環(huán)境化學(xué)課程的改革與創(chuàng)新

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[摘要]環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程是反映環(huán)境化學(xué)理論課程的重要實(shí)踐方式之一，有利于培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維能力、創(chuàng)新能力和實(shí)踐操作應(yīng)用能力。針對環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的普遍問題，本文探討了基于地方高等院校改革大背景下環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程體系的重新構(gòu)建與改革，教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化選擇，教學(xué)方式方法的建立等方面進(jìn)行了改革與探索。

[關(guān)鍵詞]環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)；課程改革；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)方法

1引言

環(huán)境化學(xué)是環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)科體系的核心組成部分，是環(huán)境科學(xué)、環(huán)境工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，它是在化學(xué)學(xué)科的傳統(tǒng)理論和方法的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究在環(huán)境介質(zhì)及各環(huán)境圈層中有害化學(xué)物質(zhì)如有機(jī)污染物、重(準(zhǔn))金屬的存在形態(tài)、種類、濃度水平和遷移、轉(zhuǎn)化、降解等環(huán)境行為及其影響因素，環(huán)境效應(yīng)及其控制的化學(xué)原理和方法的一門科學(xué)。環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)是環(huán)境化學(xué)理論課程的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)，其目的在與通過測定環(huán)境中污染物的濃度，了解污染物的環(huán)境化學(xué)規(guī)律。經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展使得我國的整體國力提高，但改革開發(fā)之后很長一段時(shí)間都是粗放型增長模式，使得我國大氣、水體、土壤等環(huán)境質(zhì)量等日趨嚴(yán)重，在此背景下我國相繼出臺了大氣、水體和土壤污染防治的專項(xiàng)規(guī)劃，對環(huán)境質(zhì)量的持續(xù)改善和污染物總量的控制提出了明確的要求，這必然會使得社會對環(huán)境專業(yè)類人才的需求增多，需要環(huán)境科學(xué)與工程類學(xué)科具備更高級的專業(yè)實(shí)踐能力和水平滿足環(huán)境質(zhì)量分析和污染總量控制的研究，這對于環(huán)境科學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)方案的改革具有重要的借鑒作用。同時(shí)由于環(huán)境化學(xué)學(xué)科的交叉性，其科學(xué)研究發(fā)展迅猛，這需要我們緊跟學(xué)科前沿，在教學(xué)上如教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段和組織形成等方面狠下功夫，不斷的進(jìn)行變革和創(chuàng)新，創(chuàng)建與學(xué)科發(fā)展相結(jié)合、培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才的環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革新模式。安慶師范大學(xué)環(huán)境科學(xué)專業(yè)始于2002年，2006年獲批國家級特色專業(yè)，人才培養(yǎng)方案歷經(jīng)改革與創(chuàng)新，但作為環(huán)境科學(xué)專業(yè)的必修基礎(chǔ)性課程，《環(huán)境化學(xué)》與《環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)》是在學(xué)生掌握良好的化學(xué)基礎(chǔ)知識和生物學(xué)基礎(chǔ)知識之后，在大二下學(xué)期同時(shí)開設(shè)的課程。我們一直在探索環(huán)境化學(xué)理論合成及其實(shí)驗(yàn)課程的體系，歷經(jīng)了實(shí)驗(yàn)課程體系從無到有，實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容由淺到深，實(shí)驗(yàn)教學(xué)人員從雜亂到統(tǒng)一，教學(xué)質(zhì)量逐步上升，逐漸探索出適合地方本科師范型院校的環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展道路，這些對高校環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的構(gòu)建與創(chuàng)新，素質(zhì)教育的深化改革，學(xué)生實(shí)踐和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)具有重要的作用。

2傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的弊端與不足

在環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在著一些問題與弊端。第一，實(shí)驗(yàn)課程的內(nèi)容體系過于陳舊，更新較慢，基本上沒有與前沿領(lǐng)域結(jié)合緊密的大型開放性實(shí)驗(yàn)，大部分實(shí)驗(yàn)都是傳統(tǒng)經(jīng)典的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，如水中CODCr的測定，碘量法測定水中溶解氧等，這些實(shí)驗(yàn)?zāi)苁箤W(xué)生掌握基本的環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作原理與方法，但在這些實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)中，大部分是以教師為主體，從實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹獙?shí)驗(yàn)原理—實(shí)驗(yàn)內(nèi)容等逐一的講解清楚，學(xué)生只是被動(dòng)的完成實(shí)驗(yàn)步驟并撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告就算是完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)，這對學(xué)生的動(dòng)手能力有一定的提高，但是不能提升學(xué)生的思考-分析-解決實(shí)驗(yàn)的能力。其次，在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)上與普通分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)較為類似，這對學(xué)生認(rèn)識和理解環(huán)境化學(xué)的概念，元素、化合物等物質(zhì)在環(huán)境各圈層的遷移轉(zhuǎn)化與循環(huán)等等不能形成一個(gè)直觀、全面的印象，可能會導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的的偏差[1]。再次，由于高校教學(xué)科研評價(jià)體制因素的影響，一些科研型教師參與實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)的積極性不高，實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容中的研究型、開放型和創(chuàng)新型課程幾乎為零，教學(xué)過程中存在的理論重、實(shí)踐輕，實(shí)驗(yàn)教學(xué)低人一等的意識依然存在，科研型教師沒有動(dòng)力和興趣參與、改進(jìn)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、方式方法，導(dǎo)致高校的科研成果在本科實(shí)驗(yàn)室教學(xué)中難以轉(zhuǎn)化成普遍性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，這對學(xué)生獲取和學(xué)習(xí)教師的科研思維方法是十分不利的影響。針對在環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的不足與缺陷，筆者結(jié)合自己在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的方式方法探討在環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中如何進(jìn)行改革和創(chuàng)新的幾點(diǎn)策略和體會。

3環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的改革和創(chuàng)新

3.1實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容體系的優(yōu)化調(diào)整首先，把實(shí)驗(yàn)課程科學(xué)系統(tǒng)的分門類別的引導(dǎo)，由淺至深、由單一到復(fù)雜、由基礎(chǔ)到綜合、由獨(dú)立到團(tuán)隊(duì)綜合開展。要能夠做到從基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)—驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)—獨(dú)立掌握實(shí)驗(yàn)操作—自身思考、設(shè)計(jì)并展開實(shí)驗(yàn)的逐步深入過程，在這其中充分挖掘?qū)W生的學(xué)習(xí)潛力，使得學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性充分提升，讓學(xué)生對綜合型、開放設(shè)計(jì)型、研究型實(shí)驗(yàn)的態(tài)度向積極性轉(zhuǎn)變。其次，在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)上，盡可能的與當(dāng)前時(shí)下的熱點(diǎn)進(jìn)行對接，緊跟學(xué)科發(fā)展前沿與方向，將環(huán)境污染物的分析監(jiān)測、化學(xué)過程、環(huán)境化學(xué)行為以及環(huán)境修復(fù)緊密的聯(lián)系起來，與環(huán)境化學(xué)理論課程有機(jī)地結(jié)合，形成融合專業(yè)理論知識與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為一體的教學(xué)體系[2]。例如，依據(jù)大氣、水、土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃，有意識的編排一些與大氣、水體、土壤相關(guān)的實(shí)驗(yàn)課程，如以重金屬在水-氣-土中的生物地球化學(xué)循環(huán)為例，可以讓學(xué)生設(shè)計(jì)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方案來研究重金屬種類、形態(tài)等等在環(huán)境各圈層的遷移轉(zhuǎn)化與歸趨效應(yīng)。再次，邀請一些具有較強(qiáng)科研能力的老師作為環(huán)境化學(xué)大型開放實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)教師，依據(jù)教師的科研項(xiàng)目如國家自然科學(xué)基金、省部級科研項(xiàng)目等提出較小的實(shí)驗(yàn)課題，讓學(xué)生通過文獻(xiàn)查閱—給出初步實(shí)驗(yàn)方案—指導(dǎo)教師的修改和完善等步驟進(jìn)一步掌握該課題的實(shí)驗(yàn)原理，進(jìn)而確定優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案，給出實(shí)驗(yàn)操作步驟與所需設(shè)備儀器試劑清單，并準(zhǔn)備所需儀器、設(shè)備、玻璃器皿、試劑。3.2靈活安排實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法與教學(xué)模式實(shí)驗(yàn)課知識內(nèi)容如實(shí)驗(yàn)原理、儀器的使用和實(shí)驗(yàn)操作規(guī)程等的復(fù)雜性和繁瑣性使得傳統(tǒng)的板書式教學(xué)和填鴨式教學(xué)方式十分無趣，對學(xué)生學(xué)習(xí)和操作實(shí)驗(yàn)的積極性不能充分調(diào)動(dòng)，因此教師可花費(fèi)一點(diǎn)時(shí)間將實(shí)驗(yàn)流程和實(shí)驗(yàn)步驟做成圖片、動(dòng)畫等多媒體課件和教學(xué)錄像或趣味視頻，尤其是關(guān)鍵的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)和實(shí)驗(yàn)步驟，如此可以增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)課的趣味性[3]。例如在講授碘量法測定溶解氧含量的實(shí)驗(yàn)時(shí)，利用多媒體課件將實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行形象講解，并用flash動(dòng)畫緩慢逼真的展示滴定終點(diǎn)時(shí)由淡黃色-藍(lán)色-無色的顏色變化過程，不僅能使學(xué)生快速的掌握實(shí)驗(yàn)操作要領(lǐng)，同時(shí)也會使學(xué)生對實(shí)驗(yàn)原理及過程的理解加深，使學(xué)生操作實(shí)驗(yàn)的積極性提高。另外，應(yīng)采用多樣化的考核方式全面地對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績進(jìn)行考核，不能僅僅通過審閱實(shí)驗(yàn)報(bào)告和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后給出實(shí)驗(yàn)成績，還應(yīng)結(jié)合考勤情況，實(shí)驗(yàn)態(tài)度和回答問題等進(jìn)行綜合評價(jià)。實(shí)驗(yàn)成績的考核要體現(xiàn)公正公平性，要能夠全面綜合的反映學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能和思考-分析-解決實(shí)驗(yàn)問題的能力，同時(shí)應(yīng)該對具有突出的實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)和出眾的創(chuàng)新實(shí)踐能力的學(xué)生給予一定分?jǐn)?shù)的獎(jiǎng)勵(lì)，并計(jì)入期末考試總成績中。3.3開放實(shí)驗(yàn)室資源，拓寬學(xué)生的實(shí)驗(yàn)時(shí)間與空間在時(shí)間和空間上靈活安排環(huán)境化學(xué)開放型實(shí)驗(yàn)，不拘泥于課堂教學(xué)與集中式實(shí)驗(yàn)教學(xué)，給予學(xué)生充分的時(shí)間和空間，讓他們以自己的課程安排和課外時(shí)間為基礎(chǔ)，與實(shí)驗(yàn)室預(yù)約確定具體的實(shí)驗(yàn)開放時(shí)間，這樣使學(xué)生有更多的時(shí)間和空間去獨(dú)立思考，獨(dú)立閱讀文獻(xiàn)，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)方案，不斷的摸索實(shí)驗(yàn)并優(yōu)化發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過程中的各種問題。為了更好使學(xué)生參與并完成實(shí)驗(yàn)操作過程，對學(xué)生自愿組成的實(shí)驗(yàn)小組團(tuán)隊(duì)，確定每組學(xué)生一般在4~6人，如此的小組團(tuán)隊(duì)合作和協(xié)同分配能力最高，允許各小組之間進(jìn)行交流和資源共享，但必須保證每一小組的實(shí)驗(yàn)任務(wù)都是本小組成員完成的，這樣有利于提高團(tuán)隊(duì)操作實(shí)驗(yàn)的能力，也保證了每一小組實(shí)驗(yàn)成員能充分理解和掌握該實(shí)驗(yàn)的原理、方法和操作規(guī)程步驟[3,4]。對一個(gè)相對完整的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，有時(shí)需要在不同的實(shí)驗(yàn)室協(xié)調(diào)完成，這需要各位實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師之間相互協(xié)調(diào)和配合，最大限度調(diào)動(dòng)各研究室人員積極性，充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)室儀器尤其是一些大型儀器的使用效率。實(shí)驗(yàn)過程中指導(dǎo)教師的研究生也可參與指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，一方面能提高研究生的協(xié)調(diào)和動(dòng)手能力，另一方面學(xué)生與學(xué)生之間的交流空間可能比教師與學(xué)生之間的交流更加快捷、更加靈活，可以更加迅速的解決實(shí)驗(yàn)過程中可能出現(xiàn)的一些問題。同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生以理論課程和學(xué)科前沿研究為基礎(chǔ)，以教師的科研項(xiàng)目為依托，充分查閱相關(guān)環(huán)境化學(xué)類的專業(yè)期刊和文獻(xiàn)，積極主動(dòng)參加校級、省級和國家級的大學(xué)生科技能力競賽如“大學(xué)生挑戰(zhàn)杯”，大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽，大學(xué)生節(jié)能減排大賽等，充分開放實(shí)驗(yàn)室的各種資源，讓學(xué)生在課后之余自行設(shè)計(jì)一些感興趣的研究項(xiàng)目[5]。同時(shí)實(shí)驗(yàn)室將定期向?qū)W生開放大型儀器的使用，讓學(xué)生充分了解并掌握大型儀器的原理、使用操作規(guī)程，這樣使學(xué)生在科研實(shí)踐中鍛煉了自己的創(chuàng)新能力，對培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考能力和發(fā)散創(chuàng)新思維具有重要的作用。

4結(jié)語

環(huán)境化學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一個(gè)系統(tǒng)的復(fù)雜的過程，經(jīng)過近幾年的探索與實(shí)踐，我校環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)體系的已經(jīng)初步建成，已初步形成在理論中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，以實(shí)驗(yàn)課程完善消化理論課程。一方面注重驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)操作規(guī)程的建立，提高學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，另一方面通過師生的科研項(xiàng)目，設(shè)置一定比例的綜合性、開放性的實(shí)驗(yàn)，鼓勵(lì)探究性學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、動(dòng)手操作能力和獨(dú)立分析科學(xué)問題的能力,有助于學(xué)生及時(shí)了解環(huán)境化學(xué)研究領(lǐng)域動(dòng)態(tài)及前沿知識,對研究環(huán)境化學(xué)問題，這些為學(xué)生走上工作崗位或繼續(xù)深造提供了良好的機(jī)會。

參考文獻(xiàn)

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作者:趙寬 劉海軍 周葆華 單位:安慶師范大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院