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环境科学专业实验教学的革新

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1环境科学专业实验教学模式

1.1构建分层次实验教学体系在环境科学专业实验教学改革中,以学生为主体、知识传授、能力培养和素质提高协调发展为原则。将专业实验教学内容从理论教学中剥离出来,摆脱理论教学对实验教学的束缚。在实验教学大纲及改革方案上又与理论课内容相互呼应,互为依托、相辅相成。将专业实验课程分成不同层次,进而建设不同类别的多层次的实验教学体系。专业实验课程设立必修实验和自设实验2个层次。必修实验的目的是使学生掌握基础理论、基本测试技术和实验操作能力。必修实验分为3种类型,即验证型实验、设计型实验和综合型实验。验证型实验旨在使学生对经典理论知识有感性认识,掌握实验研究专门技能,并能灵活运用;设计型实验与学生的个性化教育相结合,培养学生独立思考和设计创新能力为目的,通过设计型实验使学生能够获得完整的实验技能的训练;综合型实验是把知识点紧密相关的实验内容连贯起来,体现出内容的系统性,通过综合型实验培养学生连贯的、动态的和有机组合的系列化操作技能,提高学生实际操作和运用的能力。自设实验主要为培养学生解决实际环境问题的能力而设置,学生有选择性地针对生态环境保护和污染治理中的问题提出实验内容,在实验教学过程中,老师帮助学生进行资料查阅、方案比对和测试方法选择等工作,对所选择的实验命题提出可行的、具体的实验方案;然后由学生分组根据实施方案独立完成实验内容。如环境工程学实验课已经进行的自设实验项目有SBR法处理校园生活污水实验、餐厨垃圾产氢实验、污泥堆肥化实验等。环境监测实验课已经进行的自设实验项目有校园景观湖富营养化监测实验、沈阳商业区环境噪声监测及对策实验、冬季沈阳大气质量监测实验等。环境微生物实验课已经进行的自设实验项目有瓶装饮用水细菌学检测;教室及寝室空气中细菌、霉菌检测;土壤中氨化细菌、真菌、放线菌、硝化菌和反硝化菌检测等。以基本知识学习、基本技能培养为基础,以实践能力和创新精神培养为目标的环境科学专业实验教学体系,使学生牢固掌握基本知识、基本技能,培养了学生创新和解决实际问题的能力。

1.2优化实验教学内容对实验教学内容进行优化和更新,主要手段有:1)淘汰一些内容陈旧、方法落后及与基础实验内容重复的实验项目,增加了一些与我国环保形势和国际环境学科学术前沿接轨的实验项目。例如,装修污染是现在人们最关注的室内环境污染问题,在环境监测实验中增加了室内空气质量监测;针对北方冬春季节雾霾天气现象,在环境化学实验中增加了空气中悬浮颗粒物和氮氧化物的测定;针对大众关注的饮用水安全问题,在环境工程学实验中增加了超滤-微滤和活性炭等水的深度处理实验;针对近年来自然灾害频发,在环境信息系统实验中增加了灾害评估实验等。2)减少验证型实验,增加设计型、综合型实验。改革后环境工程学、环境监测专业实验课程的设计型、综合型实验比例占30%;环境化学、环境微生物学、环境信息系统专业实验课程的设计型、综合型实验比例占20%。3)实验教学与教师的科研相结合。环境科学是在研究防治环境污染和生态破坏的实践中发展起来的科学,在理论和实验教学的同时,教师积极参与国家、各部委和省市政府的研究课题。近5年来,环境科学专业教师主持了国家863和973项目各1项,国家自然科学基金2项,教育部项目1项,辽宁省自然科学基金2项,辽宁省教育厅项目4项,辽宁省科技厅项目1项,市科技局项目2项,累计科研经费近300万元。发表学术论文40多篇,出版专著2部,获奖成果7项。教师将科研项目纳入实验教学,开展探索性试验,丰富和更新实验教学内容,扩大了学生视野,培养了学生的探索能力和创新能力;使学生了解环境科学学科的现状和发展趋势,了解环境保护和生态污染防治方面的新技术、新工艺,学生毕业后能够很快地进入工作角色。同时以重大科研项目为依托和资源,在科研项目完成后,将其开发的装置补充到专业实验的教学设施中,增强了教学设施平台,还有利于增加教学内容的丰富度及与研究前沿的联系。如将国家自然基金项目研制的污水地下渗滤系统装置转化为环境监测实验课“污水地下渗滤系统中胞外分泌物测定”的教学设备;将863项目的研究成果转化到专业实验课“环境工程学实验”中,开发了“烟气中二氧化硫去除实验”;将国家自然科学基金项目研究成果转化到专业实验课“环境微生物实验”中,开发了“土壤中苯酚降解细菌的分离及鉴定实验”等。将教师科研成果转化到实验教学之中,形成了教学与科研的良性互动,巩固和拓展学生所学专业基础知识的深度、广度,在培养环境专业高质量创新人才的同时促进学科的发展。

1.3改进实验教学方法及手段改进实验教学方法,建立以学生为中心的实验教学模式。在实验过程中教师一般不对实验的具体过程、操作步骤和方法做统一讲解,学生按实验参考书上的内容和要求进行操作。根据学生做实验的实际情况和进度,教师选择性的适当的统一讲解,讲解的内容是把学生感性的、凌乱的知识系统化。教师在实验课巡视及辅导过程中,启发学生通过实验现象,从细微处找问题,分析原因并制定解决问题的方案;引导学生对不同的实验方案进行讨论,判别优缺点;引导学生用实验手段解决实际问题。在专业实验课教学手段上,对毒性大、不便于操作的实验,将反应或操作过程制作成计算机仿真实验,利用教务处网络课程平台进行实验教学,这种方法为学生提供一种系统的、与真实十分接近的实验环境,并且完成了现实环境下不易完成或有一定危险的实验项目。仿真实验成本低、仪器设备及药品损耗少、无危险性,而它的直观性和趣味性有利于提高学生的兴趣。

2实验教学与工程应用和社会实践相结合

环境科学学科应用性强、与社会密切相关,承担着解决环境污染和生态破坏问题的重任。在实验教学改革中突出了理论教学与实际工程和社会应用相结合,鼓励学生走出校园,通过多种方式培养学生的实践能力。

2.1教学实习环境科学专业与多家科研院所、企业、环保管理部门建立了长期的合作关系,拥有稳定的教学实习基地,为学生提供接触工程和社会的机会。这些基地包括:沈阳市北部污水处理厂、沈阳满堂河污水生态处理中心、沈阳市医疗废物处理中心、沈阳市环境监测中心站、中国科学院沈阳应用生态研究所、国家电站燃烧工程技术研究中心、沈阳老虎冲生活垃圾填埋处理中心等。这些基地能满足不同教学实习的要求,成为实验教学中重要的组成部分。

2.2绿色环保协会活动沈阳师范大学绿色环保志愿者协会是一个以解决环境问题、增强环保意识为己任的大型社团。协会积极推进资源节约型、环境友好型社会建设、践行高等院校在环境保护中的历史责任和社会义务。通过支持和参加绿色环保协会的活动,加强学生对外交流,服务于社会的能力。如开展各类环保知识讲座;组织参加“绿色”系列活动—“新绿色计划”,“地球一小时,我做绿V客”,“你来、我来、大家来”环保标语、标识、金点子征集大赛,与沈阳师范大学后勤集团联合开展“创建节能环保型校园”等活动。这些讲座及活动提高了学生综合素质,调动了学生潜能。

3考评机制构建

建立规范的实验课成绩评定参考模式。实验成绩除了学生的实验报告,还包括学生实验操作、综合运用知识及创新实践能力的考核和评价。实验成绩中实验报告和能力考核各占50%,成绩全面反映每个学生的学习情况和实验技能掌握程度。对验证型实验主要考核学生对经典理论知识、实验专门技能的掌握程度和灵活运用能力。对设计型、综合型实验主要考核学生设计实验、准备和运用实验材料、使用仪器设备、观察和分析实验现象、总结和处理实验结果等能力。通过对学生能力全方位的考核,从成绩鉴定转向素质鉴定,促进实验教学质量的提高。

4结语

随着社会经济的快速发展,能源危机、环境污染和生态破坏日益严重,社会对环境问题的关注程度不断提高,随之而来的对环境科学领域高技术人才的需求量越来越大,对高技术人才的要求也越来越高。在今后的工作实践中,要不断努力、不断探索,建立更为完善、系统的环境科学专业实验教学模式,培养出即有扎实的理论基础知识,又要有较强的动手能力和创新能力的专业人才。

作者:潘晶 李光哲 王艳 于龙 金海涛 单位:沈阳师范大学 化学与生命科学学院 沈阳师范大学 实验中心

环境科学专业实验教学的革新责任编辑:田老师    阅读:人次