綜合設計性實(shí)驗教學(xué)環(huán)境工程論文
綜合設計性實(shí)驗教學(xué)環(huán)境工程論文
1綜合設計性實(shí)驗實(shí)施過(guò)程
1.1任務(wù)的布置及方案的制定
實(shí)驗指導教師在設計實(shí)驗實(shí)施前三周對實(shí)驗任務(wù)進(jìn)行布置，學(xué)生依據個(gè)人興趣圍繞著(zhù)水體中微生物的檢測和高效功能菌的分離篩選兩個(gè)主題自主選擇。如水體中微生物的檢測，允許學(xué)生選擇自己感興趣的水體作為研究對象，如對宿舍、教室、圖書(shū)館等學(xué)生生活學(xué)習的區域進(jìn)行生活飲用水的微生物學(xué)測定，監測大腸菌群總數和細菌菌落總數，依照國家標準對該生活飲用水進(jìn)行評價(jià)，也可以選擇學(xué)校周邊的一些河、湖、庫(如瑪納斯河、蘑菇湖水庫、北湖等)水體作為研究的對象，進(jìn)行實(shí)驗、分析及評價(jià)。高效功能菌的篩選是環(huán)境污染治理領(lǐng)域的關(guān)鍵環(huán)節，林下土壤中分離篩選纖維素高效降解菌，印染廠(chǎng)生產(chǎn)廢水中高效降解偶氮染料菌的分離與篩選等都是學(xué)生期望通過(guò)微生物的處理手段資源化有機廢棄物或降解有毒有害物質(zhì)的設計思路。設計實(shí)驗研究對象與學(xué)生的生活、生產(chǎn)密切相關(guān)，有利于充分調動(dòng)了學(xué)生的積極性，掌握學(xué)科的發(fā)展前沿。通過(guò)查閱文獻并與教師進(jìn)行相應的溝通，每位同學(xué)在設計實(shí)驗開(kāi)展前一周上交設計方案，避免了有些同學(xué)在實(shí)驗過(guò)程中常常將自己定位于“旁觀(guān)者”的地位，做到每位同學(xué)在實(shí)驗實(shí)施前都是“心中有數”。設計方案包括實(shí)驗目的、實(shí)驗材料、實(shí)驗步驟、實(shí)驗預期結果等。指導教師對設計方案進(jìn)行匯總和分類(lèi)，將設計方案相近的學(xué)生分為一組，同時(shí)要考慮學(xué)生能力的差異、性別的差異，每組3～4人，指定組長(cháng)，組員們再次對整組的設計方案進(jìn)行調整，進(jìn)一步的完善和合理化，最終方案由指導教師審定后方能進(jìn)行。
1.2設計性實(shí)驗的實(shí)施
設計實(shí)驗的實(shí)施階段，按照設計方案，各小組學(xué)生自己動(dòng)手采集及預處理樣品，自己配制所需試劑及培養基，自己觀(guān)察分析實(shí)驗結果，自己確定實(shí)驗具體時(shí)間，教師只是從總體上把握實(shí)驗進(jìn)程，不過(guò)多干預實(shí)驗，做教學(xué)過(guò)程的組織者、協(xié)調者和服務(wù)者。為保證實(shí)驗的實(shí)施，做到實(shí)驗室全天開(kāi)發(fā)，有實(shí)驗指導教師、實(shí)驗員教師及學(xué)生班委輪流負責。教師“教”的地位的弱化并不等于將學(xué)生置于無(wú)人管理狀態(tài)，教師應對實(shí)驗中存在的普遍問(wèn)題進(jìn)行集中指導，對各小組的個(gè)別問(wèn)題進(jìn)行分散指導。與此同時(shí)，教師通過(guò)對各實(shí)驗小組實(shí)驗記錄的檢查加強實(shí)驗過(guò)程管理。要求學(xué)生每天實(shí)驗時(shí)，必須做好詳細的實(shí)驗記錄，包括實(shí)驗時(shí)間，實(shí)驗人員姓名，實(shí)驗具體內容，使用儀器設備及設定的參數，儀器狀態(tài)、出現的實(shí)驗現象以及可能出現的原因、實(shí)驗數據等，不僅能清楚的掌握實(shí)驗進(jìn)展，了解每位學(xué)生的實(shí)驗情況，還能讓學(xué)生養成良好的實(shí)驗記錄習慣。微生物實(shí)驗豐富多彩，建議學(xué)生運用影像技術(shù)對微生物的形態(tài)、生長(cháng)情況、采樣地點(diǎn)、處理結果等進(jìn)行拍照，不僅生動(dòng)形象地保留了原始記錄，更增強了學(xué)生的成就感。
1.3實(shí)驗報告的撰寫(xiě)及實(shí)驗成績(jì)的評定
實(shí)驗部分整體結束后要求學(xué)生認真撰寫(xiě)實(shí)驗報告。報告內容包括兩部分，一部分是對實(shí)驗數據和結果進(jìn)行整理、歸納、統計和分析，并與預期結果進(jìn)行對比;還有很重要的一部分內容是每位同學(xué)需要對實(shí)驗中的重點(diǎn)難點(diǎn)及關(guān)鍵環(huán)節進(jìn)行總結，對實(shí)驗中的不足之處提出改進(jìn)措施或建議。實(shí)驗報告的撰寫(xiě)不僅提高了學(xué)生的數據處理能力，而且也培養了學(xué)生思考問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。實(shí)驗成績(jì)的評定圍繞整個(gè)實(shí)驗的全過(guò)程，占課程總成績(jì)的30%，主要包括實(shí)驗方案的制定20%、實(shí)驗實(shí)施過(guò)程中承擔的任務(wù)及表現30%、實(shí)驗記錄10%、實(shí)驗報告40%等，注重實(shí)驗過(guò)程和結果分析，而不是僅以是否達到預期實(shí)驗結果來(lái)給定成績(jì)。
2教學(xué)效果
學(xué)生在實(shí)驗結束后反映花費在綜合設計性實(shí)驗上的時(shí)間和精力遠超出他們之前的想象，但收獲頗多。首先在實(shí)驗技能上更加的嫻熟，操作上更加的規范;其次，在實(shí)驗實(shí)施過(guò)程中真正的實(shí)現了通過(guò)自己的思維加工將多門(mén)課程的知識有機的聯(lián)系起來(lái);再有，學(xué)生自行完成了一次提出問(wèn)題、發(fā)現問(wèn)題、分析問(wèn)題以及解決問(wèn)題的能力鍛煉，也是對自我能力剖析、認識和肯定的一個(gè)過(guò)程。良好的教學(xué)效果在學(xué)生的本科畢業(yè)論文環(huán)節中也有所呈現。學(xué)生在開(kāi)題報告的展示、論文主旨的把握、實(shí)驗操作能力及數據處理等方面普遍表現良好，畢業(yè)論文指導教師普遍反映學(xué)生的動(dòng)手能力及分析解決問(wèn)題的能力有很大程度的提高。同時(shí)，有更多的學(xué)生期望在專(zhuān)業(yè)方面有進(jìn)一步深造的機會(huì )，我校2010級環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生中碩士研究生錄取比率較往屆有很大的提高，而且報考及錄取院校大多是國內知名環(huán)境相關(guān)院校。
3教學(xué)思考
綜合設計性實(shí)驗對學(xué)生來(lái)說(shuō)是實(shí)驗設計，而對指導教師而言是教學(xué)設計，是對學(xué)生的挑戰，同樣對教師也是挑戰。設計性實(shí)驗的教學(xué)過(guò)程比驗證性實(shí)驗更長(cháng)，教學(xué)內容更豐富、更復雜，教學(xué)方法與組織形式更加多樣化，這就更需要教師精心安排和組織整個(gè)教學(xué)過(guò)程，否則，設計性實(shí)驗很有可能成了走過(guò)場(chǎng)，達不到預期的目的。
首先，指導老師應有很強的事業(yè)心和責任感。在設計實(shí)驗的過(guò)程中，教師要綜合考慮實(shí)驗室空間及設備、學(xué)生、周邊環(huán)境等因素選擇合適的設計題目，對學(xué)生設計的實(shí)驗方案進(jìn)行整理分類(lèi)，了解學(xué)生的基本情況來(lái)合理分組，特別是學(xué)生往往只能利用課余時(shí)間來(lái)完成實(shí)驗，只要學(xué)生做實(shí)驗，實(shí)驗室就要有教師，準確把握學(xué)生實(shí)驗的進(jìn)展情況、每位學(xué)生的表現及試驗中普遍存在的問(wèn)題，對實(shí)驗現象進(jìn)行解答，并對實(shí)驗結果進(jìn)行科學(xué)的評價(jià)。
每一個(gè)環(huán)節都需要教師花費大量的時(shí)間和精力，遠超過(guò)驗證性實(shí)驗，所以就需要指導教師充分發(fā)揮奉獻精神。當然，也需要學(xué)校相關(guān)政策的支持。我校近些年一直非常重視教學(xué)質(zhì)量及教學(xué)改革，也制定了相關(guān)的政策。教師可以申報相關(guān)教學(xué)改革項目予以資助，并對教學(xué)效果良好的教改項目還會(huì )給予表彰，這都極大的促進(jìn)了教學(xué)改革的進(jìn)行。其次，教師要有足夠的專(zhuān)業(yè)素養。對半開(kāi)發(fā)式的設計性實(shí)驗，學(xué)生的實(shí)驗方案、內容及涉及的實(shí)驗方法和儀器等都具有多樣化，這就要求教師在專(zhuān)業(yè)素養上有較高的造詣。不能憑空否定一個(gè)實(shí)驗方案，也不能任由學(xué)生的設計方案隨意進(jìn)行。指導教師從實(shí)驗任務(wù)的提出開(kāi)始，在實(shí)驗的實(shí)施、實(shí)驗結果及報告的撰寫(xiě)等各環(huán)節中，始終在自己頭腦里有一個(gè)清晰的理論脈絡(luò )，有若干套可行的設計方案、實(shí)驗中可能出現的結果、產(chǎn)生的原因及解決的辦法等。教師具備這些素養才能保證綜合設計性實(shí)驗的順利展開(kāi)，達到預期的教學(xué)目的。再有，教師要有把握好“指導者”的度。
對于設計性實(shí)驗，貫徹啟發(fā)性原則是教學(xué)的根本。對學(xué)生設計的實(shí)驗方案，提供一些啟發(fā)性的意見(jiàn)，避免意見(jiàn)具體化，否則學(xué)生很容易產(chǎn)生依賴(lài)心理，一旦試驗中出現問(wèn)題，就希望從老師這里得到答案。教師不要包攬一切，放手讓學(xué)生去做，但也不能由著(zhù)學(xué)生去做，充分發(fā)揮好指導者的作用。綜合設計性實(shí)驗各個(gè)試驗環(huán)節中都有可能出現失敗，經(jīng)過(guò)幾次失敗后，有些學(xué)生會(huì )灰心喪氣，有些會(huì )否定自己，甚至對專(zhuān)業(yè)信念產(chǎn)生動(dòng)搖，這時(shí)候就要求指導教師對學(xué)生進(jìn)行心理上的疏導，鼓勵學(xué)生，同時(shí)客觀(guān)的評價(jià)學(xué)生在實(shí)驗過(guò)程中表現突出的方面以及需要強化的部分。
環(huán)境工程微生物學(xué)綜合設計性實(shí)驗的開(kāi)設取得了一定的效果，但也存在一些問(wèn)題。如微生物學(xué)設計性實(shí)驗是一個(gè)連續性的周期較長(cháng)的實(shí)驗操作過(guò)程，部分學(xué)生由于時(shí)間安排上不夠完善，對實(shí)驗進(jìn)度及結果造成了一定的影響;部分學(xué)生在實(shí)驗開(kāi)始之初能夠較好的參與實(shí)驗，隨著(zhù)時(shí)間的延長(cháng)，積極性和熱情有所降低;實(shí)驗報告撰寫(xiě)過(guò)程中同組同學(xué)內容抄襲情況任然存在等。如何使微生物學(xué)實(shí)驗教學(xué)更加適應高等教育人才培養的要求，我們還需要進(jìn)一步的探索和實(shí)踐。
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