環(huán)境科學(xué)專(zhuān)業(yè)綜合設計實(shí)驗教學(xué)改革研究論文
提升綜合設計實(shí)驗能力是培養環(huán)境科學(xué)專(zhuān)業(yè)本科生的思維能力和創(chuàng )新意識的重要方面。本文在環(huán)境科學(xué)專(zhuān)業(yè)的培養目標的指導下分析了本專(zhuān)業(yè)實(shí)驗課程設計中存在的問(wèn)題，提出了以完善學(xué)科專(zhuān)業(yè)課程知識結構和提高學(xué)生實(shí)踐能力為核心，結合有關(guān)科研項目的研究實(shí)踐，總結探索性較強的課程改革方案。
環(huán)境科學(xué)專(zhuān)業(yè)是一個(gè)較特殊的專(zhuān)業(yè)，是幾乎橫跨所有學(xué)科，與人類(lèi)生活息息相關(guān)的專(zhuān)業(yè)。因此人才培養的宗旨是利用物理、化學(xué)、生物等基礎知識為日常生活的環(huán)境問(wèn)題解決服務(wù)[1，2]，強調實(shí)驗技能與理論知識的融會(huì )貫通，其工程實(shí)際應用的基礎是環(huán)境監測綜合實(shí)驗設計能力[3]。
一、我校環(huán)境科學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗課程設計存在的主要問(wèn)題
我國大部分高校的實(shí)驗課程依然是以演示培訓性為主，缺乏綜合實(shí)驗的設計，以我校環(huán)境科學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗課程為例，主要存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：
其一，該專(zhuān)業(yè)帶有較強的實(shí)驗技能要求，橫跨物理、化學(xué)、生物多門(mén)基礎學(xué)科，基礎過(guò)程量巨大，而現有的教學(xué)計劃和實(shí)驗條件僅能滿(mǎn)足理論性和部分基礎性培訓的要求，難以達到對學(xué)生技能性和理論聯(lián)系實(shí)際的強度要求，往往造成學(xué)生了解環(huán)境監測的方法，也了解檢測實(shí)驗所需的實(shí)驗儀器和試劑，但不知道如何設計具體的實(shí)驗方案，形成典型的能說(shuō)不能做和高分低能現象。
其二，當前實(shí)驗教學(xué)體系主要是以專(zhuān)業(yè)課程為主組織實(shí)驗教學(xué)，缺乏具有一定的綜合性、創(chuàng )新性，且能夠貫通多門(mén)課程的配套實(shí)驗內容設置，同時(shí)固定的實(shí)驗步驟導致學(xué)生的學(xué)習積極性和主動(dòng)性不高。
其三，環(huán)境科學(xué)是一門(mén)理論性與實(shí)驗性均很強的學(xué)科，其技術(shù)與應用的知識更新速度之快，可以說(shuō)是一日千里。特別是環(huán)境監測技術(shù)的飛速發(fā)展使環(huán)境問(wèn)題的研究日新月異，導致專(zhuān)業(yè)建設出現一定的滯后性，導致課堂所學(xué)、實(shí)驗中所用并非當前先進(jìn)或主流的技術(shù)，甚至有的是已淘汰的技術(shù)。
綜上所述，如何強化學(xué)生能力和技能培訓，克服專(zhuān)業(yè)建設的`滯后性并提高學(xué)生的學(xué)習積極性和主動(dòng)性就成了本專(zhuān)業(yè)建設的重點(diǎn)和難點(diǎn)。從理論上講，解決強化學(xué)生能力和技能培訓的問(wèn)題，需要改善的必要實(shí)驗條件和增多實(shí)驗課程的設置，這在我校是難以做到的;克服專(zhuān)業(yè)建設的滯后性，就意味著(zhù)要經(jīng)常調整教學(xué)計劃和內容，這與現行管理體制是有沖突的;提高學(xué)生參與并設計實(shí)驗的積極性和主動(dòng)性，則需要經(jīng)常調整實(shí)驗教材。同時(shí)，上述問(wèn)題隱含著(zhù)一個(gè)更深刻、更難以解決的問(wèn)題——教師的業(yè)務(wù)水平及知識的與時(shí)俱進(jìn)問(wèn)題。
二、環(huán)境科學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗促教學(xué)實(shí)訓培養模式的建立
為了充分解決上述教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中存在的問(wèn)題，根據當前環(huán)境科學(xué)學(xué)科建設構架和學(xué)生培養的目標，結合社會(huì )對人才的需求，尤其是專(zhuān)業(yè)能力和崗位要求，選取與我們日常生活與健康息息相關(guān)的環(huán)境質(zhì)量問(wèn)題為研究對象，重點(diǎn)研究科研和實(shí)驗教學(xué)這兩個(gè)環(huán)節有機融合的方案，探討以實(shí)驗促教學(xué)的人才教學(xué)培養模式。環(huán)境科學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗促教學(xué)實(shí)訓培養模式具有如下特點(diǎn)：
1.在教學(xué)方式上，將目前學(xué)科研究熱點(diǎn)融入案例教學(xué)實(shí)訓，彌補現有的單一教學(xué)方式的不足，例如，知識更新過(guò)慢、內容枯燥、學(xué)生參與性不高等缺點(diǎn)。
2.在教學(xué)內容上，綜合實(shí)驗的相關(guān)內容具有鮮明的代表性、知識綜合性和交叉性，給學(xué)生提供較好的知識應用平臺，有利于學(xué)生對所學(xué)的知識的積累與掌握。
3.在組織形式上，結合培養方式將學(xué)生融入綜合實(shí)驗的設計過(guò)程中，引導學(xué)生分組參與文獻調研與實(shí)驗方案的設計，注重學(xué)生之間的協(xié)調與溝通。
4.在人才培養模式上，強調因材施教，自主學(xué)習與探索，注重學(xué)生的全面發(fā)展和專(zhuān)業(yè)個(gè)性化發(fā)展。
三、實(shí)驗設計方法
考慮到專(zhuān)業(yè)的特殊性及我國的環(huán)境污染現狀，選擇激發(fā)學(xué)生探索興趣的環(huán)境問(wèn)題為研究對象(如校園空氣質(zhì)量等)，采用學(xué)生自主設計實(shí)驗方法，老師分組指導的方式進(jìn)行研究。綜合設計實(shí)驗進(jìn)行的主要步驟如下：
1.明確研究對象：隨著(zhù)工業(yè)化程度的提升，人類(lèi)活動(dòng)對環(huán)境的干擾程度日益增加，使某些污染物進(jìn)入環(huán)境中，呈現出足夠的濃度，從而危害人類(lèi)和其他生物體的健康的現象。環(huán)境質(zhì)量監測是確定污染程度的必要手段。鼓勵學(xué)生利用我校教學(xué)、科研資源，特別是我校圖書(shū)館的圖書(shū)資源及各類(lèi)電子網(wǎng)絡(luò )資源，了解本領(lǐng)域課題研究的最新進(jìn)展情況，明確研究對象。
2.實(shí)驗設計思路：通過(guò)環(huán)境背景的調查，確定監測和評價(jià)的主要污染物;布設監測網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行環(huán)境質(zhì)量現狀監測和分析;對調查和監測結果進(jìn)行系統分析;建立和選擇評價(jià)模式，對環(huán)境質(zhì)量現狀作出評價(jià)。
3.實(shí)驗方案的確定：①監測點(diǎn)的布設，根據布設采樣點(diǎn)的原則要求布設采樣點(diǎn)并確定采樣數目;②確定采樣頻率、采樣時(shí)間及安排;③確定采樣、分析及數據處理方法。
4.完成研究報告。
四、問(wèn)題與對策
在近兩年的課題研究與教學(xué)實(shí)踐中，以我校環(huán)境科學(xué)專(zhuān)業(yè)的部分本科生為培養對象，按照本文所提出的綜合實(shí)驗設計促教學(xué)培養模式進(jìn)行實(shí)踐研究，其主要存在的問(wèn)題是：其一，實(shí)驗設計過(guò)程中需要大量文獻調研，文獻中的前沿技術(shù)，專(zhuān)業(yè)課程的教學(xué)進(jìn)度及課程知識積累難以保持一致;其二，在該培養模式中，學(xué)生在實(shí)驗室的時(shí)間大大延長(cháng)，對實(shí)驗室管理人員的工作帶來(lái)了一定的影響。
對于上述主要問(wèn)題，可通過(guò)以下途徑予以探索和改善：其一，適當通過(guò)建立相應的制度，建議在專(zhuān)業(yè)課程的教學(xué)過(guò)程中增加前沿知識的講授和鍛煉學(xué)生對前沿知識的閱讀能力;其二，加大學(xué)生實(shí)驗規范性教育力度，提高學(xué)生實(shí)驗過(guò)程中的實(shí)際操作能力。
五、結語(yǔ)
本文針對環(huán)境科學(xué)專(zhuān)業(yè)本科生迫切需要增強綜合實(shí)驗設計分析能力提升的問(wèn)題，提出建立實(shí)驗促教學(xué)實(shí)訓的教學(xué)模式和具體實(shí)施方案。經(jīng)過(guò)實(shí)踐發(fā)現，該方案在一定程度上提高了學(xué)生的知識實(shí)踐技能水平。
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