《環境生物技術》實驗教學中自主學習模式的應用探究

宋學宏 楊彩根 王永玲

摘要：本研究創新性地將自主學習模式應用于蘇州大學《環境生物技術》實驗教學中，對教學內容、實驗體系、教學手段、實驗成績測評體系等進行了改革。教學實踐結果顯示，自主學習模式變被動學習為主動思考與探索，激發了學生學習與科研興趣，提高了學生的動手能力，為培養學生創新性思維能力、提高其綜合素質搭建了良好的實踐平臺，并取得了預期的教學效果。

關鍵詞：《環境生物技術》；自主學習模式；創新與實踐

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）38-0206-02

齊莫曼自主學習理論認為，自主學習是學生有明確的學習目的，選擇符合自己的學習策略，能自我監控、調整和評價學習過程，并能主動營造有利于學習的物質和環境[1]。高校的實踐教學更應注重學生自主學習能力的培養，專業實驗課既是理論教學的重要補充，同時也是培養學生綜合能力和創新能力的重要環節[2]。蘇州大學與國內其他高校一樣，將《環境生物技術》課列為生物技術專業的專業課，并將三分之一學時設為實驗課，還在應用生物、食品質量與安全等專業相繼開設該門課程。由于環境生物技術的快速發展，新思路、新技術、新方法的不斷涌現，促使專業教師不斷地對該門課的實驗教學內容、教學方法、考核手段等實驗教學模式進行改革和創新，提高教學資源利用率。

一、實驗教學內容的篩選與實驗體系的優化

1.實驗教學內容的篩選。過去的《環境生物技術》實驗體系中，實驗課的內容僅僅局限于課本，驗證性實驗較多，不利于培養學生的實驗技能、探索精神、科學態度和作風，限制了學生分析問題和解決問題能力的培養，也不利于創新人才的培養。作者按照生物技術、應用生物、食品質量與安全等專業的特點、培養目的和培養要求，對實驗教學內容進行篩選，由驗證性實驗向綜合性實驗轉變，實現基礎性、綜合性、設計性與創新性的有機結合。生活污水是污染環境的重要來源，本課程則重于對學生應用生物技術進行水環境質量檢測的技術能力的培養，將水體化學耗氧量（CODMn）、生物耗氧量（BOD5）、溶解氧量（DO）、細菌總數與大腸菌群的測定等水環境質量檢測指標編入實驗教學內容中，還增加了“測磷比色法測定污水中ATP含量”實驗，旨在激發學生對理論課上講述的貼近日常生活的污水可生化性有一個感性認識。通過實驗學生對污水的性質與污水處理的難易程度有了很深刻的認識。

2.實驗體系的優化。實驗體系的整合是指合理編排實驗教學內容，使之形成體系，以有利于學生的消化吸收和綜合能力的培養。我們根據專業培養目標，按認識和能力提高循序漸進的原則，分層次按階段安排實驗內容，第一階段安排水體的CODMn、BOD5、DO、ATP、細菌總數與大腸菌群的測定等水質指標的測定，培養學生對水環境質量的檢測與評判能力。第二階段安排Ames致突變實驗和魚類急性毒性試驗監測廢水廢物毒性，培養學生對有毒污水檢測的技術能力，使學生對嚴重污染水體的污染程度有一個感性認識。第三階段安排學生到城市污水處理廠進行實地參觀，通過實地考察，對污水的性質、處理工程和工藝有一個完整的認識。通過三個階段的實驗，學生對水環境的污染現狀、檢測與污水處理技術有了全面的認識，并較熟練地掌握了有關檢測技術，使學生畢業后能勝任水環境檢測部門或污水處理企業的工作。

二、改革教學手段，將自主學習模式應用于實驗教學中

1.改革教師準備為學生參與、共同準備及預備實驗等教學手段。在以往實驗教學過程中，教師在每次實驗課前做了大量準備工作，包括預試驗，學生做實驗時，只是按照實驗指導書的內容和指定的方法“按部就班”地操作，實驗報告按固定格式填寫，缺乏個性化和創造性的內容。這不利于培養學生的獨立思考問題的能力，也沒有留給學生創新能力的空間。因此，我們嘗試將老師準備的方式改為學生參與共同準備及預試驗的自主教學方法，由單向實驗教學向互動式轉變，如CODMn、BOD5、DO、ATP等水質指標的測定實驗中，均有標準溶液的配置和標準曲線的制作，我們讓學生參與實驗準備的全過程，讓學生自己配試劑、做預試驗，教師則起到指導和服務的作用。學生一開始出錯率很高，經過3—4次后才能得到結果，經過多次實踐，預試驗基本上能一次成功，并對某些實驗的具體操作過程提出了建設性的改進意見。所以，經過這樣的訓練，學生既學好了本門課的專業知識，又掌握了實驗的基本套路和技能，教學效果十分顯著。

2.以研究課題形式開展實驗教學，增強學生科研意識和系統分析問題和解決問題的能力。在優化實驗教學內容的教學過程中，逐漸建立和完善以綜合能力培養為主的新的實驗教學模式。其核心就是將實驗教學過程與具體的研究課題相結合。我們的校區處于蘇州市工業園區，我們學校的護校河是否受到影響，對于這個疑問，我們將水質指標測定的一組實驗（即CODMn、BOD5、DO、ATP、細菌總數的測定、水中大腸菌群的測定等）的測定對象鎖定為護校河。以蘇州大學新校區護校河水質狀況為研究題目，學生分6個實驗組，同時進行測定研究，對照我國地表水水質標準，最終給出一個客觀、公正的評價。經過幾個實驗的測定，所測水質指標顯示，同學們得出的結論是新校區的護校河水質較好，屬Ⅱ—Ⅲ類水。以這樣的形式進行實驗，不僅在很大程度上提高學生的實驗興趣，也能讓學生們體會到實驗的嚴肅性，同時增強了學生科研意識和系統分析問題和解決問題的能力。

3.將現代教學手段用于實驗教學，提高實驗教學效果。計算機技術和網絡技術的高速發展，為環境生物技術的實驗教學提供了諸多便利。創新教育不是個人的靈感、頓悟與直覺，而是集體的創造和智慧的集約。網絡技術的應用，為教學創造了條件，學生可自主地選擇學習條件，從而回歸到以學生為主體的教育模式。如電子課件的引用，不僅可縮短實驗課的講授時間，而且可以提高實驗教學效果。筆者在指導CODMn、BOD5等實驗時，采用自動播放文件，將預實驗過程完整地演示給學生，通過評點，解悉關鍵問題，使學生一目了然，順利地完成實驗操作，并對實驗操作過程及實驗結果進行相應的分析，收到了事半功倍的教學效果。

三、創新實驗成績測評體系，調動學生學習主動性

本實驗教學模式的考核體制是從知識、技能、態度和科研能力4個方面對學生進行綜合考評。實驗考核分兩種方式進行，考試成績各占50%。

1.常規考核。按照教學大綱和實驗課的要求，將實驗內容歸納成若干命題，建成實驗測試試題庫，實驗考核以抽簽方式進行，學生從命題中抽取考核的題目，在規定時間完成實驗的全過程，根據考生對實驗的具體操作步驟、器材的正確使用、儀器的調試使用、獨立分析實驗結果，以及實驗結束后的清洗整理等掌握狀況和熟練程度進行打分。

2.對每個實驗的實驗報告進行打分考核。伴隨著實驗課程的結束，每個學生撰寫實驗報告，對學生的實驗設計方案進行考核，測試、分析其中的數據，得出實驗結果及結論，尤其對實驗過程與結果的分析部分進行打分，測試學生對實驗中遇到的難點、疑點進行歸納、整理、分析和總結的能力。

四、結語

當今科技突飛猛進，大學生是進一步推動當今科技的骨干，讓他們盡快地接觸、掌握先進的技術，培養他們積極探索、勤于實驗的精神是我們的責任。通過幾年的《環境生物技術》實驗教學實踐，增強了學生的動手能力，提高了實驗技能和創新能力，優化了實驗效果，提高了人才培養質量，學生們非常認可這樣的實驗教學，畢業生反映這樣的教學讓他們在做畢業論文和工作中受益非淺，實現了改革的目的。

參考文獻：

[1]張勇，潘素萍.齊莫曼的自主學習模型理論與啟示[J].高教發展與評估，2006，22（1）：48-50.

[2]王向東，金燕，曾抗美，等.環境工程專業實驗教學改革與實踐[J].實驗技術與管理，2005，22（8）：103-104，119.