淺析環(huán)境化學(xué)實驗教學(xué)改革與創(chuàng)新

王展 鄒洪濤 杜立宇 吳巖

[摘 要] 為了解決當前環(huán)境化學(xué)實驗教學(xué)中存在的問題，建議通過更新實驗內(nèi)容、引入多媒體教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式，完善實驗室配備及管理，建立科學(xué)的成績考核機制等，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，為學(xué)生拓寬學(xué)習(xí)渠道和實驗學(xué)習(xí)平臺，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，以期達到提高學(xué)生實驗操作能力和綜合素質(zhì)能力的目的。

[關(guān)鍵詞] 環(huán)境化學(xué);實驗教學(xué);網(wǎng)絡(luò)教學(xué)

[作者簡介] 王 展（1979—），女，遼寧大連瓦房店人，博士，沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)土地與環(huán)境學(xué)院講師，主要從事土壤中污染物遷移的研究。

[中圖分類號] G642.0 ? ?[文獻標識碼] A ? ?[文章編號] 1674-9324（2020）29-0382-02 ? ?[收稿日期] 2019-04-17

“環(huán)境化學(xué)”是環(huán)境科學(xué)或環(huán)境工程類專業(yè)學(xué)生的專業(yè)必修課，其配套課程“環(huán)境化學(xué)實驗課”的課程內(nèi)包括環(huán)境分析化學(xué)、環(huán)境污染化學(xué)和污染控制化學(xué)三部分內(nèi)容，重點是環(huán)境污染化學(xué)部分，著重研究污染物來源及其在環(huán)境介質(zhì)中的存在形態(tài)、濃度水平和遷移、轉(zhuǎn)化與降解等環(huán)境行為及其影響因素等[1]。環(huán)境化學(xué)實驗將理論與實際相結(jié)合，既有化學(xué)實驗的復(fù)雜性，又有環(huán)境分析的實際意義[2]，有助于加深學(xué)生對環(huán)境化學(xué)理論知識的理解，牢固地掌握環(huán)境化學(xué)的基本實驗方法和技能[3，4]。

高等教育的目標是培養(yǎng)應(yīng)用型專業(yè)人才，實驗教學(xué)是全面實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標的重要環(huán)節(jié)[5]。實驗教學(xué)相對于理論教學(xué)更具有直觀性、實踐性、綜合性和創(chuàng)新性，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實踐能力的主要途徑之一，在高素質(zhì)創(chuàng)新人才培養(yǎng)中具有不可替代的重要作用[6]。因此如何提高環(huán)境化學(xué)實驗課的教學(xué)質(zhì)量，提升學(xué)生從事科學(xué)研究和解決實際問題的能力，是實驗教學(xué)中急需解決的問題。

一、環(huán)境化學(xué)實驗教學(xué)中存在的問題

（一）實驗教學(xué)內(nèi)容陳舊，不能與環(huán)境科學(xué)前沿接軌

環(huán)境化學(xué)實驗教材更新較慢，大部分都是驗證性的經(jīng)典實驗，缺少與發(fā)展前沿相結(jié)合的創(chuàng)新性實驗，實驗內(nèi)容跟不上環(huán)境科學(xué)技術(shù)的發(fā)展趨勢。2010年以來，由于學(xué)科研究對象擴大，新型污染物種類持續(xù)上升，環(huán)境化學(xué)的研究范圍亦隨各類問題的出現(xiàn)而延展，污染物環(huán)境界面行為探索研究已進入分子水平[1]。但實驗內(nèi)容沒有不斷更新，不能充分培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的實踐能力，限制了學(xué)生創(chuàng)造性思維的發(fā)揮。

（二）教學(xué)方法落后，無法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性

實驗課的知識內(nèi)容，如：實驗原理、儀器使用和實驗操作規(guī)程等的復(fù)雜性和煩瑣性，傳統(tǒng)的板書式教學(xué)和“填鴨式”教學(xué)方式枯燥無味。目前的實驗課上課方式仍舊是任課教師將實驗原理、操作步驟、數(shù)據(jù)處理方法等都寫在黑板上，然后詳細講解整個實驗過程、描述會發(fā)生的實驗現(xiàn)象、強調(diào)注意事項。學(xué)生并不能很好地理解實驗原理和目的，只是“照葫蘆畫瓢”，被動地完成實驗[4]，無法激發(fā)學(xué)生在實驗學(xué)習(xí)中的積極性。

（三）實驗室配備不足，無法滿足實驗課樣品測定需求

由于實驗條件有限，本科生實驗教學(xué)實驗室僅有pH、電子天平、紫外＼可見分光光度計、水浴鍋、消煮爐等簡單的儀器。而且這些儀器的數(shù)量也有限，不能滿足學(xué)生實驗課樣品測定的需求。如在苯酚的光降解速率常數(shù)測定中，學(xué)生分組測定不同光照時間下苯酚的含量，需要排隊使用分光光度計。由于分組數(shù)量多，每組學(xué)生都需要測定標準曲線及待測樣品，導(dǎo)致學(xué)生在上課時間內(nèi)不能完成樣品的測定，甚至影響下一個班級按時上課。另外本科教學(xué)過程中需要使用的較先進的儀器，如：電感耦合等離子體光譜儀（ICP），原子吸收分光光度計等，需要聯(lián)系學(xué)院測試中心，預(yù)約到上機時間才能使用。上機時間有限并且上機時間跟學(xué)生的上課時間很難正好對接，造成很多學(xué)生沒有機會親手使用儀器。

（四）考核方法單一、考核機制不完善

環(huán)境化學(xué)實驗課的學(xué)生成績主要由平時成績和實驗報告成績組成。平時成績由課前預(yù)習(xí)和課堂出席情況組成;實驗報告主要是實驗過程的描述，實驗數(shù)據(jù)記錄、整理及誤差分析。在評定過程中多數(shù)教師對實驗報告的書寫等比較看重[4]。這種考核模式下，很難界定哪些學(xué)生實際動手操作，哪些學(xué)生是直接共享其他同學(xué)的實驗結(jié)果，造成認真完成實驗、整理實驗報告的學(xué)生不能得到公平的分數(shù)，嚴重打擊了學(xué)生認真完成實驗內(nèi)容的積極性。

二、環(huán)境化學(xué)實驗教學(xué)的改革探索

（一）實驗內(nèi)容靈活，緊跟環(huán)境研究前沿

在環(huán)境化學(xué)實驗教學(xué)中，要不斷更新教學(xué)內(nèi)容，與時俱進。在基礎(chǔ)性驗證實驗方面，實驗內(nèi)容不需要拘泥于實驗指導(dǎo)書中的內(nèi)容[6]，學(xué)生可以根據(jù)自己的想法調(diào)整實驗材料或者實驗方法，比如土壤中砷的測定，供試土壤可以由學(xué)生根據(jù)自己了解的或感興趣的環(huán)境污染問題而自主選擇，供試土壤可以是農(nóng)田土壤、污灌區(qū)土壤、保護地土壤;或者學(xué)生可以選擇測定其他重金屬的含量;而且前處理方法也可以由學(xué)生自己選擇。

在研究型創(chuàng)新實驗方面，實驗教學(xué)可以與教師的科研課題相結(jié)合。結(jié)合教師的科研課題申報學(xué)校的“大學(xué)生創(chuàng)新項目”，實驗內(nèi)容與當前的社會熱點進行對接，緊跟學(xué)科發(fā)展的前言方向，將環(huán)境污染的分析檢測、化學(xué)行為、環(huán)境化學(xué)行為與當前的環(huán)境修復(fù)緊密聯(lián)系起來，從而使學(xué)生了解環(huán)境學(xué)科的前沿發(fā)展動態(tài)，增強實驗教學(xué)中學(xué)生的主觀能動性，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用[5]。

（二）引入多媒體教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)

在煩瑣的實驗教學(xué)中，提高學(xué)生科研興趣和學(xué)習(xí)興趣是重點，因此，需要在教師的教學(xué)方式方法上進行改變[4]。在實驗教學(xué)過程中，引入多媒體教學(xué)。結(jié)合傳統(tǒng)板書教學(xué)的同時，將實驗內(nèi)容做成多媒體課件，通過圖片和動畫，以及相關(guān)的教學(xué)錄像或趣味化學(xué)視頻，增加課堂的生動性和趣味性[2]，使抽象的實驗儀器使用原理、方法，實驗的操作步驟、實驗過程中的反應(yīng)現(xiàn)象等形象化、具體化，不僅能使學(xué)生快速掌握實驗操作要領(lǐng)，同時也會激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生操作實驗的積極性。而且在多媒體課件中可以增加相關(guān)的課程外的實驗，拓展學(xué)生知識面。

（三）增加常用儀器的數(shù)量，引進先進儀器

加大對其設(shè)備的投資力度，增加常用儀器的數(shù)量，引進較先進儀器，逐步完善實驗設(shè)施[1，2]。環(huán)境化學(xué)實驗?zāi)壳笆切“嗌险n，每次上課人數(shù)不超過15人。分小組做實驗，每組2～3人。常用的實驗儀器需要保證一組或兩組一臺儀器。保證實驗課上每個學(xué)生都有機會親自動手操作儀器。并且在本科生實驗教學(xué)中引進較先進的儀器，使學(xué)生接觸、了解先進儀器的使用原理和方法。

（四）改進實驗教學(xué)考核機制，激發(fā)學(xué)生的積極性

環(huán)境化學(xué)實驗課的成績主要分為三個部分，分別占總成績的50%。一部分是驗證性實驗，考核項目分為出勤、預(yù)習(xí)、課堂互動、實驗操作、數(shù)據(jù)記錄及實驗報告的撰寫，每一項占1/6。另一部分是研究創(chuàng)新性實驗，考核項目分為文獻的總結(jié)、科研問題的發(fā)現(xiàn)、實驗方案設(shè)計、實驗數(shù)據(jù)分析及PPT總結(jié)匯報，每一項占1/5。真正做到考核從平時抓起，貫穿于整個教學(xué)過程，從而激發(fā)學(xué)生在實驗過程中的積極性。

三、結(jié)語

隨著科技水平的快速發(fā)展，政府、公眾、科研部門對環(huán)境污染問題的關(guān)注度日益增強，社會對環(huán)保類人才的需求迫在眉睫。環(huán)境化學(xué)實驗教學(xué)是理論教學(xué)的輔助與延伸，實驗教學(xué)只有不斷改革、不斷創(chuàng)新才能滿足新時代下對人才培養(yǎng)的需求。

參考文獻

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