環境地學實驗教學改革與創新探索

朱繼榮+祝鵬飛+束良佐

摘 要：為了提高教學質量和培養環境類應用型創新人才，對環境地學實驗課教學進行了改革。通過優化實驗教學內容、采用靈活多樣的實驗教學方法手段和建立利于創新能力培養的考核體系，調動了學生主動參與實驗的積極性，更提高了學生獨立分析、解決問題的能力，提高了環境地學實驗教學質量和人才培養質量。

關鍵詞：環境地學；實驗教學；改革探索

中圖分類號 G642.0 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2017）09-0158-03

Abstract：In order to improve experimental teaching quality and cultivate environmental innovation talents，some reforms and innovation exploration of environmental geology experimental teaching were carried out. The experimental enthusiasm，the ability to analyze and solve problems independently of the students was aroused and the quality of experimental teaching and talent cultivation in environmental geology was improved and through reform and innovation exploration in finely compile lectures and optimize experimental projects，adopting flexible and diverse experimental teaching methods and means as well as establish an assessment system that is conducive to the cultivation of innovation ability.

Key words：Environmental geology；Experimental teaching；Reform exploration

實驗教學體系是高等教育教學體系的重要組成部分[1]。實驗教學對加深學生理論知識的掌握與理解、培養與塑造學生的科學研究思維、培養與開發學生的創新精神等具有重要的作用，是培養高素質應用型人才的重要手段[2]。

環境地學是地球科學與環境科學之間的新興邊緣交叉學科，具有很強的實踐性和很廣的應用性 [3]。隨著全球環境問題日益突出，環境地學其獨特的研究方法和手段已被廣泛用來解決區域環境問題。然而，現在不少環境專業的學生不重視地環科學，缺乏地環科學的基本知識和基本訓練，到單位后，需很長一段時間才能適應，反映出實踐課程太少。完善的實驗室教學和野外實習條件對培養具有較強實踐能力的環境類應用型創新人才有特殊作用，然而，由于課時、經費、安全等諸多因素制約著野外實習教學活動的開展，需要強化實驗教學予以補充。

目前，雖然許多設立環境類專業的高校已將《環境地學》納入其本科生的專業核心課程，但由于該課程開設的時間短、涉及的范圍廣，在相應的基礎實驗課教學方面還存在諸多不足。筆者結合自身教學實踐，對相關問題進行探討，以期更好地為提高教學質量和培養應用型創新人才服務。

1 傳統環境地學實驗教學中存在的問題

1.1 實驗內容重復、簡單 由于環境科學專業是一門綜合性的學科，涉及內容眾多，開設實驗的專業課也較多，除了環境地學外，還有環境化學、環境監測、環境生物學、環境土壤學等。以往這些實驗課存在部分實驗項目重復的現象。比如“水體中總氮/總磷的測定”，既在環境地學實驗中開設，也在環境化學實驗中開設了此實驗項目。另一方面，實驗教學目的往往在于加深學生對理論知識的理解和訓練學生的實驗操作技能，因此，實驗類型以驗證性實驗為主，較少開設綜合性和設計性實驗，忽視了學生獨立思考、獨立分析、獨立解決問題能力的培養，容易導致學生“眼高手低”，動手能力差。

1.2 教學方式僵化滯后 傳統的實驗教學一般是實驗指導教師或者實驗員將實驗方案設計、試劑配制、儀器組裝等前期工作完全準備完畢，只將實驗最精彩的部分留給學生完成。學生只要按部就班地機械地“照貓畫虎”，只要結果正確，就完成實驗任務。這種教學方式忽視了學生的實驗主動性和對實驗過程的系統認識，致使學生雖然做過實驗，但對實驗目的和內容仍然一知半解，甚至一問三不知。實驗教學手段上，一般是“一支粉筆加一塊黑板”，這種教學手段課堂容量小，效率低下，抽象的內容缺乏形象感，學習比較困難。

1.3 教學考核方式單一 課程考核方式直接對學生的學習態度起到導向作用。過去的實驗考核一般采用根據實驗報告評定成績的單一、定性考核方式。由于預習報告基本都是機械地抄寫教材（講義），做實驗時也是機械地“照方抓藥”，實驗結果通常只有簡單的數據記錄，缺乏深入分析，一些自制能力較差的學生甚至直接抄襲別人的實驗結果也能完成任務。因此，這種單一的定性考核方式不但不能反應學生的學習水平，甚至造成學生對實驗產生厭煩情緒和草率應付的態度。

2 實驗教學改革與創新

2.1 精編講義，優化實驗教學內容 教材是學科知識的精華，是教學活動的載體[4]。然而，《環境地學實驗》課程到目前為止還沒有國家統編教材，筆者在查閱了國內兄弟院校課程大綱后發現，該課程實驗教學內容大致可分為：地質學基礎實驗（礦物鑒定、巖石鑒定、礦床認識、地質圖編制、野外地質考察等）、地貌學實驗（地形圖地貌判讀、地貌圖繪制、微地貌測量等）、氣象學與氣候學實驗（溫度變化、氣壓變化、濕度、降水變化觀測與分析、聯合觀測等）、植物生態學實驗（植物的生態類群分析、植物群落調查與分析等）；水文學實驗（河流水情要素、湖泊水文、地下水觀測、工業污水指標等）；土壤地理學實驗（土壤剖面觀察、土壤標本采集、土壤有機質分析等）等6大塊。

由于各高校設立環境類專業的背景、基礎、特色等存在差異，所以各高校在課程設置方面也各有特色。面對環保用人單位普遍需要具有較強動手能力的應用型人才的新形勢，結合本校屬于“師范類”高校的屬性，我們在編寫《環境地學實驗》講義時注重以下幾個方面：第一，實驗教學內容與理論教學內容相關聯，鞏固對理論知識的理解和應用。第二，實驗教學內容與基礎教育的相關教學內容接軌，培養知識豐富的基礎教育師資，體現師范性。第三，實驗教學內容與生活實際相聯系，培養學生運用所學知識分析問題和解決問題的能力。第四，注重實驗類型的多樣化，既有驗證性實驗，也有綜合性和設計性實驗。結合筆者的教學實踐和查閱的文獻資料，淘汰了部分重復、內容陳舊、技術落后的實驗，精設了17個具有代表性和較強實用性的實驗項目供學生選擇，強化培養學生科研和社會實踐能力。

2.2 改革實驗教學方法、手段，強化能力 針對以往學生對實驗參與度和認識度低的狀況，筆者采取以學生為主體、因實驗類型而異的靈活多樣的教學方式方法。針對驗證性實驗，實驗時間安排在理論課之后立即進行，在講解之前請學生闡述實驗原理，如果闡述不正確，予以糾正并重點講授，然后與學生討論實驗方案的設計和預測實驗結果、實驗中嚴格規范學生的操作步驟，實驗結束后引導學生思考實驗中的問題（現象），并要求學生嚴肅處理實驗數據，重點分析討論實驗結果，規范撰寫實驗報告，使學生深刻理解理論，熟練掌握基本操作步驟和相關儀器使用，鍛煉對實驗數據的處理分析能力。針對綜合性實驗，注重以學生為主體，幫助學生對已有的課程知識和技能進行舉一反三，培養學生綜合運用本課程或相關課程理論知識的能力。針對設計性實驗，發揮學生的主體性和實驗指導教師的主導性，讓學生自主設計實驗方法步驟，自主選擇儀器和材料，教師主要引導學生查閱資料、選擇材料、設計方案、實施實驗等工作，充分鍛煉學生獨立解決問題的能力及創新意識，提升學生綜合素質，達到授之以“漁”的目的。

教學手段是師生教學相互傳遞信息的工具、媒體或設備。實驗教學手段的多樣化和不斷現代化是實驗教學的關鍵，也是提高教學效果的途徑之一。作為一種現代教育手段，多媒體圖文并茂、聲像俱佳、動靜皆宜的特點把“一支粉筆加一塊黑板”的教學模式變為一個生動形象、妙趣橫生的教學環境。例如，針對“礦物（巖石）分類、識別”實驗，在觀察實物標本的同時，根據不同礦物（巖石）形成的地貌特征借助多媒體展示相應的風光圖片，使課程講解更形象、直觀。運用多媒體教學提高了課堂效率，增大了教學內容，提高了學生學習興趣。除了室內多媒體教學，我們也將一些實驗項目搬到了實驗室外，比如“土壤剖面觀察與描述”，請同學們親自挖掘、觀察淮北市相山南麓相山公園的森林土壤，要求學生現場描述、記錄其形態特征并分析其成土因素。另外，為了提高學生對于自然地理各要素的認識和培養學生愛護環境和保護地球的意識，我們在環境地學實驗中安排了相關的野外調查實踐活動，帶領學生實地調查黃山風景區的地形、土壤、氣溫、植被等自然地理要素。開展野外實踐教學活動，一方面有效體現了環境地學的地理性，是地理學研究的重要方法；另一方面開闊了學生的視野，培養了學生觀察分析、解決身邊環境問題的能力。

2.3 建立利于創新能力培養的考核體系 實驗考核方法對教與學具有重要的導向作用[5]。鑒于僅憑實驗報告評定成績的不合理性，筆者嘗試采用累積評分制綜合評定成績，總成績包括平時成績、期末操作考試成績和期末理論考試成績，相應所占比重分別為60%，20%和20%。平時成績由出勤率、實驗表現以及實驗報告成績構成。期末操作考試采取隨機抽簽的方式，成績主要根據操作的規范性和結果的正確性評定。期末理論考試采取閉卷筆試的方式，重點考核學生對實驗原理、實驗注意事項的掌握和實驗結果的分析。通過采用累積評分制，使成績評定更具科學性，更重要的是培養了學生嚴謹務實的學習態度。

經過筆者多年的《環境地學實驗》課程教學實踐證明，這些實驗教學改革是有效的，明顯提高了學生的學習興趣與主動性、提高了學生的實驗操作技能、提高了學生發現問題、解決問題的實際動手能力等。筆者將堅持不懈地進行《環境地學實驗》課程教學改革，為更好地提高教學質量，為培養適應社會需要的環境類應用型創新人才而熟思竭慮。

3 結語

在高等教育從精英教育走向大眾化教育的大背景下，只有提高大學生的創新與應用技術水平，才能提高學生的社會競爭力。實驗教學改革是創新和應用能力培養過程中的一個重要環節。保障實驗教學的順利開展，實驗教學改革還要得到院校領導的重視和支持，以及相關職能部門的積極配合，提供實驗場地、實驗儀器設備和實驗教學時間等教學資源以保障實驗教學的順利開展。

參考文獻

[1]孫一民，李明弟，李大勇，等.我國高等教育實驗教學體系研究現狀[J].山東建筑大學學報，2012，27（2）：250-254.

[2]劉志剛.以培養創新型人才為目標構建高水平實驗教學平臺[J].中國高等教育，2009，6：20-22.

[3]趙燁.環境地學（第二版）[M].北京：高等教育出版社，2015.

[4]儲祖旺，劉艷霞，羅國立.地學教材使用與建設的調查分析[J].中國地質教育，2007，16（4）：56-60.

[5]范紅艷，戚鵬程.環境資源與地理信息省級實驗教學示范中心改革與實踐[J].實驗室研究與探索，2016，35（9）：154-157.

（責編：徐煥斗）