環(huán)境科學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系重建與實(shí)踐

石 輝, 葛碧洲, 張 軍

(西安建筑科技大學(xué) 環(huán)境與市政工程學(xué)院,陜西 西安 710055)

實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)新

環(huán)境科學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系重建與實(shí)踐

石 輝, 葛碧洲, 張 軍

(西安建筑科技大學(xué) 環(huán)境與市政工程學(xué)院,陜西 西安 710055)

通過對(duì)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系進(jìn)行重建,提出了基礎(chǔ)、應(yīng)用以及創(chuàng)新能力培養(yǎng)的3個(gè)層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系,在各個(gè)層次中明確了其培養(yǎng)目標(biāo)。這種層次化、多樣化、重點(diǎn)突出的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系, 可為培養(yǎng)基礎(chǔ)知識(shí)扎實(shí)、綜合素質(zhì)高、實(shí)踐能力強(qiáng)、具有創(chuàng)新精神的環(huán)境專業(yè)人才提供新的途徑。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系； 重建； 環(huán)境科學(xué)專業(yè)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是提高學(xué)生能力和素質(zhì)的重要途徑,目前有關(guān)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的改革已經(jīng)進(jìn)行了一些研究[1-2],但實(shí)驗(yàn)教學(xué)在學(xué)生能力素質(zhì)培養(yǎng)中的作用仍然有限。環(huán)境科學(xué)專業(yè)圍繞環(huán)境問題的預(yù)防、發(fā)生、治理、評(píng)價(jià)等方面組織教學(xué),其中的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是環(huán)境科學(xué)專業(yè)體系中不可分割的部分,也是提高學(xué)生實(shí)踐能力、綜合素質(zhì)的重要方式。但目前環(huán)境科學(xué)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)缺少相應(yīng)的體系規(guī)劃,致使實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容相對(duì)片面化和碎片化,難以形成有效的整體,因此探索構(gòu)建環(huán)境科學(xué)專業(yè)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系, 改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式, 具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 環(huán)境科學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)面臨的困境

1.1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念認(rèn)識(shí)滯后

實(shí)驗(yàn)教學(xué)長(zhǎng)期以來(lái)被認(rèn)為依附于理論教學(xué),是理論教學(xué)的驗(yàn)證和補(bǔ)充,目的是為“鞏固和加深課堂理論教學(xué)效果”；過于強(qiáng)調(diào)理論的指導(dǎo)性,忽視了實(shí)驗(yàn)對(duì)理論的補(bǔ)充、深化和發(fā)展作用,致使實(shí)驗(yàn)教學(xué)的地位遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于理論教學(xué),限制了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展[3]。這種滯后的理念,使得實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論教學(xué)兩個(gè)密切聯(lián)系又相互獨(dú)立的環(huán)節(jié)難以協(xié)調(diào),不利于學(xué)生創(chuàng)新精神的培育和創(chuàng)新實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

1.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系不完善

環(huán)境科學(xué)專業(yè)要求的知識(shí)領(lǐng)域點(diǎn)多面廣,課程體系表現(xiàn)出課程關(guān)聯(lián)度相對(duì)較弱,形成通常所說(shuō)“雜”的局面。由于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)被認(rèn)為是理論課的驗(yàn)證和理論學(xué)習(xí)的補(bǔ)充,在實(shí)驗(yàn)教學(xué)上“雜”的特點(diǎn)表現(xiàn)更為突出。課程的傳統(tǒng)計(jì)劃、任課教師的責(zé)任心以及實(shí)驗(yàn)條件的配置成為實(shí)驗(yàn)課程開設(shè)的基礎(chǔ),而這些實(shí)驗(yàn)是否需要開設(shè)、開設(shè)的實(shí)驗(yàn)是否需要更新、實(shí)驗(yàn)是否達(dá)到了提高學(xué)生能力的目的等考慮得較少，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)僅僅成為滿足培養(yǎng)計(jì)劃中實(shí)踐教學(xué)學(xué)分需求的數(shù)字指標(biāo)。通過對(duì)國(guó)內(nèi)一些高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)的調(diào)研發(fā)現(xiàn),實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的建立是值得關(guān)注的問題[4]。如何將專業(yè)對(duì)實(shí)踐能力的要求在培養(yǎng)計(jì)劃中合理地體現(xiàn),建立健全實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系,則是當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革和實(shí)驗(yàn)單獨(dú)設(shè)課的基礎(chǔ)。

1.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、方法和組織形式陳舊

由于現(xiàn)有的管理體制問題,教師對(duì)新開實(shí)驗(yàn)的積極性不高,實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容以本校傳統(tǒng)遺傳下來(lái)的實(shí)驗(yàn)居多,使得課程起點(diǎn)較低、教學(xué)內(nèi)容陳舊、范圍偏窄、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目之間的銜接和協(xié)調(diào)性不足[5]。同時(shí),實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容和真正的環(huán)境問題之間存在一定的差距,突出不了環(huán)境問題的復(fù)雜性和綜合性的特點(diǎn)，未能反映本學(xué)科發(fā)展的最新知識(shí)、最新動(dòng)態(tài)和最新實(shí)驗(yàn)方法。在教學(xué)方法和組織形式上，仍然是驗(yàn)證性和演示性等基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)為主,對(duì)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的目的和需要解決的問題了解不深,導(dǎo)致從內(nèi)容到方法都比較陳舊。

1.4 教學(xué)效果不顯著

由于實(shí)驗(yàn)課程自身問題以及實(shí)驗(yàn)考核不科學(xué)、不嚴(yán)格,對(duì)學(xué)生既無(wú)“壓力”更不會(huì)產(chǎn)生“動(dòng)力”,導(dǎo)致學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課程重視程度不足,教學(xué)效果不顯著。從畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)學(xué)生的獨(dú)立實(shí)驗(yàn),以及每年研究生復(fù)試對(duì)實(shí)驗(yàn)的調(diào)查考核，可以明顯感覺出實(shí)驗(yàn)教學(xué)在素質(zhì)和能力培養(yǎng)方面存在極大的不足。

2 環(huán)境科學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的重建

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是理論結(jié)合實(shí)際的橋梁,是培養(yǎng)學(xué)生由知識(shí)向能力轉(zhuǎn)變的重要途徑；實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論教學(xué)是相互獨(dú)立和相互統(tǒng)一的兩大環(huán)節(jié)，因此應(yīng)和理論教學(xué)一樣,實(shí)驗(yàn)教學(xué)也應(yīng)有自己相對(duì)獨(dú)立的體系[6]。

2.1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系需要解決的問題

實(shí)驗(yàn)教學(xué)的最終目的是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和解決問題的能力[7],因此實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系需要解決專業(yè)建設(shè)過程中有關(guān)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的系統(tǒng)性、結(jié)構(gòu)性問題。通過對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中涉及的課程、教學(xué)計(jì)劃、教學(xué)大綱、教材、教學(xué)方法與手段體系以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核與評(píng)價(jià)體系等綜合分析,形成課程、內(nèi)容、方法核心要素，明確不同實(shí)驗(yàn)層次的目標(biāo)，完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)頂層設(shè)計(jì)和總體構(gòu)架,有效地組織和實(shí)施本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果和質(zhì)量,有利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)[8]。

2.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系構(gòu)建的原則

以更新教育思想和教育觀念為先導(dǎo),以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力為核心,從提高學(xué)生動(dòng)手能力及綜合分析問題、解決問題的能力為目標(biāo),參照教育部高等學(xué)校專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)、課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的相關(guān)要求,依據(jù)人才培養(yǎng)目標(biāo),從專業(yè)教學(xué)整體需求出發(fā),精心設(shè)置實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系呈現(xiàn)系統(tǒng)化、層次化和開放化的特點(diǎn),全面提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量,提升對(duì)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)的水平。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系設(shè)計(jì)中要遵循以下原則:

(1) 內(nèi)容系統(tǒng)化。按照學(xué)生認(rèn)知規(guī)律和教學(xué)規(guī)律,根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)要求,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容按基礎(chǔ)、設(shè)計(jì)、綜合遞進(jìn),盡量體現(xiàn)知識(shí)體系的整體性和邏輯性。

(2) 水平層次化。根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律、教學(xué)需要涉及專業(yè)知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系,設(shè)計(jì)不同層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目,使學(xué)生得到從宏觀到微觀、從單純技能培養(yǎng)到系統(tǒng)綜合能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，其中驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生扎實(shí)的基本實(shí)踐技能,設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生綜合研究、實(shí)踐創(chuàng)新能力。

(3) 教學(xué)開放化。除課程實(shí)驗(yàn)外,設(shè)置開放性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。按實(shí)驗(yàn)開放性質(zhì)不同,分為固定開放性實(shí)驗(yàn)和拓展開放性實(shí)驗(yàn)。

2.3 環(huán)境科學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的重組構(gòu)建

模塊化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式是當(dāng)前采用的主要方法,采用的模塊有不同的劃分方法,如“驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)”、“綜合性實(shí)驗(yàn)”、“設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)”。還有的劃分為“基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)”、“專業(yè)性實(shí)驗(yàn)”和“綜合性實(shí)驗(yàn)”，以及“基本技能訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)”、“理論課程驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)”、“綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)”、“探索和應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)”的分類。這種分類方式僅僅突出了某一方面的內(nèi)容,對(duì)模塊之間的聯(lián)系與培養(yǎng)目標(biāo)的要求聯(lián)系較少。我們?cè)诖嘶A(chǔ)上分析各個(gè)模塊之間的關(guān)系,形成了圖1所示的環(huán)境科學(xué)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系框圖。在這一實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系中,我們分為3個(gè)層次的能力培養(yǎng),明確了每一層次培養(yǎng)的任務(wù)、目標(biāo),以及相應(yīng)層次的主要實(shí)驗(yàn)開設(shè)課程以及它們之間的關(guān)系。

對(duì)于基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn),本著少而精的原則,主要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)基本技能訓(xùn)練、養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫規(guī)范。具有特色的專業(yè)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)是建設(shè)的重點(diǎn),這一過程中主要突出與實(shí)際問題相聯(lián)系的專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)。在創(chuàng)新能力培養(yǎng)層次,主要是從實(shí)驗(yàn)教學(xué)的課堂環(huán)節(jié)向課外環(huán)節(jié)延伸,使學(xué)生得到準(zhǔn)前沿性的科學(xué)研究訓(xùn)練,為今后從事環(huán)境領(lǐng)域的科學(xué)研究打下基礎(chǔ)。

3 環(huán)境科學(xué)專業(yè)的特色實(shí)驗(yàn)

在多年的實(shí)驗(yàn)教學(xué)基礎(chǔ)上,我們開發(fā)出一些綜合性較強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)及專業(yè)應(yīng)用實(shí)驗(yàn),通過這些實(shí)驗(yàn)加強(qiáng)學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解以及逐漸與實(shí)際環(huán)境問題相銜接,取得了良好的效果。主要有:

圖1 環(huán)境科學(xué)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系框圖

(1) 不同水樣的監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)。根據(jù)周邊的環(huán)境條件,學(xué)生通過采集地表水、城市景觀水體、自來(lái)水、地下水、城市生活污水等各種水樣,自己確定不同水樣的分析指標(biāo)和相應(yīng)的分析方法,通過分析,對(duì)水樣的水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)課使學(xué)生了解不同水樣監(jiān)測(cè)的目的、指標(biāo)方法以及其中的差別,學(xué)會(huì)對(duì)水質(zhì)的單項(xiàng)及綜合評(píng)價(jià)。

(2) 大氣顆粒物的濃度及其空氣質(zhì)量的評(píng)價(jià)。在城市不同的功能區(qū)進(jìn)行空氣樣品的采集,監(jiān)測(cè)空氣中TSP、PM10、PM2.5的含量,以及SO2、NOx、O3、CO等指標(biāo),并對(duì)空氣質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià),分析不同功能區(qū)空氣質(zhì)量的特征以及空氣質(zhì)量指數(shù)的含義。

(3) 微污染水源的水質(zhì)凈化實(shí)驗(yàn)。采集有機(jī)微污染水源水樣,利用光催化方法進(jìn)行降解水體中的有機(jī)物質(zhì),然后利用膜分離技術(shù)進(jìn)一步純化。這一實(shí)驗(yàn)使學(xué)生對(duì)于水質(zhì)控制的方法技術(shù)有深入的認(rèn)識(shí)。

(4) 污水濕地化處理的工藝調(diào)查以及水質(zhì)評(píng)價(jià)。調(diào)查西安現(xiàn)有的污水生態(tài)化處理的技術(shù)和工藝,同時(shí)采集不同處理階段的水樣進(jìn)行分析,熟悉不同工藝階段的關(guān)鍵技術(shù)及處理效果,加深對(duì)污水生態(tài)化處理理論和實(shí)踐的認(rèn)識(shí)。

(5) 城市土壤環(huán)境與地表沉積物的綜合調(diào)查與評(píng)價(jià)。采集城市不同功能區(qū)土壤及其地表沉積物,分析樣品的粒徑組成、主要重金屬元素的含量,對(duì)此進(jìn)行評(píng)價(jià)。

4 實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系實(shí)現(xiàn)的保障

為了保障實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的順利實(shí)施,主要抓了幾方面的工作:

(1) 不斷改革創(chuàng)新。根據(jù)環(huán)境科學(xué)專業(yè)對(duì)知識(shí)能力領(lǐng)域的要求, 以制定完備的實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱和實(shí)驗(yàn)教材為切入點(diǎn),強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的創(chuàng)新元素和創(chuàng)新內(nèi)涵設(shè)計(jì)。明確不同實(shí)驗(yàn)層次的培養(yǎng)目標(biāo),基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)少而精，突出基本訓(xùn)練,專業(yè)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)是教學(xué)體系的核心和重點(diǎn),突出其綜合性,實(shí)現(xiàn)教學(xué)過程向科學(xué)實(shí)際問題解決的銜接。創(chuàng)新層次以研究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)為特色[9],突出環(huán)境領(lǐng)域的科學(xué)問題研究。

(2) 建立按勞分配的激勵(lì)機(jī)制,化解實(shí)驗(yàn)室工作的許多矛盾?；趯?shí)驗(yàn)室工作的特點(diǎn),我們提出了實(shí)驗(yàn)室“業(yè)績(jī)—成績(jī)—公益”三位一體的績(jī)效量化體系,提高了實(shí)驗(yàn)教師工作的積極性[10]。

(3) 建設(shè)高水平的實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍是實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系完成的關(guān)鍵。通過青年教師進(jìn)行課程進(jìn)修、參與科學(xué)研究等活動(dòng)提高自身的專業(yè)理論知識(shí)水平和科研能力。依據(jù)青年教師的專業(yè)背景,安排青年教師參加相應(yīng)的學(xué)科和科研平臺(tái)的科研項(xiàng)目。實(shí)行“以老帶新,一幫一”制度,為每個(gè)青年教師配備專門的實(shí)驗(yàn)教學(xué)指導(dǎo)教師。支持實(shí)驗(yàn)教師參加各種學(xué)術(shù)交流活動(dòng),學(xué)習(xí)先進(jìn)經(jīng)驗(yàn),促進(jìn)工作的開展。

(4) 加強(qiáng)經(jīng)費(fèi)投入，保障實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系完成。每年學(xué)校通過基本實(shí)驗(yàn)費(fèi)用、儀器設(shè)備維修費(fèi)用、儀器設(shè)備更新購(gòu)置費(fèi)用以及教學(xué)改革項(xiàng)目和國(guó)家實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心的建設(shè)費(fèi)，滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系建設(shè)的需求。

5 結(jié)束語(yǔ)

環(huán)境科學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的改革是專業(yè)改革建設(shè)的主要組成部分[11-12],通過幾年的探索和努力,環(huán)境科學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量有了很大提高,有力地促進(jìn)了專業(yè)建設(shè)的發(fā)展和專業(yè)聲譽(yù)的提高。在目前實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)困難重重的局面下,以特色的實(shí)驗(yàn)教學(xué)為突破點(diǎn),可為培養(yǎng)基礎(chǔ)知識(shí)扎實(shí)、綜合素質(zhì)高、實(shí)踐能力強(qiáng)、具有創(chuàng)新精神的環(huán)境專業(yè)人才提供新的途徑。 參考文獻(xiàn)(References)

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[12] 林健.構(gòu)建工程實(shí)踐教育體系 培養(yǎng)造就卓越工程師[J].中國(guó)高等教育,2012(13):15-18.

Reconstruction and practice of experimental teaching system about environmental science

Shi Hui, Ge Bizhou, Zhang Jun

(School of Environmental and Municipal Engineering, Xi’an University of Architecture, Xi’an 710055, China)

The existing experimental teaching system was reconstructed for basic, applied and innovative ability cultivating three levels, and the training objectives in each hierarchy were defined. This experimental teaching system with hierarchical, diversified, and more highlights properties will provide a new way for cultivating high skills environmental students who have good foundation, high comprehensive quality, good practical ability and innovative ability.

experimental teaching system; reconstruction; environmental science major

2015- 04- 16 修改日期：2015- 10- 10

國(guó)家教學(xué)質(zhì)量工程項(xiàng)目“西安建筑科技大學(xué)環(huán)境類專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)”(2009)；西安建筑科技大學(xué)“環(huán)境科學(xué)”專業(yè)建設(shè)項(xiàng)目資助(2014)

石輝(1968—),男，陜西眉縣,教授,主要從事環(huán)境生態(tài)研究及實(shí)驗(yàn)室管理工作.

E-mail:shihui06@126.com

G642.0

A

1002-4956(2015)12- 0005- 04