环境科学综合实验课程设置的探索

环境科学综合实验课程设置的探索

1.实验教学环节,注重实现现状和能力的培养中国的环境科学高等教育快速发展，在世界环境与发展论坛（1992年）之后。学校根据学科的学术地位和现有学术成果，制定了科学、合理、特色的专业教学计划。通过多方面的努力,我校环境科学专业课堂教学和专业实验教学的改革都取得了丰硕的成果。但是,根据近年来社会各界对毕业生素质能力的高要求,需要高校进一步加强实践教学环节的改革,培养综合型全面发展的人才,以适应时代发展的要求。中共中央国务院《关于深化教育改革,全面推进素质教育的决定》已明确指出:“实行素质教育要以培养学生的创新精神和实践能力为重点”,实验教学环节在整个本科教学过程中具有举足轻重和不可替代的作用,通过实验教学,培养学生综合分析问题和解决实际问题的能力。由于环境科学是一门涉及多学科的综合性和实践性较强的学科,我们经过深入研究,决定发挥高校的科学研究优势,对已学完专业基础课、初步具有专业实验操作技能的高年级本科生开设环境科学综合实验课程,涉及环境生物、环境化学、环境监测、仪器分析、水分析、水处理等多方面的环境学科相关基础知识和基本操作技能,单独设课,作为环境科学专业的必修课程,弥补单科实验在实验技能教学上的孤立性和单一性,从而教给学生一种系统性的环境研究方法,大大促进学生综合素质的提高。2.开设环境综合实验课程在学生学完大部分理论课并完成必须的专业基础实验内容后,对高年级本科生(三年级下学期)开设环境综合实验课程,要求学生能较系统地运用所学专业知识和基本实验技能,在教师的指导下进行实验设计,并完成整个实验。具体教学过程简述如下。2.1.从科研课题中提取实验素材,转化成综合性教学效果由于我院实验室集教学科研于一体,实验室除了承担着繁重的教学任务外,还承担着大量的科研任务,我们经过研究,从科研课题中提取实验素材,转化成综合性教学实验。另外,学生也可提出自己感兴趣的生产实践方面的相关问题,在难度适宜、实验条件允许的情况下,经筛选、调整,确立为实验课题。2.2.申请项目的指导学生根据自己的兴趣,以有助于发展学生个性为原则,自由组织课题小组,向实验指导教师申请实验项目,若同一项目有两个或两个以上的申请小组,在学生同意的情况下可在项目间调剂。为确保在实验过程中学生得到独立的锻炼,申请小组人数一般以3-5人为宜。2.3.提出阅读书籍,提出相关问题教师对每个小组要完成的实验题目做概括的介绍,包括立题意义、实验要求、实施时的重点、难点等内容,然后提出一些相关的问题,引导学生查阅相关书籍和文献资料。同时还要带领学生参观学院实验室,把实验室现有条件、相关仪器用途等简单介绍一下,以便学生设计出合理可行的操作方案。2.4.设计实验设计报告根据查阅的资料,通过分析、讨论、综合,每组整理设计出一份实验设计报告,内容包括:国内外研究现状、实验目的和意义、实验材料、方法和详细步骤、进度安排、预期结果。要求尽量写得详尽,以保证实验的顺利进行。2.5.设计与反思过程学生最初提出的实验设计会出现各方面的不合理,教师要认真审阅分析,并和同学共同讨论。在尊重学生思路并在实验条件允许的前提下,要求学生对设计进行完善和修改,并对一些关键步骤教师进行讲解说明。通过教师的认真指导和学生的修改补充,最后总结出可行的实验设计。通过实验设计的讨论和修改会加强学生对各门相关课程知识的横向联系,增强知识的系统性,促进学生综合素质的提高。2.6.纠正与解决问题实验设计完成后,各实验小组即可根据实验设计,自主统筹安排实验内容和实验时间,并进行实验准备,完成实验操作。在学生实验进行中,相关教师要不断巡视指导,对实验中存在的问题,要及时进行纠正或解决。根据实验需要,学生可以使用学院所有的教学科研用仪器设备,但大型仪器设备的使用操作需要由教师首先进行示教和说明,在教师直接指导下进行。学生在实验过程中,要注意观察实验现象和实验的阶段性结果,对实验随时出现的现象(特别是异常现象)要进行详细准确的观察、记录,并认真分析和讨论。随着综合实验的开设,各小组进行实验的时间不一致,需要面向学生开放实验室,加强实验室管理,健全实验室规章制度,制定实验室的开放时间、开放方式、仪器使用等具体管理措施,以确保实验教学的顺利进行。2.7.增加填充式内容实验结束后,要求将整个实验过程及实验结果分析总结,以小组为单位完成一篇完整的实验论文。要求减少填充式内容,对实验结果和现象特别是异常现象进行深入透彻的分析,通过实验论文的书写能够提高学生的分析能力和综合能力,并为以后的科研工作打下坚实的基础。对于一些优秀论文,可以推荐其在校级、省级及国家级刊物发表,激发学生的成就感。2.8.广泛的交流和讨论,拓宽了学生的知识、能力最后由教师组织各小组对实验结果、实验过程中的问题、异常现象、实验体会以及经验教训等进行具体的交流和讨论,这样既锻炼了学生的表达能力,提高分析问题和解决问题的能力,同时,由于小组间的实验内容不同,通过交流大大拓宽了学生的知识面。3.综合实验效果分析3.1.生的综合能力和系统能力由于单科实验割裂了环境学科各门相关课程之间的内在联系,不利于培养学生的综合能力和系统分析能力。环境科学综合实验课程涉及到多门课程知识及多学科的交叉与渗透,从而加强课程之间的横向联系,拓宽学生的知识面,增强知识的系统性,对培养学生解决实际问题的能力起着非常重要的作用。3.2.环境学习策略我们面向科研应用,以课题的形式安排实验,让学生熟悉科研的全过程,初步掌握环境科学一般的研究方法,学习相关大型仪器设备的使用和操作。通过系统的综合实验课程的训练,培养学生发现问题、分析问题和解决问题的综合能力,并使其创新能力得到提高。3.3.可提高研究工作的综合素质通过综合实验课程,培养学生的团队合作精神和刻苦、求实、探索的优良品质,以及对研究工作的严谨态度和敬业精神,为他们今后继续学习深造及从事科研工作奠定基础。3.4.借助重、难点,以强化教学与科研相结合的综合实验课程的开发和培养为核心依托学科学术地位为背景,保证了课程内容的先进性,实践性。课程的建设离不开学术的沉淀,通过发挥高校的研究优势,开设综合实验课程,走教学与科研相结合的道路,使学科的新发展新动态能够很快进入课堂,激发同学对科学研究的兴趣和热情。4.发挥学生主体作用,不断提高实验技能综合实验课程不同于常规的单课实验课的教学,由于各小组的实验内容和实验时间不同,要求教师必须具有高度的责任感和敬业精神,对实验过程耐心指导,并善于引导和启发,充分发挥学生的主观能动性;另外,要求教师不但要有扎实的理论基础和实验技能,还要有宽厚的知识面,较深的学术造诣,并不断学习新知识和新技术,及时了解学科的发展动态及最新实验方法,才能应对学生提出和实验过程中出现的各种问题。由于高校的科研工作造就了大批具有一定科研能力的高素质的教师队伍,能够将各种新方法、新技术不断地引入到实验教学中来,从而能够对学生的综合实验进行有效的指导。5.开设综合实验课程的必要性和尚待解决实验教学改革的推行决不能盲目冒进,要循序渐进,不断积累经验。我们计划采用分步推进的策略,目前已经对部分学有余力的同学以课外兴趣小组的形式尝试进行,初见成效。参加综合实验课程的同学在就业和考研中已经显示了一定的优势,我们还在期末进行了问卷调查,结果显示,99%的同学对开设综合实验课程表示非常必要,并表现了很高的积极性和热情,课外兴趣小组的同学在座谈活动中对进一步改革也提出了宝贵的意见和建议。通过认真总结,积累经验,不断改进工作,积极推行环境科学综合实验,争取学校相关政策的支持,作为环境科学专业高年级本科生(三年级下学期)的必修课,写进教学计划,全面提高学生的综合素质和能力。尽管综合性实验已初见成效,但还存在许多尚待解决的问题,比如教学内容的深度和广度、教学时间的安排和实验指导、仪器设备的台套数、实验室空间有限的矛盾等均有待进一步解决。其中,创造良好的实验条件是综合实验课程顺利开展的重要保证。开设环境科学综合实验课程作为一项刚刚起步的实验教学改革,还需进一步完善和改进,逐步提高教学质量和教学效果。6.实施素质教育实验教学是培养学生创新精神和实践能力的主要途径