海水化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐

崔 培，譚照君，孫金輝

（天津農(nóng)學(xué)院 水產(chǎn)學(xué)院，天津 300384）

實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為高等教育要求的主要實(shí)踐環(huán)節(jié)，對(duì)于培養(yǎng)創(chuàng)新型人才尤為重要?！稘O場(chǎng)環(huán)境綜合實(shí)驗(yàn)》是天津農(nóng)學(xué)院海洋漁業(yè)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)開設(shè)的一門由海水化學(xué)實(shí)驗(yàn)、環(huán)境監(jiān)測(cè)與保護(hù)實(shí)驗(yàn)以及養(yǎng)殖水域生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)組成的綜合性實(shí)驗(yàn)課程。該課程講授水質(zhì)分析過(guò)程中的化學(xué)分析以及儀器分析方法等，具有很強(qiáng)的實(shí)踐性和應(yīng)用性，其課程設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是使學(xué)生掌握水環(huán)境化學(xué)研究中的樣品采集、預(yù)處理、貯存方法、分析檢測(cè)以及數(shù)據(jù)處理等，為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。本文針對(duì)《漁場(chǎng)環(huán)境綜合實(shí)驗(yàn)》中海水化學(xué)課程在本科教學(xué)中存在的一些問(wèn)題及改進(jìn)建議進(jìn)行探討。

1 水分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題

1.1 課程內(nèi)容時(shí)效性、系統(tǒng)性有待改善

目前，海水化學(xué)實(shí)驗(yàn)課時(shí)為30學(xué)時(shí)，共計(jì)10個(gè)單項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，以四大滴定分析方法為主，課時(shí)分配為：滴定分析占比4/5，而儀器分析僅占1/5。鑒于當(dāng)前水質(zhì)組分日趨復(fù)雜，常規(guī)化學(xué)滴定分析已經(jīng)無(wú)法滿足現(xiàn)今的水質(zhì)分析需求。且這種課時(shí)占比導(dǎo)致學(xué)生對(duì)于滴定分析技術(shù)比較熟練，但對(duì)儀器分析技術(shù)掌握不足，對(duì)于今后從事水質(zhì)檢測(cè)分析的相關(guān)工作十分不利[1]。此外，現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容缺乏完整性，多以驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)為主，與其他課程的橫向聯(lián)系較少，課程實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，學(xué)生僅僅是做完了某門課程的實(shí)驗(yàn)，而對(duì)實(shí)驗(yàn)課程的缺乏總體認(rèn)識(shí)，無(wú)法對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行融會(huì)貫通。

1.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式和手段多樣化有待加強(qiáng)

海水化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)采取的教學(xué)模式為：課前預(yù)習(xí)（超星學(xué)習(xí)通學(xué)習(xí)理論知識(shí)、觀看操作視頻，撰寫預(yù)習(xí)報(bào)告）、課堂講授包括：

①實(shí)驗(yàn)原理解析；②實(shí)驗(yàn)步驟、操作要點(diǎn)及注意事項(xiàng)（教師示范、學(xué)生獨(dú)立操作，教師巡回指導(dǎo)，總結(jié)實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)）以及課后實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)相關(guān)內(nèi)容仍以教師課堂講授為主，學(xué)生的積極性不高。每次課程所需試劑和儀器均由實(shí)驗(yàn)教師在課前完成配制和調(diào)試工作，學(xué)生只需“照方抓藥”，缺乏獨(dú)立思考的環(huán)節(jié)，在實(shí)驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)不準(zhǔn)確數(shù)據(jù)后不知如何分析原因，起不到應(yīng)有的綜合能力培養(yǎng)。此外，海洋漁業(yè)與技術(shù)專業(yè)水環(huán)境化學(xué)理論課是本專業(yè)的選修課程，部分未選學(xué)該課程的學(xué)生理論基礎(chǔ)薄弱，對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解浮于表面，無(wú)法與實(shí)踐相結(jié)合；且學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的個(gè)體差異較大，沒(méi)有足夠的時(shí)間解決這些個(gè)體差異問(wèn)題。

1.3 考核體系合理性有待優(yōu)化

目前，實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核出勤率占10%，實(shí)際操作占10%，預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告占10%，期末考試占70%，筆試考核占主要部分，平時(shí)成績(jī)主要依賴于預(yù)習(xí)報(bào)告和實(shí)驗(yàn)報(bào)告，只要實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確、實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫規(guī)范，學(xué)生就容易獲得較高的成績(jī)，導(dǎo)致學(xué)生只重視實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫，甚至為此“借鑒”他人的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。而學(xué)生的創(chuàng)造能力和探索精神恰恰主要體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，這種考核方式忽略了在實(shí)際操作中對(duì)正確的實(shí)驗(yàn)操作規(guī)程的嚴(yán)格要求，不利于學(xué)生良好實(shí)驗(yàn)習(xí)慣的培養(yǎng)[2-3]。

2 海水化學(xué)實(shí)驗(yàn)改革的探索

2.1 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，完善課程體系

海水化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的目標(biāo)是要求學(xué)生掌握水質(zhì)分析方法以及相關(guān)儀器的操作技能，以達(dá)到提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能，培養(yǎng)分析解決問(wèn)題能力的目的[4]。因此，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置上要建立逐級(jí)遞進(jìn)、由理論到應(yīng)用實(shí)踐的三大模塊實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自主設(shè)計(jì)、自主實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性[5-7]。

基本技能訓(xùn)練模塊：包括對(duì)玻璃儀器洗滌、藥品稱量、試劑配制、移液與定容等最基本的操作規(guī)范的培訓(xùn)，到滴定分析、分光光度分析以及電位分析等方法的掌握，通過(guò)強(qiáng)化這些基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)操作技能的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)規(guī)范的科學(xué)態(tài)度。

綜合性實(shí)驗(yàn)?zāi)K：將單項(xiàng)漸進(jìn)式實(shí)驗(yàn)教學(xué)改為平行式多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，在現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室資源有限的條件下，同一實(shí)驗(yàn)室內(nèi)除分小組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的傳統(tǒng)方法之外，同時(shí)開展多項(xiàng)水質(zhì)分析實(shí)驗(yàn)，合理安排好實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和操作順序，交叉輪換，這樣學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)既能掌握各個(gè)單項(xiàng)實(shí)驗(yàn)技能，又有助于了解各個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目之間的聯(lián)系，提高實(shí)驗(yàn)課的效率。

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)?zāi)K：為充分調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)積極性，在掌握了基本操作技能后，學(xué)生以組為單位查閱相關(guān)資料，分組討論，擬定實(shí)驗(yàn)方案，實(shí)行組長(zhǎng)負(fù)責(zé)制，經(jīng)教師審核后開展實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)研究對(duì)象選擇方面，充分考慮與實(shí)際生活和生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，如選擇各類養(yǎng)殖用海水、污染水以及校內(nèi)硯池、荷花池等天然水來(lái)對(duì)比檢測(cè)。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)?zāi)K的每個(gè)環(huán)節(jié)都需要學(xué)生認(rèn)真思考，選取最適合的檢測(cè)方法，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維[8]。

2.2 改革教學(xué)方法，以學(xué)生為主體，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)

2.2.1 自主學(xué)習(xí)——線上線下教學(xué)有機(jī)結(jié)合

將微視頻教學(xué)和翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式應(yīng)用于海水化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，充分利用超星學(xué)習(xí)通、騰訊視頻會(huì)議、微信、QQ等平臺(tái)，使實(shí)驗(yàn)課程更具活力，從而提高育人水平。針對(duì)該課程理論部分為選修課，部分學(xué)生為選擇該課程的情況，在課前要求全體學(xué)生在學(xué)習(xí)通中學(xué)習(xí)相關(guān)理論知識(shí)，而后預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)，觀摩實(shí)驗(yàn)?zāi)秸n，了解學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)方法原理、步驟及注意事項(xiàng)，完成預(yù)習(xí)習(xí)題和預(yù)習(xí)報(bào)告，成績(jī)合格者才能參加實(shí)驗(yàn)，這樣有效地提高了實(shí)驗(yàn)的成功率[9-11]。

2.2.2 自主設(shè)計(jì)——將“一講課二巡視”轉(zhuǎn)變成“一扶二送三放手”

基本技能訓(xùn)練模塊中以教師講授為主，教師和助教采用示范操作、微視頻教學(xué)等，綜合性實(shí)驗(yàn)?zāi)K中，以學(xué)生為主，教師為輔，再送一程，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)?zāi)K中放手讓學(xué)生自己走，教師主要針對(duì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程的質(zhì)疑進(jìn)行引導(dǎo)。

2.2.3 自主實(shí)驗(yàn)——改變“老師為中心”的授課模式，開展“學(xué)生助教”制

學(xué)生在老師指導(dǎo)下完成實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作，在實(shí)驗(yàn)課上輔助老師做指導(dǎo)工作。

①實(shí)驗(yàn)分組：按照自愿原則分組，每組3~4人，實(shí)行組長(zhǎng)負(fù)責(zé)制，由組長(zhǎng)負(fù)責(zé)與教師溝通海水化學(xué)實(shí)驗(yàn)相關(guān)事宜。按照教學(xué)大綱要求，海水化學(xué)實(shí)驗(yàn)共10個(gè)實(shí)驗(yàn)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)由2組同學(xué)負(fù)責(zé)相關(guān)準(zhǔn)備工作。

②實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作：實(shí)驗(yàn)教師先對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室使用安全、儀器使用等方面的培訓(xùn)，合格后方可進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室。組長(zhǎng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)具體要求進(jìn)行分工，完成試劑配制和儀器調(diào)試等準(zhǔn)備工作。而后在實(shí)驗(yàn)教師指導(dǎo)下進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)，所有過(guò)程均由學(xué)生來(lái)完成，這樣有助于學(xué)生及時(shí)發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中存在的問(wèn)題，對(duì)實(shí)驗(yàn)的難點(diǎn)、疑點(diǎn)、注意事項(xiàng)有充分的了解[12]。

③“學(xué)生助教”制的實(shí)驗(yàn)課：教師集中講授和示范后，由“學(xué)生助教”來(lái)講解實(shí)驗(yàn)中試劑配制以及預(yù)實(shí)驗(yàn)中存在的問(wèn)題和解決方案，使其他同學(xué)對(duì)本次實(shí)驗(yàn)課程中易出現(xiàn)的問(wèn)題有初步了解，在教學(xué)過(guò)程中，遇操作不熟練或不規(guī)范的學(xué)生，“學(xué)生助教”可以指導(dǎo)示范，協(xié)助指導(dǎo)老師解決出現(xiàn)的問(wèn)題。這樣極大調(diào)動(dòng)了學(xué)生的參與性和創(chuàng)造性，提高了學(xué)生的責(zé)任感和成就感。

④實(shí)驗(yàn)結(jié)束：實(shí)驗(yàn)后由“學(xué)生助教”指導(dǎo)學(xué)生處理實(shí)驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢液，檢查清理使用過(guò)的儀器，整理實(shí)驗(yàn)室，排除水電隱患。實(shí)驗(yàn)報(bào)告的規(guī)范化處理也是實(shí)驗(yàn)課程的重要部分，每節(jié)課后，教師和學(xué)生助教指導(dǎo)學(xué)生規(guī)范化處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，要求在撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告時(shí)必須以個(gè)人的實(shí)驗(yàn)為依據(jù)，據(jù)實(shí)列出實(shí)驗(yàn)中用到的實(shí)驗(yàn)儀器和試劑，實(shí)驗(yàn)報(bào)告必須體現(xiàn)出原始數(shù)據(jù)，詳細(xì)寫出計(jì)算方法，滴定分析法分析水質(zhì)指標(biāo)時(shí)必須先計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，儀器分析分析法分析水質(zhì)指標(biāo)時(shí)必須先建立標(biāo)準(zhǔn)曲線，這樣不斷強(qiáng)化學(xué)生處理數(shù)據(jù)的能力，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)的科研態(tài)度。

2.3 考核方式優(yōu)化動(dòng)手能力、分析與解決問(wèn)題的能力

海水化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程注重實(shí)際操作技能，測(cè)定結(jié)果的科學(xué)性、準(zhǔn)確性，根據(jù)該課程的特點(diǎn)。對(duì)課程的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整，對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程實(shí)行動(dòng)態(tài)考核，全方位評(píng)價(jià)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的參與情況。單次實(shí)驗(yàn)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)中包含了3個(gè)部分：課前預(yù)習(xí)20%（完成學(xué)習(xí)通中理論知識(shí)視頻、PPT和實(shí)際操作視頻、在線習(xí)題及預(yù)習(xí)報(bào)告），課堂學(xué)習(xí)50%（包括出勤率5%；實(shí)驗(yàn)技能35%；助教加分10%），課后學(xué)習(xí)30%（實(shí)驗(yàn)報(bào)告：包括結(jié)果與討論分析是否全面、有無(wú)自己的心得體會(huì)及思考題的解答和歸納）。這一綜合評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)獲得絕大部分學(xué)生的認(rèn)可，學(xué)生的積極性較高，改考核方式對(duì)于提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能、分析解決問(wèn)題的能力效果顯著。

3 結(jié)束語(yǔ)

多年來(lái)，我院水環(huán)境化學(xué)教學(xué)團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目選擇、教學(xué)大綱制定和教材建設(shè)等方面堅(jiān)持以學(xué)生為本，以能力培養(yǎng)為核心，對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方式和開放實(shí)驗(yàn)不斷探索和改革，對(duì)學(xué)生素質(zhì)、知識(shí)和能力的培養(yǎng)貫穿于整個(gè)海水化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，取得了初步成效，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性明顯提高，這種教學(xué)模式對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考能力、動(dòng)手能力、團(tuán)隊(duì)合作能力以及綜合設(shè)計(jì)能力等具有良好效果。