環(huán)境化學(xué)實驗教學(xué)的再設(shè)計

摘 要：本文介紹了近年來武漢大學(xué)環(huán)境科學(xué)專業(yè)《環(huán)境化學(xué)實驗》課程教學(xué)體系的運(yùn)行情況，針對實驗教學(xué)中存在的問題，重新探討了環(huán)境化學(xué)實驗教學(xué)改革的思想、新教學(xué)體系的建立以及開設(shè)設(shè)計性自選實驗的方法。

關(guān)鍵詞：環(huán)境化學(xué)實驗課 實驗教學(xué) 課程建設(shè) 設(shè)計

中圖分類號：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1673-9795（2014）04（b）-0124-02

《環(huán)境化學(xué)實驗》作為環(huán)境科學(xué)專業(yè)的一門核心課程，20多年來，我們始終堅持以全面提高學(xué)生的綜合素質(zhì)為中心，以培養(yǎng)環(huán)境科學(xué)專業(yè)創(chuàng)新人才為目標(biāo)，圍繞課程體系健設(shè)、教學(xué)方法改革、實驗教材優(yōu)化、實驗室建設(shè)等方面開展了大量的工作，逐步形成了具有特色的實驗教學(xué)體系。2009年《環(huán)境化學(xué)》獲批國家級精品課程；同年，“環(huán)境科學(xué)與工程實驗教學(xué)中心”成為湖北省級實驗教學(xué)示范中心，形成了一個培養(yǎng)復(fù)合型、創(chuàng)新型人才的綜合平臺。盡管如此，上一輪的教學(xué)體系改革也已經(jīng)過去了10年，一些新的問題表現(xiàn)出來，我們也做了新的思考和再設(shè)計。

1 運(yùn)行情況

按照原定的課程體系，整個實驗內(nèi)容包括基礎(chǔ)性、綜合性和選擇性設(shè)計實驗三個層次，涉及環(huán)境化學(xué)實驗技能的基本訓(xùn)練；一些典型污染物的分析測定；污染物的環(huán)境行為及污染物治理四個方面。

教師在實驗過程中聯(lián)系理論教學(xué)介紹實驗的研究意義和原理、實驗方法，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生思考所采取的方法可以用于那類問題的研究，舉一反三，啟發(fā)他們的思維；及時將學(xué)科的前沿技術(shù)介紹給學(xué)生，不斷更新講授內(nèi)容，開闊他們的視野；遇到容易混淆的問題在實驗課課堂上進(jìn)行啟發(fā)性提問和交互式回答，梳理出問題之間內(nèi)在的聯(lián)系與區(qū)別，加深他們對問題本質(zhì)的認(rèn)識；對于新實驗儀器和特殊的操作技巧進(jìn)行示范并要求學(xué)生結(jié)合儀器分析、環(huán)境監(jiān)測等實驗中的實驗技術(shù)靈活應(yīng)用，訓(xùn)練他們的動手能力；對實驗數(shù)據(jù)要求采用科學(xué)數(shù)據(jù)處理軟件Microcal Origin進(jìn)行處理，規(guī)范實驗數(shù)據(jù)的表述；每一實驗都設(shè)計了具有一定靈活性的思考題，要求學(xué)生在提交實驗報告時予以回答，一方面促使學(xué)生鞏固所學(xué)內(nèi)容、總結(jié)存在的問題，另一方面有利于教師了解學(xué)生對知識的掌握程度。

選擇設(shè)計實驗是最能體現(xiàn)本課程特色的一個方面。在教學(xué)方法上我們?nèi)陂_放式、討論式、研究式于一體；在內(nèi)容選取上將主講教師團(tuán)隊原創(chuàng)性的研究成果轉(zhuǎn)化為實驗項目，從某種意義上代表了本學(xué)科領(lǐng)域或研究方向的新思想、新方法和新技術(shù)，不僅內(nèi)容新穎，針對性和實用性都很強(qiáng)；在實驗形式上，由老師提供若干選題，提出基本要求，學(xué)生查閱資料，自主設(shè)計實驗方案；在教學(xué)組織上將學(xué)生分成若干個小組，成員間的分工與合作，聯(lián)手設(shè)計，培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊意識。

2 幾個實例

“萘的辛醇—水分配系數(shù)的測定”，要求學(xué)生掌握搖瓶法。教師除講解其意義和測定方法外，讓學(xué)生明確分配系數(shù)Kow與有機(jī)物的正辛醇溶解度So和水溶解度Sm之比的區(qū)別，該方法的適用范圍，并介紹色譜法和定量結(jié)構(gòu)-活性相關(guān)分析（QSAR）等方法，鼓勵有興趣的學(xué)生用估算法與自己的實驗結(jié)果進(jìn)行比較。

“水中羥基自由基的間接法測定”是一個設(shè)計實驗項目，學(xué)生已經(jīng)從在前面的實驗“活性染料在水溶液中的光化學(xué)降解”利用羥基自由基完成了對橙黃Ⅱ的降解，具備了一定的基礎(chǔ)知識，學(xué)生對這一選題很有興趣。為了使設(shè)計實驗既能給學(xué)生提供了較寬闊的思考空間和選擇余地，發(fā)揮各自的創(chuàng)造力又能夠?qū)崒嵲谠诘赝瓿蓪嶒?，我們要求學(xué)生以實驗室現(xiàn)有的實驗條件和儀器設(shè)備為基礎(chǔ)，在設(shè)計性實驗中強(qiáng)調(diào)務(wù)實，提倡采用可靠、經(jīng)濟(jì)、簡單、安全的實驗方法和手段。在這樣的前提下，學(xué)生分小組查閱文獻(xiàn)，經(jīng)討論、綜合后提出初步的設(shè)計方案（包括方法原理、儀器及實驗耗材、實驗步驟等），然后由老師進(jìn)行點評，提出存在的問題與不足，學(xué)生進(jìn)行修改、補(bǔ)充，完成二次設(shè)計，使設(shè)計基本合理后，進(jìn)入方案的實施階段。在實驗過程中教師及時和學(xué)生交流，對出現(xiàn)的差錯允許重復(fù)，完成實驗后要求按照論文形式提交實驗報告。對學(xué)生的評價不是以實驗結(jié)果為主，而是將重點放在設(shè)計思路、分析問題解決問題的能力以及對實驗結(jié)果的分析討論上。從完成情況看，既有采用苯為捕獲劑，液相色譜檢測苯酚的；也有選擇異丙醇酮為捕獲劑，氣相色譜檢測丙酮的，殊途同歸。通過對不同方法進(jìn)行比較，使學(xué)生對相關(guān)的知識有了更生深入的理解，收獲頗豐。

3 幾點經(jīng)驗

（1）重視基礎(chǔ)的同時拓寬知識面。在實驗教學(xué)中，較多的采取了探索性實驗的模式，在選擇設(shè)計實驗環(huán)節(jié)中調(diào)動了學(xué)生的積極性和求知欲，把他們對于本課程的有關(guān)思考融入了實驗設(shè)計當(dāng)中，有益于培養(yǎng)創(chuàng)新人才。

（2）學(xué)科前沿和教師的研究方向有機(jī)結(jié)合，重點突出。課程的教學(xué)同時體現(xiàn)了發(fā)展性，不斷更新教學(xué)內(nèi)容，做到與時俱進(jìn)。

（3）實驗室對學(xué)生全面開放，必做實驗和選做實驗相結(jié)合；支持學(xué)生獨(dú)立設(shè)計實驗方案；鼓勵學(xué)生用同樣方法解決不同問題和用不同方法解決同一問題；學(xué)生實驗?zāi)芰途C合素質(zhì)得到明顯提高。

（4）緊密結(jié)合環(huán)境化學(xué)研究方向，指導(dǎo)學(xué)生參與各類科研項目，拓展學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)，開闊科學(xué)視野，促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

4 存在的主要問題

（1）內(nèi)容設(shè)置不夠全面，缺乏用高級手段表征污染物環(huán)境歸宿的實驗，比如，質(zhì)譜方法的應(yīng)用；實驗熱點科學(xué)問題相關(guān)的實驗需要加強(qiáng)例如POPS與納米技術(shù)等；缺乏大氣環(huán)境化學(xué)實驗。

（2）寬度與深度關(guān)系的把握有待完善，部分內(nèi)容深度不夠，例如光源的輻射光譜實驗、土壤離子交換實驗；有關(guān)環(huán)境化學(xué)理論計算原理與方法方面的內(nèi)容還比較薄弱；個別設(shè)計實驗難度偏大，很難在現(xiàn)有學(xué)時下完成。

（3）設(shè)計實驗的教學(xué)組織有待加強(qiáng)，部分學(xué)生的設(shè)計方案忽視實驗室的現(xiàn)有條件和技術(shù)水平，很不現(xiàn)實，這方面需要教師積極引導(dǎo)；個別學(xué)生主動性不夠，有依賴思想，應(yīng)采取有效的考評制度，促使每個學(xué)生都能得到全面的鍛煉。

5 再設(shè)計及思考

在全面評估現(xiàn)有的教學(xué)體系后，我們對實驗體系進(jìn)行了再設(shè)計，如表1。

環(huán)境化學(xué)實驗的教學(xué)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)和過程。在實驗教學(xué)中既要體現(xiàn)“動手”特點，又要體現(xiàn)理論與實踐結(jié)合之后更高層次上的科學(xué)素質(zhì)的提高。在實驗課程體系建設(shè)上以重視基礎(chǔ)、強(qiáng)調(diào)綜合、提倡創(chuàng)新的目的，在實踐中不斷尋求新的突破，以求保持實驗課程的內(nèi)容和實現(xiàn)手段的先進(jìn)性，用豐富的教學(xué)內(nèi)容，和不斷創(chuàng)新教學(xué)方法，鼓勵探究性學(xué)習(xí)，為學(xué)生開啟了一扇探索之門，使學(xué)生的綜合素質(zhì)得到全面提高。

參考文獻(xiàn)

[1] 吳峰，張琳，肖玫，等.環(huán)境化學(xué)實驗教學(xué)綜合改革及其實踐[J].實驗室研究與探索（統(tǒng)計），2003，22（5）：172-175.