環(huán)境工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)課研究型教學(xué)的主要特點(diǎn)

傳統(tǒng)教學(xué)模式中，教師不但列出了實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)步驟，還明確了實(shí)驗(yàn)器材和藥品的數(shù)量、試劑的純度、實(shí)驗(yàn)方法，甚至連儀器組裝都包辦了。研究型實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，強(qiáng)調(diào)教師和學(xué)生之間的教學(xué)互動(dòng)，教師幫助學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，讓學(xué)生自己運(yùn)用已有的知識(shí)和上網(wǎng)檢索到的知識(shí)，與同組學(xué)習(xí)成員交流合作，讓學(xué)生自己根據(jù)學(xué)校實(shí)驗(yàn)條件確定實(shí)驗(yàn)藥品和儀器的類型、數(shù)量、實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)步驟，在研究中培養(yǎng)學(xué)生的能力。例如在“Fenton試劑降解阿特拉津動(dòng)力學(xué)性能的測(cè)定”實(shí)驗(yàn)中，教師要引導(dǎo)學(xué)生自己確定使用什么儀器和方法測(cè)定溶液中阿特拉津的濃度，如何用計(jì)算機(jī)軟件繪制測(cè)定阿特拉津濃度的標(biāo)準(zhǔn)曲線，讓學(xué)生自己思考FeSO4和H2O2用量對(duì)阿特拉津降解速率的影響，如何求降解過(guò)程中的速率常數(shù)和反應(yīng)的活化能。

傳統(tǒng)教學(xué)模式中，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容只是局限于所選用的實(shí)驗(yàn)教材，這在相當(dāng)程度上影響了學(xué)生對(duì)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力與分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。而在研究型教學(xué)模式中，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不再局限于實(shí)驗(yàn)教材，教師鼓勵(lì)學(xué)生聯(lián)系日常生活、學(xué)校周邊工廠和家庭所在地的環(huán)境問(wèn)題，鼓勵(lì)學(xué)生積極參與教師科研，注重實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的開(kāi)放性。例如筆者經(jīng)常組織學(xué)生到學(xué)校所在市調(diào)查冶金、印染、電鍍、制藥等化工行業(yè)以及城市污水處理廠和垃圾填埋場(chǎng)的污水處理情況，經(jīng)常從這些行業(yè)帶樣品讓學(xué)生做實(shí)驗(yàn)，為學(xué)校周邊地方行業(yè)污水處理提供實(shí)驗(yàn)參數(shù)、檢測(cè)方法和污水處理工藝。這樣學(xué)生的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不再拘泥于實(shí)驗(yàn)教材，而這種來(lái)源于生產(chǎn)實(shí)踐的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目大大提高了學(xué)生的積極性，學(xué)生的能力在研究性的實(shí)驗(yàn)中也得到了極大地提升。

環(huán)境工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)課研究型教學(xué)的主要教學(xué)過(guò)程

實(shí)驗(yàn)課研究型教學(xué)的主要教學(xué)過(guò)程包括：創(chuàng)設(shè)情境、確定實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的研究?jī)?nèi)容、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、研究性實(shí)驗(yàn)、效果評(píng)價(jià)五個(gè)階段。以“D201樹(shù)脂吸附法處理石油化工生化尾水”為例，論述環(huán)境工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)課研究型教學(xué)的主要教學(xué)過(guò)程。在環(huán)境工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師可結(jié)合生活實(shí)際、工廠實(shí)踐和學(xué)生已具備的基本概念、原理等來(lái)創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學(xué)生的求知欲和實(shí)驗(yàn)動(dòng)機(jī)。例如，石油化工水平關(guān)系到一個(gè)國(guó)家的國(guó)計(jì)民生，石油化工行業(yè)的污水是怎樣處理的，石油化工行業(yè)的污水經(jīng)生化處理后，是否能夠達(dá)到國(guó)家的排放標(biāo)準(zhǔn)。樹(shù)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(shù)脂吸附法具有分離效率高、溶劑消耗少、操作安全、能循環(huán)使用等優(yōu)點(diǎn)；樹(shù)脂吸附法在處理難降解生化尾水的同時(shí)，可對(duì)生化尾水中難生化的有毒污染物吸附、分離與回收，經(jīng)樹(shù)脂處理后可提高尾水的可生化性，樹(shù)脂還能循環(huán)使用。這樣引入實(shí)驗(yàn)“D201樹(shù)脂吸附法處理石油化工生化尾水”。確定實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的研究?jī)?nèi)容是研究型教學(xué)的關(guān)鍵，因?yàn)樗钦麄€(gè)實(shí)驗(yàn)研究型教學(xué)過(guò)程的載體。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的研究?jī)?nèi)容應(yīng)在學(xué)校實(shí)驗(yàn)條件允許的前提下具有探究性、可接受性，且能激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣。例如在“D201樹(shù)脂吸附法處理石油化工生化尾水”實(shí)驗(yàn)中，教師可引導(dǎo)學(xué)生上網(wǎng)查閱“石油化工行業(yè)的污水排放標(biāo)準(zhǔn)”。在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)下結(jié)合學(xué)校實(shí)驗(yàn)條件，確定實(shí)驗(yàn)的研究?jī)?nèi)容：樹(shù)脂處理前后化學(xué)需氧量（CODCr）、生化需氧量（BOD5）、氨氮、pH值、電導(dǎo)率等參數(shù)的測(cè)定、樹(shù)脂吸附法處理石油化工生化尾水的實(shí)驗(yàn)優(yōu)化條件。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的研究?jī)?nèi)容，學(xué)生上網(wǎng)查閱“中國(guó)期刊網(wǎng)”、“Elsevier”、“Wiley”數(shù)據(jù)庫(kù)，仔細(xì)查看和閱讀“與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容”相類似的研究論文；學(xué)生在小組討論的基礎(chǔ)上明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)原理，并具體設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，確定實(shí)驗(yàn)步驟、儀器藥品的種類和數(shù)量。例如在“D201樹(shù)脂吸附法處理石油化工生化尾水”的實(shí)驗(yàn)中，在查閱文獻(xiàn)基礎(chǔ)上，學(xué)生確定了具體的實(shí)驗(yàn)步驟：第一步，選擇樹(shù)脂。依據(jù)樹(shù)脂對(duì)石油化工生化尾水中CODCr的去除率和樹(shù)脂的解吸效率，從眾多的商業(yè)樹(shù)脂中篩選出D201樹(shù)脂。第二步，優(yōu)化樹(shù)脂吸附條件。以生化尾水中CODCr的去除率為指標(biāo)，從溶液pH值、溫度、樹(shù)脂用量、生化尾水的上樣濃度、流速等因素優(yōu)化樹(shù)脂的吸附條件。第三步，在最優(yōu)條件下重復(fù)實(shí)驗(yàn)，確定樹(shù)脂的循環(huán)次數(shù)。依據(jù)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生小組分工協(xié)作，在教師指導(dǎo)下認(rèn)真做實(shí)驗(yàn)。詳細(xì)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并認(rèn)真分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，要求學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用origin或MicrosoftOfficeExcel等軟件分析處理數(shù)據(jù)和制作圖表。在這一過(guò)程中，教師一定要注意培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)態(tài)度，讓其學(xué)習(xí)科學(xué)研究的方法。

這一階段在學(xué)生小組集體討論的基礎(chǔ)上，由學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告或研究小論文，鍛煉學(xué)生分析、歸納和總結(jié)問(wèn)題的能力。教師可針對(duì)學(xué)生的小論文或?qū)嶒?yàn)報(bào)告，面對(duì)面地給學(xué)生批改，幫助學(xué)生進(jìn)一步分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，以及如何用科學(xué)規(guī)范的語(yǔ)言來(lái)書(shū)寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告和論文，這樣可進(jìn)一步提高學(xué)生的科學(xué)語(yǔ)言的表達(dá)能力。教師也可就實(shí)驗(yàn)原理、數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗(yàn)方法和儀器使用等方面，組織學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)答辯。例如在“D201樹(shù)脂吸附法處理石油化工生化尾水”實(shí)驗(yàn)中，筆者組織學(xué)生進(jìn)行答辯。答辯中請(qǐng)學(xué)生回答：D201樹(shù)脂的骨架是什么；D201樹(shù)脂上是否有電荷，如果有電荷，如何定量測(cè)量D201樹(shù)脂上的電荷；D201樹(shù)脂上的電荷對(duì)實(shí)驗(yàn)有什么影響；D201樹(shù)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(shù)脂吸附達(dá)平衡；為什么溫度越低樹(shù)脂吸附效果越好；為什么pH值在8左右樹(shù)脂吸附效果好等問(wèn)題。通過(guò)對(duì)這些問(wèn)題的回答，有利于學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)方法的鞏固提高，能幫助學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行再次建構(gòu)，有利于培養(yǎng)學(xué)生將實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)方法遷移應(yīng)用到其他實(shí)際問(wèn)題中的能力。

研究型教學(xué)在環(huán)境工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)課應(yīng)用效果分析

湖南城市學(xué)院是一所地方性本科院校，從2007年開(kāi)始環(huán)境工程專業(yè)本科招生。盡管本校環(huán)境工程專業(yè)辦學(xué)起步晚、起點(diǎn)低，但本校環(huán)境工程專業(yè)教師注重教研教改，在專業(yè)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中采用研究型教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生“在實(shí)驗(yàn)中研究、在研究中實(shí)驗(yàn)”，提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)的主動(dòng)性和積極性，在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)一步促進(jìn)了學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解和掌握，更為重要的是學(xué)生的綜合能力得到了極大地提升，主要表現(xiàn)在以下方面：學(xué)生查閱資料，閱讀文獻(xiàn)的能力增強(qiáng)；學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)動(dòng)手做能力增強(qiáng)；學(xué)生實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、圖表制作、論文寫(xiě)作水平得到提升；學(xué)生的邏輯推理能力、知識(shí)遷移和應(yīng)用能力、創(chuàng)新思維能力、解決環(huán)境工程實(shí)際問(wèn)題的能力得到了訓(xùn)練和培養(yǎng)。環(huán)境工程專業(yè)辦學(xué)僅五年歷史，本校環(huán)境工程學(xué)生獲“湖南省大學(xué)生研究性創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目”4項(xiàng)，2011年、2012年兩屆畢業(yè)學(xué)生就業(yè)率均高達(dá)100%。（本文作者：肖谷清 王姣亮 謝丹 宋娟娟 單位：湖南城市學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院）