藥學類高校環境化學實驗教學改革初探

商景閣+廖千家驊+史靜+杜瓊+陳建秋

【摘要】傳統的環境化學實驗課程設置無法充分體現藥學類高校環境科學專業的學科特色。為充分調動學習積極性和加深對環境化學內容的理解，以“觀察” - “設計”-“實驗”-“總結”四步為實驗課程改革基本原則，提高學生自主設計實驗和解決實際問題的能力，做到理論聯系實際并增加畢業生的就業籌碼。

【關鍵詞】環境化學 設計性 實踐 芬頓法

【基金項目】本文系中國藥科大學校級教學改革研究課題“以制藥污染物處理為核心的環境化學實驗課程改革研究”階段性成果之一。

【中圖分類號】G643 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）43-0230-01

前言：

環境化學實驗是環境學核心專業實驗課之一，是掌握環境科學、環境工程等專業知識的基礎，也是今后環境類本科畢業生在就業中常用的一門課程，具有較高的實用性，因此在各大高校環境科學或環境工程專業中，環境化學及環境化學實驗均是核心課程之一，在專業知識中占有重要地位[1]。傳統的環境化學實驗教學主要根據環境化學理論教學進行，所涉及的實驗操作主要屬于驗證性實驗，重點側重于提高學生對環境化學基礎理論的掌握理解能力，而忽略了對專業技能與綜合實驗素養的提高，且部分實驗與環境化學最新研究進展聯系不夠緊密，且與實際應用尚有一定距離。

中國藥科大學環境科學本科專業創建于2009年，在我國制藥產業高速發展、環境中藥源性污染形勢加劇的大背景下，培養制藥環保人才，體現中國藥科大學“不唯藥，需圍藥，應為藥”的辦學宗旨[2]。與大多數開設環境專業的高校一樣，中國藥科大學環境科學開設的環境化學實驗主要包括水環境化學、土壤環境化學和大氣環境化學的分析和監測實驗，側重于環境介質典型污染物的測試和遷移轉化等。

1.目前環境化學實驗課程設置存在的問題

1.1實驗課程設置陳舊

目前環境化學實驗主要根據環境化學理論教學同步進行，所開設的項目主要為驗證性實驗，缺少設計性實驗。而設計性實驗是提高學生創新和創造能力的重要途徑，在掌握專業理論知識和實驗內容的基礎上，通過設計性實驗，能提高學生思考和學習能力，同時培養積極和主動探索的科學素養。另外，實驗課程中加入探索性實驗，將環境化學較新的科研成果引入本科實驗教學中，也能體現實驗室的專業水平，同時幫助學生掌握最新研究進展。

1.2 實驗內容未體現藥學特色

目前環境化學實驗，針對藥源性污染的實驗內容較少。如以芬頓法去除水體中有機污染物的實驗為例，芬頓反應屬水環境化學基礎內容，同時在制藥工業廢水組合處理中也有一定的應用。盡管在理論學習中，強調了針對制藥廢水處理的常見方法以及芬頓反應在制藥廢水中的利用及其關鍵機制。但在往年的實驗課程中，所用模擬廢水為常見的有機染料等，學生在實驗過程中無法意識到芬頓法在制藥廢水組合處理工藝中的優勢；另外，利用芬頓法處理廢水需要根據廢水水量和水質進行預處理，而用模擬廢水進行實驗教學對真正掌握芬頓法的原理及其在制藥廢水處理中的應用是不夠的。因此為提高學生的學習和實驗興趣并促進畢業生在就業后能迅速進入狀態，需要在實驗過程內容中體現藥學特色，密切圍繞藥源性污染物等內容進行。

2.環境化學實驗課程改革方案

2.1 實驗課程改革方案

環境化學實驗課程設置除需要幫助學生掌握基礎理論外，更需要注重培養實際應用能力。因此在實驗項目確定以及實驗教學過程中一定要圍繞藥源污染物，注重藥學特色。以水環境化學部分實驗為例，通過加強與藥企的聯系，結合“觀察” - “設計”-“實驗”-“總結”四步開展環境化學實驗課程改革：

（1）“觀察”，通過參觀藥企污水處理各環節，幫助學生觀察生產實例和污水處理現場運行情況，結合理論知識，使學生認識到藥企污水處理的關鍵問題并促進對基礎知識的掌握[3]。

（2）“設計”，在參觀藥企污水處理實例的基礎上，將學生分為不同小組查閱文獻資料，結合理論知識，自主設計實驗。以原實驗內容中TOC的測試為例，舊的實驗中僅介紹TOC測試基本原理及TOC自動測定儀的操作，學生掌握儀器使用和數據處理方法即可。而在實驗改革中，教師有意識引導學生思考TOC監測在制藥廢水處理中的意義，結合藥企污水處理現場的相關知識，引導學生設計相關實驗，如類Fenton法處理制藥廢水并通過監測TOC的變化進行效果評估。在學生自主設計相關實驗的基礎上，教師及教研室等對學生設計的實驗方案進行適當修改并上報教務處審批，確保實驗的科學性、綜合性和嚴肅性。

（3）“實驗”，以往實驗均由教師配置試劑和進行準備，學生動手能力無法得到最大程度鍛煉。而在自主設計實驗后，實驗試劑配置、樣品預處理、儀器調試等均由學生進行，教師場外技術指導和答疑工作，學生在實驗結束后撰寫報告，從而最大化的鍛煉學生的實驗既能和自主思考能力。

（4）“總結”，實驗結束后，教師針對實驗過程中出現的問題，尤其是針對實驗失敗的問題重點講解。以芬頓法處理污水為例，所用廢水為藥廠污水，水質狀況復雜。芬頓法對水體pH有較嚴格要求，但發現某組同學在做實驗過程中，預習不到位，未測定和調節水體pH，導致處理效果不佳。實驗教師在發現問題時，不是像以往那樣立即指出錯誤，而是在學生實驗結束后，根據實驗結果結合芬頓法的基本原理，逐條提問，并請學生回憶實驗步驟，引導學生發現問題，以此來加深學生對實驗過程的理解。

3.實驗教學改革關鍵問題

合理的實驗設計是環境化學教學改革的關鍵問題。設計性實驗是提高學生綜合能力和創新能力的重要途徑。設計實驗方案以及完成設計性實驗，要求學生能綜合利用應用環境化學專業知識并充分結合制藥廢水處理實例。因此針對這類實驗，需要實驗指導教師針對前期的現場調研，提出既能體現環境化學學科發展又能聯系實際的備選課題，學生以實驗小組為單位，課后查閱文獻、自主設計詳細實驗方案后提交，然后全班不同小組之間進行討論和比較，最終確定實驗內容。如原有的環境化學實驗有“水體BOD的測定” 、“水樣COD的測定” “水體DO的測定”等[4]，而在實驗改革中，學生提出以上三個實驗可以充分結合，通過討論將之設計成“頭孢類制藥廢水的可生化性評估”綜合性實驗，該實驗包含頭孢類制藥廢水的預處理、DO、COD和 BOD的測定等基礎內容，既與制藥廢水處理實際應用結合，又包含環境化學基礎內容，有較高的綜合性和實用性。

4.展望

作為理論性和實踐性很強的學科，環境化學實驗是促進學生掌握基礎理論知識和提高實際動手能力的重要手段，在環境科學專業教學中有非常重要的地位。但目前環境化學實驗課程的改革仍在探索中，需要不斷的進行嘗試和積累經驗。在環境化學實驗教學中不斷強調學生的自主能力，通過設計性實驗和開放性實驗，加強對學生的訓練和培養，尤其是在幫助學生掌握基礎知識的前提下，不斷增加學生自主解決實際問題的能力，將是今后環境化學實驗教學的重要方面。

參考文獻：

[1]戴樹桂.環境化學.第2版[M].高等教育出版社，2006.

[2]陳建秋，沈衛陽，陳家全，等.藥學類高校開設環境相關專業的意義和必要性[J].市場周刊，2009（12）：123-124.

[3]葉琳琳，劉波，蔣慧.環境監測實驗教學改革探討[J].實驗室科學，2014， 17（4）：135-137.

[4]悉旦立.環境監測（修訂版）[M].高等教育出版社，1995.endprint