《水域環境學》實驗教學體系的改革與創新

郭立 朱國霞 陳麗梅 王慶奎 孫敬鋒 高金偉 陶秉春 白東清

摘 要：針對傳統的水域環境學實驗僅作為理論課程教學的延續和補充，其教學僅限于課堂和簡單的驗證性實驗，對水域環境學實驗的教學體系、實驗教學方法、實驗教學手段和實現綠色實驗的教學理念等方面進行改革和探討。創建了“一體化、多層次”的實驗教學體系，即在課堂實驗和實驗室開放基礎上，開展教學實習、專業生產實習和畢業論文等環節，形成理論與實驗教學并重的教學格局，培養學生主動學習的精神和創新能力，為促進水域環境學實驗教學發展和創新型人才培養提供參考。

關鍵詞：水域環境學實驗 實驗教學體系 改革 創新

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）03（c）-0138-02

在我國現代大學本科教育體系中，如何設置專業課程一直是教育工作者關心的問題，尤其是在應用性較強的農科院校，如何兼顧理論教學與實踐教學，使學生在掌握扎實理論知識的基礎上，牢固掌握實驗技能，提高實踐能力，激發創新精神，也是值得我們去探討和研究的重要課題之一。

“水域環境學實驗”是《水域環境學》的配套實驗課程。水域環境學是水環境科學和水化學交叉形成的學科，是一門理論與實踐緊密結合的應用學科。天津農學院面向水產養殖專業和水族科學專業開設《水域環境學》，課程組教師在教學過程中開展了一系列實驗教學改革，創建了“一體化、多層次”的實驗教學體系，形成了自己的特色。使學生在學習理論知識的基礎上，通過實驗課程來靈活應用與掌握理論知識。并通過開放實驗室，教學實習，生產實習及參加科研活動等，激發學生主觀能動性，培養學生的創新能力[1-3]。

1 構建并優化實驗教學體系

構建水域環境學“一體化、多層次”的實驗教學模式，實行多層次實驗教學體系。對每個實驗項目按照由淺入深、循序漸進的原則。

1.1 在教學環節，通過“課堂實驗和實驗室開放”，形成了傳授知識、運用提高、研究創新的實驗教學體系，使學生養成獨立思考、準備和進行實驗的能力

在我校的水產養殖專業和水族科學專業的培養方案中，將《水域環境學》中的實驗教學內容從《水域環境學》課程教學內容中獨立出來，改變實驗教學附屬地位，使實驗學時數由26學時增至30學時，形成理論與實驗教學并重的格局。通過多年實踐和探索，將水域環境中的常規項目進行整合，開設了總堿度及HCO-3、CO2-3離子、總硬度及Ca2+ 、Mg2+離子、氯化物、pH、溶解氧、化學需氧量、無機三氮、可溶性磷、總鐵的測定等實驗，做到既突出實驗內容的應用性，又保證實驗內容的完整性。

1.2 在教學實習、專業生產實習和畢業論文環節完成綜合應用型實驗，科研方法初步訓練型實驗，提高學生的基本實踐能力和初步研究能力

在《水域環境學》理論和實驗課程結束后，安排0.5周的時間進行本課程的教學實習，在此環節中，學生通過自行設計實驗項目，獨立完成天然水體的采樣、保存、運輸和分析等程序，完成對水體進行綜合分析評價。在隨后的生產實習和畢業論文環節，將學習到的理論知識和實驗技能與實際需要有機結合，鍛煉和提高學生獨立完成任務及分析和解決問題的能力。

1.3 積極開展本科生業余科研活動

學生在學習本課程的過程中，在教師指導下，開展業余科研和實踐活動。如參與教師的課題研究，進一步提高他們分析問題與解決問題能力，或完成其中一個步驟，或進行一個方面的探索，培養學生的創新意識和創新能力。近三年來，參與本課程組教師科研項目的本科生，以第一作者公開發表科研論文2篇。本科生申請立項2014年校級大學生創新創業訓練計劃2項。

2 改革和創新實驗教學方法

實驗教學方法與手段是實驗教學中最基本要素，是培養學生動手能力、提高學生實驗技能、培養學生創新意識和提高教學質量的關鍵[4]。傳統的《水域環境學》實驗教學是由實驗老師課前進行實驗準備，把實驗藥品及試劑都準備配制好，甚至把需要處理的水樣進行預處理，將實驗步驟及注意事項寫在黑板上。學生在實驗課上只需按照實驗步驟機械地完成實驗。這樣的教學手段單一，方法簡單，學生動手動腦機會少。這種教學方法已不能滿足現代實驗教學的要求[5]。為了提高實驗教學質量，增加學生的動手動腦機會，在水域環境學實驗教學過程中，我們著重進行了實驗教學方法和手段的改革與創新。

首先，堅持要求學生在上實驗課前充分預習，并寫出預習報告。使學生在動手實驗前對將要做的實驗的原理、所需要試劑和儀器、實驗步驟和注意事項等有一個初步的認識。實驗過程中引導學生對實驗中出現的各種現象進行討論。實驗結束時由實驗指導教師組織學生對實驗結果進行討論、總結、分析和比較。在此過程中，學生直接參與實驗的全過程，從實驗準備、實驗操作到實驗結果的處理分析等，讓學生成為實驗的主體，充分發揮學生的主觀能動性，引導學生主動獲取知識，增加學生的動腦、動手機會，從而達到激發學生的學習興趣，提高教學質量的目的[5]。在教學實習和畢業論文階段，對綜合性、設計性實驗項目，要求學生從文獻查閱、實驗方案設計、實驗方案實施、實驗數據分析到實驗報告撰寫，都由學生自行獨立完成，為學生的自主創新提供足夠的空間，完成綜合應用型實驗，提高學生的基本實踐能力和初步研究能力。實驗教師在此過程中，只做針對性的指導或提醒。

3 改革和創新實驗教學手段

在《水域環境學》實驗教學過程中，將傳統教學手段與現代的教學手段有機結合。基礎性、綜合設計性和創新性實驗分別采取不同的教學方式。實驗過程中的儀器設備，如酸度計、電導鹽度計、定氮儀等設備的使用、操作以及注意事項都要進行演示；而操作步驟繁瑣、儀器使用程序復雜的實驗，如本課程開設的原子吸收光譜儀測定重金屬的實驗，就采用先通過多媒體技術進行演示，使學生對整個實驗流程有直觀的認識，在經過教師演示與實際操作相結合，使學生掌握相關的實驗技能。此外，本課程經過多年的努力，已經建設成水域環境學課程網站，教學大綱、電子教案、課件、教學錄像等教學資料都已經陸續上網，學生可自由下載相關的教學材料，并保持更新和發展。學生可利用網絡教學平臺，了解教學計劃、課程大綱，通過多媒體課件進行預習。教師可通過網上提問、網上答疑解決學生在學習過程中所遇到的問題。

4 實現實驗過程綠色化

作為一名教師，應該將環境保護意識滲透到教學的每個環節，在水域環境學的實驗教學中，更應該將綠色實驗思想根植到每一位學生的心中，培養學生的綠色化學和可持續發展意識。在實驗中所使用的藥品和試劑，以及伴隨實驗過程而產生的許多有毒或有害的氣體、液體或固體產物，都會直接或間接地影響師生健康，并造成環境污染，因此在實驗的全過程（從實驗內容的設計到實施）都應該注意環境保護問題[6]。本課程組將環保意識始終貫穿于《水域環境學》實驗教學改革過程中。首先，在實驗的設計上做到微量化，減少有害化學物質向環境投放量。例如測定分析水體中的COD時，傳統的重鉻酸鉀法要產生大量的含Cr，Hg，Ag，Fe的酸性廢液，而采用微波消光度法測COD，可以大大減少廢物的生產量，減少環境污染，節約能源[7]。其次，做到不隨意排放實驗過程中產生廢液，含有有害物質的廢液、強酸或強堿性廢液均分別用專門的容器收集，再送交有關部門統一進行無害化處理。在實驗中實施綠色教學，不但能夠節約資源，從源頭上阻止污染，而且能夠增強學生的環境意識和社會責任感[8]。

參考文獻

[1] 金長順，許化溪.構建創新人才培養的醫學實驗教學新體系[J].江蘇高教，2001（2）：76-78.

[2] 趙秀芬，崔德杰.土壤農化分析綜合性實驗設計與實施[J].科技信息，2009（17）：6，8.

[3] 羅莉萍，王劉劉.新形勢下加強食品質量與安全類專業實踐性教學環節的思考[J].安徽農業科學，2007（5）：1486-1487.

[4] 劉文晶，樊久銘，趙樹山.深化實驗教學改革，培養創新人才[J].實驗技術與管理，2007，24（10）：382-384.

[5] 陳雪芬，郭偉良，王永強.“水環境化學實驗”實驗教學改革探討[J].實驗技術與管理，2011（28）：141-143.

[6] 謝曉梅，張建英.環境化學實驗教學體系的改革與創新[J].實驗室研究與探索，2006，25（1）：4-6.

[7] 范彩玲，李迎.在大學化學教學中滲透綠色化學理念的探索[J].天中學刊，2006，21（5）：100-101.

[8] 夏小慶，谷小霞，李祥子.在藥學專業化學教學中滲透綠色化學的理念[J].繼續醫學教育，2010（6）：63-65.