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摘要:環境工程專業要求畢業生具有極強的動手能力、實際問題解決能力，傳統的“填鴨式”實驗教學方法無法滿足學生設計/實施方案能力、團隊合作能力和溝通表達能力的培養。通過“翻轉課堂”實驗教學方法改革，引入線上課前討論、線上方案設計、仿真與實驗結合、線下實驗方案實施及突發問題處理、課后匯報及問題答疑等涉及教學形式、教學方法、教學資源等多元改革，重點鍛煉學生的操作能力、實際問題解決能力及突發狀況的解決能力。

關鍵詞:“翻轉課堂”;教學改革;綜合實驗;線上方案設計

環境工程是一門學科交叉性、實踐性很強的工程學科，涉及化學、材料學、生物學、物理學、地理學、生態學、社會學和工程學等，要求畢業生具有極強的動手能力和實際問題解決能力。環境工程專業本科實驗教學過程中必須加強理論與實踐的結合，突出實踐環節。實驗教學是培養環境工程專業本科生分析問題、動手能力、解決實際問題的重要手段，是環境工程專業教學培養環節的重要組成部分和人才培養的重要環節和支撐，是理論聯系實踐的關鍵紐帶。建立完善的、高質量的、與社會接軌的實驗教學體系，是工程教育學生培養目標的有效支撐體;為畢業生順利走上工作崗位打下堅實的基礎，為推動我國工程人才跨出國門走向世界提供保證。目前，社會的高速發展與科學技術的快速更新換代，使各類環保企事業單位對學生分析問題、解決問題的能力提出了更高的要求。然而，高校設置的實驗教學體系更新速度跟不上社會發展，導致部分高校、尤其是地方高校培養的環境工程專業畢業生與社會需求脫節。因此，實驗教學改革與創新，刻不容緩。

1環境工程專業實驗課程教學目標、實驗內容與組織

1.1教學內容與目標

環境工程專業實驗包括專業實驗(一)和(二)，涵蓋了《水污染控制工程》、《大氣污染控制工程》、《固體廢棄物處理處置與資源化》、《物理性污染控制》、《環境功能材料》、《儀器分析》、《環境監測技術》和《環境工程微生物》等專業核心及專業方向課程的實踐環節，是學生必修的一門專業實驗課程。實驗類型分為演示、驗證、設計和綜合實驗，其中，演示實驗8個課時，驗證實驗30個課時，設計實驗18個課時，綜合實驗56個課時。環境工程實驗教學目標達成途徑見表1。

1.2傳統的實驗教學模式

目前的演示和驗證實驗教學多采用傳統的填鴨式教學方法，教師講解實驗過程和注意事項，并進行示范性操作;實驗設計、前期準備由老師完成，學生按照教師設計的步驟按部就班的開展實驗，教學方式單一化、程序化。由于實驗條件、器材及場地的限制，設計及綜合實驗為驗證實驗的簡單延伸，老師指定實驗題目，學生在老師指定的范圍內完成前期準備及簡單的實驗設計、操作，沒有達到設計、驗證實驗的設置目的。

1.3存在的問題

傳統的實驗教學模式仍然是以教師為中心，學生機械式地重復老師指定的實驗內容，嚴重影響了學生的主動性、積極性和創造性［1］。開設的演示、驗證以及大部分設計、綜合性實驗以單一簡單實驗為主。基礎性內容在實驗教學中所占的篇幅較大、重點不突出;而且驗證性實驗在整個實驗教學中耗時較多，學生動手實踐時間被大大削減。實驗教學過程中，老師演示的內容所占比重較大，實驗過程側重于重復操作，忽視了學生對實驗的理解，重教輕學，重操作輕思考［2］。驗證實驗中，大部分學生機械式地重復老師的實驗步驟，并不清楚為什么這么做。在設計和綜合實驗中，增加了實驗設計環節，但是由于實驗人員、場地等條件的限制，實驗設計環節形同虛設。比如驗證實驗中的活性碳吸附亞甲基藍的實驗，考察不同濃度亞甲基藍的吸附效果;而在綜合實驗中，部分學生仍然考察活性碳吸附亞甲基藍的性能，只是把亞甲基藍的濃度改成了不同吸附時間、反應pH以及活性碳的投加量等，失去了設計和綜合實驗的鍛煉目的。在考核環節，傳統教學重結果，輕能力。目前環境工程實驗課的成績由預習報告成績(30%)、實驗操作成績(40%)和實驗報告成績(30%)三部分組成。由于學生人數較多，實驗過程考核與管控流于形式，學生容易消極對待，易造成部分學生不做實驗、實驗報告抄襲等不良現象，無法實現對學生成績的客觀、有效評定，嚴重影響學生學習的積極性和主動性。

2實驗教學模式改革及創新

2.1“翻轉課堂”教學方法的推動

實驗教學目標中分別承諾了學生設計方案能力、實施方案能力、團隊合作能力和溝通表達能力的培養。這些目標的核心特征是能力養成，主動學習是實現這些目標的有效途徑，而傳統“填鴨式”教學模式很難有效培養學生上述能力。為此，貫通課前、課堂與課后三個教學環節，引入線上課前討論、線上方案設計、仿真與實驗結合、線下實驗方案實施及突發問題處理，課后匯報及問題答疑等涉及教學形式、教學方法、教學資源等多元改革的“翻轉課堂”教學模式。

2.2綜合素質的培養與提升

2.2.1實驗選題。由“包辦型”教學轉變為“指導型”教學模式，以教師為主的填鴨式教學轉變為學生為主的“翻轉課堂”教學模式，提供學生獨立思考的條件和機會［3］。在演示實驗中，引入大型儀器及仿真實驗，這些大型儀器在本科生的實驗過程中很難接觸到。但是，在工作和研究生學習過程中需用到大型儀器;因此，在演示實驗中，引入大型儀器，提高學生對科研設備的了解。而對處理工藝的內部結構，通過仿真實驗，加強學生對工藝原理及內部結構的立體了解。在驗證實驗中，改革實驗項目，引入技術成熟的、工程領域最新的檢測指標，比如傳統的氨氮納氏試劑檢測方法修改為氨氮檢測儀直接測定。對于設計和綜合實驗，需根據理論課中有關水、氣、固廢處理工藝的特點，確定一定數量的實驗選題，學生也可根據實驗過程或者生產實踐過程中發現的現象，自主擬定實驗題目，并根據選題制定實驗目標;學生根據人數分成若干小組，自由選擇實驗項目，在規定的時間自主查閱文獻，擬定實驗方案，經老師審核通過后開始相關的實驗內容［4］。2.2.2實驗設計及創新性。在驗證實驗過程中，預習報告不能僅僅是抄寫實驗指導書的內容，而應針對老師提出的問題，有針對性的進行準備和解答，做到實驗過程中知其所以然。設計和綜合性實驗需與科研進行結合，學生確定實驗題目后，查閱相關文獻，小組討論，給出可行性方案，并在線向老師匯報。指導老師與學生共同分析、探討方案的可行性和實踐的意義［5］。方案的設計需突出創新性，而不是簡單的檢測水質指標或者是驗證實驗的延伸。在實驗方案的設計過程中，需與科研、生產實踐相結合，以解決科研問題、實際運行中出現的問題為最終目的，不能簡單的監測反應器的常規指標，如COD、pH、N、P等，需設置與工程應用接軌的檢測指標。如吸附實驗，學生不能僅考察活性碳吸附染料的性能，需結合目前科研的前沿，考察最新的納米材料對有機污染物的吸附性能，比如MOF(金屬有機框架)吸附有機微污染物，或者考察活性碳在工程應用過程中的再生、流失和分離等難題。2.2.3實驗實施。確定實驗方案后，學生需進行藥品配置、實驗裝置組裝，并分組進行實驗操作。指導老師采用“討論———啟發———引導”的教學方式，在一旁進行指導、監督和打分;學生則采用“自主———合作———探討”開展研究創新型實驗［6］，重點鍛煉學生的操作能力、實際問題解決能力及突發狀況的解決能力。實驗結束后，需及時進行歸納總結及數據處理，并形成報告，以小組為單位向指導老師進行匯報，著重闡述實驗過程中碰到的問題及解決措施，小組成員的分工及貢獻等［7］。

2.3教學質量評價體系及持續改進機制

教學質量評價是教學質量與效果的終結性評價，以考核學生能力培養目標的達成為主要目的，以檢查學生對各知識點的掌握程度和應用能力為重要內容(表2);服務于教學持續改進。評價數據直接采用實驗課程教學考核方案中相關終結性考核項目的結果或數據，方案設計、實驗操作、實驗報告。持續改進質量管理體系的完整性與有效性的保證，其核心是改進策略的分析和及時響應。本次教改，采用動態跟蹤，從畢業要求、課程目標、課程方案設計、教學過程與方法以及教學質量與評價進行及時反饋與改進，持續改進從目標達成導向、閉環運行和貫穿實驗教學全過程三個基本要素貫穿實驗課程的整個過程，以學生的課程學習目標與成果達成為第一要務，源于此并歸于此，真正做到關注教學目標達成的各項關鍵環節。

3結語

環境工程專業綜合實驗是環境工程專業學生將理論知識與實踐知識相結合的重要環節，傳統實驗教學方法無法適應工程教育認證及時代發展的要求。通過引入“翻轉課堂”實驗教學方法改革，從實驗選題、實驗設計、實驗實施、數據處理及結果匯報等環節進行改革與創新，以學生為主體，著重提高學生的主動性、積極性。“翻轉課堂”實驗教學改革實施過程中收到了不錯的效果。

參考文獻

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［2］雷靈琰，王麗萍，王立章，等．環境專業“多層次遞進式”實驗教學模式構建［J］．煤炭高等教育，2014，4(32):122－125．

［3］汪銀梅，鼓政．地方性院校環境工程專業實驗教學問題剖析［J］．教育教學論壇，2019，34:279－280．

［4］房月芹，任月萍，鄭硯仁．《環境工程工藝綜合實驗》開放式設計性實驗教學模式的探索［J］．大眾科技，2016，18(202):100－102．

［5］顏酉斌，徐建平，唐海．環境工程專業實驗教學體系的改革與探討［J］．廣州化工，2014，42(13):202－204．

［6］鄧曉莉，何強，胡學斌，等．重慶大學城市建設與環境工程類專業實驗實踐教學體系構建［J］．實驗技術與管理，2012，09(29):142－145．

［7］趙麗杰，趙麗萍，李良，等．環境工程專業綜合實驗的教學改革與實踐［J］．實驗室科學，2009，3:30－32．

作者:余榮臺 王悅陽 成岳 趙戈 單位:景德鎮陶瓷大學 材料科學與工程學院