以科研促教學開展環境污染綜合防治實驗的探索

宋彥濤　霍光偉　張鳳杰　歐曉霞　王曉光　烏云娜

摘要：科學研究是一所大學的活力源泉，借助高校現有的實驗條件，以科研項目促進綜合實驗教學，將對創新型人才的培養和大學生的綜合素質的提高發揮重要作用。本文論述了高校環境科學專業開展環境污染綜合實驗實施方案和過程，以及對實驗效果的分析，有助于加強各個學科之間的聯系，完善環境科學教學的內容，為科研促教學在綜合實驗中的合理運用提供借鑒。

關鍵詞：創新能力；綜合實驗；科研素養；綜合素質

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）34-0260-02

環境科學是一門交叉學科，涵蓋范圍大，研究領域廣，涉及環境中的眾多領域，在環境管理、環境保護中發揮著重要的作用。面對我國及全球許多重大問題的出現，面對全體國民環境意識的亟待提高和實施，環境問題必須得到很好的解決。為解決人類社會發展所面臨的諸多新的環境問題，環境領域對專業人才的要求越來越高，這就要求高校培養出創新能力更強、綜合素質更高的大學生。因此保質保量的完成實驗教學在高等院校人才培養計劃中扮演著重要的角色。當前高等院校的實驗課普遍存在著專業性強、獨立性高、不同領域缺乏滲透的現象，而綜合實驗的提出很好地彌補了這一缺陷。教學和科研是高校的兩項重要功能，科研又是教育的重要資源。充分利用高校的科研優勢，教師將科研工作中的思想融入到實驗教學中，使學生在實驗過程中有效地鍛煉綜合運用知識、應對復雜狀況的本領，進而提高大學生的綜合實踐能力和創新思維能力。

一、對以往實驗教學的思考

1.課堂理論與實踐操作脫軌。所謂的課堂理論與實踐操作脫軌，主要表現在學生在實驗操作中過度依賴實驗課程中的講義，參照講義機械地完成實驗，而忽略了在理論課程中所學知識的運用。因此不能將理論與實踐有機結合，達到預期的教學效果。

2.實驗內容缺乏系統性。由于現有教學體系對課程時長和課時量的限制，現行的實驗題目比較單一，用時較短，且大部分實驗課程為演示性、驗證性實驗，綜合性和系統性強的實驗題材漸漸從課堂中退去。這種教學模式不僅不利于學生系統地掌握知識脈絡，甚至阻礙了學生的發展。

3.學生自主性差，缺乏創新能力。我們不能否認教學體制對教學效果的影響，但是學生自身也發揮著舉足輕重的作用。當代大學生普遍存在著學習自主性差、缺乏創新思維的問題。主要體現在實驗課上過于依賴講義、盲目的完成操作，而在整個過程中缺乏對實驗表象的深入思考和對實驗改進的用心鉆研。

二、環境污染綜合防治實驗的過程

為響應高校優化教學體制的號召，對已完成全部理論課程的四年級學生開設環境污染防治綜合實驗，目的在于鍛煉學生能綜合性、系統性地將理論知識運用到實際操作中，在老師的監督下獨立完成整個實驗。以期使學生在鞏固理論知識的同時提高實驗操作技能。具體實施過程如下。

1.實驗課題設置。環境污染綜合防治的實驗課題設置以教師的科研項目和科研成果為依據。一方面，開展科研工作必需及時追蹤學科研究的新進展，查閱大量的文獻資料，以明確實驗的目的及研究意義。另一方面，科研可以激發學生的學習興趣，形成良好的學風。

2.實驗要求。綜合實驗主要由學生自己設計和完成，開設時間一般為2周。實驗的實施對象要求是已具備基本實驗能力的高年級本科學生，對實驗儀器有一定的了解。實驗所需儀器和設備要在實驗之前就準備好，以保證實驗的順利進行。對于新接觸的或者是大型的儀器，教師需要做詳細介紹并示范操作，使學生熟練掌握操作步驟。

3.實驗設計與修改。實驗之前教師講解課題意義及相關研究背景。學生需查閱資料，了解實驗課題的相關知識，提交詳細的實驗設計方案。教師及時對方案的可行性、科學性、合理性做出指導和修正。實驗設計方案包括實驗方法、實驗步驟以及具體的時間安排和實驗預期進度（實施過程中和根據具體情況調整）。綜合實驗沒有現成的實驗方案，必然會給學生帶來一定的壓力，同時也能促進學生將壓力轉換為動力，很大程度上提高教學效果。實驗設計過程給學生留下了很大的自由發揮空間，以發掘學生的潛力。在學生提交了實驗設計方案之后，教師要細心閱讀分析，在保證實驗可以順利進行和學生允許的條件下對設計方案進行修改和完善，最終得出可行的實驗設計方案。

4.實施實驗。實驗以小組的形式進行，每組3～5名學生。每個小組設置一名組長，各個組員的任務都不相同，保證每個學生都有參與的機會。這樣能促進組員之間的合作，增強其團隊意識。實驗藥品及儀器準備就緒后，學生可根據實驗設計進行實驗。各組之間的實驗安排要緊湊，不浪費財力和物力，保證實驗的連續性。實驗過程中遇到的基本實驗可反復操作，以減小實驗的誤差。還可借助多媒體和現場演示相結合使學生對儀器內部的復雜結構有更全面的認識，更好地了解其原理，并通過實際訓練，讓學生更熟練地掌握實驗操作。實驗過程中，學生要有端正和嚴謹的實驗態度，認真做好每一個步驟。嚴格遵循嚴謹認真、實事求是的原則，如實記錄實驗中的現象及變化，保證數據的準確性和真實性。認真觀察實驗現象，進行詳細的記錄，并認真討論和分析。對于實驗中出現的異常現象，教師要鼓勵學生自行解決。要求學生從實驗原理、操作、樣品特性等方面分析造成異常現象可能的原因。綜合污染防治時間較長，教師在實驗過程中要經常了解和監督實驗過程，發現錯誤并及時糾正。由于學生對實驗的理解程度和對儀器的操作能力有所不同，教師要遵循因材施教的原則，循循善誘，使學生的綜合能力在經過綜合污染防治實驗后能有所提高。實驗過程中需注意保護實驗儀器，注意實驗室的衛生情況。待實驗完成后將所有藥品放回原處，并將所有儀器清洗干凈。

5.撰寫實驗報告。綜合污染防治實驗主要考察和鍛煉學生的綜合能力，包括查閱資料的能力、完成實驗的態度和實驗的設計，等等。實驗報告的書寫是一個整理思維的過程，不僅可以提高學生的分析能力，還能優化學生對實驗操作的綜合素養。綜合污染防治實驗結束后，要求學生嚴格按照論文的格式提交實驗報告，每個小組可以共享數據，但是論文的內容卻不能相同。每個同學根據得到的數據和查閱的資料以及自己的理解寫一篇不少于3000字的論文。論文的內容包括對實驗結果和現象的具體分析。對獲得預期結果的實驗，分析實驗成功的關鍵；未獲得預期結果的實驗，則要分析實驗失敗的原因。通過撰寫論文的方式可提高學生的分析能力和解決問題的能力，培養基本的科研素養。

6.實驗考核與評定。綜合污染防治實驗的考核重點是考核實驗預習和收集資料的情況、創新設計能力、實驗動手能力、數據分析能力、實驗報告和討論撰寫能力等。在多方面的考核下，學生增加了對實驗的重視程度，在實驗過程中更注重獨立思考和自身能力的提高，動手能力和創新能力也得以提高。此外，對綜合實驗中表現優異的小組鼓勵其撰寫文章并協助發表。

三、綜合防治實驗的效果分析

環境污染綜合防治實驗整合生態學實驗與環境化學實驗等課程內容，打破了以往的傳統的實驗方式，突出了專業的綜合性。依托重點實驗，開設環境污染綜合防治實驗，讓學生將專業知識與實踐結合起來。環境污染防治綜合實驗，題目的選取、方案的設計、實驗的實施以及實驗報告的撰寫都由學生獨立完成。通過綜合實驗的學習，學生加深了對各門環境課程的現象、規律、基本原理的理解，了解了實驗設備的結構性能，使學生有機會接觸高端儀器，能夠熟練操作實驗儀器，實驗技能明顯提高，掌握相關指標的測定方法，學會分析處理數據，總結歸納得出結論。同時，也鍛煉了學生檢索文獻的能力，學生通過查閱參考文獻等方式和自己的思考相結合可以得出有見解的科研新思想。要培養創新人才，就要培養創新意識。綜合污染防治實驗在培養學生的創新能力和綜合素質上起到了重要作用。通過開設綜合防治實驗培養學生的創新性思維，同時觀察能力、動手能力、分析和解決問題的能力會上一個臺階，提高學生的綜合素質，進一步增強學生在深造和就業中的競爭力。

四、結束語

環境污染防治綜合實驗的順利開展取得了很好的效果，但仍然存在一些問題。由于教師所帶的學生較多，學生在遇到問題時不能及時得到老師的解答，在一定程度上減慢了實驗的進度，因此應適當增加教師的數量。從學生角度來講，學生在進入實驗室時衣著整潔，嚴格依據實驗室規章制度進行藥品的使用以及實驗的操作對實驗的順利進行也有很大的幫助。實驗盡管取得了良好的效果，但只有推廣開來，才能讓更多的師生受惠，進而達到科研與教學的協作雙贏。綜合實驗彌補了單科實驗的缺陷，加強了各科目之間的聯系，并且發揮了高校科研的優勢。如今社會環境問題日益突出，需要更多專業型人才。面對這種需求，在今后的學習和工作中還需不斷探索，不斷完善綜合污染防治實驗，充分利用科研與教學的關系，培養出符合社會需求、有創造力和綜合素質較高的人才。

參考文獻：

[1]方強，錢瑜，楊柳燕.環境科學與工程實驗教學中創新能力培養方式的探索[J].實驗室研究與探索，2011，30（2）：107-109.

[2]高冬梅，李莉.以科研促教學開展環境科學綜合實驗的探索[J].實驗室科學，2007，（2）：20-22.

[3]高冬梅，李莉.環境科學綜合大實驗探索[J].實驗科學與技術，2010，8（5）：110-112.