環(huán)境科學專業(yè)綜合設計實驗教學改革研究論文
提升綜合設計實驗能力是培養(yǎng)環(huán)境科學專業(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)境科學專業(yè)的培養(yǎng)目標的指導下分析了本專業(yè)實驗課程設計中存在的問題，提出了以完善學科專業(yè)課程知識結(jié)構(gòu)和提高學生實踐能力為核心，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)境科學專業(yè)是一個較特殊的專業(yè)，是幾乎橫跨所有學科，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、生物等基礎知識為日常生活的環(huán)境問題解決服務[1，2]，強調(diào)實驗技能與理論知識的融會貫通，其工程實際應用的基礎是環(huán)境監(jiān)測綜合實驗設計能力[3]。
一、我校環(huán)境科學專業(yè)實驗課程設計存在的主要問題
我國大部分高校的實驗課程依然是以演示培訓性為主，缺乏綜合實驗的設計，以我校環(huán)境科學專業(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、生物多門基礎學科，基礎過程量巨大，而現(xiàn)有的教學計劃和實驗條件僅能滿足理論性和部分基礎性培訓的要求，難以達到對學生技能性和理論聯(lián)系實際的強度要求，往往造成學生了解環(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，當前實驗教學體系主要是以專業(yè)課程為主組織實驗教學，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)容設置，同時固定的實驗步驟導致學生的學習積極性和主動性不高。
其三，環(huán)境科學是一門理論性與實驗性均很強的學科，其技術(shù)與應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，導致專業(yè)建設出現(xiàn)一定的滯后性，導致課堂所學、實驗中所用并非當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，如何強化學生能力和技能培訓，克服專業(yè)建設的`滯后性并提高學生的學習積極性和主動性就成了本專業(yè)建設的重點和難點。從理論上講，解決強化學生能力和技能培訓的問題，需要改善的必要實驗條件和增多實驗課程的設置，這在我校是難以做到的;克服專業(yè)建設的滯后性，就意味著要經(jīng)常調(diào)整教學計劃和內(nèi)容，這與現(xiàn)行管理體制是有沖突的;提高學生參與并設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)務水平及知識的與時俱進問題。
二、環(huán)境科學專業(yè)實驗促教學實訓培養(yǎng)模式的建立
為了充分解決上述教學實踐過程中存在的問題，根據(jù)當前環(huán)境科學學科建設構(gòu)架和學生培養(yǎng)的目標，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這兩個環(huán)節(jié)有機融合的方案，探討以實驗促教學的人才教學培養(yǎng)模式。環(huán)境科學專業(yè)實驗促教學實訓培養(yǎng)模式具有如下特點：
1.在教學方式上，將目前學科研究熱點融入案例教學實訓，彌補現(xiàn)有的單一教學方式的不足，例如，知識更新過慢、內(nèi)容枯燥、學生參與性不高等缺點。
2.在教學內(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，給學生提供較好的知識應用平臺，有利于學生對所學的知識的積累與掌握。
3.在組織形式上，結(jié)合培養(yǎng)方式將學生融入綜合實驗的設計過程中，引導學生分組參與文獻調(diào)研與實驗方案的設計，注重學生之間的協(xié)調(diào)與溝通。
4.在人才培養(yǎng)模式上，強調(diào)因材施教，自主學習與探索，注重學生的全面發(fā)展和專業(yè)個性化發(fā)展。
三、實驗設計方法
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)，采用學生自主設計實驗方法，老師分組指導的方式進行研究。綜合設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。鼓勵學生利用我校教學、科研資源，特別是我校圖書館的圖書資源及各類電子網(wǎng)絡資源，了解本領域課題研究的最新進展情況，明確研究對象。
2.實驗設計思路：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，根據(jù)布設采樣點的原則要求布設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實踐中，以我校環(huán)境科學專業(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計促教學培養(yǎng)模式進行實踐研究，其主要存在的問題是：其一，實驗設計過程中需要大量文獻調(diào)研，文獻中的前沿技術(shù)，專業(yè)課程的教學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，適當通過建立相應的制度，建議在專業(yè)課程的教學過程中增加前沿知識的講授和鍛煉學生對前沿知識的閱讀能力;其二，加大學生實驗規(guī)范性教育力度，提高學生實驗過程中的實際操作能力。
五、結(jié)語
本文針對環(huán)境科學專業(yè)本科生迫切需要增強綜合實驗設計分析能力提升的問題，提出建立實驗促教學實訓的教學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生的知識實踐技能水平。
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