環境科學專業實驗教學與改革探析

章愛群 張哲 胡超 王有寧

【摘要】本文在分析環境科學專業實驗教學現況的基礎上，結合問卷調查了解學生的實驗課教學效果，提出了對實驗教學進行改革的幾點想法和措施。通過對實驗課程安排的合理性進行討論，認為對實驗的類型和課時要進行豐富和適當拓展，以提高環境科學專業實驗教學效果，保障大學生專業技能和創新思維的培養。

【關鍵詞】環境科學 實驗教學 改革

【中圖分類號】G423.07 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2014）8 -0037-02

環保產業被稱為21世紀的朝陽產業，有著巨大的發展潛力[1，2]。目前，我國環保產業人才嚴重不足，尤其缺乏能在生產領域解決實際問題的高素質環保應用型人才。實驗教學是環境科學理工類專業主要的教學內容，進行實驗教學改革是實現 “十二五”國家中長期教育規劃的重要部分，是切實提高新時期大學生實踐動手能力的主要途徑，也是高等院校進行學科建設的重要內容[3]。為了讓學生掌握有關知識和技能，從而獲得較高的專業技能和應用能力，需要改革傳統的驗證性實驗為主的教學方式，向系統性的實踐教學轉變。開展系統性的實踐教學可以明確教學目的，有機結合課堂教學與實踐環節，使基礎課、專業基礎課、專業課全面落實理論與實際相結合的原則，將實踐環節與課堂教學融合成一個有機整體。

一、湖北工程學院環境科學專業實驗教學模式現況

（一）學校概況

湖北工程學院是由湖北省人民政府舉辦的普通本科高校。現設涵蓋理學、工學、農學、醫學、文學、經濟學、教育學、管理學、法學、藝術學等10大學科門類60個本科專業的15個教學學院。環境科學專業2003年開設以來，各專業課的實驗課經歷10年本科生的教學實踐，由初期的摸索到日趨成熟，并積累了豐富的實踐教學經驗。目前，培養具有更高實踐能力和應用能力的優秀環境后備人才已經成為實踐教學課程體系乃至整個人才培養方案改進的重點。

（二）實驗教學情況

自從1998年7月教育部頒布新修訂的《普通高等學校本科專業目錄》以來，我國開設環境科學的一百多所高校對本校人才培養方案進行了修訂，實踐教學環節取得較大進展，體現在實踐教學環節得到加強，據張承中[4]等“高等學校環境類專業實踐環節教學現狀調查及教學改革思考”一文中統計，我國環境科學專業的實踐教學環節占學時平均約為29.5%。該文同時也提出，雖然實踐教學環節呈現多樣性發展趨勢，也出現一系列問題，“主要反映在實踐教學環節缺乏系統性和創造性”。重慶文理學院將課程實驗、課程設計、專題設計、生產實習、畢業設計等實踐性教學進行深層次的、系統的、交叉的和獨立的改革和重組，將實驗實踐教學與生產第一線結合，重點培養學生解決實際生產問題的能力，以實現學生零距離上崗的應用型人才為培養目標[5]。蘇州科技大學則充分利用環境科學與工程省級重點實驗室、省級實驗教學示范中心建設點等實驗條件，利用教師的科研項目和課題，帶動學生參加科技創新活動，使其基礎實踐能力、專業實踐能力、綜合實踐能力和創新意識在實驗室和其它實習、實訓場所得到訓練和提高。目前我校按照學校專業教學計劃，環境科學專業主干課程實驗課開出率為100%，有環境生物學、環境化學、環境土壤學、環境微生物學、環境監測、環境信息系統等13門課程開設了共240學時的實驗課程。環境科學專業的學時學分構成比例基本能滿足實踐教學數量的要求，提高實踐環節教學質量成為提高學生專業素質的關鍵。其中，加強主干課程課堂教學與實踐環節的有機結合，明確實踐環節要求并強化實驗課程中專業技能培養的教學目標是當前教學改革的首要目標。

（三）環境科學專業實驗教學情況反饋

環境類專業經過98年重新設立一級學科后的十年多快速發展后，各個高校都對實踐環節進行了廣泛和深入的探索，各門課程的實驗環節和實習環節成熟并規范起來。但不同高校因為發展速度、研究方向、教學資源、學生就業方向等諸多方面的差異，其實踐環節都需要借鑒他人的同時進行適合自身特點的長期實踐探索。2008年國家環境保護總局改部以來，環保局等環境類行業對環境類專業畢業生需求增多的同時，也凸顯出對實踐能力的更高要求。我校有立足地方并服務地方的政策，教學也提倡產學研結合，所以目前的實踐教學環節也需要有所改進和提高。環境科學專業和環境工程專業都是理論性、技術性、實踐性很強的專業，涉及面廣，包括地學、生物學、化學 、物理學、醫學、工程學、數學等多種學科的知識[6]。隨著經濟的發展，環境污染的問題也愈加突出，環境科學人才的實踐能力愈加重要。為此在環科系學生中做了一份調查，以了解學生的實驗授課基本情況。

1、調查方法

采用問卷調查方式，發放問卷137份，回收有效問卷135份，無效問卷2份。

2、調查結果

表一 環境科學專業實驗課教學情況調查表

問卷內容 回答統計

1.你每周平均做多少次實驗 44.45%的人周平均做4-5次或以 上

2.你有利用課余時間做過實驗嗎 54.81%的人有過

3.你有志愿來過學校實驗室工作嗎 42.22%的人有過

4.你在做實驗之前有沒有預習實驗內容 70.37%的人只是粗略地看了下

5.你愿意自己去做探究性實驗嗎 20%的人表示不愿意

6.實驗操作過程中個會有嘗試其他方法

的想法嗎 65.93%的人因為時間緊迫不予考慮

7.你做實驗的成功率大概有多少 43.7%的人成功率在90%以上

8.你認為靠學校開設的幾節實驗課

能很好地掌握本專業操作技能嗎 34.81%的人認為不能，54.07%的人 認為可以掌握些許

9.你感覺你的實驗技能有提高嗎 62.96%的人表示提高了一點

10.你喜歡做實驗嗎 2.96%的人不喜歡做實驗

調查結果可以看出：大部分學生每周結合課余時間經常做實驗，并有志愿來實驗室學習，其實驗態度積極向上，僅僅有少部分人表示不喜歡做實驗；有很多學生表達了想做探究性實驗的意愿，這就恰恰表明了學校在實驗類型安排上探究性實驗的缺乏；實驗過程中由于時間緊迫，過半學生沒有實踐更多方法做實驗的想法；雖然做實驗的成功率較高，卻仍有大部分學生認為自己的實驗技能只提高了一點，并且對掌握本專業技能的程度持消極態度。

另外一方面，往屆畢業生和在讀的10、11和12級本科生也反映在實驗教學環節中出現的不足和一些改進意見，結合幾位專業課教師意見，體現在這樣三個方面：（1）傳統的實驗教學過程中存在諸多弊病，實驗教師是傳授知識和技能的主體，而學生則被動地接受知識和技能，這種教學多采用注入式。實驗中，學生缺乏主動思維和創新，只需按實驗教材“依樣畫葫蘆”。同時傳統實驗教材的滯后性導致實驗教學內容和形式都表現出嚴重的滯后現象；（2）目前許多大學畢業生名不符實，動手能力差，創新思維缺失，達不到社會的要求，而許多用人單位找不到急需的合格人才，這反映了教育供給和社會需求的脫節。動手和應用能力主要是來自于實驗和實踐，傳統的驗證性實驗教學模式已經不符合社會的需求，需投入更多的精力對實驗實踐教學模式做更多的探索；（3）與理論要求相對應，實驗課開設范圍應該得到更大更深入的拓展，切實培養學生對相關理論和應用方面的知識技能。實驗內容受制于實驗條件，同時實驗條件也受益于明確的實驗目的和計劃，所以，系統性得到加強的實驗計劃也會大大促進實驗條件的拓展和實驗資源的充分有效利用。

二、環境科學專業實驗課程改革建議及措施

（一）科學合理地安排每學年課程

結合環境科學專業大學期間各類別課程安排和大二大三課程數量及課時統計情況發現，大一主要課程是公共基礎課和專業基礎課，大二和大三課程主要是專業主干課和專業選修課，集中綜合實踐課安排在大四以增強實踐動手和解決問題的綜合能力。課程數量和課時安排在大二和大三時有待改善，大二每學期平均總時量288節，專業課只有三門，上學期沒有實驗課程安排，下學期亦只有兩門實驗課共32學時。大三總課時較大二增加了44.4%，每學期課程數量平均為10門，有7門課程開設實驗課，且均為專業課。

因此到了大三，理論課和實驗課扎堆聚集，很難讓學生在有限的時間內掌握以后賴以生存的專業技能。科學合理地安排課程，把大三的一些基礎性的理論課和實驗課安排到大二，結合大二專業基礎課程的教學，通過必備的專業基礎理論和實驗課程的學習既有利于提高學生們對專業的興趣也為后期動手能力、實驗技能的提高打下堅實的基礎。

（二）豐富實驗課程內涵體系

調查結果表明，僅有少數學生表示不喜歡做實驗，大部分學生做實驗的成功率還是頗高的，然而想要做探究性實驗的學生只有少部分，由此可以追溯到實驗類型安排上的不合理。設計性實驗是授之以“漁”的實驗教學新模式，與學生的個性化教育相結合，充分發揮學生的特長，以培養學生獨立思考、綜合運用知識的能力和設計創新能力為目的[7]。目前專業課實驗多數是驗證性實驗，課程安排中缺乏綜合性實驗和設計性實驗，不利于學生個性的形成，學生的創新能力也得不到鍛煉。

（三）實驗課程教學模式改革

對于探索性和設計型實驗，往往需要很長時間才能完成。此類實驗允許和鼓勵優秀學生在課下投入更多的時間、在不同的地點完成實驗內容。學校保證每個項目有適當的經費支持，確保實驗順利進行，培養優秀學生的專業興趣和自信[8]。以往實驗課時都是固定的從第幾節課到第幾節課，可以嘗試打破固定思維的束縛，只設定開始時間，將結束時間設置為開放性的。這樣，學生就不會出現因為實驗課時不夠而放棄對實驗的拓展思考。國外部分高校將課堂教學與實踐環節緊密結合，使基礎課、專業基礎課、專業課均與實踐環節有機結合，融為一體，形成以主干課程為核心，課堂教學與實踐訓練相結合的培養模式，同時加強了實踐環節學分學時比例。如美國德克薩斯農工（Texas A&M）大學實踐環節占總學分28.1%；德國Paderborn大學實踐環節占總學時25%以上；挪威科技大學（Norwegian University of Science and Technology）自1997年開始將傳統的實踐教學和課堂教學結合形成所謂的“基于項目的學習”。

三、結束語

我校環境科學專業2003年開設以來，培養具有更高實踐能力和應用能力的優秀環境后備人才已經成為實踐教學課程體系乃至整個人才培養方案改進的重點。環境科學實驗課程不僅要向學生傳授知識、驗證理論、培養實驗技能，更重要的是要通過教師和學生的共同努力，引導學生掌握科學的思維方式，系統地提高他們綜合地分析問題和解決問題的能力，養成優良的科學作風和協作精神，自覺地探索真理。專業實驗教學是環境科學教學過程中的重要環節，具有直觀、綜合、與實踐結合緊密等特點，在培養學生的理論聯系實際能力方面具有十分重要的作用，也是培養學生探索能力和創新思維的主要途徑之一[9-10]。因此，有必要對實驗教學過程進行改革，徹底改變學生圍著老師轉的傳統教學模式，以便讓學生能有充分發揮主觀能動性、培養科研能力和素質、實現自我優勢的機會。

參考文獻：

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[10]夏靜芬，唐力，羅薇楠.以能力培養為核心的“環境監測實驗”教學模式的實踐探索[J].高等理科教育，2008，6：15-117.

湖北工程學院教改項目（2011024）資助