環(huán)境科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索與實(shí)踐

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摘要:教學(xué)內(nèi)容的“多、散、雜”是環(huán)境科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)面臨的關(guān)鍵問題，影響學(xué)生知識(shí)體系的形成。本文以“翡翠湖水體綜合評(píng)價(jià)”為例，將“項(xiàng)目式教學(xué)法”應(yīng)用于環(huán)境科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，從項(xiàng)目規(guī)劃、項(xiàng)目實(shí)施、項(xiàng)目評(píng)價(jià)與效果等方面了進(jìn)行探索與實(shí)踐，取得了非常好的教學(xué)效果。將“項(xiàng)目式教學(xué)法”應(yīng)用于“翡翠湖水體綜合評(píng)價(jià)”的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有利于學(xué)生知識(shí)架構(gòu)的形成、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，并為全面推行提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞:環(huán)境科學(xué);實(shí)驗(yàn)教學(xué);項(xiàng)目式教學(xué)法;探索與實(shí)踐

本科教育是大學(xué)的靈魂。本科階段是大學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)的架構(gòu)、能力的培養(yǎng)，創(chuàng)新思維、創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力塑造的關(guān)鍵時(shí)期。以社會(huì)需求為導(dǎo)向、注重對(duì)大學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的訓(xùn)練、培養(yǎng)高素質(zhì)專門人才，是本科教育所面臨的新課題。環(huán)境科學(xué)是為解決環(huán)境問題而誕生的一門新興的綜合性邊緣學(xué)科，具有很強(qiáng)的實(shí)踐性和應(yīng)用性，是生物學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)、地理科學(xué)等多學(xué)科交叉的結(jié)晶［1］。在本科教育階段涉及環(huán)境化學(xué)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、環(huán)境生態(tài)、環(huán)境管理與規(guī)劃、環(huán)境資源與保護(hù)、環(huán)境地理學(xué)、環(huán)境生物學(xué)、環(huán)境毒理學(xué)和環(huán)境影響與評(píng)價(jià)等多學(xué)科交叉的課程。這也決定了在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中具有重要地位的實(shí)驗(yàn)教學(xué)同樣涉及多學(xué)科的交叉，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目“多、散、雜”，缺乏必要的聯(lián)系，沒有形成專業(yè)教育特色［2］。目前的狀況是:實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一個(gè)個(gè)孤立的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，例如，“水中固體懸浮物的測(cè)定”“土壤對(duì)堿性染料的吸附”“空氣中二氧化硫的測(cè)定”等，通過(guò)多次這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生獲得的只是孤立的某一個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或知識(shí)點(diǎn)的驗(yàn)證，不利于學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)架構(gòu)的形成、創(chuàng)新與實(shí)踐能力的培養(yǎng)。項(xiàng)目式教學(xué)法是指通過(guò)一個(gè)完整的項(xiàng)目而進(jìn)行的教學(xué)活動(dòng)，包括信息的收集、方案的設(shè)計(jì)、項(xiàng)目的實(shí)施以及最終的評(píng)價(jià)，都是由學(xué)生在教師的引導(dǎo)下自己完成，是近年來(lái)為培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)和實(shí)踐能力所采取的一項(xiàng)有力的教學(xué)措施［3］，在教育水平發(fā)達(dá)的國(guó)家被廣泛推崇。項(xiàng)目式教學(xué)(ProjectBasedTeaching)模式是建立在建構(gòu)主義(Constructivism)教學(xué)理論基礎(chǔ)之上的教學(xué)法，同時(shí)也是CDIO(Con-ceive、Implement、Design、Operate，即構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)行)理念所倡導(dǎo)的教學(xué)模式。米紅甫等將項(xiàng)目式教學(xué)法應(yīng)用于化工安全方向的實(shí)踐教學(xué)體系，學(xué)生普遍反映新的教學(xué)體系效果明顯，學(xué)生的創(chuàng)新能力和解決問題能力明顯增強(qiáng)［4］。將項(xiàng)目式教學(xué)法結(jié)合環(huán)境科學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目“多、散、雜”的特點(diǎn)，應(yīng)用于環(huán)境科學(xué)本科生實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，有利于學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)和學(xué)生構(gòu)思能力、設(shè)計(jì)能力、操作能力及協(xié)作能力等各種實(shí)踐能力的提高。鑒于此，本文以“翡翠湖水體綜合評(píng)價(jià)”這一實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為例，探索“項(xiàng)目式教學(xué)法”在環(huán)境科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的適應(yīng)性，并在實(shí)際實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中進(jìn)行實(shí)踐。經(jīng)過(guò)這一實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)施，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，促使學(xué)生串聯(lián)以“翡翠湖水體綜合評(píng)價(jià)”為主線的多個(gè)環(huán)境科學(xué)的知識(shí)點(diǎn)和操作技能，實(shí)現(xiàn)學(xué)生知識(shí)架構(gòu)的建立和實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

1項(xiàng)目規(guī)劃

項(xiàng)目教學(xué)法，強(qiáng)調(diào)一個(gè)完整項(xiàng)目的開展來(lái)帶動(dòng)教與學(xué)的結(jié)合，教師前期需廣泛調(diào)研收集資料，科學(xué)、合理設(shè)置項(xiàng)目情景模塊，甚至拆分成幾個(gè)模塊或幾個(gè)小任務(wù)來(lái)引導(dǎo)學(xué)生自主完成。以“翡翠湖水體綜合評(píng)價(jià)”這一實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為例，為了實(shí)現(xiàn)翡翠湖的水體綜合評(píng)價(jià)，根據(jù)環(huán)境科學(xué)專業(yè)要求和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中水體綜合評(píng)價(jià)要求，可以分解為水樣的基本理化性質(zhì)及水體初級(jí)生產(chǎn)力測(cè)定、浮游植物的采集、觀察鑒定和定量測(cè)定、浮游動(dòng)植物的采集、觀察鑒定和定量測(cè)定、水體浮游植物葉綠素a含量的測(cè)定等四個(gè)部分。在這個(gè)以實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為載體的開放式教學(xué)過(guò)程中，以學(xué)生為中心，加強(qiáng)學(xué)生和教師的互動(dòng)，淡化課堂和課程的概念。基于學(xué)習(xí)過(guò)程，構(gòu)建學(xué)習(xí)任務(wù)，運(yùn)行“任務(wù)———小組研討———教師引導(dǎo)———實(shí)驗(yàn)協(xié)作———數(shù)據(jù)共享———完成評(píng)價(jià)”的教學(xué)模式

2項(xiàng)目實(shí)施

在項(xiàng)目實(shí)施的過(guò)程中，教師更多的是引導(dǎo)并參與討論。引導(dǎo)學(xué)生查閱《環(huán)境監(jiān)測(cè)》［5］中湖泊、水庫(kù)等水體樣品采集的要求，將翡翠湖按照入水口、出水口、湖心區(qū)、深水區(qū)、淺水區(qū)、排污口等劃分出8個(gè)采樣點(diǎn)，學(xué)生班級(jí)可以分為8個(gè)小組，每個(gè)小組同學(xué)負(fù)責(zé)一個(gè)采樣點(diǎn)，組內(nèi)做三個(gè)平行采樣，組員之間自己溝通、協(xié)調(diào)，同時(shí)教師要加強(qiáng)管理，提醒小組明確分工，從而提高小組合作與交流的效率，以便更好地展開實(shí)驗(yàn)。項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，對(duì)于學(xué)生在情感、態(tài)度的價(jià)值觀等多方面，教師也要予以關(guān)注、引導(dǎo)，最終讓學(xué)生的知識(shí)能力能夠放大到以后的工作生活中，實(shí)現(xiàn)交流能力、分析能力、合作能力、解決實(shí)際問題的能力、綜合能力的有機(jī)融合。2.1水樣的基本理化性質(zhì)。及水體初級(jí)生產(chǎn)力的測(cè)定通過(guò)水樣的采集及測(cè)定，學(xué)習(xí)水體中pH值、懸浮固體、電導(dǎo)率等理化參數(shù)和黑白瓶法水體初級(jí)生產(chǎn)力的測(cè)定。測(cè)定水體的理化性質(zhì)和浮游植物初級(jí)生產(chǎn)量，對(duì)了解翡翠湖水體的特點(diǎn)和生產(chǎn)性能具有重要意義。2.2浮游植物的采集、觀察鑒定和定量測(cè)定。富營(yíng)養(yǎng)化已成為全球關(guān)注的問題。由富營(yíng)養(yǎng)化引發(fā)的水華會(huì)進(jìn)一步加重水體污染，已經(jīng)是世界性的水污染公害。浮游藻類植物廣泛分布在各種淡水水體和海洋中，但是并不是所有的藻類都能形成水華，能夠形成水華的藻類最主要的是藍(lán)藻門的種類［6］。因此，在水環(huán)境監(jiān)測(cè)中，浮游藻類的種類和數(shù)量成為重要的監(jiān)測(cè)指標(biāo)之一。通過(guò)浮游植物樣品采集、固定和濃縮、樣品鑒定、計(jì)數(shù)及結(jié)果計(jì)算等實(shí)驗(yàn)操作，學(xué)生們學(xué)習(xí)使用浮游生物網(wǎng)采集浮游藻類水樣及固定的方法;觀察鑒定水樣中常見的浮游藻類，認(rèn)識(shí)藍(lán)藻門、硅藻門、綠藻門、甲藻門、裸藻門、金藻門等藻類細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn);了解采水器采樣、固定。、濃縮等浮游藻類定量監(jiān)測(cè)方法，對(duì)樣品進(jìn)行計(jì)數(shù)。翡翠湖浮游植物的采集、觀察鑒定和定量測(cè)定，可以了解翡翠湖的水體富營(yíng)養(yǎng)化程度。2.3浮游動(dòng)物的采集、觀察鑒定和定量測(cè)定浮游動(dòng)物是湖泊生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，既是細(xì)菌、浮游植物等初級(jí)生產(chǎn)者的牧食者，也是魚類等其它動(dòng)物的重要食物，其變化會(huì)影響到其它營(yíng)養(yǎng)級(jí)和食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)的變化，浮游動(dòng)物對(duì)氮、磷等生源要素的再生是水體初級(jí)生產(chǎn)者的主要營(yíng)養(yǎng)鹽來(lái)源之一。因此，在水環(huán)境監(jiān)測(cè)中，浮游動(dòng)物的種類和數(shù)量成為重要的監(jiān)測(cè)指標(biāo)之一。通過(guò)浮游動(dòng)物樣品采集、固定和濃縮、樣品鑒定、計(jì)數(shù)及結(jié)果計(jì)算等實(shí)驗(yàn)操作，學(xué)生們學(xué)習(xí)使用浮游生物網(wǎng)采集浮游動(dòng)物水樣及固定的方法;觀察鑒定常見浮游動(dòng)物種類，認(rèn)識(shí)原生動(dòng)物、輪蟲、枝角類和橈足類的常見種類，初步掌握其形態(tài)特征;了解浮游動(dòng)物樣品采集、濃縮和固定的定量測(cè)定方法。浮游動(dòng)物的種群及數(shù)量的變化，優(yōu)勢(shì)指示種和生物多樣性指數(shù)等指標(biāo)均可反映翡翠湖的水體富營(yíng)養(yǎng)化程度。2.4水體浮游植物葉綠素。a含量的測(cè)定通過(guò)對(duì)翡翠湖不同采樣點(diǎn)水體葉綠素a含量的測(cè)定，學(xué)習(xí)用熱乙醇法對(duì)不同水體浮游植物葉綠素a含量的測(cè)定方法。了解水生生態(tài)系統(tǒng)浮游植物生物量的估算方法，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)浮游植物在水體生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)中的重要地位。通過(guò)分組實(shí)驗(yàn)，小組協(xié)作獲得翡翠湖各個(gè)采樣地點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理過(guò)程中，全班各個(gè)小組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)共享，才能獲得翡翠湖入水口、出水口、湖心區(qū)、深水區(qū)、淺水區(qū)、排污口等劃分出8個(gè)采樣點(diǎn)的評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)，完成從水體的理化性質(zhì)及初級(jí)生產(chǎn)力的測(cè)定、浮游植物、浮游動(dòng)物、水體浮游植物葉綠素a等多個(gè)方面對(duì)翡翠湖進(jìn)行一個(gè)完整的綜合評(píng)價(jià)。綜合各個(gè)采樣地點(diǎn)的浮游生物觀察的結(jié)果，獲得翡翠湖常見浮游植物和浮游動(dòng)物的品種，建立翡翠湖浮游動(dòng)植物的圖庫(kù)集。

3項(xiàng)目評(píng)價(jià)與效果

項(xiàng)目式教學(xué)法可以將繁雜的理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，充分發(fā)掘?qū)W生的創(chuàng)造潛能，培養(yǎng)學(xué)生的相互合作能力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和技能水平，最終獲得較好的學(xué)習(xí)效果。通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的完成，幫助學(xué)生建立了以“翡翠湖水體綜合評(píng)價(jià)”為主線的水樣的基本理化性質(zhì)及水體初級(jí)生產(chǎn)力測(cè)定、浮游植物的采集、觀察鑒定和定量測(cè)定、浮游動(dòng)植物的采集、觀察鑒定和定量測(cè)定、水體浮游植物葉綠素a含量的測(cè)定等多個(gè)環(huán)境科學(xué)知識(shí)點(diǎn)的知識(shí)架構(gòu);綜合翡翠湖各個(gè)采樣地點(diǎn)的浮游生物觀察結(jié)果，獲得翡翠湖常見浮游植物和浮游動(dòng)物的品種，建立翡翠湖浮游動(dòng)植物的圖庫(kù)集。為后續(xù)的環(huán)境科學(xué)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了參考材料。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)施，培養(yǎng)了學(xué)生水樣采集、水體初級(jí)生產(chǎn)力測(cè)定、浮游動(dòng)植物采集、鑒定與定量、水體葉綠素測(cè)定為基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)構(gòu)思、設(shè)計(jì)及操作等各種實(shí)踐能力;通過(guò)整個(gè)班級(jí)分為8個(gè)小組及小組成員間的分工與合作，培養(yǎng)了學(xué)生的協(xié)作能力。通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的完成，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中每個(gè)同學(xué)的數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性影響全部的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，有利于打破學(xué)生個(gè)人“小我”思維模式，建立一種責(zé)任感。通過(guò)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目“翡翠湖水體綜合評(píng)價(jià)”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索與實(shí)踐，可以輻射整個(gè)環(huán)境科學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，并為全面推行提供寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

4結(jié)語(yǔ)

在環(huán)境科學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，項(xiàng)目式教學(xué)法具有顯著的人才培養(yǎng)優(yōu)勢(shì)，取得了非常好的教學(xué)成果。在項(xiàng)目規(guī)劃階段，教師根據(jù)環(huán)境科學(xué)專業(yè)要求和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中水體綜合評(píng)價(jià)要求，將理論教學(xué)內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目很好的結(jié)合，科學(xué)、合理地分解成四個(gè)部分來(lái)引導(dǎo)學(xué)生自主完成;在項(xiàng)目實(shí)施階段，教師更多的是指導(dǎo)學(xué)生們分組與分配任務(wù)，提醒小組明確分工，從而提高小組合作與交流的效率，以便更好地展開實(shí)驗(yàn)。從項(xiàng)目效果看，學(xué)生在整個(gè)教學(xué)實(shí)踐的過(guò)程中，完成發(fā)現(xiàn)問題和解決問題能力的訓(xùn)練，從而掌握了獨(dú)立解決問題的能力。正如本文中所列舉的項(xiàng)目式教學(xué)法“翡翠湖水體綜合評(píng)價(jià)”的實(shí)例，充分驗(yàn)證了這類教學(xué)模式更加靈活有趣，具備邊學(xué)邊做的特點(diǎn)和學(xué)以致用的優(yōu)點(diǎn)。項(xiàng)目式教學(xué)法完善了教學(xué)體系和人才培養(yǎng)機(jī)制，更加適應(yīng)大學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)的架構(gòu)、能力的培養(yǎng)，創(chuàng)新思維、創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力塑造的關(guān)鍵時(shí)期的人才培養(yǎng)教育的需求。項(xiàng)目式教學(xué)法在環(huán)境科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用與研究，將有力促進(jìn)教學(xué)模式的創(chuàng)新與發(fā)展，全面提升本科生教學(xué)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)本科教育人才培養(yǎng)目標(biāo)。

參考文獻(xiàn):

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作者:李元娜 王丹 許仁鑫 高毅 鄧國(guó)志 石先陽(yáng) 單位:安徽大學(xué)