環(huán)境科學(xué)專業(yè)綜合設(shè)計實驗教學(xué)改革研究論文
提升綜合設(shè)計實驗?zāi)芰κ桥囵B(yǎng)環(huán)境科學(xué)專業(yè)本科生的思維能力和創(chuàng)新意識的重要方面。本文在環(huán)境科學(xué)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)的指導(dǎo)下分析了本專業(yè)實驗課程設(shè)計中存在的問題，提出了以完善學(xué)科專業(yè)課程知識結(jié)構(gòu)和提高學(xué)生實踐能力為核心，結(jié)合有關(guān)科研項目的研究實踐，總結(jié)探索性較強的課程改革方案。
環(huán)境科學(xué)專業(yè)是一個較特殊的專業(yè)，是幾乎橫跨所有學(xué)科，與人類生活息息相關(guān)的專業(yè)。因此人才培養(yǎng)的宗旨是利用物理、化學(xué)、生物等基礎(chǔ)知識為日常生活的環(huán)境問題解決服務(wù)[1，2]，強調(diào)實驗技能與理論知識的融會貫通，其工程實際應(yīng)用的基礎(chǔ)是環(huán)境監(jiān)測綜合實驗設(shè)計能力[3]。
一、我校環(huán)境科學(xué)專業(yè)實驗課程設(shè)計存在的主要問題
我國大部分高校的實驗課程依然是以演示培訓(xùn)性為主，缺乏綜合實驗的設(shè)計，以我校環(huán)境科學(xué)專業(yè)實驗課程為例，主要存在以下幾個方面的問題：
其一，該專業(yè)帶有較強的實驗技能要求，橫跨物理、化學(xué)、生物多門基礎(chǔ)學(xué)科，基礎(chǔ)過程量巨大，而現(xiàn)有的教學(xué)計劃和實驗條件僅能滿足理論性和部分基礎(chǔ)性培訓(xùn)的要求，難以達(dá)到對學(xué)生技能性和理論聯(lián)系實際的強度要求，往往造成學(xué)生了解環(huán)境監(jiān)測的方法，也了解檢測實驗所需的實驗儀器和試劑，但不知道如何設(shè)計具體的實驗方案，形成典型的能說不能做和高分低能現(xiàn)象。
其二，當(dāng)前實驗教學(xué)體系主要是以專業(yè)課程為主組織實驗教學(xué)，缺乏具有一定的綜合性、創(chuàng)新性，且能夠貫通多門課程的配套實驗內(nèi)容設(shè)置，同時固定的實驗步驟導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性不高。
其三，環(huán)境科學(xué)是一門理論性與實驗性均很強的學(xué)科，其技術(shù)與應(yīng)用的知識更新速度之快，可以說是一日千里。特別是環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的飛速發(fā)展使環(huán)境問題的研究日新月異，導(dǎo)致專業(yè)建設(shè)出現(xiàn)一定的滯后性，導(dǎo)致課堂所學(xué)、實驗中所用并非當(dāng)前先進或主流的技術(shù)，甚至有的是已淘汰的技術(shù)。
綜上所述，如何強化學(xué)生能力和技能培訓(xùn)，克服專業(yè)建設(shè)的`滯后性并提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性就成了本專業(yè)建設(shè)的重點和難點。從理論上講，解決強化學(xué)生能力和技能培訓(xùn)的問題，需要改善的必要實驗條件和增多實驗課程的設(shè)置，這在我校是難以做到的;克服專業(yè)建設(shè)的滯后性，就意味著要經(jīng)常調(diào)整教學(xué)計劃和內(nèi)容，這與現(xiàn)行管理體制是有沖突的;提高學(xué)生參與并設(shè)計實驗的積極性和主動性，則需要經(jīng)常調(diào)整實驗教材。同時，上述問題隱含著一個更深刻、更難以解決的問題——教師的業(yè)務(wù)水平及知識的與時俱進問題。
二、環(huán)境科學(xué)專業(yè)實驗促教學(xué)實訓(xùn)培養(yǎng)模式的建立
為了充分解決上述教學(xué)實踐過程中存在的問題，根據(jù)當(dāng)前環(huán)境科學(xué)學(xué)科建設(shè)構(gòu)架和學(xué)生培養(yǎng)的目標(biāo)，結(jié)合社會對人才的需求，尤其是專業(yè)能力和崗位要求，選取與我們?nèi)粘Ｉ钆c健康息息相關(guān)的環(huán)境質(zhì)量問題為研究對象，重點研究科研和實驗教學(xué)這兩個環(huán)節(jié)有機融合的方案，探討以實驗促教學(xué)的人才教學(xué)培養(yǎng)模式。環(huán)境科學(xué)專業(yè)實驗促教學(xué)實訓(xùn)培養(yǎng)模式具有如下特點：
1.在教學(xué)方式上，將目前學(xué)科研究熱點融入案例教學(xué)實訓(xùn)，彌補現(xiàn)有的單一教學(xué)方式的不足，例如，知識更新過慢、內(nèi)容枯燥、學(xué)生參與性不高等缺點。
2.在教學(xué)內(nèi)容上，綜合實驗的相關(guān)內(nèi)容具有鮮明的代表性、知識綜合性和交叉性，給學(xué)生提供較好的知識應(yīng)用平臺，有利于學(xué)生對所學(xué)的知識的積累與掌握。
3.在組織形式上，結(jié)合培養(yǎng)方式將學(xué)生融入綜合實驗的設(shè)計過程中，引導(dǎo)學(xué)生分組參與文獻(xiàn)調(diào)研與實驗方案的設(shè)計，注重學(xué)生之間的協(xié)調(diào)與溝通。
4.在人才培養(yǎng)模式上，強調(diào)因材施教，自主學(xué)習(xí)與探索，注重學(xué)生的全面發(fā)展和專業(yè)個性化發(fā)展。
三、實驗設(shè)計方法
考慮到專業(yè)的特殊性及我國的環(huán)境污染現(xiàn)狀，選擇激發(fā)學(xué)生探索興趣的環(huán)境問題為研究對象(如校園空氣質(zhì)量等)，采用學(xué)生自主設(shè)計實驗方法，老師分組指導(dǎo)的方式進行研究。綜合設(shè)計實驗進行的主要步驟如下：
1.明確研究對象：隨著工業(yè)化程度的提升，人類活動對環(huán)境的干擾程度日益增加，使某些污染物進入環(huán)境中，呈現(xiàn)出足夠的濃度，從而危害人類和其他生物體的健康的現(xiàn)象。環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測是確定污染程度的必要手段。鼓勵學(xué)生利用我校教學(xué)、科研資源，特別是我校圖書館的圖書資源及各類電子網(wǎng)絡(luò)資源，了解本領(lǐng)域課題研究的最新進展情況，明確研究對象。
2.實驗設(shè)計思路：通過環(huán)境背景的調(diào)查，確定監(jiān)測和評價的主要污染物;布設(shè)監(jiān)測網(wǎng)點進行環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀監(jiān)測和分析;對調(diào)查和監(jiān)測結(jié)果進行系統(tǒng)分析;建立和選擇評價模式，對環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀作出評價。
3.實驗方案的確定：①監(jiān)測點的布設(shè)，根據(jù)布設(shè)采樣點的原則要求布設(shè)采樣點并確定采樣數(shù)目;②確定采樣頻率、采樣時間及安排;③確定采樣、分析及數(shù)據(jù)處理方法。
4.完成研究報告。
四、問題與對策
在近兩年的課題研究與教學(xué)實踐中，以我校環(huán)境科學(xué)專業(yè)的部分本科生為培養(yǎng)對象，按照本文所提出的綜合實驗設(shè)計促教學(xué)培養(yǎng)模式進行實踐研究，其主要存在的問題是：其一，實驗設(shè)計過程中需要大量文獻(xiàn)調(diào)研，文獻(xiàn)中的前沿技術(shù)，專業(yè)課程的教學(xué)進度及課程知識積累難以保持一致;其二，在該培養(yǎng)模式中，學(xué)生在實驗室的時間大大延長，對實驗室管理人員的工作帶來了一定的影響。
對于上述主要問題，可通過以下途徑予以探索和改善：其一，適當(dāng)通過建立相應(yīng)的制度，建議在專業(yè)課程的教學(xué)過程中增加前沿知識的講授和鍛煉學(xué)生對前沿知識的閱讀能力;其二，加大學(xué)生實驗規(guī)范性教育力度，提高學(xué)生實驗過程中的實際操作能力。
五、結(jié)語
本文針對環(huán)境科學(xué)專業(yè)本科生迫切需要增強綜合實驗設(shè)計分析能力提升的問題，提出建立實驗促教學(xué)實訓(xùn)的教學(xué)模式和具體實施方案。經(jīng)過實踐發(fā)現(xiàn)，該方案在一定程度上提高了學(xué)生的知識實踐技能水平。
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