《水域環(huán)境學(xué)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的改革與創(chuàng)新

郭立 朱國(guó)霞 陳麗梅 王慶奎 孫敬鋒 高金偉 陶秉春 白東清

摘 要：針對(duì)傳統(tǒng)的水域環(huán)境學(xué)實(shí)驗(yàn)僅作為理論課程教學(xué)的延續(xù)和補(bǔ)充，其教學(xué)僅限于課堂和簡(jiǎn)單的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，對(duì)水域環(huán)境學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)體系、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法、實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段和實(shí)現(xiàn)綠色實(shí)驗(yàn)的教學(xué)理念等方面進(jìn)行改革和探討。創(chuàng)建了“一體化、多層次”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，即在課堂實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基礎(chǔ)上，開(kāi)展教學(xué)實(shí)習(xí)、專業(yè)生產(chǎn)實(shí)習(xí)和畢業(yè)論文等環(huán)節(jié)，形成理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)并重的教學(xué)格局，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的精神和創(chuàng)新能力，為促進(jìn)水域環(huán)境學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展和創(chuàng)新型人才培養(yǎng)提供參考。

關(guān)鍵詞：水域環(huán)境學(xué)實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系 改革 創(chuàng)新

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）03（c）-0138-02

在我國(guó)現(xiàn)代大學(xué)本科教育體系中，如何設(shè)置專業(yè)課程一直是教育工作者關(guān)心的問(wèn)題，尤其是在應(yīng)用性較強(qiáng)的農(nóng)科院校，如何兼顧理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)，使學(xué)生在掌握扎實(shí)理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，牢固掌握實(shí)驗(yàn)技能，提高實(shí)踐能力，激發(fā)創(chuàng)新精神，也是值得我們?nèi)ヌ接懞脱芯康闹匾n題之一。

“水域環(huán)境學(xué)實(shí)驗(yàn)”是《水域環(huán)境學(xué)》的配套實(shí)驗(yàn)課程。水域環(huán)境學(xué)是水環(huán)境科學(xué)和水化學(xué)交叉形成的學(xué)科，是一門(mén)理論與實(shí)踐緊密結(jié)合的應(yīng)用學(xué)科。天津農(nóng)學(xué)院面向水產(chǎn)養(yǎng)殖專業(yè)和水族科學(xué)專業(yè)開(kāi)設(shè)《水域環(huán)境學(xué)》，課程組教師在教學(xué)過(guò)程中開(kāi)展了一系列實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，創(chuàng)建了“一體化、多層次”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，形成了自己的特色。使學(xué)生在學(xué)習(xí)理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，通過(guò)實(shí)驗(yàn)課程來(lái)靈活應(yīng)用與掌握理論知識(shí)。并通過(guò)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，教學(xué)實(shí)習(xí)，生產(chǎn)實(shí)習(xí)及參加科研活動(dòng)等，激發(fā)學(xué)生主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力[1-3]。

1 構(gòu)建并優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

構(gòu)建水域環(huán)境學(xué)“一體化、多層次”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，實(shí)行多層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目按照由淺入深、循序漸進(jìn)的原則。

1.1 在教學(xué)環(huán)節(jié)，通過(guò)“課堂實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放”，形成了傳授知識(shí)、運(yùn)用提高、研究創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，使學(xué)生養(yǎng)成獨(dú)立思考、準(zhǔn)備和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的能力

在我校的水產(chǎn)養(yǎng)殖專業(yè)和水族科學(xué)專業(yè)的培養(yǎng)方案中，將《水域環(huán)境學(xué)》中的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容從《水域環(huán)境學(xué)》課程教學(xué)內(nèi)容中獨(dú)立出來(lái)，改變實(shí)驗(yàn)教學(xué)附屬地位，使實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)數(shù)由26學(xué)時(shí)增至30學(xué)時(shí)，形成理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)并重的格局。通過(guò)多年實(shí)踐和探索，將水域環(huán)境中的常規(guī)項(xiàng)目進(jìn)行整合，開(kāi)設(shè)了總堿度及HCO-3、CO2-3離子、總硬度及Ca2+ 、Mg2+離子、氯化物、pH、溶解氧、化學(xué)需氧量、無(wú)機(jī)三氮、可溶性磷、總鐵的測(cè)定等實(shí)驗(yàn)，做到既突出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的應(yīng)用性，又保證實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的完整性。

1.2 在教學(xué)實(shí)習(xí)、專業(yè)生產(chǎn)實(shí)習(xí)和畢業(yè)論文環(huán)節(jié)完成綜合應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)，科研方法初步訓(xùn)練型實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生的基本實(shí)踐能力和初步研究能力

在《水域環(huán)境學(xué)》理論和實(shí)驗(yàn)課程結(jié)束后，安排0.5周的時(shí)間進(jìn)行本課程的教學(xué)實(shí)習(xí)，在此環(huán)節(jié)中，學(xué)生通過(guò)自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，獨(dú)立完成天然水體的采樣、保存、運(yùn)輸和分析等程序，完成對(duì)水體進(jìn)行綜合分析評(píng)價(jià)。在隨后的生產(chǎn)實(shí)習(xí)和畢業(yè)論文環(huán)節(jié)，將學(xué)習(xí)到的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能與實(shí)際需要有機(jī)結(jié)合，鍛煉和提高學(xué)生獨(dú)立完成任務(wù)及分析和解決問(wèn)題的能力。

1.3 積極開(kāi)展本科生業(yè)余科研活動(dòng)

學(xué)生在學(xué)習(xí)本課程的過(guò)程中，在教師指導(dǎo)下，開(kāi)展業(yè)余科研和實(shí)踐活動(dòng)。如參與教師的課題研究，進(jìn)一步提高他們分析問(wèn)題與解決問(wèn)題能力，或完成其中一個(gè)步驟，或進(jìn)行一個(gè)方面的探索，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。近三年來(lái)，參與本課程組教師科研項(xiàng)目的本科生，以第一作者公開(kāi)發(fā)表科研論文2篇。本科生申請(qǐng)立項(xiàng)2014年校級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃2項(xiàng)。

2 改革和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法

實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法與手段是實(shí)驗(yàn)教學(xué)中最基本要素，是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和提高教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵[4]。傳統(tǒng)的《水域環(huán)境學(xué)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)是由實(shí)驗(yàn)老師課前進(jìn)行實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備，把實(shí)驗(yàn)藥品及試劑都準(zhǔn)備配制好，甚至把需要處理的水樣進(jìn)行預(yù)處理，將實(shí)驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)寫(xiě)在黑板上。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課上只需按照實(shí)驗(yàn)步驟機(jī)械地完成實(shí)驗(yàn)。這樣的教學(xué)手段單一，方法簡(jiǎn)單，學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦機(jī)會(huì)少。這種教學(xué)方法已不能滿足現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)教學(xué)的要求[5]。為了提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，增加學(xué)生的動(dòng)手動(dòng)腦機(jī)會(huì)，在水域環(huán)境學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，我們著重進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和手段的改革與創(chuàng)新。

首先，堅(jiān)持要求學(xué)生在上實(shí)驗(yàn)課前充分預(yù)習(xí)，并寫(xiě)出預(yù)習(xí)報(bào)告。使學(xué)生在動(dòng)手實(shí)驗(yàn)前對(duì)將要做的實(shí)驗(yàn)的原理、所需要試劑和儀器、實(shí)驗(yàn)步驟和注意事項(xiàng)等有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的各種現(xiàn)象進(jìn)行討論。實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)由實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師組織學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行討論、總結(jié)、分析和比較。在此過(guò)程中，學(xué)生直接參與實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程，從實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)操作到實(shí)驗(yàn)結(jié)果的處理分析等，讓學(xué)生成為實(shí)驗(yàn)的主體，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)獲取知識(shí)，增加學(xué)生的動(dòng)腦、動(dòng)手機(jī)會(huì)，從而達(dá)到激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量的目的[5]。在教學(xué)實(shí)習(xí)和畢業(yè)論文階段，對(duì)綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，要求學(xué)生從文獻(xiàn)查閱、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)方案實(shí)施、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析到實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫(xiě)，都由學(xué)生自行獨(dú)立完成，為學(xué)生的自主創(chuàng)新提供足夠的空間，完成綜合應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生的基本實(shí)踐能力和初步研究能力。實(shí)驗(yàn)教師在此過(guò)程中，只做針對(duì)性的指導(dǎo)或提醒。

3 改革和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段

在《水域環(huán)境學(xué)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，將傳統(tǒng)教學(xué)手段與現(xiàn)代的教學(xué)手段有機(jī)結(jié)合?；A(chǔ)性、綜合設(shè)計(jì)性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)分別采取不同的教學(xué)方式。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的儀器設(shè)備，如酸度計(jì)、電導(dǎo)鹽度計(jì)、定氮儀等設(shè)備的使用、操作以及注意事項(xiàng)都要進(jìn)行演示；而操作步驟繁瑣、儀器使用程序復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)，如本課程開(kāi)設(shè)的原子吸收光譜儀測(cè)定重金屬的實(shí)驗(yàn)，就采用先通過(guò)多媒體技術(shù)進(jìn)行演示，使學(xué)生對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)流程有直觀的認(rèn)識(shí)，在經(jīng)過(guò)教師演示與實(shí)際操作相結(jié)合，使學(xué)生掌握相關(guān)的實(shí)驗(yàn)技能。此外，本課程經(jīng)過(guò)多年的努力，已經(jīng)建設(shè)成水域環(huán)境學(xué)課程網(wǎng)站，教學(xué)大綱、電子教案、課件、教學(xué)錄像等教學(xué)資料都已經(jīng)陸續(xù)上網(wǎng)，學(xué)生可自由下載相關(guān)的教學(xué)材料，并保持更新和發(fā)展。學(xué)生可利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，了解教學(xué)計(jì)劃、課程大綱，通過(guò)多媒體課件進(jìn)行預(yù)習(xí)。教師可通過(guò)網(wǎng)上提問(wèn)、網(wǎng)上答疑解決學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中所遇到的問(wèn)題。

4 實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過(guò)程綠色化

作為一名教師，應(yīng)該將環(huán)境保護(hù)意識(shí)滲透到教學(xué)的每個(gè)環(huán)節(jié)，在水域環(huán)境學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，更應(yīng)該將綠色實(shí)驗(yàn)思想根植到每一位學(xué)生的心中，培養(yǎng)學(xué)生的綠色化學(xué)和可持續(xù)發(fā)展意識(shí)。在實(shí)驗(yàn)中所使用的藥品和試劑，以及伴隨實(shí)驗(yàn)過(guò)程而產(chǎn)生的許多有毒或有害的氣體、液體或固體產(chǎn)物，都會(huì)直接或間接地影響師生健康，并造成環(huán)境污染，因此在實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程（從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)到實(shí)施）都應(yīng)該注意環(huán)境保護(hù)問(wèn)題[6]。本課程組將環(huán)保意識(shí)始終貫穿于《水域環(huán)境學(xué)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革過(guò)程中。首先，在實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)上做到微量化，減少有害化學(xué)物質(zhì)向環(huán)境投放量。例如測(cè)定分析水體中的COD時(shí)，傳統(tǒng)的重鉻酸鉀法要產(chǎn)生大量的含Cr，Hg，Ag，F(xiàn)e的酸性廢液，而采用微波消光度法測(cè)COD，可以大大減少?gòu)U物的生產(chǎn)量，減少環(huán)境污染，節(jié)約能源[7]。其次，做到不隨意排放實(shí)驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生廢液，含有有害物質(zhì)的廢液、強(qiáng)酸或強(qiáng)堿性廢液均分別用專門(mén)的容器收集，再送交有關(guān)部門(mén)統(tǒng)一進(jìn)行無(wú)害化處理。在實(shí)驗(yàn)中實(shí)施綠色教學(xué)，不但能夠節(jié)約資源，從源頭上阻止污染，而且能夠增強(qiáng)學(xué)生的環(huán)境意識(shí)和社會(huì)責(zé)任感[8]。

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