藥學(xué)類高校環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革初探

商景閣+廖千家驊+史靜+杜瓊+陳建秋

【摘要】傳統(tǒng)的環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置無(wú)法充分體現(xiàn)藥學(xué)類高校環(huán)境科學(xué)專業(yè)的學(xué)科特色。為充分調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)積極性和加深對(duì)環(huán)境化學(xué)內(nèi)容的理解，以“觀察” - “設(shè)計(jì)”-“實(shí)驗(yàn)”-“總結(jié)”四步為實(shí)驗(yàn)課程改革基本原則，提高學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，做到理論聯(lián)系實(shí)際并增加畢業(yè)生的就業(yè)籌碼。

【關(guān)鍵詞】環(huán)境化學(xué) 設(shè)計(jì)性 實(shí)踐 芬頓法

【基金項(xiàng)目】本文系中國(guó)藥科大學(xué)校級(jí)教學(xué)改革研究課題“以制藥污染物處理為核心的環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程改革研究”階段性成果之一。

【中圖分類號(hào)】G643 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2017）43-0230-01

前言：

環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)是環(huán)境學(xué)核心專業(yè)實(shí)驗(yàn)課之一，是掌握環(huán)境科學(xué)、環(huán)境工程等專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)，也是今后環(huán)境類本科畢業(yè)生在就業(yè)中常用的一門(mén)課程，具有較高的實(shí)用性，因此在各大高校環(huán)境科學(xué)或環(huán)境工程專業(yè)中，環(huán)境化學(xué)及環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)均是核心課程之一，在專業(yè)知識(shí)中占有重要地位[1]。傳統(tǒng)的環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要根據(jù)環(huán)境化學(xué)理論教學(xué)進(jìn)行，所涉及的實(shí)驗(yàn)操作主要屬于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，重點(diǎn)側(cè)重于提高學(xué)生對(duì)環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)理論的掌握理解能力，而忽略了對(duì)專業(yè)技能與綜合實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)的提高，且部分實(shí)驗(yàn)與環(huán)境化學(xué)最新研究進(jìn)展聯(lián)系不夠緊密，且與實(shí)際應(yīng)用尚有一定距離。

中國(guó)藥科大學(xué)環(huán)境科學(xué)本科專業(yè)創(chuàng)建于2009年，在我國(guó)制藥產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展、環(huán)境中藥源性污染形勢(shì)加劇的大背景下，培養(yǎng)制藥環(huán)保人才，體現(xiàn)中國(guó)藥科大學(xué)“不唯藥，需圍藥，應(yīng)為藥”的辦學(xué)宗旨[2]。與大多數(shù)開(kāi)設(shè)環(huán)境專業(yè)的高校一樣，中國(guó)藥科大學(xué)環(huán)境科學(xué)開(kāi)設(shè)的環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)主要包括水環(huán)境化學(xué)、土壤環(huán)境化學(xué)和大氣環(huán)境化學(xué)的分析和監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)，側(cè)重于環(huán)境介質(zhì)典型污染物的測(cè)試和遷移轉(zhuǎn)化等。

1.目前環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置存在的問(wèn)題

1.1實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置陳舊

目前環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)主要根據(jù)環(huán)境化學(xué)理論教學(xué)同步進(jìn)行，所開(kāi)設(shè)的項(xiàng)目主要為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，缺少設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。而設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是提高學(xué)生創(chuàng)新和創(chuàng)造能力的重要途徑，在掌握專業(yè)理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，通過(guò)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，能提高學(xué)生思考和學(xué)習(xí)能力，同時(shí)培養(yǎng)積極和主動(dòng)探索的科學(xué)素養(yǎng)。另外，實(shí)驗(yàn)課程中加入探索性實(shí)驗(yàn)，將環(huán)境化學(xué)較新的科研成果引入本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，也能體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室的專業(yè)水平，同時(shí)幫助學(xué)生掌握最新研究進(jìn)展。

1.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容未體現(xiàn)藥學(xué)特色

目前環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)，針對(duì)藥源性污染的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較少。如以芬頓法去除水體中有機(jī)污染物的實(shí)驗(yàn)為例，芬頓反應(yīng)屬水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)內(nèi)容，同時(shí)在制藥工業(yè)廢水組合處理中也有一定的應(yīng)用。盡管在理論學(xué)習(xí)中，強(qiáng)調(diào)了針對(duì)制藥廢水處理的常見(jiàn)方法以及芬頓反應(yīng)在制藥廢水中的利用及其關(guān)鍵機(jī)制。但在往年的實(shí)驗(yàn)課程中，所用模擬廢水為常見(jiàn)的有機(jī)染料等，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中無(wú)法意識(shí)到芬頓法在制藥廢水組合處理工藝中的優(yōu)勢(shì)；另外，利用芬頓法處理廢水需要根據(jù)廢水水量和水質(zhì)進(jìn)行預(yù)處理，而用模擬廢水進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)真正掌握芬頓法的原理及其在制藥廢水處理中的應(yīng)用是不夠的。因此為提高學(xué)生的學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)興趣并促進(jìn)畢業(yè)生在就業(yè)后能迅速進(jìn)入狀態(tài)，需要在實(shí)驗(yàn)過(guò)程內(nèi)容中體現(xiàn)藥學(xué)特色，密切圍繞藥源性污染物等內(nèi)容進(jìn)行。

2.環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程改革方案

2.1 實(shí)驗(yàn)課程改革方案

環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置除需要幫助學(xué)生掌握基礎(chǔ)理論外，更需要注重培養(yǎng)實(shí)際應(yīng)用能力。因此在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目確定以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中一定要圍繞藥源污染物，注重藥學(xué)特色。以水環(huán)境化學(xué)部分實(shí)驗(yàn)為例，通過(guò)加強(qiáng)與藥企的聯(lián)系，結(jié)合“觀察” - “設(shè)計(jì)”-“實(shí)驗(yàn)”-“總結(jié)”四步開(kāi)展環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程改革：

（1）“觀察”，通過(guò)參觀藥企污水處理各環(huán)節(jié)，幫助學(xué)生觀察生產(chǎn)實(shí)例和污水處理現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況，結(jié)合理論知識(shí)，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到藥企污水處理的關(guān)鍵問(wèn)題并促進(jìn)對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握[3]。

（2）“設(shè)計(jì)”，在參觀藥企污水處理實(shí)例的基礎(chǔ)上，將學(xué)生分為不同小組查閱文獻(xiàn)資料，結(jié)合理論知識(shí)，自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。以原實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中TOC的測(cè)試為例，舊的實(shí)驗(yàn)中僅介紹TOC測(cè)試基本原理及TOC自動(dòng)測(cè)定儀的操作，學(xué)生掌握儀器使用和數(shù)據(jù)處理方法即可。而在實(shí)驗(yàn)改革中，教師有意識(shí)引導(dǎo)學(xué)生思考TOC監(jiān)測(cè)在制藥廢水處理中的意義，結(jié)合藥企污水處理現(xiàn)場(chǎng)的相關(guān)知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)，如類Fenton法處理制藥廢水并通過(guò)監(jiān)測(cè)TOC的變化進(jìn)行效果評(píng)估。在學(xué)生自主設(shè)計(jì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，教師及教研室等對(duì)學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行適當(dāng)修改并上報(bào)教務(wù)處審批，確保實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性、綜合性和嚴(yán)肅性。

（3）“實(shí)驗(yàn)”，以往實(shí)驗(yàn)均由教師配置試劑和進(jìn)行準(zhǔn)備，學(xué)生動(dòng)手能力無(wú)法得到最大程度鍛煉。而在自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)后，實(shí)驗(yàn)試劑配置、樣品預(yù)處理、儀器調(diào)試等均由學(xué)生進(jìn)行，教師場(chǎng)外技術(shù)指導(dǎo)和答疑工作，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后撰寫(xiě)報(bào)告，從而最大化的鍛煉學(xué)生的實(shí)驗(yàn)既能和自主思考能力。

（4）“總結(jié)”，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師針對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，尤其是針對(duì)實(shí)驗(yàn)失敗的問(wèn)題重點(diǎn)講解。以芬頓法處理污水為例，所用廢水為藥廠污水，水質(zhì)狀況復(fù)雜。芬頓法對(duì)水體pH有較嚴(yán)格要求，但發(fā)現(xiàn)某組同學(xué)在做實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，預(yù)習(xí)不到位，未測(cè)定和調(diào)節(jié)水體pH，導(dǎo)致處理效果不佳。實(shí)驗(yàn)教師在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，不是像以往那樣立即指出錯(cuò)誤，而是在學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果結(jié)合芬頓法的基本原理，逐條提問(wèn)，并請(qǐng)學(xué)生回憶實(shí)驗(yàn)步驟，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，以此來(lái)加深學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的理解。

3.實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革關(guān)鍵問(wèn)題

合理的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是環(huán)境化學(xué)教學(xué)改革的關(guān)鍵問(wèn)題。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是提高學(xué)生綜合能力和創(chuàng)新能力的重要途徑。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案以及完成設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生能綜合利用應(yīng)用環(huán)境化學(xué)專業(yè)知識(shí)并充分結(jié)合制藥廢水處理實(shí)例。因此針對(duì)這類實(shí)驗(yàn)，需要實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師針對(duì)前期的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，提出既能體現(xiàn)環(huán)境化學(xué)學(xué)科發(fā)展又能聯(lián)系實(shí)際的備選課題，學(xué)生以實(shí)驗(yàn)小組為單位，課后查閱文獻(xiàn)、自主設(shè)計(jì)詳細(xì)實(shí)驗(yàn)方案后提交，然后全班不同小組之間進(jìn)行討論和比較，最終確定實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。如原有的環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)有“水體BOD的測(cè)定” 、“水樣COD的測(cè)定” “水體DO的測(cè)定”等[4]，而在實(shí)驗(yàn)改革中，學(xué)生提出以上三個(gè)實(shí)驗(yàn)可以充分結(jié)合，通過(guò)討論將之設(shè)計(jì)成“頭孢類制藥廢水的可生化性評(píng)估”綜合性實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)包含頭孢類制藥廢水的預(yù)處理、DO、COD和 BOD的測(cè)定等基礎(chǔ)內(nèi)容，既與制藥廢水處理實(shí)際應(yīng)用結(jié)合，又包含環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)內(nèi)容，有較高的綜合性和實(shí)用性。

4.展望

作為理論性和實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)是促進(jìn)學(xué)生掌握基礎(chǔ)理論知識(shí)和提高實(shí)際動(dòng)手能力的重要手段，在環(huán)境科學(xué)專業(yè)教學(xué)中有非常重要的地位。但目前環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的改革仍在探索中，需要不斷的進(jìn)行嘗試和積累經(jīng)驗(yàn)。在環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中不斷強(qiáng)調(diào)學(xué)生的自主能力，通過(guò)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的訓(xùn)練和培養(yǎng)，尤其是在幫助學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識(shí)的前提下，不斷增加學(xué)生自主解決實(shí)際問(wèn)題的能力，將是今后環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要方面。

參考文獻(xiàn)：

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