具有多科性特色的環(huán)境專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與研究

史靜 許正文

【摘要】針對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程存在的問(wèn)題，筆者提出了具有多科性特色實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的具體方法和措施，包括更新實(shí)驗(yàn)教材、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)內(nèi)容注重多科性、傳統(tǒng)授課模式與研究探討式的教學(xué)模式相結(jié)合、拓展課后實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、完善實(shí)驗(yàn)課程的考核體系等幾個(gè)方面，通過(guò)上述幾個(gè)方面的改進(jìn)，引導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、提高學(xué)生創(chuàng)新能力和應(yīng)用能力。

【關(guān)鍵詞】多科性 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 環(huán)境專業(yè)

【基金項(xiàng)目】本文系“中國(guó)藥科大學(xué)教學(xué)改革研究課題”、“中國(guó)藥科大學(xué)研究性教學(xué)試點(diǎn)課程改革項(xiàng)目”的研究成果。

【中圖分類號(hào)】G420 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2019）25-0197-02

實(shí)驗(yàn)課程是大學(xué)課程設(shè)置中的一類重要課程。實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)過(guò)程中，需要學(xué)生在已掌握相關(guān)理論知識(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)際動(dòng)手操作，不僅考查學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握情況，同時(shí)考查學(xué)生的動(dòng)手能力、分析判斷能力等各項(xiàng)能力。實(shí)驗(yàn)課程是將理論與實(shí)際相聯(lián)系的重要紐帶。設(shè)計(jì)新穎和完善的實(shí)驗(yàn)課程，不僅能夠提升學(xué)生的動(dòng)手能力，帶給學(xué)生成功掌握相關(guān)知識(shí)的成就感，還能夠激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的熱情。我校于2009年開(kāi)設(shè)了環(huán)境科學(xué)專業(yè)，旨在培養(yǎng)環(huán)境和藥學(xué)的雙料人才，以滿足制藥工業(yè)綠色科技發(fā)展的迫切需求。由于該專業(yè)具有藥學(xué)與環(huán)境相結(jié)合的特色，且環(huán)境學(xué)科要求學(xué)生具有較強(qiáng)的實(shí)踐能力，因此環(huán)境專業(yè)的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課程的教學(xué)模式必須在傳統(tǒng)模式的基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新和改革，體現(xiàn)學(xué)科交叉融合、多科性的特點(diǎn)[1]。

一、傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法存在的問(wèn)題

1.實(shí)驗(yàn)方法和內(nèi)容陳舊

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中涉及的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不少為陳舊的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)[2]。隨著環(huán)境專業(yè)領(lǐng)域的相關(guān)研究和分析測(cè)試技術(shù)的迅速發(fā)展，可將一些新的實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容引入課堂。陳舊的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和方法不僅難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)，隨著科技發(fā)展逐漸被取代，應(yīng)用的范圍也越來(lái)越窄。因此，一方面要積極投入相關(guān)的實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備經(jīng)費(fèi)，改善學(xué)生的實(shí)驗(yàn)條件；另一方面，要積極了解環(huán)境領(lǐng)域的熱點(diǎn)問(wèn)題，將合適的、具有一定新穎度的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容引入課堂。

2.學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的參與度低

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的參與度較低。一般實(shí)驗(yàn)課程的步驟為：學(xué)生進(jìn)行課前預(yù)習(xí)，了解相關(guān)理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)操作步驟、注意事項(xiàng)；課上聽(tīng)老師講解具體的實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟、注意事項(xiàng)；然后進(jìn)行操作實(shí)驗(yàn)。在此過(guò)程中，學(xué)生主要弄清的問(wèn)題是“為什么這么做”（實(shí)驗(yàn)原理）和“需要怎么做”（實(shí)驗(yàn)方法），學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容只是被動(dòng)的操作而不是主動(dòng)的設(shè)計(jì)，難以激發(fā)起學(xué)生的實(shí)驗(yàn)熱情。

3.實(shí)驗(yàn)時(shí)間有限

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課程時(shí)間有限[3]，因此課程設(shè)置的過(guò)程中，演示性、驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)較多；綜合性、系統(tǒng)性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目較少。部分同學(xué)對(duì)有興趣的內(nèi)容很難開(kāi)展進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)探索，需要提供更多的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和機(jī)會(huì)。

4.考核體系僅以操作和實(shí)驗(yàn)結(jié)果為導(dǎo)向

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)較注重實(shí)驗(yàn)操作能力，對(duì)實(shí)驗(yàn)前期的文獻(xiàn)調(diào)研、實(shí)驗(yàn)后期的數(shù)據(jù)處理及分析、結(jié)果討論不夠重視，也就是重操作能力，輕文獻(xiàn)檢索能力、觀察能力、分析能力等。

二、具有多科性特色實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的具體方法和措施

1.更新實(shí)驗(yàn)教材

教材是教學(xué)內(nèi)容和要求的具體體現(xiàn)，是授課老師傳授知識(shí)的重要工具。實(shí)驗(yàn)講義的更新中可以增加涉及環(huán)境領(lǐng)域目前研究的熱點(diǎn)問(wèn)題，例如環(huán)境材料學(xué)實(shí)驗(yàn)中可以涉及新型環(huán)境材料的制備等相關(guān)內(nèi)容。此外，可以增加系統(tǒng)性實(shí)驗(yàn)的比例，例如某種新型環(huán)境材料合成后，可利用學(xué)生合成出來(lái)的材料進(jìn)行具體的應(yīng)用，去除水體中的抗生素等污染物，在此基礎(chǔ)上對(duì)應(yīng)用條件進(jìn)行優(yōu)化，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)性。學(xué)生可參與實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，激發(fā)自主學(xué)習(xí)的熱情。基于實(shí)驗(yàn)課時(shí)間的限制，部分實(shí)驗(yàn)可以設(shè)置成選做實(shí)驗(yàn)，供有興趣的同學(xué)進(jìn)一步進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究， 或者在課后利用學(xué)校的開(kāi)放實(shí)驗(yàn)平臺(tái)或者大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行。

2.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)內(nèi)容注重多科性

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程中要注意將多門學(xué)科的知識(shí)有機(jī)串聯(lián)起來(lái)，例如化學(xué)相關(guān)知識(shí)、環(huán)境工程原理的相關(guān)知識(shí)、藥學(xué)的相關(guān)知識(shí)等。在環(huán)境材料學(xué)實(shí)驗(yàn)中，可以設(shè)計(jì)某種材料用于處理環(huán)境中的某類抗生素污染物。材料的制備和表征涉及到材料學(xué)的相關(guān)知識(shí)；需要處理的藥物的物化性質(zhì)和測(cè)定方法等涉及到藥學(xué)、分析化學(xué)的相關(guān)知識(shí)；具體的處理方法涉及到環(huán)境工程原理的相關(guān)知識(shí)。

例如環(huán)境材料學(xué)實(shí)驗(yàn)中的一節(jié)實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容為：黏土材料對(duì)四環(huán)素的去除效果。考查了黏土材料對(duì)水體中四環(huán)素的吸附特性。該實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)既考查了環(huán)境材料學(xué)的相關(guān)知識(shí)，如黏土材料的一般特性，又考查了四環(huán)素的相關(guān)物化特性，例如其在不同pH下的分布，同時(shí)考查了環(huán)境工程原理中關(guān)于吸附動(dòng)力學(xué)和吸附等溫曲線的相關(guān)知識(shí)，此外在實(shí)驗(yàn)操作的過(guò)程中需要用到環(huán)境監(jiān)測(cè)、分析化學(xué)的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，在采用origin或excel軟件作圖的過(guò)程中需要用到軟件分析與數(shù)據(jù)處理課程的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，在對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析時(shí)，需要通過(guò)文獻(xiàn)檢索的方式檢索相關(guān)文獻(xiàn)，并通過(guò)文獻(xiàn)調(diào)查推測(cè)可能的原因和機(jī)理。通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，可以將多門學(xué)科的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)有機(jī)的串聯(lián)起來(lái)，學(xué)生能夠綜合的、靈活的運(yùn)用相關(guān)知識(shí)，真正的將理論與實(shí)踐相結(jié)合。

3.傳統(tǒng)授課模式與研究探討式的教學(xué)模式相結(jié)合

在實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)過(guò)程中，可以采用研究探討式的方式進(jìn)行，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)課前的準(zhǔn)備、課后的分析討論環(huán)節(jié)。

實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)不僅僅是教師教會(huì)學(xué)生如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，更重要的是讓學(xué)生能夠根據(jù)基本的理論知識(shí)理解實(shí)驗(yàn)的目的，了解實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本方法和注意事項(xiàng)；不僅僅能夠總結(jié)歸納出實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的基本規(guī)律，還應(yīng)該對(duì)相關(guān)規(guī)律產(chǎn)生的可能原因進(jìn)行文獻(xiàn)調(diào)研，思考可能的原因。引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主觀能動(dòng)性。例如環(huán)境材料學(xué)實(shí)驗(yàn)中采用某種材料對(duì)某類污染物質(zhì)進(jìn)行處理，在學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)前讓學(xué)生主動(dòng)進(jìn)行文獻(xiàn)調(diào)研、查找相關(guān)資料了解該污染物質(zhì)的物理化學(xué)特性有哪些？該物質(zhì)的分析測(cè)試方法有哪些？能夠使用的處理方法有哪些？實(shí)驗(yàn)中使用的吸附法的優(yōu)缺點(diǎn)有哪些？要研究該材料對(duì)污染物的吸附特性需要做哪些實(shí)驗(yàn)？準(zhǔn)備如何設(shè)計(jì)該實(shí)驗(yàn)？除了實(shí)驗(yàn)講義中提到的相關(guān)實(shí)驗(yàn)，還可以做哪些實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步說(shuō)明該材料的吸附性能？如果要進(jìn)行吸附機(jī)理的探究，還可以補(bǔ)充哪些實(shí)驗(yàn)？對(duì)材料進(jìn)行哪些表征工作？采用研究探討的方式進(jìn)行教學(xué)一方面可以引導(dǎo)學(xué)生積極思考，發(fā)揮主觀能動(dòng)性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)生興趣和學(xué)習(xí)熱情，另一方面可以串聯(lián)不同課程的知識(shí)點(diǎn)，將不同學(xué)科的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合。此外，研究探討式教學(xué)可以讓學(xué)生將理論與實(shí)踐相結(jié)合，靈活的應(yīng)用相關(guān)理論知識(shí)；還有助于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，對(duì)學(xué)生發(fā)散思維和邏輯思維能力的培養(yǎng)有重要作用。

4.拓展課后實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

由于課堂的實(shí)驗(yàn)時(shí)間有限，對(duì)于學(xué)生有興趣進(jìn)一步進(jìn)行研究的相關(guān)實(shí)驗(yàn)，可以在課后進(jìn)行。指導(dǎo)老師可借助學(xué)校的開(kāi)放實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)學(xué)生有興趣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行進(jìn)一步研究。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，要注重教師與學(xué)生的交流和互動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生查閱文獻(xiàn)，根據(jù)多門學(xué)科的相關(guān)知識(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行深入的分析和思考，進(jìn)一步設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，挖掘?qū)嶒?yàn)現(xiàn)象背后的機(jī)理問(wèn)題。

5.完善實(shí)驗(yàn)課程的考核體系

實(shí)驗(yàn)課程的考核體系不能僅僅關(guān)注操作是否正確、測(cè)定的結(jié)果是否準(zhǔn)確。在滿足操作、結(jié)果達(dá)標(biāo)的基礎(chǔ)上，還需要考查學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、文獻(xiàn)檢索、數(shù)據(jù)處理與分析、軟件操作、結(jié)果分析和探討等方面。

三、結(jié)語(yǔ)

針對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程存在的問(wèn)題，筆者提出了具有多科性特色實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的具體方法和措施，包括更新實(shí)驗(yàn)教材、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)內(nèi)容注重多科性、傳統(tǒng)授課模式與研究探討式的教學(xué)模式相結(jié)合、拓展課后實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、完善實(shí)驗(yàn)課程的考核體系等幾個(gè)方面，通過(guò)上述幾個(gè)方面的改進(jìn)，引導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、提高學(xué)生創(chuàng)新能力和應(yīng)用能力。

參考文獻(xiàn)：

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[2]祁曉津.有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的研究[J].當(dāng)代化工研究，2018，11：56-57.

[3]張成.人體及動(dòng)物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探究[J].首都師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2018，39：67-70.

作者簡(jiǎn)介：

史靜（1984-），女，漢族，江蘇南京人，中國(guó)藥科大學(xué)工學(xué)院副教授。

許正文（1980-），男，江蘇南京人，南京信息工程大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院副教授。