潘 晶,李光哲,王 艷,于 龍,金海濤
(1.沈陽師范大學(xué)化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院,沈陽 110034;2.沈陽師范大學(xué)實(shí)驗(yàn)中心,沈陽 110034)
環(huán)境科學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與實(shí)踐
潘 晶1,李光哲1,王 艷1,于 龍2,金海濤1
(1.沈陽師范大學(xué)化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院,沈陽 110034;2.沈陽師范大學(xué)實(shí)驗(yàn)中心,沈陽 110034)
專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是環(huán)境科學(xué)專業(yè)教學(xué)過程中的重要環(huán)節(jié),在培養(yǎng)學(xué)生的理論聯(lián)系實(shí)際能力方面具有十分重要的作用,也是培養(yǎng)學(xué)生探索能力和創(chuàng)新思維能力的主要途徑之一。為了充分發(fā)揮專業(yè)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在培養(yǎng)高素質(zhì)環(huán)境科學(xué)專業(yè)人才中的作用,滿足培養(yǎng)環(huán)境學(xué)科創(chuàng)新人才的要求,針對(duì)沈陽師范大學(xué)環(huán)境科學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐。構(gòu)建了分層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系,優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法及手段;將實(shí)驗(yàn)教學(xué)與工程應(yīng)用和社會(huì)實(shí)踐相結(jié)合;構(gòu)建了新的考評(píng)機(jī)制。通過專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生具有實(shí)踐技能、綜合和創(chuàng)新能力。
實(shí)驗(yàn)教學(xué);環(huán)境科學(xué);創(chuàng)新能力
2007年國(guó)家教育部在“十一五”規(guī)劃中全面啟動(dòng)了教學(xué)“質(zhì)量工程”研究工作,如何進(jìn)一步加強(qiáng)和提高大學(xué)生實(shí)踐能力擺在了各高校教學(xué)工作中的首要位置。實(shí)驗(yàn)課程在本科生大學(xué)培養(yǎng)期間占有舉足輕重的地位,是學(xué)生學(xué)以致用、理論聯(lián)系實(shí)際、分析問題、解決問題的重要環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有直觀性、實(shí)踐性、啟發(fā)性和探索性等特點(diǎn),對(duì)學(xué)生知識(shí)、能力、技能等綜合素質(zhì)的培養(yǎng),有著理論教學(xué)不可替代的作用;同時(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)也是培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新型人才重要組成部分。為了提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量,構(gòu)建創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式,許多高校相繼開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革,取得一些可喜的成績(jī)。但從總體上講,實(shí)驗(yàn)教學(xué)還沒有真正擺脫傳統(tǒng)教學(xué)模式,存在著實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系不利于創(chuàng)新人才培養(yǎng),實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容陳舊,與最新科研成果結(jié)合不夠緊密及實(shí)驗(yàn)考評(píng)機(jī)制不健全等問題。沈陽師范大學(xué)環(huán)境科學(xué)專業(yè)是2001年新開專業(yè),建立在化學(xué)和生物學(xué)科的基礎(chǔ)上,本科教育以教學(xué)為主,雖然不乏實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié),但由于學(xué)時(shí)及實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件的限制,學(xué)生多以小組形式參與一些觀察性、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),動(dòng)手能力及發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題的能力得不到很好的培養(yǎng),影響了學(xué)生動(dòng)手、科研和創(chuàng)新能力的提高。為了充分發(fā)揮專業(yè)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在培養(yǎng)高素質(zhì)環(huán)境科學(xué)專業(yè)人才中的作用,滿足培養(yǎng)環(huán)境學(xué)科創(chuàng)新人才的要求,通過借鑒其他高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革成果,立足我校特色,在環(huán)境科學(xué)專業(yè)教學(xué)中對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改革,初步構(gòu)建了新的環(huán)境科學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,并形成了一定的特色。
在環(huán)境科學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中,以學(xué)生為主體、知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)和素質(zhì)提高協(xié)調(diào)發(fā)展為原則。將專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容從理論教學(xué)中剝離出來,擺脫理論教學(xué)對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的束縛。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱及改革方案上又與理論課內(nèi)容相互呼應(yīng),互為依托、相輔相成。將專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程分成不同層次,進(jìn)而建設(shè)不同類別的多層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程設(shè)立必修實(shí)驗(yàn)和自設(shè)實(shí)驗(yàn)2個(gè)層次。
必修實(shí)驗(yàn)的目的是使學(xué)生掌握基礎(chǔ)理論、基本測(cè)試技術(shù)和實(shí)驗(yàn)操作能力。必修實(shí)驗(yàn)分為3種類型,即驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)和綜合型實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)旨在使學(xué)生對(duì)經(jīng)典理論知識(shí)有感性認(rèn)識(shí),掌握實(shí)驗(yàn)研究專門技能,并能靈活運(yùn)用;設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)與學(xué)生的個(gè)性化教育相結(jié)合,培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力為目的,通過設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)使學(xué)生能夠獲得完整的實(shí)驗(yàn)技能的訓(xùn)練;綜合型實(shí)驗(yàn)是把知識(shí)點(diǎn)緊密相關(guān)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容連貫起來,體現(xiàn)出內(nèi)容的系統(tǒng)性,通過綜合型實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生連貫的、動(dòng)態(tài)的和有機(jī)組合的系列化操作技能,提高學(xué)生實(shí)際操作和運(yùn)用的能力。
自設(shè)實(shí)驗(yàn)主要為培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際環(huán)境問題的能力而設(shè)置,學(xué)生有選擇性地針對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)和污染治理中的問題提出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中,老師幫助學(xué)生進(jìn)行資料查閱、方案比對(duì)和測(cè)試方法選擇等工作,對(duì)所選擇的實(shí)驗(yàn)命題提出可行的、具體的實(shí)驗(yàn)方案;然后由學(xué)生分組根據(jù)實(shí)施方案獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。如環(huán)境工程學(xué)實(shí)驗(yàn)課已經(jīng)進(jìn)行的自設(shè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有SBR法處理校園生活污水實(shí)驗(yàn)、餐廚垃圾產(chǎn)氫實(shí)驗(yàn)、污泥堆肥化實(shí)驗(yàn)等。環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)課已經(jīng)進(jìn)行的自設(shè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有校園景觀湖富營(yíng)養(yǎng)化監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)、沈陽商業(yè)區(qū)環(huán)境噪聲監(jiān)測(cè)及對(duì)策實(shí)驗(yàn)、冬季沈陽大氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)等。環(huán)境微生物實(shí)驗(yàn)課已經(jīng)進(jìn)行的自設(shè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有瓶裝飲用水細(xì)菌學(xué)檢測(cè);教室及寢室空氣中細(xì)菌、霉菌檢測(cè);土壤中氨化細(xì)菌、真菌、放線菌、硝化菌和反硝化菌檢測(cè)等。以基本知識(shí)學(xué)習(xí)、基本技能培養(yǎng)為基礎(chǔ),以實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神培養(yǎng)為目標(biāo)的環(huán)境科學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系,使學(xué)生牢固掌握基本知識(shí)、基本技能,培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)新和解決實(shí)際問題的能力。
對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化和更新,主要手段有:
1)淘汰一些內(nèi)容陳舊、方法落后及與基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容重復(fù)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,增加了一些與我國(guó)環(huán)保形勢(shì)和國(guó)際環(huán)境學(xué)科學(xué)術(shù)前沿接軌的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。例如,裝修污染是現(xiàn)在人們最關(guān)注的室內(nèi)環(huán)境污染問題,在環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)中增加了室內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè);針對(duì)北方冬春季節(jié)霧霾天氣現(xiàn)象,在環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)中增加了空氣中懸浮顆粒物和氮氧化物的測(cè)定;針對(duì)大眾關(guān)注的飲用水安全問題,在環(huán)境工程學(xué)實(shí)驗(yàn)中增加了超濾-微濾和活性炭等水的深度處理實(shí)驗(yàn);針對(duì)近年來自然災(zāi)害頻發(fā),在環(huán)境信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中增加了災(zāi)害評(píng)估實(shí)驗(yàn)等。
2)減少驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn),增加設(shè)計(jì)型、綜合型實(shí)驗(yàn)。改革后環(huán)境工程學(xué)、環(huán)境監(jiān)測(cè)專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)計(jì)型、綜合型實(shí)驗(yàn)比例占30%;環(huán)境化學(xué)、環(huán)境微生物學(xué)、環(huán)境信息系統(tǒng)專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)計(jì)型、綜合型實(shí)驗(yàn)比例占20%。
3)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與教師的科研相結(jié)合。環(huán)境科學(xué)是在研究防治環(huán)境污染和生態(tài)破壞的實(shí)踐中發(fā)展起來的科學(xué),在理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的同時(shí),教師積極參與國(guó)家、各部委和省市政府的研究課題。
近5年來,環(huán)境科學(xué)專業(yè)教師主持了國(guó)家863和973項(xiàng)目各1項(xiàng),國(guó)家自然科學(xué)基金2項(xiàng),教育部項(xiàng)目1項(xiàng),遼寧省自然科學(xué)基金2項(xiàng),遼寧省教育廳項(xiàng)目4項(xiàng),遼寧省科技廳項(xiàng)目1項(xiàng),市科技局項(xiàng)目2項(xiàng),累計(jì)科研經(jīng)費(fèi)近300萬元。發(fā)表學(xué)術(shù)論文40多篇,出版專著2部,獲獎(jiǎng)成果7項(xiàng)。教師將科研項(xiàng)目納入實(shí)驗(yàn)教學(xué),開展探索性試驗(yàn),豐富和更新實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,擴(kuò)大了學(xué)生視野,培養(yǎng)了學(xué)生的探索能力和創(chuàng)新能力;使學(xué)生了解環(huán)境科學(xué)學(xué)科的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì),了解環(huán)境保護(hù)和生態(tài)污染防治方面的新技術(shù)、新工藝,學(xué)生畢業(yè)后能夠很快地進(jìn)入工作角色。同時(shí)以重大科研項(xiàng)目為依托和資源,在科研項(xiàng)目完成后,將其開發(fā)的裝置補(bǔ)充到專業(yè)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)設(shè)施中,增強(qiáng)了教學(xué)設(shè)施平臺(tái),還有利于增加教學(xué)內(nèi)容的豐富度及與研究前沿的聯(lián)系。如將國(guó)家自然基金項(xiàng)目研制的污水地下滲濾系統(tǒng)裝置轉(zhuǎn)化為環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)課“污水地下滲濾系統(tǒng)中胞外分泌物測(cè)定”的教學(xué)設(shè)備;將863項(xiàng)目的研究成果轉(zhuǎn)化到專業(yè)實(shí)驗(yàn)課“環(huán)境工程學(xué)實(shí)驗(yàn)”中,開發(fā)了“煙氣中二氧化硫去除實(shí)驗(yàn)”;將國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目研究成果轉(zhuǎn)化到專業(yè)實(shí)驗(yàn)課“環(huán)境微生物實(shí)驗(yàn)”中,開發(fā)了“土壤中苯酚降解細(xì)菌的分離及鑒定實(shí)驗(yàn)”等。將教師科研成果轉(zhuǎn)化到實(shí)驗(yàn)教學(xué)之中,形成了教學(xué)與科研的良性互動(dòng),鞏固和拓展學(xué)生所學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的深度、廣度,在培養(yǎng)環(huán)境專業(yè)高質(zhì)量創(chuàng)新人才的同時(shí)促進(jìn)學(xué)科的發(fā)展。
改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法,建立以學(xué)生為中心的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。在實(shí)驗(yàn)過程中教師一般不對(duì)實(shí)驗(yàn)的具體過程、操作步驟和方法做統(tǒng)一講解,學(xué)生按實(shí)驗(yàn)參考書上的內(nèi)容和要求進(jìn)行操作。根據(jù)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的實(shí)際情況和進(jìn)度,教師選擇性的適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)一講解,講解的內(nèi)容是把學(xué)生感性的、凌亂的知識(shí)系統(tǒng)化。教師在實(shí)驗(yàn)課巡視及輔導(dǎo)過程中,啟發(fā)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,從細(xì)微處找問題,分析原因并制定解決問題的方案;引導(dǎo)學(xué)生對(duì)不同的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行討論,判別優(yōu)缺點(diǎn);引導(dǎo)學(xué)生用實(shí)驗(yàn)手段解決實(shí)際問題。在專業(yè)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)手段上,對(duì)毒性大、不便于操作的實(shí)驗(yàn),將反應(yīng)或操作過程制作成計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn),利用教務(wù)處網(wǎng)絡(luò)課程平臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué),這種方法為學(xué)生提供一種系統(tǒng)的、與真實(shí)十分接近的實(shí)驗(yàn)環(huán)境,并且完成了現(xiàn)實(shí)環(huán)境下不易完成或有一定危險(xiǎn)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。仿真實(shí)驗(yàn)成本低、儀器設(shè)備及藥品損耗少、無危險(xiǎn)性,而它的直觀性和趣味性有利于提高學(xué)生的興趣。
環(huán)境科學(xué)學(xué)科應(yīng)用性強(qiáng)、與社會(huì)密切相關(guān),承擔(dān)著解決環(huán)境污染和生態(tài)破壞問題的重任。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中突出了理論教學(xué)與實(shí)際工程和社會(huì)應(yīng)用相結(jié)合,鼓勵(lì)學(xué)生走出校園,通過多種方式培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力。
環(huán)境科學(xué)專業(yè)與多家科研院所、企業(yè)、環(huán)保管理部門建立了長(zhǎng)期的合作關(guān)系,擁有穩(wěn)定的教學(xué)實(shí)習(xí)基地,為學(xué)生提供接觸工程和社會(huì)的機(jī)會(huì)。這些基地包括:沈陽市北部污水處理廠、沈陽滿堂河污水生態(tài)處理中心、沈陽市醫(yī)療廢物處理中心、沈陽市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站、中國(guó)科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所、國(guó)家電站燃燒工程技術(shù)研究中心、沈陽老虎沖生活垃圾填埋處理中心等。這些基地能滿足不同教學(xué)實(shí)習(xí)的要求,成為實(shí)驗(yàn)教學(xué)中重要的組成部分。
沈陽師范大學(xué)綠色環(huán)保志愿者協(xié)會(huì)是一個(gè)以解決環(huán)境問題、增強(qiáng)環(huán)保意識(shí)為己任的大型社團(tuán)。協(xié)會(huì)積極推進(jìn)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)建設(shè)、踐行高等院校在環(huán)境保護(hù)中的歷史責(zé)任和社會(huì)義務(wù)。通過支持和參加綠色環(huán)保協(xié)會(huì)的活動(dòng),加強(qiáng)學(xué)生對(duì)外交流,服務(wù)于社會(huì)的能力。如開展各類環(huán)保知識(shí)講座;組織參加“綠色”系列活動(dòng)—“新綠色計(jì)劃”,“地球一小時(shí),我做綠V客”,“你來、我來、大家來”環(huán)保標(biāo)語、標(biāo)識(shí)、金點(diǎn)子征集大賽,與沈陽師范大學(xué)后勤集團(tuán)聯(lián)合開展“創(chuàng)建節(jié)能環(huán)保型校園”等活動(dòng)。這些講座及活動(dòng)提高了學(xué)生綜合素質(zhì),調(diào)動(dòng)了學(xué)生潛能。
建立規(guī)范的實(shí)驗(yàn)課成績(jī)?cè)u(píng)定參考模式。實(shí)驗(yàn)成績(jī)除了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告,還包括學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作、綜合運(yùn)用知識(shí)及創(chuàng)新實(shí)踐能力的考核和評(píng)價(jià)。實(shí)驗(yàn)成績(jī)中實(shí)驗(yàn)報(bào)告和能力考核各占50%,成績(jī)?nèi)娣从趁總€(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和實(shí)驗(yàn)技能掌握程度。對(duì)驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)主要考核學(xué)生對(duì)經(jīng)典理論知識(shí)、實(shí)驗(yàn)專門技能的掌握程度和靈活運(yùn)用能力。對(duì)設(shè)計(jì)型、綜合型實(shí)驗(yàn)主要考核學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、準(zhǔn)備和運(yùn)用實(shí)驗(yàn)材料、使用儀器設(shè)備、觀察和分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、總結(jié)和處理實(shí)驗(yàn)結(jié)果等能力。通過對(duì)學(xué)生能力全方位的考核,從成績(jī)鑒定轉(zhuǎn)向素質(zhì)鑒定,促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的提高。
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,能源危機(jī)、環(huán)境污染和生態(tài)破壞日益嚴(yán)重,社會(huì)對(duì)環(huán)境問題的關(guān)注程度不斷提高,隨之而來的對(duì)環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域高技術(shù)人才的需求量越來越大,對(duì)高技術(shù)人才的要求也越來越高。在今后的工作實(shí)踐中,要不斷努力、不斷探索,建立更為完善、系統(tǒng)的環(huán)境科學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,培養(yǎng)出即有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)知識(shí),又要有較強(qiáng)的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力的專業(yè)人才。
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Reformation and practice in experimental teaching of environmental science
PAN Jing1,LI Guangzhe1,WANG Yan1,YU Long2,JIN Haitao1
(1.College of Chemistry and Life Science,Shenyang Normal University,Shenyang 110034,China;
2.Experimental Center,Shenyang Normal University,Shenyang 110034,China)
Profession experimental teaching plays an important role in improving the practical,searching and innovative ability of environmental science undergraduates.In order to develop the effect of profession experimental teaching in fostering environmental science talents and satisfy the social demand of innovative personnel,experimental teaching reformation and practice was carried,which aimed at resolving the problem in environmental science major of Shenyang Normal University.The illustration was made on the specific measures which include constructing multiple experimental teaching systems,optimizing experimental teaching content,improving teaching methods,combining with engineering and practice,and structuring achievement assessing systems.Students have practical skill,comprehensive and innovative capacity by means of profession experiment learning.
experimental teaching;environmental science;innovative capacity
G642.0
A
10.3969/j.issn.1673-5862.2013.03.011
1673-5862(2013)03-0359-04
2013-05-20。
國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(41001321);遼寧省高等學(xué)校優(yōu)秀人才支持計(jì)劃(LJQ2012093);遼寧省教育廳教改項(xiàng)目(1-2);沈陽師范大學(xué)校級(jí)第十批重點(diǎn)建設(shè)課程;沈陽師范大學(xué)第六批校級(jí)教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目。
潘 晶(1977-),女(滿族),遼寧沈陽人,沈陽師范大學(xué)副教授,博士,碩士研究生導(dǎo)師。