高校环境监测实验教学改革研究

摘要:实验教学是实现河南大学确立的人才培养目标的重要环节,文章从社会对环境类人才的需求结合本院环境监测实验的现状,从人才队伍建设,课程体系设置,教学方法创新,综合性、设计性实验增设,环境监测实习周的设立,实验成绩考核改革等方面,全面提升环境监测实验教学的实验地位,培养学生的实验操作能力、创新能力、综合能力和科研能力。新的教学体系将进一步推动我院环境监测实验教学水平,提高学生的培养质量。

关键词:环境监测实验;教学改革;教学体系

中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1674-0432(2010)-07-0224-2

0 前言

环境监测是环境科学专业综合性、实践性较强的专业基础课,在环境专业学生培养过程中起着重要的作用。环境监测主要是对影响环境质量因素的代表值进行测定,监测过程包括现场调查、监测计划设计、优化布点、样品采集、运送保存、分析测试、数据处理、综合评价等。而环境监测实验课作为环境监测课程的实践环节,在培养学生的科学研究和动手能力方面发挥着不可替代的作用。河南大学环境和规定学院的环境监测实验课程安排在大二学年第二学期,共计36学时,每周2学时,教学18周。文章根据环境监测实验教学特点及目前学院实验教学现状,对环境监测实验进行了一系列改革和创新尝试,旨在提高教学质量,培养高素质的创新人才。

1 环境监测实验教学改革的必要性

改革开放以来,河南大学步入了快速发展的时期,在提高办学层次、教育质量、学术水平和扩大发展规模、办学空间、对外开放等方面都实现了跨越式发展,取得了历史性突破。但是某些专业由于成立较晚,发展相对滞后,其中环境科学专业就是典型的例子,该专业成立于2002年,基础设施落后,设备更新较慢,不能满足环境科学学科的发展和人才培养的需要。近年来,随着实验室建设、仪器设备的增加,以前的实验教学模式和方法已经不能适应当前的形势,实验教学改革势在必行。

1.1 社会对环境类毕业生的要求日益提高

随着社会对高校毕业生实践动手能力要求日渐提高,加强实验教学是大势所趋。河南大学作为省属高校,主要为地方经济建设培养有实际工作能力的科研和应用人才。但是现阶段环境科学专业所开设的环境监测实验课程项目较少,验证性项目和综合性实验比例失调。

1.2 实验教师整体素质有待提高

建系以来,学院对实验技术人员缺乏相应的培养和再教育,使实验教师对新技术、新标准、新设备和新的管理信息掌握较慢;在教师管理方面,实验教师通常按照教辅行政系列人员进行管理,实验教师数量少,收入相对偏低,不利于提高实验教师的积极性和创造性,严重制约了实验室的建设和发展。

1.3 教材建设落后

环境监测没有专门的实验教材,大多实验项目按照书本所附实验项目进行,实验项目简单,内容量偏少,使学生无法及时获取有用的新信息。

1.4 教学内容单一

教学方法和教学手段单调:目前环境监测实验项目大多属于验证性实验,较少涉及综合性和设计性实验,在教学手段上,利用计算机进行模拟等方法未使用,跟不上学科的发展步伐,因此无法锻炼学生开展实际监测工作的能力,不利于培养学生的创新思维。

2 实验教学内容改革研究

2.1 建立高素质的师资队伍

教师队伍建设是全面提高教学质量的基本保证。教师既要具备扎实的理论知识和较高的教学水平,又要具备很强的专业实践能力和丰富的实践经验。对于建设队伍建设可以从以下几个方面来实现:

2.1.1 人才引进 积极引进高层次有实际工作经验的专业技术人员,改变师资队伍的结构成份。

2.1.2 实际经验学习 每年选派2-3名教师到企业单位或环保部门参加实际工作,时间为3个月或一个暑假,使他们在较短的时间内学习先进的设备和实验室管理方法,并把自己的理论知识应用于实践,然后传授给学生。

2.1.3 国内深造 制定教师培训制度,分期选派青年教师到实验设施较好的国内外重点院校进修深造,提高教师的理论教学水平和实践教学经验。

2.1.4 专家引进 聘请客座教授、兼职教师前来讲学和讲座,以此提高教师的教学艺术和教学质量。

2.2 改革实验教材课程体系

实验教材对于保证教学工作正常开展至关重要。通过总结教学经验,对现有教材做如下改革:

2.2.1 引入新方法 目前使用的教材,由于长期没有修订,部分内容陈旧过时、涉及内容不够全面,因此我们引入新方法、新技术、新规范,不断完善教学内容。

2.2.2 增加实验前言 前言主要用于向学生介绍该实验的意义、发展状况、应用方向和价值,以及在实验前应了解和掌握的相关知识等。但是现行的大多数教材基本上都是一个模式:即分为实验目的,实验原理,实验步骤,数据处理,思考问题等几个部分。这一模式的缺点是,就事论事、封闭思维,使得学生对实验实用性认识不够,积极性不高。通过增加前言部分,让教师加强对实验的讲解深度,也能激发学生学习的主动性,提高实验教学质量。

2.3 改革教学方法

2.3.1 预习 组成实验兴趣小组,注重实验课前预习。

(1)要求学生在每次实验前认真阅读实验讲义,明确实验目的、了解实验步骤、操作过程和实验注意事项,写出实验预习报告。

(2)将所有学生编成实验小组,根据预习实验报告进行预实验,将小组的同学在预实验中的表现记入实验总成绩。然后再进行实验,学生准备充分,过程一般较顺利,教学效果较好,并进行成绩记录。

2.3.2 创新教学手法 多媒体和传统板书在实验教学中的交替使用。教师在实验讲解过程中,将学生不易理解和掌握的知识,通过多媒体课件进行演示;以动画的形式向同学警示由于实验操作错误所导致的严重后果,增加同学们的印象,避免实验过程中发生类似的情况;对于某些由于目前的实验条件无法完成的实验,通过多媒体演示,使学生掌握新的实验方法。

2.4 推广应用计算机软件的应用

近年来,我们已经利用数据处理软件如SPSS、Origin等极大提高了学生实验数据分析处理的能力,利用化学分子结构绘图软件进行实验教学,形象生动。这些计算机软件的使用,为学生日后进行科学研究打下了良好的基础。

2.5 增设综合性实验和设计实验

综合性、设计性实验是提高学生综合、创新、创造能力的重要途径。实验教师根据学习内容提出参考选题(如表1)。学生结合所学知识,以小组为单位,选做自己感兴趣的实验项目,通过查阅文献资料,独立设计出实验方案,然后集体讨论,经过教师指导修订,形成可行的方案,再由学生独立完成实验任务。让学生对实际问题进行处理,培养他们从对许多单一实验功能的了解到综合实验能力的掌握,将所学到的知识应用到实践中去。这样既加强了学生对实验基本理论、基本知识和基本技能的综合训练,又培养了学生理论联系实际和独立开展科学研究的能力。

表1 环境监测实验实验项目内容

序号 实验类型 实验测试部分 实验方法 学时数

1 验证性实验 废水中悬浮固体和浊度的测定 重量法GB13200-91 2

2 验证性实验 色度的测定 GB11903-89 2

3 验证性实验 水中氨氮的测定 GB7479-87 2

4 验证性实验 水中氟化物的测定 2

5 验证性实验 水中铬的测定 GB7466-87 2

6 验证性实验 化学需氧量的测定 GB11914-89 2

7 验证性实验 水中挥发酚类的测定 GB7490-87 2

8 验证性实验 原子吸收分光光度法测定废水中的Cu含量 GB/T7475-87 2

9 验证性实验 空气中二氧化硫的测定 GB/T15262-94 2

10 验证性实验 空气中氧氮化物的测定 GB/T8969-88

GB/T15436-95 2

11 验证性实验 空气中总悬浮颗粒物的测定 GB/T15432-95 2

12 验证性实验 土壤中镉的测定 GB/T17141-1997 2

13 综合性实验 校园中噪声监测 GB/T14623-93 2

14 设计性实验 室内空气质量监测与评价 4

15 设计性实验 开封市地表水质量评价 4

16 综合性实验 校园土壤质量评价 4

17 综合性实验 原子吸收分光光度计的功能及使用

总有机碳分析仪的功能及使用

激光粒度分析仪的功能及使用 4

18 综合性参观实验 开封环境监测站实习 2

2.6 增设环境监测实习周

环境监测实验是专业实验,应该合理安排实验时间与实验学时数。学校应该增设环境监测实习周,学生在实习周内可以自主安排实验时间,按照制定的监测方案进行实验,安排学生分组同时进行不同的实验,这样就使得实验室的仪器设备都能合理的应用。这样不但使学生实验在时间和空间得到保证,而且提高了实验室的利用率。

2.7 改革实验考核成绩

实验考评(如表2)的目的是为了促进学生学习,调动学生学习的积极性。以往实验课的成绩评定主要依据学生的实验报告、教师对学生的印象、实验课的考勤、是否遵守实验室卫生等规则。现在要求学生课前预习,课前预实验,课上记录数据、现象、结果,要求学生在实验教学日志上登记实验数据;实验过程中允许学生有拓展的空间,要求学生对实验结果实事求是的分析,即使是错误的结果也要能认真分析,找出错误的原因,实验教师对这样的学生给予充分的肯定。对于学生在实验报告后的讨论,如果认真深入思考,有创意,见解独到,在期末考评时会适当加分,从成绩上鼓励学生独立思考、积极创新。综合性实验作为学生课程考评的一项重要内容,要求学生按照科技论文写作规范,选择感兴趣的实验课题,进行相应的实验分析。这种全方位的成绩评定方法注重的是学生求知过程的评价,很好地提高了学生的综合素质,帮助学生实现“知识与技能”、“过程与方法”、“情感、态度和价值观”的全面发展,促使学生形成积极的学习态度和科学的探究精神。

表2 实验成绩考核项目表

考核项目 考核内容 比例占分

预习实验报告及预实验 实验目的、实验方法、实验步骤、实验结果预估 15

实验操作 操作规范,过程合理 20

实验报告 实验原理,方法,步骤,结果讨论 30

综合性论文 论文格式,方法创新,结果分析 35

3 总结

环境监测实验是环境学科一门重要的实践环节,环境监测实验教学改革是一项艰巨而重大的系统工程,需要学校,院系领导高度重视,大力支持;我们将在实践中不断总结完善综合实验教学,推广到其他专业课,提高教学质量。实践表明,以能力培养为核心的环境监测实验教学模式的改革突出了学生的主体地位,提高了学生实验动手能力,合理安排实验教学与理论教学,试行新的实验教学方法,构建完整的实验教学体系,保证实验教学高质量地为理论教学提供保障,为社会培养高素质的应用人才。

参考文献

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基金项目:河南大学教学改革研究项目(083123)。

作者简介:段海静(1983-),女,河南新乡人,就职于河南大学环境与规划学院,助理实验师,研究方向:环境监测实验与管理。

通讯作者:童海滨(1975-),男,山东郓城人,河南大学环境与规划学院副教授,研究方向:水文学及水资源。