環(huán)境科學(xué)專業(yè)實驗教學(xué)體系重建與實踐論文
實驗教學(xué)是提高學(xué)生能力和素質(zhì)的重要途徑，目前有關(guān)實驗教學(xué)體系的改革已經(jīng)進行了一些研究[12]，但實驗教學(xué)在學(xué)生能力素質(zhì)培養(yǎng)中的作用仍然有限。環(huán)境科學(xué)專業(yè)圍繞環(huán)境問題的預(yù)防、發(fā)生、治理、評價等方面組織教學(xué)，其中的實驗教學(xué)是環(huán)境科學(xué)專業(yè)體系中不可分割的部分，也是提高學(xué)生實踐能力、綜合素質(zhì)的重要方式。但目前環(huán)境科學(xué)專業(yè)的實驗教學(xué)缺少相應(yīng)的體系規(guī)劃，致使實驗教學(xué)內(nèi)容相對片面化和碎片化，難以形成有效的整體，因此探索構(gòu)建環(huán)境科學(xué)專業(yè)新型實驗教學(xué)體系，改革實驗教學(xué)模式，具有重要的現(xiàn)實意義。
1環(huán)境科學(xué)專業(yè)實驗教學(xué)面臨的困境
1.1實驗教學(xué)理念認識滯后
實驗教學(xué)長期以來被認為依附于理論教學(xué)，是理論教學(xué)的驗證和補充，目的是為“鞏固和加深課堂理論教學(xué)效果”;過于強調(diào)理論的指導(dǎo)性，忽視了實驗對理論的補充、深化和發(fā)展作用，致使實驗教學(xué)的地位遠遠低于理論教學(xué)，限制了實驗教學(xué)的發(fā)展[3]。這種滯后的理念，使得實驗教學(xué)與理論教學(xué)兩個密切聯(lián)系又相互獨立的環(huán)節(jié)難以協(xié)調(diào)，不利于學(xué)生創(chuàng)新精神的培育和創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)。
1.2實驗教學(xué)體系不完善
環(huán)境科學(xué)專業(yè)要求的知識領(lǐng)域點多面廣，課程體系表現(xiàn)出課程關(guān)聯(lián)度相對較弱，形成通常所說“雜”的局面。由于傳統(tǒng)實驗教學(xué)被認為是理論課的驗證和理論學(xué)習的補充，在實驗教學(xué)上“雜”的特點表現(xiàn)更為突出。課程的傳統(tǒng)計劃、任課教師的責任心以及實驗條件的配置成為實驗課程開設(shè)的基礎(chǔ)，而這些實驗是否需要開設(shè)、開設(shè)的實驗是否需要更新、實驗是否達到了提高學(xué)生能力的目的等考慮得較少，導(dǎo)致實驗教學(xué)僅僅成為滿足培養(yǎng)計劃中實踐教學(xué)學(xué)分需求的數(shù)字指標。通過對國內(nèi)一些高校實驗教學(xué)的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，實驗教學(xué)體系的建立是值得關(guān)注的問題。如何將專業(yè)對實踐能力的要求在培養(yǎng)計劃中合理地體現(xiàn)，建立健全實驗教學(xué)體系，則是當前實驗教學(xué)改革和實驗單獨設(shè)課的基礎(chǔ)。
1.3實驗內(nèi)容、方法和組織形式陳舊
由于現(xiàn)有的管理體制問題，教師對新開實驗的積極性不高，實驗教學(xué)內(nèi)容以本校傳統(tǒng)遺傳下來的實驗居多，使得課程起點較低、教學(xué)內(nèi)容陳舊、范圍偏窄、實驗項目之間的銜接和協(xié)調(diào)性不足。同時，實驗的內(nèi)容和真正的環(huán)境問題之間存在一定的差距，突出不了環(huán)境問題的復(fù)雜性和綜合性的特點，未能反映本學(xué)科發(fā)展的最新知識、最新動態(tài)和最新實驗方法。在教學(xué)方法和組織形式上，仍然是驗證性和演示性等基礎(chǔ)型實驗為主，對基礎(chǔ)實驗的目的和需要解決的問題了解不深，導(dǎo)致從內(nèi)容到方法都比較陳舊。
1.4教學(xué)效果不顯著
由于實驗課程自身問題以及實驗考核不科學(xué)、不嚴格，對學(xué)生既無“壓力”更不會產(chǎn)生“動力”，導(dǎo)致學(xué)生對實驗課程重視程度不足，教學(xué)效果不顯著。從畢業(yè)設(shè)計(論文)學(xué)生的獨立實驗，以及每年研究生復(fù)試對實驗的調(diào)查考核，可以明顯感覺出實驗教學(xué)在素質(zhì)和能力培養(yǎng)方面存在極大的不足。
2環(huán)境科學(xué)專業(yè)實驗教學(xué)體系的重建
實驗教學(xué)是理論結(jié)合實際的橋梁，是培養(yǎng)學(xué)生由知識向能力轉(zhuǎn)變的重要途徑;實驗教學(xué)與理論教學(xué)是相互獨立和相互統(tǒng)一的兩大環(huán)節(jié)，因此應(yīng)和理論教學(xué)一樣，實驗教學(xué)也應(yīng)有自己相對獨立的體系。
2.1實驗教學(xué)體系需要解決的問題
實驗教學(xué)的最終目的是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和解決問題的`能力，因此實驗教學(xué)體系需要解決專業(yè)建設(shè)過程中有關(guān)實驗教學(xué)的系統(tǒng)性、結(jié)構(gòu)性問題。通過對實驗教學(xué)過程中涉及的課程、教學(xué)計劃、教學(xué)大綱、教材、教學(xué)方法與手段體系以及實驗教學(xué)考核與評價體系等綜合分析，形成課程、內(nèi)容、方法核心要素，明確不同實驗層次的目標，完成實驗教學(xué)頂層設(shè)計和總體構(gòu)架，有效地組織和實施本科實驗教學(xué)任務(wù)，提高實驗教學(xué)的效果和質(zhì)量，有利于培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新意識。
2.2實驗教學(xué)體系構(gòu)建的原則
以更新教育思想和教育觀念為先導(dǎo)，以培養(yǎng)學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力為核心，從提高學(xué)生動手能力及綜合分析問題、解決問題的能力為目標，參照教育部高等學(xué)校專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會、課程教學(xué)指導(dǎo)委員會對實驗教學(xué)的相關(guān)要求，依據(jù)人才培養(yǎng)目標，從專業(yè)教學(xué)整體需求出發(fā)，精心設(shè)置實驗項目。整個實驗教學(xué)體系呈現(xiàn)系統(tǒng)化、層次化和開放化的特點，全面提高實驗教學(xué)質(zhì)量，提升對學(xué)生實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)的水平。
實驗教學(xué)體系設(shè)計中要遵循以下原則：
(1)內(nèi)容系統(tǒng)化。按照學(xué)生認知規(guī)律和教學(xué)規(guī)律，根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)目標和實驗課程教學(xué)要求，實驗內(nèi)容按基礎(chǔ)、設(shè)計、綜合遞進，盡量體現(xiàn)知識體系的整體性和邏輯性。
(2)水平層次化。根據(jù)學(xué)生的認知規(guī)律、教學(xué)需要涉及專業(yè)知識的內(nèi)在聯(lián)系，設(shè)計不同層次的實驗教學(xué)項目，使學(xué)生得到從宏觀到微觀、從單純技能培養(yǎng)到系統(tǒng)綜合能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，其中驗證性實驗側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生扎實的基本實踐技能，設(shè)計性和綜合性實驗側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生綜合研究、實踐創(chuàng)新能力。
(3)教學(xué)開放化。除課程實驗外，設(shè)置開放性實驗項目。按實驗開放性質(zhì)不同，分為固定開放性實驗和拓展開放性實驗。
2.3環(huán)境科學(xué)專業(yè)實驗教學(xué)體系的重組構(gòu)建
模塊化的實驗教學(xué)模式是當前采用的主要方法，采用的模塊有不同的劃分方法，如“驗證性實驗”、“綜合性實驗”、“設(shè)計性實驗”。還有的劃分為“基礎(chǔ)性實驗”、“專業(yè)性實驗”和“綜合性實驗”，以及“基本技能訓(xùn)練實驗”、“理論課程驗證實驗”、“綜合設(shè)計性實驗”、“探索和應(yīng)用性實驗”的分類。這種分類方式僅僅突出了某一方面的內(nèi)容，對模塊之間的聯(lián)系與培養(yǎng)目標的要求聯(lián)系較少。我們在此基礎(chǔ)上分析各個模塊之間的關(guān)系，形成了圖1所示的環(huán)境科學(xué)專業(yè)的實驗教學(xué)體系框圖。在這一實驗教學(xué)體系中，我們分為3個層次的能力培養(yǎng)，明確了每一層次培養(yǎng)的任務(wù)、目標，以及相應(yīng)層次的主要實驗開設(shè)課程以及它們之間的關(guān)系。
對于基礎(chǔ)實驗，本著少而精的原則，主要進行實驗基本技能訓(xùn)練、養(yǎng)成良好的實驗操作和實驗報告撰寫規(guī)范。具有特色的專業(yè)應(yīng)用實驗是建設(shè)的重點，這一過程中主要突出與實際問題相聯(lián)系的專業(yè)綜合實驗。在創(chuàng)新能力培養(yǎng)層次，主要是從實驗教學(xué)的課堂環(huán)節(jié)向課外環(huán)節(jié)延伸，使學(xué)生得到準前沿性的科學(xué)研究訓(xùn)練，為今后從事環(huán)境領(lǐng)域的科學(xué)研究打下基礎(chǔ)。
3環(huán)境科學(xué)專業(yè)的特色實驗
在多年的實驗教學(xué)基礎(chǔ)上，我們開發(fā)出一些綜合性較強的專業(yè)基礎(chǔ)及專業(yè)應(yīng)用實驗，通過這些實驗加強學(xué)生對專業(yè)知識的理解以及逐漸與實際環(huán)境問題相銜接，取得了良好的效果。主要有：
(1)不同水樣的監(jiān)測和評價。根據(jù)周邊的環(huán)境條件,學(xué)生通過采集地表水、城市景觀水體、自來水、地下水、城市生活污水等各種水樣，自己確定不同水樣的分析指標和相應(yīng)的分析方法，通過分析，對水樣的水質(zhì)進行評價。這個實驗課使學(xué)生了解不同水樣監(jiān)測的目的、指標方法以及其中的差別，學(xué)會對水質(zhì)的單項及綜合評價。
(2)大氣顆粒物的濃度及其空氣質(zhì)量的評價。在城市不同的功能區(qū)進行空氣樣品的采集，監(jiān)測空氣中TSI^PM1。、PM2.5的含量，以及S02、N0x、03、C0等指標，并對空氣質(zhì)量進行評價，分析不同功能區(qū)空氣質(zhì)量的特征以及空氣質(zhì)量指數(shù)的含義。
(3)微污染水源的水質(zhì)凈化實驗。采集有機微污染水源水樣，利用光催化方法進行降解水體中的有機物質(zhì)，然后利用膜分離技術(shù)進一步純化。這一實驗使學(xué)生對于水質(zhì)控制的方法技術(shù)有深人的認識。
(4)污水濕地化處理的工藝調(diào)查以及水質(zhì)評價。調(diào)査西安現(xiàn)有的污水生態(tài)化處理的技術(shù)和工藝，同時采集不同處理階段的水樣進行分析，熟悉不同工藝階段的關(guān)鍵技術(shù)及處理效果，加深對污水生態(tài)化處理理論和實踐的認識。(5)城市土壤環(huán)境與地表沉積物的綜合調(diào)査與評價。采集城市不同功能區(qū)土壤及其地表沉積物，分析樣品的粒徑組成、主要重金屬元素的含量，對此進行評價。
4實驗教學(xué)體系實現(xiàn)的保障
為了保障實驗教學(xué)體系的順利實施，主要抓了幾方面的工作：
(1)不斷改革創(chuàng)新。根據(jù)環(huán)境科學(xué)專業(yè)對知識能力領(lǐng)域的要求，以制定完備的實驗教學(xué)大綱和實驗教材為切入點，強化實驗教學(xué)內(nèi)容的創(chuàng)新元素和創(chuàng)新內(nèi)涵設(shè)計。明確不同實驗層次的培養(yǎng)目標，基礎(chǔ)實驗少而精，突出基本訓(xùn)練，專業(yè)應(yīng)用實驗是教學(xué)體系的核心和重點，突出其綜合性，實現(xiàn)教學(xué)過程向科學(xué)實際問題解決的銜接。創(chuàng)新層次以研究性實驗教學(xué)為特色[9]，突出環(huán)境領(lǐng)域的科學(xué)問題研究。
(2)建立按勞分配的激勵機制，化解實驗室工作的許多矛盾。基于實驗室工作的特點，我們提出了實驗室“業(yè)績一成績一公益”三位一體的績效量化體系，提高了實驗教師工作的積極性[1°]。
(3)建設(shè)高水平的實驗教學(xué)隊伍是實驗教學(xué)體系完成的關(guān)鍵。通過青年教師進行課程進修、參與科學(xué)研究等活動提高自身的專業(yè)理論知識水平和科研能力。依據(jù)青年教師的專業(yè)背景，安排青年教師參加相應(yīng)的學(xué)科和科研平臺的科研項目。實行“以老帶新，一幫一”制度，為每個青年教師配備專門的實驗教學(xué)指導(dǎo)教師。支持實驗教師參加各種學(xué)術(shù)交流活動，學(xué)習先進經(jīng)驗，促進工作的開展。
(4)加強經(jīng)費投入，保障實驗教學(xué)體系完成。每年學(xué)校通過基本實驗費用、儀器設(shè)備維修費用、儀器設(shè)備更新購置費用以及教學(xué)改革項目和國家實驗教學(xué)示范中心的建設(shè)費，滿足實驗教學(xué)體系建設(shè)的需求。
5結(jié)束語
環(huán)境科學(xué)專業(yè)實驗教學(xué)體系的改革是專業(yè)改革建設(shè)的主要組成部分[1112]，通過幾年的探索和努力，環(huán)境科學(xué)專業(yè)實驗教學(xué)質(zhì)量有了很大提高，有力地促進了專業(yè)建設(shè)的發(fā)展和專業(yè)聲譽的提髙。在目前實踐教學(xué)環(huán)節(jié)困難重重的局面下，以特色的實驗教學(xué)為突破點，可為培養(yǎng)基礎(chǔ)知識扎實、綜合素質(zhì)高、實踐能力強、具有創(chuàng)新精神的環(huán)境專業(yè)人才提供新的途徑。
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