移、转化和效应[1]。在污染源分析和确定、污染消除和控制、环保策略和措施的制定等方面起着重要的作用[2]。目前环境恶化、矿产资源短缺、土壤退化、生物多样性减少等全球环境问题日益突出,新的污染物不断出现,环境化学的研究也在发展[3]。高校环境类专业开设环境化学课程,能够提高学生对环境问题的认识能力,增强环保意识和对环境污染的防治能力。环境化学课程教学质量的提高能够为后续专业课程的教学打下基础,在教学过程中进行改革和创新,培养学生的学习和专业兴趣,使学生既能掌握基本理论,又能够应用所学知识解决环境问题的能力,为培养综合素质型人才打下基础。笔者从事环境化学教学工作10余年,文中从课程设置、教学内容更新与方法的改进、实验实践教学以及考核等方面(图1),对环境化学课程进行教学改革探讨,望能为高校环境类专业课程的建设和教学的发展提供参考。

1教学现状

让学生牢固掌握环境化学课程基础知识和理论,是环境化学教学的主要教学内容和学生学习的重点[4]。在之前的教学中,环境化学开设在大一上学期,学生的基础化学知识来源于高中的学习,这是远远不够的,在学习环境化学时感到吃力。因此,在环境化学的学习之前,需开设无机、有机以及分析化学等课程,让学生掌握牢固的基础知识。教学时数安排不合理,环境化学教学选用教材为戴树桂主编的《环境化学》(第2版),共8章内容。原有的48学时太少,应该安排足够的学时才能够把理论讲完。教学过程中应注重知识的更新和发展,弥补教材内容的不足,使教学内容能够反映环境化学的理论、方法、技术等的更新。除了理论课,需安排实验实践环节,对理论知识进一步巩固。教学理念和教学模式陈旧,仍然是教师讲,学生学,教师的思维占据了主导地位,教学内容局限于教材,学生的创新思维和学习能力得不到培养[1]。课程考核体系面过窄,不应单以期末考试试卷的成绩来评定,而应当增加平时(如课堂讨论、课程论文和专题报告等)的成绩比例,才能对学生掌握知识的程度进行全面考核。实验教学需让学生参与实验前的准备,认真观察实验现象和总结,实验结果应独立分析。增加综合设计性实验项目的比例,让学生拟定实验项目和实验方案,独立完成。实验课的考核方式应对动手操作能力、创新能力等方面进行综合考查。根据上述现状,针对专业和课程特点,依据培养目标,完善教学大纲,对环境化学进行教学改革,培养综合素质型的应用人才。

2教学改革

2.1课程设置改革

环境化学课程具有承上启下的作用,在学习环境化学之前,先开设“环境学导论”进行专业引入,让学生对环境问题和所学专业有初步的认识。在课程学习之前,增设“无机化学”“有机化学”“分析化学”等相关基础课程,为环境化学知识的掌握打下基础。在培养方案的设置中,在大一上学期开设“环境学导论”“无机及分析化学”“有机化学”等基础课,环境化学安排在大一年级第二学期。环境化学共8章内容,应根据培养目标以及专业要求,对各章节内容进行选择和侧重,选取第二、三、四、五、六章节作为重点教学内容,理论学时增加到64学时。实验环节设置28学时,包括基础验证性实验和综合性设计性实验,基础性实验锻炼学生的动手操作能力,综合性实验锻炼学生独立实验以及分析问题的能力。

2.2理论教学改革

环境化学课程理论基础较强,涉及的反应机理及过程较多、较难且枯燥乏味,改变传统的教学模式,探索有效的教学方法和手段成为必要。教学内容也应与时俱进,补充新的研究成果和发展趋势。2.2.1内容的更新和补充环境化学教材的更新滞后于其新理论、方法和技术的发展,应及时对教材以及教学内容进行补充,添加最新科研成果、案例及相关的环境保政策等,提高学生的学习兴趣,扩展知识面。(1)前沿知识的补充和介绍。补充反映环境化学发展的前沿信息,使学生能够及时了解环境化学的发展趋势。在大气环境化学一章中,补充的主要内容有:臭氧与PM2.5一样,成为夏天空气中的首要污染物,成为环保研究的新课题;气溶胶污染了空气,但是却能抵消温室效应;在无氟空调和冰箱的生产中,新型制冷剂的使用减少了对臭氧层的破坏;冬季的雾霾天气给人类健康带来的危害,垃圾焚烧产生的二恶英对环境的危害。在水环境化学一章中,以太湖、滇池蓝藻的爆发,青岛浒苔的大量生长来讲述水体富营养化,并探索氮磷等污染物在水环境中的空间分布和转化过程;典型持久性有机污染物(POPs)如有机氯农药等的来源、分布特征、输入途径等的研究成果;西昌邛海人工湿地生态修复原理等研究成果;成都市活水公园人工湿地净化水的典型例子等,并把笔者在科研中对水生植物吸收氮磷的研究成果进行补充,让学生了解前沿知识。在土壤环境化学中,补充超积累植物东南景天、蜈蚣草等对土壤重金属的修复情况等。(2)当前环境热点问题探讨。例如“垃圾围城”,城市生活垃圾的不断增长,高速发展中的中国城市,正在遭遇“垃圾围城”之痛。农业生产过程中,化肥及农药的施用、作物秸秆、废弃农膜、畜禽水产养殖产生的废弃物、农村生活污水和生活垃圾等使农村遭遇面源污染。饮用水安全问题是广大的重大的民生问题,保护好饮用水和水源地,直接关系到民众的健康和利益。“环境激素”以及“持久性有机污染物”的危害是近年来被广泛研究和讨论的内容。冬季在我国多数城市出现的雾霾天气PM2.5等都是环境热点问题,通过在课堂教学中进行讨论,拓展了知识面,并激发学生的研究兴趣。(3)专家进课堂,进行专题报告。邀请学科和行业专家进行专题讲座,使学生了解国内外环境化学学科的发展现状。安排本市环保局工作人员、环境监测站工程师以及环保工程师进行专题讲座,引入前沿内容,并且对以后的就业方向、理论知识的重要性有更深的认识。2.2.2教学方法的改革和创新(1)结合区域特点,开展案例教学。以世界公害事件为例(如水俣病、痛痛病事件),通过多媒体,展示大量的污染图片。补充环境污染视频资料,展现污染情况,增强学生对污染的感性认识。在讲述大气环境化学时,展示伦敦烟雾和洛杉矶烟雾事件等的图片,让污染状况呈现,配上文字说明,让学生记忆深刻。结合本地的污染事件进行讲述,四川沱江特大污染,绵阳市涪江污染事件,草溪河的污染。大气污染以成都雾霾红色预警以及绵阳市越来越严重的雾霾天气为例。通过把身边的环境污染问题与环境化学结合起来,让学生感受环境污染的严重性以及学习知识的重要性。(2)利用网络资源、网络技术,开展多媒体教学。多媒体教学利用图片、视频、声音等先进教学技术,内容更加形象生动。在过程模拟、解决抽象问题、列表比较等方面能够克服传统教学的不足。例如:在讲解影响污染物迁移的天气形势(热岛效应、海陆风、山谷风)的时候,通过制作动画演示气流以及污染物的迁移过程,形象直观。在讲解水环境中颗粒物的吸附作用时,通过图片、动画演示、表格的形式表现表面吸附、离子交换吸附以及专属吸附之间的差别与联系。当前环境问题通过图片展示,例:大气污染图片(工厂污染气体排放、汽车尾气、雾霾天气)、水污染图片(污水排放、富营养化、赤潮)、土壤污染(农药化肥污染、生活垃圾、重金属污染)。通过电视、网络和其他新闻媒体收集相关素材,丰富课堂教学内容,让学生了解当前环境污染的严峻形势。多媒体教学过程中,学生可以把幻灯片拷贝下来,课后再去认真消化,使学生能精力集中地听取难点。通过邮件、QQ聊天工具等及时解决学生学习中遇到的问题,用QQ群分享课件、电子教案和环境视频等资料,及时和学生进行交流沟通,掌握教学状态和效果。(3)互动式和研究性教学。根据环境化学课程的特点,对教学内容进行设计,教师讲授后、师生互动进行讨论。每次讨论课后,提出与下次教学内容相关的讨论题目,进行分组,例如:曾讨论过的议题有“草溪河的水葫芦哪里来”“现在的农村还是小时的农村吗”“垃圾围城”等。让学生主动去查阅相关资料,认真思考,等上课时,根据相关议题进行发言和讨论。在讲解酸雨的形成时,提出议题“贵阳和兰州的降水”,让学生对比两个地方的降水pH值不同的影响因素并进行讨论,总结降水pH值的影响因素。通过分组讨论,最后小组长发言,让学生归纳总结,教师进行补充讲解,锻炼学生分析问题的能力。研究式教学通过分组,给出学生研究议题如“安昌河污染源调查”“草溪河富营养化问题”,分析污染形成原因、特征、危害并提出治理措施。

2.3实验实践教学改革

现阶段的实验教学中,多数是以教师为主体的模式,实验教师准备好实验所用样品、药品试剂、耗材等,实验前教师把实验目的、原理、操作过程、结果计算方法、注意事项等讲得很清楚,之后学生按照实验步骤和规程完成实验。学生没有去思考,无法从实验中获取知识和技能,不能提升学生实践和创新能力。因此,对环境化学的实验教学进行如下改革。以学生为主体,教师进行指导,通过工作任务的分配,让学生参与试剂准备、采样布点、实验用品和仪器准备的整个过程。例如:在地表水溶解氧测定实验中,依据实验要求制定任务分配表,并让学生分小组并相互协作完成。在实验中,引导学生对实验现象以及实验中出现的问题进行分析,培养分析和解决问题的能力,且增强了团队和作的精神。环境化学实验时数为28学时,设计7个实验,分为基础验证性实验和综合设计性实验。基础验证性实验培养学生的基本操作能力,加强理解教学中的理论知识。综合设计性实验系统应用所学基本理论、实验知识和操作技能,在老师的引导下,设计实验去解决实际问题。基础实验包括大气中TSP测定,有机物的正辛醇-水分配系数,水中溶解氧测定等,通过实验记录现象以及结果,并进行分析,形成总结报告,教师根据实验过程和结果予以点评。综合设计性项目如:校内河流草溪河水水质评价等,分小组写出设计方案,在教师论证其可行性后小组开展并完成实验,撰写实验报告或小论文[5]。除了课程实验,还安排课程的见习,包括到绵阳环保局、垃圾填埋场、绵阳永兴污水处理厂等实习基地进行参观学习,使学生扩展了基础理论,开拓了眼界,增强环保的责任感以及学知识的主动性。

2.4考试方式改革

课程考核能够让学生进一步了解、巩固、归纳和总结所学知识。采取教学全过程考核,考核内容包括:期末闭卷考试、平时成绩(作业、讨论和论文)、实验操作、实验报告及其科研小论文等多种形式,既重视结果又重视过程。将理论课成绩分为两部分,平时成绩占20%(作业10%;讨论5%;课程论文5%)和期末笔试成绩50%;实验课成绩占20%,考勤成绩10%。考核内容以应用为主,主要考核学生掌握和应用知识的能力[6-7]。

3成果与展望

通过对环境化学课程教学的改革,取得各方面的进展。通过案例教学、联系当前环境污染以及热点问题,激发了学生对环境化学学习的兴趣,拓宽了知识面。通过互动式和研究性教学,培养了学生探索和创新的能力。实践环节,锻炼了学生独立实验的创新能力以及协作能力。鼓励学生进行学生科研项目的申报,已有两组2015级学生申报两个学生科研项目,关于草溪河水质监测以及污染治理。学生主动参与教师的科研,积极申报学校的学生科研和创新项目,培养了独立科研的能力。环境化学课程教学改革和建设是一项长期的系统工程,需要有步骤、有计划的开展课程建设和改革,将课程建设落在实处,优化学生的知识结构和能力结构,走产、学、研结合之路,才能培养高质量和创新应用型人才,适应社会发展的需要。

参考文献

[1]高树梅,翟志才.“环境化学”课程多样式教学改革实践[J].中国电力教育,2011(32):118-119.

[2]胡星明.高校环境化学教学模式的探索和实践[J].合肥师范学院学报,2010,28(3):111-112.

[3]王强.多媒体教学在环境化学课程中的改革与实践[J].西南师范大学学报:自然科学版,2011,36(6):178-181.

[4]郑永红,张治国,姚多喜.环境化学课程教学改革与实践[J].淮南职技术学院学报,2012,12(2):62-64.

[5]齐云,迟杰,鲁逸人.环境化学实验教学之改革[J].实验室研究与探索,2008,27(12):104-106.

[6]马丽,李华,李辉.资源环境科学专业分析化学课程教学改革的研究[J].科教文汇,2015(7):50-51.