具有多科性特色的環(huán)境專業(yè)實驗教學的改革與研究

史靜 許正文

【摘要】針對傳統(tǒng)實驗課程存在的問題，筆者提出了具有多科性特色實驗教學模式的具體方法和措施，包括更新實驗教材、實驗設計內容注重多科性、傳統(tǒng)授課模式與研究探討式的教學模式相結合、拓展課后實驗平臺、完善實驗課程的考核體系等幾個方面，通過上述幾個方面的改進，引導和培養(yǎng)學生學習興趣、提高學生創(chuàng)新能力和應用能力。

【關鍵詞】多科性 實驗教學 環(huán)境專業(yè)

【基金項目】本文系“中國藥科大學教學改革研究課題”、“中國藥科大學研究性教學試點課程改革項目”的研究成果。

【中圖分類號】G420 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2019）25-0197-02

實驗課程是大學課程設置中的一類重要課程。實驗課的教學過程中，需要學生在已掌握相關理論知識的基礎上進行實際動手操作，不僅考查學生對理論知識的掌握情況，同時考查學生的動手能力、分析判斷能力等各項能力。實驗課程是將理論與實際相聯系的重要紐帶。設計新穎和完善的實驗課程，不僅能夠提升學生的動手能力，帶給學生成功掌握相關知識的成就感，還能夠激發(fā)學生主動學習的熱情。我校于2009年開設了環(huán)境科學專業(yè)，旨在培養(yǎng)環(huán)境和藥學的雙料人才，以滿足制藥工業(yè)綠色科技發(fā)展的迫切需求。由于該專業(yè)具有藥學與環(huán)境相結合的特色，且環(huán)境學科要求學生具有較強的實踐能力，因此環(huán)境專業(yè)的實驗實踐課程的教學模式必須在傳統(tǒng)模式的基礎上進行創(chuàng)新和改革，體現學科交叉融合、多科性的特點[1]。

一、傳統(tǒng)實驗教學方法存在的問題

1.實驗方法和內容陳舊

傳統(tǒng)實驗教學中涉及的實驗內容不少為陳舊的基礎實驗[2]。隨著環(huán)境專業(yè)領域的相關研究和分析測試技術的迅速發(fā)展，可將一些新的實驗方法和實驗內容引入課堂。陳舊的實驗內容和方法不僅難以激發(fā)學生的學習興趣，同時，隨著科技發(fā)展逐漸被取代，應用的范圍也越來越窄。因此，一方面要積極投入相關的實驗儀器和設備經費，改善學生的實驗條件；另一方面，要積極了解環(huán)境領域的熱點問題，將合適的、具有一定新穎度的實驗內容引入課堂。

2.學生對實驗設計的參與度低

傳統(tǒng)的實驗教學中，學生對實驗設計的參與度較低。一般實驗課程的步驟為：學生進行課前預習，了解相關理論知識和實驗操作步驟、注意事項；課上聽老師講解具體的實驗原理、實驗步驟、注意事項；然后進行操作實驗。在此過程中，學生主要弄清的問題是“為什么這么做”（實驗原理）和“需要怎么做”（實驗方法），學生對實驗內容只是被動的操作而不是主動的設計，難以激發(fā)起學生的實驗熱情。

3.實驗時間有限

傳統(tǒng)的實驗課程時間有限[3]，因此課程設置的過程中，演示性、驗證性的實驗較多；綜合性、系統(tǒng)性的實驗項目較少。部分同學對有興趣的內容很難開展進一步的實驗探索，需要提供更多的實驗平臺和機會。

4.考核體系僅以操作和實驗結果為導向

傳統(tǒng)的實驗教學較注重實驗操作能力，對實驗前期的文獻調研、實驗后期的數據處理及分析、結果討論不夠重視，也就是重操作能力，輕文獻檢索能力、觀察能力、分析能力等。

二、具有多科性特色實驗教學模式的具體方法和措施

1.更新實驗教材

教材是教學內容和要求的具體體現，是授課老師傳授知識的重要工具。實驗講義的更新中可以增加涉及環(huán)境領域目前研究的熱點問題，例如環(huán)境材料學實驗中可以涉及新型環(huán)境材料的制備等相關內容。此外，可以增加系統(tǒng)性實驗的比例，例如某種新型環(huán)境材料合成后，可利用學生合成出來的材料進行具體的應用，去除水體中的抗生素等污染物，在此基礎上對應用條件進行優(yōu)化，強化實驗的系統(tǒng)性。學生可參與實驗的設計，激發(fā)自主學習的熱情?；趯嶒炚n時間的限制，部分實驗可以設置成選做實驗，供有興趣的同學進一步進行實驗研究， 或者在課后利用學校的開放實驗平臺或者大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實驗平臺進行。

2.實驗設計內容注重多科性

實驗設計過程中要注意將多門學科的知識有機串聯起來，例如化學相關知識、環(huán)境工程原理的相關知識、藥學的相關知識等。在環(huán)境材料學實驗中，可以設計某種材料用于處理環(huán)境中的某類抗生素污染物。材料的制備和表征涉及到材料學的相關知識；需要處理的藥物的物化性質和測定方法等涉及到藥學、分析化學的相關知識；具體的處理方法涉及到環(huán)境工程原理的相關知識。

例如環(huán)境材料學實驗中的一節(jié)實驗課內容為：黏土材料對四環(huán)素的去除效果?？疾榱损ね敛牧蠈λw中四環(huán)素的吸附特性。該實驗的設計既考查了環(huán)境材料學的相關知識，如黏土材料的一般特性，又考查了四環(huán)素的相關物化特性，例如其在不同pH下的分布，同時考查了環(huán)境工程原理中關于吸附動力學和吸附等溫曲線的相關知識，此外在實驗操作的過程中需要用到環(huán)境監(jiān)測、分析化學的相關知識點，在采用origin或excel軟件作圖的過程中需要用到軟件分析與數據處理課程的相關知識點，在對實驗結果進行分析時，需要通過文獻檢索的方式檢索相關文獻，并通過文獻調查推測可能的原因和機理。通過上述實驗設計，可以將多門學科的相關知識點有機的串聯起來，學生能夠綜合的、靈活的運用相關知識，真正的將理論與實踐相結合。

3.傳統(tǒng)授課模式與研究探討式的教學模式相結合

在實驗課程的教學過程中，可以采用研究探討式的方式進行，加強實驗課前的準備、課后的分析討論環(huán)節(jié)。

實驗課程的教學不僅僅是教師教會學生如何進行實驗操作，更重要的是讓學生能夠根據基本的理論知識理解實驗的目的，了解實驗設計的基本方法和注意事項；不僅僅能夠總結歸納出實驗現象的基本規(guī)律，還應該對相關規(guī)律產生的可能原因進行文獻調研，思考可能的原因。引導學生主動發(fā)現問題、解決問題，提高學生的學習興趣和主觀能動性。例如環(huán)境材料學實驗中采用某種材料對某類污染物質進行處理，在學生動手實驗前讓學生主動進行文獻調研、查找相關資料了解該污染物質的物理化學特性有哪些？該物質的分析測試方法有哪些？能夠使用的處理方法有哪些？實驗中使用的吸附法的優(yōu)缺點有哪些？要研究該材料對污染物的吸附特性需要做哪些實驗？準備如何設計該實驗？除了實驗講義中提到的相關實驗，還可以做哪些實驗進一步說明該材料的吸附性能？如果要進行吸附機理的探究，還可以補充哪些實驗？對材料進行哪些表征工作？采用研究探討的方式進行教學一方面可以引導學生積極思考，發(fā)揮主觀能動性，激發(fā)學生的學生興趣和學習熱情，另一方面可以串聯不同課程的知識點，將不同學科的知識點進行有機的結合。此外，研究探討式教學可以讓學生將理論與實踐相結合，靈活的應用相關理論知識；還有助于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，對學生發(fā)散思維和邏輯思維能力的培養(yǎng)有重要作用。

4.拓展課后實驗平臺

由于課堂的實驗時間有限，對于學生有興趣進一步進行研究的相關實驗，可以在課后進行。指導老師可借助學校的開放實驗平臺和大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目的實驗平臺，對學生有興趣的實驗現象進行進一步研究。在實驗過程中，要注重教師與學生的交流和互動，引導學生查閱文獻，根據多門學科的相關知識對實驗現象進行深入的分析和思考，進一步設計實驗，挖掘實驗現象背后的機理問題。

5.完善實驗課程的考核體系

實驗課程的考核體系不能僅僅關注操作是否正確、測定的結果是否準確。在滿足操作、結果達標的基礎上，還需要考查學生對于實驗設計、文獻檢索、數據處理與分析、軟件操作、結果分析和探討等方面。

三、結語

針對傳統(tǒng)實驗課程存在的問題，筆者提出了具有多科性特色實驗教學模式的具體方法和措施，包括更新實驗教材、實驗設計內容注重多科性、傳統(tǒng)授課模式與研究探討式的教學模式相結合、拓展課后實驗平臺、完善實驗課程的考核體系等幾個方面，通過上述幾個方面的改進，引導和培養(yǎng)學生學習興趣、提高學生創(chuàng)新能力和應用能力。

參考文獻：

[1]史靜，陳建秋.藥學類高校環(huán)境專業(yè)“教研結合”教學模式的研究[J].課程教育研究，2016，2：3-4.

[2]祁曉津.有機化學實驗教學改革與學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的研究[J].當代化工研究，2018，11：56-57.

[3]張成.人體及動物生理學實驗教學改革探究[J].首都師范大學學報（自然科學版），2018，39：67-70.

作者簡介：

史靜（1984-），女，漢族，江蘇南京人，中國藥科大學工學院副教授。

許正文（1980-），男，江蘇南京人，南京信息工程大學環(huán)境科學與工程學院副教授。