《環(huán)境樣品物化檢測技術(shù)》課程交互式教學(xué)模式探討

王輝 齊飛

【摘要】《環(huán)境樣品物化檢測技術(shù)》課程是高等院校環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)碩士研究生的學(xué)位課。針對教學(xué)過程中存在的問題和碩士研究生在課題研究中的需求，將交互式教學(xué)模式應(yīng)用到課程改革中，調(diào)動碩士研究生課程學(xué)習(xí)的積極性，提高教學(xué)效果和人才培養(yǎng)質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】環(huán)境科學(xué)與工程 ?《環(huán)境樣品物化檢測技術(shù)》 ?交互式教學(xué)

【基金項目】本研究受北京林業(yè)大學(xué)2018年研究生課程建設(shè)項目資助（HXKC18002）。

【中圖分類號】X1-4;G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2020）48-0120-02

一、課程發(fā)展的主要歷史沿革

根據(jù)北京林業(yè)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院碩士研究生培養(yǎng)特色和研究方向，以及畢業(yè)論文研究主要內(nèi)容，亟需研究生學(xué)習(xí)和掌握環(huán)境樣品預(yù)處理、環(huán)境樣品成分分析、結(jié)構(gòu)分析、表面形態(tài)分析及物化性質(zhì)分析等現(xiàn)代分析測試技術(shù)原理與方法，及其在環(huán)境科學(xué)與工程領(lǐng)域科學(xué)研究過程中的應(yīng)用。因此，2010年學(xué)院開設(shè)了《環(huán)境樣品物化檢測技術(shù)》課程，作為我校環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)術(shù)型碩士研究生和環(huán)境工程專業(yè)學(xué)位碩士研究生的專業(yè)學(xué)位課[1]。經(jīng)過多年的建設(shè)與積累，該課程在2011年被列為學(xué)校“研究生重點課程教學(xué)創(chuàng)新項目”進行重點建設(shè)，2017年被評為北京林業(yè)大學(xué)研究生精品課程，2018年被作為學(xué)校優(yōu)質(zhì)研究生核心課程進行進一步品牌打造。

二、課程講授內(nèi)容及在教學(xué)過程中存在的問題

課程講授內(nèi)容選擇常用的環(huán)境樣品物化檢測技術(shù)，每章內(nèi)容按照“技術(shù)基本原理—儀器工作原理、構(gòu)造及性能—樣品制備—定性定量分析—在環(huán)境中的應(yīng)用”組織教學(xué)，內(nèi)容上突出重點和體現(xiàn)環(huán)境特色，對技術(shù)原理、儀器構(gòu)造等內(nèi)容略講;對樣品制備、定性定量分析、在環(huán)境科學(xué)與工程領(lǐng)域科學(xué)研究中的應(yīng)用作為重點。《環(huán)境樣品物化檢測技術(shù)》是一門典型的多學(xué)科交叉綜合性專業(yè)課程，內(nèi)容繁多、龐雜，新技術(shù)發(fā)展迅速，授課學(xué)時有限，這些內(nèi)容往往又是新的研究熱點和發(fā)展趨勢，在課堂上很難講深講全。因此，亟需充分調(diào)動學(xué)生課下的學(xué)習(xí)主動性，并與課上的學(xué)習(xí)結(jié)合增加學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高授課效率和教學(xué)效果;亟待有針對性地設(shè)置課程內(nèi)容，有效指導(dǎo)學(xué)生開展科研工作。

三、交互式教學(xué)模式在課程學(xué)習(xí)中的應(yīng)用

為了解決以上教學(xué)過程中存在的問題，課程教學(xué)采用了交互式教學(xué)模式[2]。通過交互式教學(xué)，授課教師根據(jù)研究生課題內(nèi)容與研究方向有針對性的布置課題和學(xué)生編組;要求學(xué)生開展文獻檢索，應(yīng)用課程講授內(nèi)容對典型案例進行分析、消化、創(chuàng)造，并按照編組進行PPT匯報。

課程交互式教學(xué)具體執(zhí)行過程如下：

1.首先根據(jù)研究生畢業(yè)論文的研究方向和研究內(nèi)容，并結(jié)合課程所講授的《環(huán)境樣品物化檢測技術(shù)》設(shè)計匯報題目，突出強調(diào)在環(huán)境科學(xué)與工程科研中的案例分析。比如其中一個學(xué)生的研究方向是水環(huán)境污染控制與生態(tài)修復(fù)，畢業(yè)論文研究內(nèi)容是人工濕地填料復(fù)配對再生水中有機污染物的去除影響，為其設(shè)計匯報的題目是“人工濕地中風(fēng)險有機污染物的識別方法與案例”，涉及的課程講授內(nèi)容有GC-MS、HPLC-MS和3DEEM等檢測技術(shù)手段，要求結(jié)合案例分析匯報檢測技術(shù)手段在人工濕地中風(fēng)險有機污染物的應(yīng)用。另外一個學(xué)生的研究方向是環(huán)境功能材料研發(fā)與應(yīng)用，畢業(yè)論文研究內(nèi)容是改性秸稈基生物炭對重金屬污染修復(fù)的效能與機制研究，為其設(shè)計匯報的題目是“生物炭結(jié)構(gòu)表面性質(zhì)和化學(xué)組成表征方法與案例”，涉及的課程講授內(nèi)容有EA、EDS、FTIR和XRD等檢測技術(shù)手段。2016-2019年課程匯報題目節(jié)選見表1。

注：UV-VIS—紫外-可見吸收光譜，F(xiàn)TIR—傅里葉變換紅外光譜，CE—毛細管電泳法，3DEEM—三維熒光光譜法，XRF—X射線熒光光譜技術(shù)，IC—離子色譜法，HPLC—高效液相色譜法，HPLC-MS—液相色譜-質(zhì)譜法，UPLC-HRMS—超高效液相色譜-高分辨質(zhì)譜法，LC-ESI/MS—液相色譜-電噴霧質(zhì)譜法，GC—氣相色譜法，GC-MS——相色譜-質(zhì)譜，SEM—掃描電子顯微鏡，TEM—透射電子顯微鏡，AFM—原子力顯微鏡，XRD—X射線衍射，XPS—X射線光電子能譜，EDS—X射線能譜儀，NMR—核磁共振，AAS—原子吸收光譜，ICP—電感耦合等離子體發(fā)射光譜法，ICP-MS—電感耦合等離子體質(zhì)譜法，ICP-AFS—電感耦合-原子熒光光譜法，ICP-AES—電感耦合等離子發(fā)射光譜法，EA—元素分析儀

2.4～5人一個小組，訓(xùn)練學(xué)生獲取文獻資料的能力，鍛煉文獻整理、歸納匯總能力和團隊協(xié)作能力，每組確定一名組長，組織小組完成材料組織與最后發(fā)言;提前3周左右布置下去，課下保持與學(xué)生的溝通交流和指導(dǎo)。如學(xué)生對匯報的題目和內(nèi)容不理解或者理解有偏差，就需要及時進行糾正，避免在匯報時出現(xiàn)跑題、匯報不到位等情況。

3.嚴格按照題目組織材料和發(fā)言內(nèi)容，每組匯報時長10-15分鐘，組織材料形式可以多樣化，與題目呼應(yīng)，體現(xiàn)團隊工作效應(yīng)，任課教師和同學(xué)根據(jù)匯報的內(nèi)容進行提問點評。此環(huán)節(jié)有的小組做得很出色，采取每人結(jié)合自己的研究內(nèi)容匯報一個版塊的模式，版塊之間有密切聯(lián)系，整個匯報是一個有機的整體，學(xué)生之間很好的互相配合，回答問題也很到位。

采用交互式教學(xué)模式后教學(xué)效果提升很明顯。由于所作匯報內(nèi)容和自己的畢業(yè)論文研究內(nèi)容密切相關(guān)，調(diào)動了研究生在課程上學(xué)習(xí)的動力和積極性。通過課程學(xué)習(xí)和課程匯報，研究生能夠進一步消化課堂授課內(nèi)容，掌握與自己研究課題內(nèi)容相關(guān)前沿儀器分析技術(shù)及應(yīng)用;能夠根據(jù)課題研究內(nèi)容及儀器分析需求，有效選擇合理的儀器分析方法，從而制定科學(xué)、合理的研究方案，促進了畢業(yè)論文研究內(nèi)容順利的開展。課程教學(xué)在很大程度上促進了環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)科建設(shè)、研究生課程建設(shè)、教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法的改革更新，研究生人才培養(yǎng)質(zhì)量有明顯提升。近5年研究生發(fā)表在國內(nèi)外高水平期刊的數(shù)量明顯上升，其中涉及到《環(huán)境樣品物化檢測技術(shù)》課程所講授內(nèi)容的文章數(shù)量高達占95%。

四、結(jié)語

為了提高教學(xué)效果和人才培養(yǎng)質(zhì)量，將交互式教學(xué)模式應(yīng)用到《環(huán)境樣品物化檢測技術(shù)》課程改革中，取得了顯著的效果。

參考文獻：

[1]王輝，齊飛，孫德智.環(huán)境樣品檢測技術(shù)課程教學(xué)改革與探索[J].教育教學(xué)論壇，2013（6）：253-254.

[2]許曉毅，吉芳英，胡碧波等.基于工程認證理念的交互式教學(xué)模式探討——以“水污染控制工程”課程為例[J]. 課程教育研究，2019（40）：28-29.