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环境科学实验教学改革的实践

摘要:对比了聊城大学2012年和2016年环境科学专业培养方案中实验课程的设置,并分析了2010—2016年专业实验教学的实施情况.发现独立实验课的开设率、实验项目数以及学时数逐年增加,实验教学改革取得了一定的成果.针对存在的问题提出了重新设置实验课体系,提高综合性和研究性实验项目比例以及加强实验教师队伍建设等方面的建议.

关键词:环境科学;实验教学;课程设置;教学改革;聊城

大学环境科学是为解决环境问题而诞生的一门新兴的综合性边缘学科,具有很强的实践性和应用性,这也决定了实验教学在整个教学过程中占据着重要的地位[1-2].聊城大学是山东省省属综合性大学,其环境科学专业依托环境与规划学院设立于2004年,旨在培养掌握环境自然科学、环境技术科学和环境人文社会科学等方面的基础知识,具备环境科学的基本理论、基本技能和实践创新能力,能在政府、企业和科研单位等从事环境监测、环境污染防治、环境管理与保护及生态规划与环境评价等领域的工作以及继续深造的高素质专门人才.本科教育以教学为主,近年来实验实践教学环节不断完善,但仍存在着一定的问题.本文对聊城大学环境科学专业实验教学的沿革和现状进行了总结分析,并对实验教学课程的设置和实施提出了改进建议,以期完善环境科学专业实验教学模式,为培养环境科学专业应用型本科人才提供参考.

1实验课程设置

环境科学专业培养方案自2004年以来遵循“一年一小修,四年一大修”的原则不断进行修订与完善,2004—2012年培养方案的体系较为一致,主要表现在实验课程数和学时数的增减.2013年聊城大学启动了山东省应用型人才培养特色名校重点项目建设,努力创建一流地方综合性大学.如何进一步加强和提高大学生实践能力摆在了聊城大学教学工作的首要位置,而实验课程是学生学以致用,理论联系实际,分析问题和解决问题的重要环节[3].实验教学具有直观性、实践性、启发性和探索性等特点,对学生知识、能力和技能等综合素质的培养有着理论教学不可替代的作用.同时实验教学也是培养高素质创新型人才的重要组成部分[4].因此,为适应环境科学专业发展的需要,培养出高素质应用型环境科学专业人才,2016年修订后的培养方案在实验课程的设置上与历年的培养方案有了较大的改变(见表1).由表1可见,2012年环境科学专业培养方案中共计14门实验课程,其中13门为非独立设课,仅1门课程——环境生态学独立设置实验课.实验共计234学时,其中基础课实验、核心课实验和方向课(选修)实验所占比例分别为22.2%,72.6%,5.2%.独立设课学时占总学时的比例仅为13.7%.2016年环境科学专业培养方案中共计12门实验课程,其中独立设课11门,非独立设课1门.实验共计384学时,其中专业教育课程实验、基础实验和专业实验所占比例分别为4.2%,18.8%,77.1%,独立设课学时占总学时比例为95.8%.2012和2016年环境科学专业培养方案中具体实验课程及学时情况见表2.由表2可见,2016年培养方案将16学时以上的课程进行了独立设课,并对2012年部分非独立设课的实验项目进行了合并与调整.如基础实验课无机化学、有机化学和核心课分析化学,经合并和调整后改为大学化学(实验)和生物化学(实验);原基础实验课环境学概论的12个学时实验与环境监测实验合并,增至32学时;环境微生物学和环境生物学实验合并为环境生物工程(实验).根据环境工程实验室条件和历年环境工程实验的开设情况,将水污染控制工程实验独立设课,将原大气污染控制实验和选修课的部分工程实验纳入环境工程仿真实验课,使环境工程类的实验课程由原来的30学时增加到48学时.通过对实验学时较少且实验内容相近的实验课程合并,将非独立设课改为独立设课,新增加环境工程仿真实验(软件)和环境数据统计分析课程设计(上机)2门实验课程.2016年培养方案中实验课程总计12门,实验总学时较2012年培养方案增加了64.1%,实验课程在培养方案中所占比例有了极大提高.

2实验教学实施状况分析

环境科学专业化学方面的基础实验课和仪器分析(实验)课是在化学化工学院按培养方案实际开设的,而环境科学专业的核心实验课程(专业实验课)主要在环境与规划学院开设.根据环境科学专业2010—2016年实验教学计划书和任务书,将各学期开设实验课的门数、项目数和学时数进行了统计(见表3).2013—2014学年第一学期有了第一门独立设置的实验课——环境生态学,随后独立设课的实验课门数、实验项目数和学时都有了显著增加.环境化学、环境监测、环境土壤学和环境生态学等课程实验的开出率均为100%,且综合性、设计性实验项目所占的比例也逐渐提高.由于环境科学学科的综合性和交叉性,各实验课程虽独立设课,但在内容上仍依附于理论课程,因此实验项目易出现交叉和重复,如环境监测(实验)中土壤部分的实验和环境土壤学(实验)的实验项目就极易出现重复内容.因此,学院统一组织实验教师集中商讨并制订实验课程教学大纲,从而避免了不同的课程实验内容重复出现.通过进一步了解和分析各实验项目的内容、类型以及对实验课教师和学生的访谈和调查,发现环境科学专业的核心实验课(专业实验课)在实施过程中存在3个方面比较突出的问题:(1)偏化学方面的实验课程和实验项目较多,环境生物和环境工程方面的实验薄弱.环境生物工程(实验)(32学时)8个实验项目,其中4个实验项目为原环境生物学的实验项目,另外4个实验项目是新增设的,均为关于活性污泥的实验项目.工程方面的实验课程有水污染控制工程(实验)(32学时)和环境工程仿真(实验)(软件)(16学时),其中水污染控制工程(实验)仅开设了4个实验项目.(2)验证性项目多,综合性和设计性实验项目少,学生缺乏积极性和主动性.验证性实验的主要目的一方面是巩固环境科学类的基本原理和基础知识;另一方面是训练学生的基本技能,培养学生对实验仪器使用、操作和实验步骤的熟练程度,使学生对实验过程具备初步的认知能力.但此类实验开设太多不利于培养学生的创新思维,同时也不能提高学生对实验的积极性[5].(3)理论课教师同时承担实验课教学,且理论课和实验课往往在同一学期开设,无实验员协助,教师负担较重.

3完善实验教学的措施

(1)在课程设置上,应使实验课脱离依附于理论课的状况[6],依据人才培养目标,从专业教学整体需求出发,重新设置实验课体系[7].以“基础性实验——综合性实验——研究性实验”为主线,将环境科学专业实验课整体考虑、统筹规划,将不同的实验课程合理搭配,精心筛选具体实验项目,使教学过程产生叠加效应.(2)环境生物学、环境微生物学方面的专业实验应加强与生命科学学院的合作,借助生命科学学院的师资力量和实验室,合理设计环境生物学、环境微生物学实验项目.环境工程方面的实验引入了环境工程仿真软件,但应加强与政府部门和企业的合作,使学生能够到工程现场参观从而增强感性认识.综合性、研究性实验项目可以结合教师的科研项目、大学生科技创新项目进行设计[8-10],从而丰富学生的实验课学习内容,进一步激发学生的学习兴趣.(3)在实验室师资力量的匹配上,应考虑设置实验员岗位或专职的实验课教师[11].目前,环境与规划学院建设了环境监测实验室、环境生态与生物多样性实验室、环境土壤学实验室和环境工程实验室,拥有气象色谱仪、原子吸收仪、离子色谱仪、总有机碳分析仪及原子荧光仪等大型仪器设备,各实验室应加强沟通和合作,促进实验室资源的高效利用.

参考文献:

[1]易浪波,彭清静,杨胜香.普通地方院校环境科学专业实验教学改革探索[J].教育教学论坛,2016(1):228-229

[2]刘爱荣,周倩倩,张伟贤,等.中美环境科学专业本科实践教学差异比较[J].教育教学论坛,2015(25):89-90

[3]朱兰保,盛蒂,李彤,等.环境科学专业综合实验教学改革与实践[J].长春师范大学学报,2017,36(4):138-139,145

[4]阎波,赵兴贵,李海明,等.环境科学专业综合性实验教学的探索与实践[J].中国轻工教育,2016(5):63-66

[5]白秀玲,周云凯.高等院校环境科学本科专业实验及实践课程体系建设[J].高师理科学刊,2017,37(4):108-110

[6]徐轶群,熊慧欣,王子波,等.创新型人才培养下的环境科学专业实验教学改革[J].科技创新导报,2015(8):187-188

[7]石辉,葛碧洲,张军.环境科学专业实验教学体系重建与实践[J].实验技术与管理,2015,32(12):5-8

[8]宋彦涛,霍光伟,张凤杰,等.以科研促教学开展环境污染综合防治实验的探索[J].教育教学论坛,2016(34):260-261

[9]刘雪莲,张占梅,潘瑾,等.基于“大学生创新计划”的环境化学实验教学改革与优化探索[J].教育教学论坛,2017(18):100-101

[10]潘晶,李光哲,王艳,等.环境科学专业实验教学的改革与实践[J].沈阳师范大学学报:自然科学版,2013(3):359-362

[11]杨如意,昝树婷.高师院校环境科学专业实践教学体系改革研究[J].安徽农业科学,2015,43(5):361-362,364.

作者:张菊 邓焕广 董杰 陈艳 张二勋 单位:聊城大学环境与规划学院

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