贵州大学环境类实验教学方法与手段的探索与改革初议.doc

贵州大学环境类实验教学方法与手段的探索与改革初议吴永贵*基金项目:贵州大学实验教学改革项目；贵州大学实验室开放建设项目.作者简介:吴永贵（1972-）,男,博士后,副教授,硕士生导师,主要从事环境生态学及环境污染控制方面的教学研究工作.发表论文55篇.Email: .，刘方，韦时红，喻阳华（贵州大学资源与环境工程学院，贵州 贵阳 550003）摘 要：本文以贵州大学资源与环境工程学院环境工程实验室环境类实验教学的改革为例，初步探讨了环境类实验教学方法与手段的改革方向、改革内容、改革途径、改革措施及改革效果等，可以为我校环境类专业及相近专业的实验教学改革提供参考。关键词：环境类专业、实验教学、实验方法、教学手段、改革环境类专业的实验教学、教学实习涉及到贵州大学生命科学院生态专业、农业资源与利用专业、贵州大学林学院的水土保持与荒漠化专业、资源与环境工程学院的环境科学专业、环境科学专业及明德学院的环境工程专业和环境艺术专业培养环境生态类本科学生及硕士研究生的重要培养环节。相关的环境类的实验（实习）课程大多是培养计划中规定的必修课课程，该类课程的理论性和实践性很强，实验课程中每个学生的实验课时多达4590学时，随着社会及学生本人对实践能力和认知能力培养和训练的重视，该类实验（实习）课程逐渐从课堂教学理论的补充性辅助性课程逐渐地独立成为相关的具有百相对独立性、又对课堂的理论教学做重要的补充和升华的作用。由于这种趋势改变带来的环境类传统实验（实习）课与理论课之间在教学方法、教学手段、教学目的方面的差异和矛盾日显突出，因此，如何强调和突出环境类传统实验（实习）课的特色、并取得相应的教学效果，需要包括理论课教师、实验（实习）课教师和学生等所有的参与者共同思考，共同解决。从而最终通过一系列循序渐进的实验教学改革，逐步使该类课程实现实验教学方法、实验教学内容方面具有较高综合性、较强实践性及实验教学手段的多样性的特色，为相关学科学生实践能力、认知能力及综合能力的培养及学科的健康持续发展奠定坚实的基础。1积极进行实验技术、实验教学方法和实验教学手段的改革1.1注重实验教学与学科间的融合环境科学与工程实验教学覆盖面大，有11个专业的学生到环境科学与工程实验室做实验。如何将环境科学与工程实验与学生的学科专业结合，是我们面临的一个重要课题。通过不断探索，逐步将环境科学与工程实验与学生的学科专业结合起来，让学生体会到环境科学与工程实验对专业学习和知识交叉的作用。例如，为环境工程专业和地质相关专业开出“矿山废物的理化特征、浸出毒性及其生物毒性效应评价”方面的选做实验；为环境工程专业等专业学生开设“矿山废物渣场的生态治理及其生态恢复”等与专业结合较强的实验。 1.2加强实验教学技术研究和实验教学内容改革 设计菜单式实验课程模式。贵州大学环境科学与工程实验教学涉及学科专业多，根据各学科专业的实际情况，采用不同课程模式的菜单。如环境科学与工程实验有 16 学时、24 学时、40 学时、64学时、80 学时、84 学时、100 学时等多种模式，可供不同的专业学生选择。 实验教学内容的改革是实验教学永远不变的主题。对经典的实验内容进行合理地取舍，剔除一些落后过时的实验内容，引入环境科学与工程研究的新成果作为实验内容，与科学研究相结合，使实验教学更具时代气息。 实验项目的选择和设计以启迪学生科学思维和创新意识为宗旨。在学生已经掌握基本实验技能后，为学生开设初级的综合实验和设计实验。如环境科学与工程实验室在学生掌握相关矿物中污染物理化特征及有毒有害污染物监测的基础上，安排利用工业废弃物制备环保功能材料、利用土地-生物联合修复高砷煤地区砷污染土壤等综合实验；在基本原理实验和过程控制实验的基础上，安排高浓度废水的土地与生物链和处理系统等设计研究型实验。 1.3采用先进的实验教学方法与模式进行实验教学 将学生动手实验与现代多媒体技术相结合，演示实验与实际操作相互补充，学生独立实验与协作实验相结合。实验教学以提高学生实践能力和创新能力为目标。从设置实验项目、选择实验方案到实验室建设、实验教学技术手段的改革，都以培养学生综合素质和创新能力为目标。 首先，积极在实验教学过程中分层次设置实验项目，包括实验教学按基础实验、 综合实验和设计研究型实验三个层次进行。基础实验是各学科内以基本操作和基本实验技能训练为主的实验，主要是必做实验项目，通过基础实验训练为学生打好扎实的实验基础。综合实验是指包含两个或两个以上二级学科知识内容的复杂实验，是在学生已经掌握了基本实验技能的基础上，开设的一些旨在培养学生综合能力的复杂实验。设计研究型实验是带有一定探索性或实用性的初级科研实验，主要由学生自己设计实验方案和实验步骤来完成实验。其次，在实验教学过程中按照必做实验、选做实验、开放实验合理安排实验学时，适当增加选做实验和开放实验的学时，为学生提供更多的自主实验机会，挖掘学生的潜能，鼓励学生的个性发展，培养学生的创新能力。在培养学生独立实验和研究能力方面，基础实验做到每生一套基本仪器，学生独立完成实验，培养学生独立的思考问题和解决问题的能力，为将来做毕业论文和独立开展研究工作打下坚实的基础。 最后，在综合实验和设计实验教学中，鼓励学生开展合作研究。同学间通过讨论、交流，培养学生与人合作、倾听他人意见和建议、集思广益等优秀学术研究风范。 1.4运用先进的实验教学技术手段进行实验教学 在平素的实验教学过程中，积极提倡以实验室学生独立实验为主，以多媒体实验、实验录像等现代实验技术手段为辅的实验教学方式。贵州大学环境工程实验室在设立之初，就在安排个功能实验室的同时，专门设置了一间可容纳60100人左右大有的多功能多媒体演示实验室，在可用于环境科学和环境工程本科毕业生进行毕业设计的同时，更多的时候主要用以充分利用多媒体等现代化教学手段于实验教学中，让学生在实验前通过看多媒体课件，对实验过程和仪器结构有较明确的认识。现代化辅助实验教学手段的应用，有助于学生掌握标准实验操作方法，纠正不良实验习惯。特别是因为学时不足或实验试剂毒性大等原因，在实验室不能进行的实验，学生可以利用计算机为载体，通过仿真实验程序对不同剂量不同试剂的反应模拟过程观察实验现象，了解实验的全过程。现代化辅助实验教学手段的应用使实验教学更加系统与完善，也是学生实验的重要补充与延伸。在实验（实习）教学过程中，积极深化实验教学方法的改革，改变以书本、课堂、教师为中心的传统教学方式，推行启发式、讨论式、探究式等互动型教学方法。充分利用多媒体辅助教学手段和数码互动实验教学系统进行教学，以达到基础与前沿、经典与现代的有机结合。主要体现在以下几个方面：1.4.1开放式实验教学 为使学生能按自已的设计动手实验，环境工程实验室建立了开放式的实验教学方法。也就是把更多的学习权利交还给学生，由骨干教师担任导师，在实验（实习）教学过程中，积极为学生开展自选式、设计型、研究性实验提供必需条件。学生2人一组进行实验，定期提交实验报告。导师针学生实验过程中存在的问题，定期开展讨论或进行必要的辅导。1.4.2个性化培养方式 为充分发掘学生的创新潜质，塑造综合素质强、有独特知识结构、能适应不同学科方向的专门人才，环境工程实验室采取因材施教、个性化科研训练模式,推荐优秀学生提前进入相关实验室进行创新性、研究性实验，使其尽快脱颖而出。1.4.3多层次结合的科研实习 在实验（实习）教学过程中，积极通过各种途径，积极创造条件，组织学生开展室内和野外、感性和理性等多层次有机结合的科研实习，使其所学知识系统化、实用化，从而更好地满足社会对人才标准的要求。1.4.4特色实验课程网上展示 通过长期实验教学的积累，环境工程实验室涌现出一批特色实验课程及实验项目。为拓展学生的知识面，提高其学习兴趣，正拟将部分特色实验课程挂在学校校园网上。2积极建立多元实验成绩考核方式以鼓励学生的学习积极性 为更加全面、客观、公正地反映学生的学习成绩，激励学生以科学的态度对待实验，在实验（实习）教学过程中，积极制定了系统评价学生实验课的考核指标。学生实验成绩主要由平时实验成绩考核和期末考核二部分构成。 平时成绩考核主要包括预习、基本操作、实验结果、实验习惯、实验报告、自主实验能力、创新能力等。 期末考核采取笔试、实验操作考试或二者结合的方式。根据各实验课程具体情况，期末考核占总成绩的 1530。学生实验成绩采取五级记分制，分别为优秀、良好、中等、及格和不及格。各项指标及其比例如下：课前准备（实验预习）：10%实验操作：40%(实验态度10%，操作规范15%，应变能力5%，实验结果10%)实验报告：25%（报告格式5%，结果分析10%，综合创新5%，文献查阅5%）期末考核：25%（笔试10%，口试5%，操作10%）3积极将实验教学中的成果进行归纳、总结、完善并最终形成一系列实验教材实验教材是实验教学的重要依据，编写和出版实验教材（实验讲义）是对实验教学改革成果的积极反映。在实验（实习）教学过程中，积极将实验（实习）教学过程中有益的东西进行整理、归纳和总结，并充分借鉴国内外环境类实验教学的最新成果，结合本校近期的实验条件和将来的发展方向，将相关的实验（实习）内容进行汇编成册，逐步形成对学生实践能力培养的指导性读物，通过本科生业余实验和正式实验检验后，最终形成独具特色的实验教材，目前，通过该途径，已形成自编实验教材（讲义）4本。表1 2006-2008自编实验讲义（参考书、教材、实验指导书）一览表序教材/实验指导书名称负责人教材/实验指导书类别采用时间1环境监测实验教师参考吴永贵等环境监测实验指导书(自编教材)2006年2环境毒理学基础实验吴永贵等环境毒理学实验指导书(自编教材)2007年3环境监测与分析数据统计吴永贵等环境监测实验指导书(自编教材)2007年4环境监测实验指导吴永贵等环境监测实验指导书(自编教材)2006年总之，通过一系列的实验教学内容和形式的改革，实验的改革、设置与实施将对我校本科学生动手能力、实践能力、认知能力及创新能力的极大提高具有重要现实意义，对进一步加强我校实验教学改革，建立科学、合理的实验教学内容与教学体系，强化学生综合实践能力与创新精神的培养，提高我校的教学质量将起到积极的重要的作用。相关的教学方法、教学手段和教学效果获得了前来我校进行全国本科教学实验评估的贵州省教育厅领导、贵州民族学院、贵阳医学院、贵州师范大学