《環境學》課程實驗教學改革探討

賀鴻志 陳桂葵 章家恩 黎華壽

（華南農業大學 農學院，廣州 510642）

《環境學》是生態環境相關專業重要的專業基礎課，同時也是動科、水產等相關專業的選修課或選修課。《環境學》課程教學大綱要求通過本門課程的學習，使學生掌握環境學的基本概念、一般原理和基本方法。理論和實踐緊密相連是《環境學》課程的重要特點。實驗教學作為環境學的一個重要實踐教學環節，是學生理解環境學原理和掌握環境學研究基本方法和技術的關鍵途徑。同時，也是培養大學生創新意識和創新能力的主要手段[1-3]。如何開展好實驗課的教學是擺在任課教師面前的一項重要任務。由于環境學理論課程內容豐富，涉及的知識面廣，環境學相關研究成果日新月異，新理論新方法層出不窮。因此，環境學的理論和實驗教學都需要不斷地進行改革。華南農業大學生我校生態學本科專業本科從2004年開設《環境學》課程以來，以學科建設為契機建立了完善的實驗教學平臺，硬件條件大為改善，同時，編制了環境學實驗和實習教材，并在實驗教學方法和教學模式上不斷改革和創新，取得了良好一定的成效。

一 精選實驗內容，編寫實驗教材

精選實驗內容是上好實驗課的關鍵。《環境學》中傳統的實驗教學內容安排的大多數是基礎性和驗證性實驗，主要是為配合理論教學的某些知識點而設置的。例如“水體pH值測定”“水體總氮總磷測定”“大氣中氮氧化物測定”等實驗。這類實驗主要注重基本儀器的使用和基本技術的訓練，一般操作簡單，目的明確，方法成熟，結果可控。其突出優點是能加深學生對相關環境學理論或技術的理解，但缺點是太過呆板，制約了學生的創造性，做實驗成了完成任務，學生對此類實驗沒有太大興趣。在當前要求大力推進素質教育和培養創新型人才的新形勢下，這種實驗教學方式顯然無法達到預期效果。因此，除了開設驗證性實驗外，增設綜合性實驗和設計性實驗是十分必要的。

綜合性實驗是為解決某一個較復雜的問題而將一些具有內在聯系的基礎實驗進行有機整合而成的實驗。綜合性實驗不僅要求學生深入和全面掌握實驗的原理和方法，強化學生的基礎實驗技能，還注重培養學生利用基本技術和方法分析和解決綜合問題的能力。如“校園池塘水體富營養化狀況調查實驗”即包含了水體pH測定、總氮總磷測定、水體透明度測定、固體懸浮物測定、溶解氧測定、葉綠素含量測定、浮游植物觀察等多個基礎性實驗。這類實驗要求學生完成整個實驗過程，學生需要到室外現場取樣，并進行實驗室內觀察、分析和測試，實驗過程中每個環節緊密聯系或互相呼應，某個實驗環節出錯都可能影響最終的實驗結果。因此在整個實驗過程中既可全面鍛煉學生的動手能力和和研究能力，也可培養學生耐心和嚴謹的科學態度。

設計性實驗則著眼于培養學生的創新精神和綜合能力。在本課程中，開設了“水體富營養化的植物修復機理研究”、“校園典型外來植物的入侵機制研究”、“酸雨對土壤生態系統的影響”等設計性實驗。在這些實驗中，學生根據自己的興趣愛好，完全自主地查閱資料，設計一套方案，選擇實驗項目。教師對實驗方案和實驗項目進行可行性評價，并提供實驗方法指導。因此，設計性實驗對學生提出了更高的要求，要求其在全面掌握實驗原理和方法的同時，了解科學研究的一般思路和過程，并能開動腦筋創造性地解決問題。創新性實驗給學生提供了很大的想象和發揮空間，有更強的獨立性和自主性。鼓勵多學科的知識結合，體現實驗教學的設計性和探索性，培養學生的科學思維和創新能力。此外，我們也引導和支持學生將環境學課程實驗與自己的畢業論文或大學生科技創新項目相結合，或者利用生態學系教師的科研優勢，讓學生充分參與教師的科研課題研究，并已取得了一定的成效，如本課程小組老師指導的本科生參與科技創新項目“農村垃圾、污水治理現狀調研——以韶關為例”獲第十一屆挑戰杯全國大學生課外學術科技競賽二等獎，還有多名本科同學以第一作者發表學術論文。同時，任課教師將實驗教學改革和自身的科研成果應用于對學生的實驗教學中，促進了學生的創新意識和創新能力的不斷提高。

同時，為了適應實驗教學模式的改變，近幾年來我們重新修訂了該課程的實驗教學大綱與教案。在原來較陳舊的教材基礎上，借鑒其他高校環境學實驗教學的經驗，調整實驗教學計劃，不斷更新實驗內容，精簡整合基礎性和驗證性實驗項目，增加綜合性和設計性實驗內容比例，自編了《環境學與環境監測實驗指導》實驗教材。

二 改進教學方法，引導學生參與

在《環境學》的實驗教學中，我們推行課堂教學與開放式教學相結合的模式。對于課堂教學方法，我們在傳統的課堂講解方式基礎上，通過播放錄制的實驗操作步驟視頻進一步加深學生的印象。這在基礎性和驗證性實驗項目的教學方面效果明顯。而我們在綜合性和設計性實驗中則充分運用了參與式教學，如環境學課程的設計性實驗“水體富營養化的植物修復機理研究”，在完成相關理論課內容的教學后，實驗進行前兩周布置學生分成四五人一組，根據所學的相關環境學理論和技術，查找文獻資料，擬定初步的實驗方案。然后，進行小組討論，小組內部充分協調意見，提出一份相對完備的實驗計劃。再由各組派代表上臺講解實驗方案，聽取全班同學以及指導老師的意見和建議，具體涉及實驗設計的嚴密性和可行性，同時結合實驗室實驗條件進行進一步的修改，從而確定實驗方案。最終，不同小組都可能得到不同的實驗方案。在接下來的實驗課中，各小組即根據各自已經擬訂好的實驗方案進行實驗。這樣的全程參與式的設計性實驗課，不僅使本科學生充分了解了科學研究的基本過程，而且在此過程中，培養了他們分析和解決問題的能力、增強了他們的團隊合作精神和自信心。相對于現在多數實驗課程中設置的學生形容的“走過場”式的驗證性實驗，其優越性不言而喻。以最大限度發揮學生的自主性和創造性為目的實驗課程設計是環境學實踐教學成功的關鍵。

另外，我們還開始逐步推進開放式實驗教學方式。由于部分學生在進行完課程規定學時的實驗以后，對一些實驗有進一步深入研究的興趣，或者對一些問題有新的想法希望自行設計實驗進行探究的情況，我們會提供相應的指導和實驗條件支持。但開放式實驗教學實踐的時間還很短，存在很多問題，需要做進一步的探索。

三 加強實驗管理，提高教師水平

在學校和學院的大力支持下，依托生態學科，投入大量經費進行了實驗室改造和購置實驗儀器設備，實驗硬件條件不斷改善，實驗實踐經費進一步增加。這為環境學課程的實驗和實踐教學改革的順利進行打下了堅實的基礎。但傳統的實驗室管理方式已無法保障新的實驗教學模式的順利實施，因此，我們修改和完善了實驗室管理相關制度，如實驗室和實驗儀器使用預約制度、實驗室行為準則和安全守則、儀器和藥品使用登記制度、有毒及危險品管理辦法、儀器借還制度、實驗室環境衛生管理規定、實驗室安全衛生巡查制度等。同時，對進入實驗室的學生實行導師制，以指導學生完善實驗計劃和提供實驗技術方面的幫助等。這些新制度的實施，有效的保證了實驗室的高效有序運行，使學生可以在完成課程實驗的同時，充分利用現有的實驗條件，進行各種創新性和研究性的實驗。

同時，我們在多年的教學實踐中深切體會到提高教師的教學和科研水平也是上好實驗課的關鍵。隨著環境科學和技術的迅猛發展，教師要傳授學生知識、培養其創新能力，自身掌握的知識和技術當然也需要不斷更新、教學水平和創新能力也需要不斷提高。因此，一方面，需要努力學習新的實驗技術，我們的任課老師和實驗老師經常參加一些新技術的學習培訓，如液相色譜、離子色譜、微波消解儀、葉綠素熒光儀和熒光顯微鏡等培訓。另一方面，需要學習和運用新的教學方法，努力提高教學效果。在這方面我們的任課老師每年均積極參加國家級和省級繼續教育培訓，不斷充實提高。同時，教師自身的科研水平的提高對于上好實驗課也是大有裨益的，環境學課程小組的幾位任課老師均從事環境生態方面的研究，每人均有正在研究的國家級和省級課題，這使得任課教師在實驗課教學中充滿自信，游刃有余，也使學生有機會接觸到最新和最前沿的環境學研究的熱點問題。

四 推進實驗教學網絡信息化

隨著教育信息化的不斷推進，基于網絡的信息化教學正在“如火如荼”地開展著，實驗教學的網絡信息化也是必然趨勢。信息化教學強調新型教學模式的構建、教學內容更強的時代性和豐富性、教學更適合學生的學習需要，在教學上充分利用各種信息技術和資源來支持和促進學生的學習，強調發揮學生的自主性，注重其學習能力的培養[4]。我們在環境學教學網站的建設中，已將部分實驗教學講義、課件、自制視頻、實驗教學成果等放在校內公開網頁上，方便學生進行自主學習。同時，我們還通過E-mail、飛信和QQ群等方式與學生建立緊密的聯系，隨時解答學生實驗過程中碰到的問題。盡管如此，本實驗課程的網絡信息化教學工作仍需要進一步加強。

[1]李廣偉,胡留現.實驗教學改革與創新人才培養的探索與實踐[J].實驗室研究與探索,2008,27(9):110-112.

[2]關麗萍,鄒愛英.加強高校學生實驗教育素質教育[J].實驗室研究與探索, 2008, 27 (9):124-125.

[3]許國安,徐華誠.深化實驗教學改革,注重對學生能力的培養[J].實驗技術與管理,2003, (2):112-115.

[4]鐘志賢信息化教學模式—理論建構與實踐例說[M].北京:教育科學出版社,2005.