環(huán)境化學(xué)實(shí)驗教學(xué)的改革新思路

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摘要：目前，傳統(tǒng)的實(shí)驗教學(xué)模式已經(jīng)不能滿足新時代人才培養(yǎng)的要求，所以實(shí)行教學(xué)改革勢在必行。為了解決傳統(tǒng)實(shí)驗教學(xué)在實(shí)驗時間、實(shí)驗條件等方面的局限，本文提出了幾點(diǎn)關(guān)于環(huán)境化學(xué)教學(xué)改革的新思路：建議引入現(xiàn)代新型網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，即建立環(huán)境化學(xué)實(shí)驗教學(xué)網(wǎng)站和信息化共享平臺；針對傳統(tǒng)基礎(chǔ)實(shí)驗教學(xué)中缺乏對開放性實(shí)驗的安排，建議引入科研項目提高實(shí)驗教學(xué)水平；為加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)驗室安全知識教育，建議構(gòu)建基于專業(yè)技能的實(shí)驗室準(zhǔn)入機(jī)制、導(dǎo)師制管理模式；同時，為了更高效地完成實(shí)驗教學(xué)任務(wù)，建議建立滿足現(xiàn)代實(shí)驗教學(xué)需要的實(shí)驗教學(xué)團(tuán)隊。

關(guān)鍵詞：環(huán)境化學(xué)實(shí)驗；教學(xué)改革；網(wǎng)絡(luò)化

環(huán)境化學(xué)實(shí)驗課程是依托環(huán)境類專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程《環(huán)境化學(xué)》而開展起來的實(shí)踐教學(xué)課程，是培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)踐、提高動手能力、增強(qiáng)創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)之一。通過實(shí)驗教學(xué)環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生進(jìn)一步理解和驗證課堂所學(xué)的基礎(chǔ)理論知識，培養(yǎng)學(xué)生的歸納總結(jié)、分析和處理實(shí)驗數(shù)據(jù)的能力。同時，鍛煉學(xué)生的動手能力，提高學(xué)生的獨(dú)立思考能力，為學(xué)生將來從事科學(xué)研究和解決工程實(shí)際問題打下堅實(shí)的基礎(chǔ)[1-3]。高校在重視理論知識教學(xué)的同時，也應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)對實(shí)驗教學(xué)的重視，實(shí)驗教學(xué)不應(yīng)僅僅停留在驗證規(guī)律、訓(xùn)練學(xué)生實(shí)驗操作與技能上，而是應(yīng)該通過實(shí)驗教學(xué)使學(xué)生更深一步理解科學(xué)規(guī)律、科學(xué)研究方法，與理論相聯(lián)系，產(chǎn)生興趣，學(xué)以致用，獲得感性認(rèn)識，繼而產(chǎn)生新的想法，進(jìn)行更為廣闊的科學(xué)理論研究[4]。然而，現(xiàn)在的高校實(shí)驗教學(xué)仍存在著一些傳統(tǒng)問題，如：只看重實(shí)驗數(shù)量，而忽視實(shí)驗質(zhì)量，認(rèn)為僅僅完成課程相關(guān)實(shí)驗內(nèi)容即可，只是實(shí)現(xiàn)了初步實(shí)驗教學(xué)目標(biāo)。其次，在實(shí)驗教學(xué)中，教師所講授的與實(shí)驗相關(guān)的理論知識還是較為書本與刻板，實(shí)驗教學(xué)更為重要的應(yīng)該是使學(xué)生產(chǎn)生興趣，進(jìn)而自主進(jìn)行更深層次的理論知識學(xué)習(xí)或從事相應(yīng)科學(xué)研究，然而受限于時間，只能選擇最為重要的內(nèi)容來講，也在情理之中。再者，實(shí)驗多為驗證性試驗，實(shí)驗過程與考核也多與學(xué)生動手能力、操作技能和實(shí)驗報告的書寫掛鉤，缺少學(xué)生獨(dú)立思考、計劃實(shí)驗、設(shè)計實(shí)驗、提出與解決問題能力等方面的培養(yǎng)與考核，學(xué)生缺少對環(huán)境化學(xué)前沿研究領(lǐng)域與方向的了解，難以產(chǎn)生實(shí)驗與科研興趣。還有，缺少對學(xué)生的實(shí)驗習(xí)慣、態(tài)度、安全意識的培養(yǎng)，學(xué)生做實(shí)驗防范意識淡薄，實(shí)驗習(xí)慣不好，實(shí)驗器材、藥品的使用不規(guī)范，做實(shí)驗的態(tài)度與目的不明確，尤其在小組實(shí)驗中表現(xiàn)更為明顯，有些學(xué)生能避就避，實(shí)驗教學(xué)功能不能充分實(shí)現(xiàn)。針對以上問題，可以采取以下嘗試性改革方法。

一、引入現(xiàn)代新型網(wǎng)絡(luò)教學(xué)

1.建立環(huán)境化學(xué)實(shí)驗教學(xué)網(wǎng)站。在互聯(lián)網(wǎng)迅速發(fā)展與普遍應(yīng)用的時代，教育教學(xué)也應(yīng)與時俱進(jìn)。傳統(tǒng)的環(huán)境化學(xué)實(shí)驗教學(xué)是在特定的實(shí)驗室，由學(xué)校投入建設(shè)實(shí)驗室，購買實(shí)驗器材、藥品，實(shí)驗室教師準(zhǔn)備好每次實(shí)驗所需物品，教師講解實(shí)驗相關(guān)知識與實(shí)驗內(nèi)容，學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗操作。學(xué)生通常只能鍛煉動手能力、得到相對簡單的實(shí)驗操作技能，由于時間原因，教師講解實(shí)驗內(nèi)容也較為簡單，一般是圍繞實(shí)驗展開，在保證實(shí)驗?zāi)軌蝽樌M(jìn)行的情況下，主要講實(shí)驗原理、內(nèi)容和注意事項，內(nèi)容刻板，與學(xué)生的互動較少。在計算機(jī)多媒體與網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)迅猛發(fā)展的時代，互聯(lián)網(wǎng)在實(shí)驗教學(xué)中的應(yīng)用也越來越多[5]。建立環(huán)境化學(xué)實(shí)驗教學(xué)網(wǎng)站可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)環(huán)境化學(xué)實(shí)驗教學(xué)實(shí)驗時間、實(shí)驗條件的局限，利用實(shí)驗教學(xué)網(wǎng)站可以實(shí)現(xiàn)學(xué)生在任何時間、任何地點(diǎn)進(jìn)行學(xué)習(xí)，研究自己感興趣的實(shí)驗與課題，不局限于課堂固有的時間，可以讓學(xué)生了解更多知識；而且學(xué)生可以通過虛擬實(shí)驗室獲得多種感官體驗，如視覺、聽覺、力覺、觸覺等，在虛擬實(shí)驗室，學(xué)生用手觸碰一個物體時，可以感知到這個物體的重量、質(zhì)地、溫度，實(shí)現(xiàn)了一種直接感官的刺激，基本達(dá)到了傳統(tǒng)實(shí)驗室中自己動手一樣的感受，其優(yōu)越性顯而易見[6]。在這個網(wǎng)站上，學(xué)生還可以及時得到反饋，與在線教師充分互動，有問必答，激發(fā)了學(xué)生思考，使學(xué)生可以大膽提問，充分實(shí)現(xiàn)因材施教，使每個學(xué)生都能獲取到自己想要的知識，填充自己的缺陷；實(shí)驗前，通過虛擬實(shí)驗室，學(xué)生可以提前進(jìn)行預(yù)習(xí)，比書本上更加直觀地感受實(shí)驗過程，更明確實(shí)驗內(nèi)容與操作，也更清楚自己的疑問，極大程度上節(jié)約了教師與學(xué)生的時間；同樣，實(shí)驗結(jié)束后，學(xué)生也可以再次進(jìn)行反思，回想自己在實(shí)驗中沒有做好的地方，溫故而知新。運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)是未來各學(xué)校、各學(xué)科的發(fā)展趨勢，學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)上獲取的知識遠(yuǎn)比在傳統(tǒng)實(shí)驗教學(xué)中多，在虛擬實(shí)驗室中，學(xué)生可以充分發(fā)揮自己的想象力，進(jìn)行各種虛擬實(shí)驗，不怕出錯，也不會發(fā)生事故，同時可以引導(dǎo)學(xué)生合理運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)獲取自己所需的知識，而不是每天進(jìn)行無用的網(wǎng)絡(luò)瀏覽，讓他們自己產(chǎn)生興趣，自主學(xué)習(xí)。2.建立信息化共享平臺，實(shí)驗內(nèi)容網(wǎng)上預(yù)約，網(wǎng)絡(luò)化管理。實(shí)驗教學(xué)網(wǎng)絡(luò)化是基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的學(xué)校信息化集成應(yīng)用系統(tǒng)。實(shí)驗教學(xué)網(wǎng)絡(luò)化可以為學(xué)校實(shí)驗教學(xué)提供全方位的服務(wù)，包括教學(xué)、管理、科研、信息交流和通訊等[7]。將實(shí)驗教學(xué)網(wǎng)絡(luò)化，建立信息化共享平臺，可以提高工作效率，學(xué)生根據(jù)自己的時間網(wǎng)上預(yù)約，教師可以及時查看，無須人力通知，替代了煩瑣的人工操作，同時有利于資源的共享、合理安排和利用。實(shí)驗教學(xué)網(wǎng)絡(luò)化還可以提高管理水平，通過網(wǎng)絡(luò)我們能迅速及時準(zhǔn)確地進(jìn)行實(shí)驗耗材剩余量分析，及時滿足教學(xué)、科研需要，為教學(xué)、科研提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)。

二、引入科研項目提高實(shí)驗教學(xué)水平

目前大多數(shù)高校環(huán)境化學(xué)實(shí)驗教學(xué)還是停留在基礎(chǔ)的演示型，驗證規(guī)律性實(shí)驗上，僅實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗教學(xué)基本的教學(xué)目標(biāo)，學(xué)生著重在記錄簡單的實(shí)驗操作與技能上，忽視了對開放性實(shí)驗的考察。基礎(chǔ)實(shí)驗教學(xué)應(yīng)當(dāng)與實(shí)驗室研究結(jié)合起來，適當(dāng)引入科研項目[8]。邀請部分教師作為學(xué)生開放性實(shí)驗的指導(dǎo)教師，教師們提出各自的課題，學(xué)生們可以選取自己感興趣的內(nèi)容進(jìn)入教師的研究室，在這個過程中，學(xué)生會自主了解當(dāng)前環(huán)境化學(xué)研究的前沿與熱門方向，循序漸進(jìn)對本專業(yè)科學(xué)研究產(chǎn)生興趣，學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗室后，指導(dǎo)教師將課題交給學(xué)生，從與課題相關(guān)的文獻(xiàn)入手，學(xué)生自己通過查找文獻(xiàn)、閱讀文獻(xiàn)，增進(jìn)了對科學(xué)研究的了解，然后通過文獻(xiàn)，對自己的課題產(chǎn)生想法，設(shè)計實(shí)驗，與教師討論實(shí)驗內(nèi)容，實(shí)驗步驟，所需要的實(shí)驗用品、藥品、器材，與做基礎(chǔ)實(shí)驗不同，這些東西不再由專門的實(shí)驗室管理教師統(tǒng)一配備好，而是自己將準(zhǔn)備工作做好，寫好預(yù)習(xí)報告，然后進(jìn)行實(shí)驗探索與研究。整個過程中，學(xué)生自己設(shè)計，自己思考，自己發(fā)現(xiàn)與解決問題，整體素質(zhì)提高，學(xué)生的實(shí)踐與創(chuàng)新能力在潛移默化中得到提升，充分實(shí)現(xiàn)了國家培養(yǎng)綜合實(shí)踐創(chuàng)造型人才的戰(zhàn)略目標(biāo)[9]。開放性實(shí)驗可個人，也可小組進(jìn)行，若個人進(jìn)行，個人在進(jìn)行探究的過程中尋求他人的幫助，配合他人，學(xué)會與他人相處，培養(yǎng)團(tuán)隊協(xié)作意識；若小組進(jìn)行，一定要明確分工，每個學(xué)生清楚自己要做的部分，不可像平時基礎(chǔ)實(shí)驗時兩三人一組，一個人做完了所有實(shí)驗，剩下的學(xué)生得不到鍛煉，因為開放性實(shí)驗難度更大，要求所有學(xué)生必須參與進(jìn)去，學(xué)會自己思考、自己操作。因此，建議實(shí)驗考核的標(biāo)準(zhǔn)也隨之更改，將開放性實(shí)驗成績加入，促使學(xué)生認(rèn)真進(jìn)行實(shí)驗探究，指導(dǎo)教師在這個過程中幫助學(xué)生認(rèn)識科學(xué)研究，培養(yǎng)學(xué)生的科研素質(zhì)與科研態(tài)度，使學(xué)生從被動變?yōu)橹鲃舆M(jìn)行實(shí)驗探究。指導(dǎo)教師可從獨(dú)立思考、操作技能、實(shí)驗結(jié)果和科研態(tài)度四方面對學(xué)生進(jìn)行考核，獨(dú)立思考又可分為對課題的認(rèn)識，實(shí)驗內(nèi)容、實(shí)驗步驟的設(shè)計；操作技能包括實(shí)驗器材、用品的使用，實(shí)驗進(jìn)行的規(guī)劃，更重要的是在實(shí)驗中發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，旨在培養(yǎng)高素質(zhì)人才[10，11]。

三、構(gòu)建基于專業(yè)技能的實(shí)驗室準(zhǔn)入機(jī)制、導(dǎo)師制管理模式

目前的環(huán)境化學(xué)實(shí)驗教學(xué)，一般以班級為單位進(jìn)行分組，學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗之前沒有受過正規(guī)的實(shí)驗室安全知識教育，學(xué)生的實(shí)驗習(xí)慣不佳、實(shí)驗態(tài)度不嚴(yán)謹(jǐn)很容易造成事故，教學(xué)中實(shí)驗教師對安全意識的強(qiáng)調(diào)最為重要。因此建議構(gòu)建實(shí)驗室準(zhǔn)入制度，對學(xué)生進(jìn)行集中管理與教育，與碩士、博士研究生一樣進(jìn)行實(shí)驗室安全知識教育與考核。這樣學(xué)生在進(jìn)入實(shí)驗室之前，對實(shí)驗室安全有充分的認(rèn)識，如一些有毒、易燃易爆等常用標(biāo)識，實(shí)驗器材的使用說明，實(shí)驗室水、電的安全知識等。在實(shí)驗教學(xué)時，教師便能輕松很多，進(jìn)而把更多的精力專注在培養(yǎng)學(xué)生對實(shí)驗的深入認(rèn)識與興趣上，實(shí)驗教學(xué)也能更有生機(jī)與樂趣。采取這樣導(dǎo)師制的管理模式后，若發(fā)生實(shí)驗事故，由學(xué)生追究到教師，兩人均受教育與責(zé)罰，按照這個模式進(jìn)行下去，學(xué)生的安全意識與實(shí)驗習(xí)慣能有質(zhì)的提升，事故發(fā)生率也能降低。

四、建立滿足現(xiàn)代實(shí)驗教學(xué)需要的實(shí)驗教學(xué)團(tuán)隊

實(shí)驗教學(xué)不同于理論教學(xué)，需要符合體制與實(shí)驗室建設(shè)的專業(yè)團(tuán)隊，雖然最初為理論指導(dǎo)實(shí)驗，但是現(xiàn)在各高校也都形成了專門的實(shí)驗教學(xué)團(tuán)隊.環(huán)境實(shí)驗教學(xué)作為本院學(xué)生的基礎(chǔ)實(shí)驗教學(xué)，應(yīng)形成以本專業(yè)為主的相應(yīng)理論課、實(shí)驗課教師，實(shí)驗室技術(shù)人員，實(shí)驗室管理人員的實(shí)驗教學(xué)團(tuán)隊。各成員各司其職，專職專責(zé)，有問題及時反饋，相應(yīng)部門及時解決，有條不紊，井然有序，實(shí)驗教學(xué)與實(shí)驗室管理相輔相成，如此，二者均可充分且高效地完成各自的教學(xué)目標(biāo)或崗位要求。

五、結(jié)語

“環(huán)境化學(xué)”課程的基礎(chǔ)理論內(nèi)容豐富，環(huán)境化學(xué)實(shí)驗教學(xué)是理論教學(xué)的輔助與延伸，實(shí)驗內(nèi)容非常豐富，實(shí)驗教學(xué)只有不斷改革，才能滿足新時代下對人才培養(yǎng)的要求。本文提出了一些對環(huán)境化學(xué)實(shí)驗教學(xué)改革的新思路，希望通過嘗試能使教學(xué)更加順利，實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的同時，實(shí)現(xiàn)國家對人才培養(yǎng)的需要，培養(yǎng)出具有高素質(zhì)的綜合實(shí)踐創(chuàng)新型人才。

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作者:董招君 蔣惠忠 牛姝 呂聰 張鳳君 單位:吉林大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院