地方院校環境科學專業實驗教學改革

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摘要：文章針對環境科學專業特點，分析目前實驗教學存在的問題，探討提高環境科學專業本科生實驗能力的一種新的培養途徑，即整合實驗硬件設施、優化實驗課程結構，構建環境科學專業實驗課程群。

關鍵詞：環境科學專業；實驗教學；改革；課程群

環境科學是一門集地理、物理、生物和化學等多學科相互滲透、高度綜合的交叉學科，具有整體性、綜合性和應用性的特點。環境科學的這種特性決定了實驗教學在整個教學過程起著舉足輕重的作用。實驗教學為培養專業的環境類人才，使其具備較強的實踐能力、創新能力有著不可替代的作用[1]。現在運行的實驗教學相對薄弱，嚴重制約學生綜合能力的發展，如何提高大學生的實驗技能擺在了高校教師的面前。本文就吉首大學環境科學專業實驗教學和實驗管理方面存在的問題進行剖析，提出實驗課程群建設等舉措，以期改善目前實驗教學現狀，為培養創新性實驗人才提供參考。

一、目前環境類專業實驗教學存在的問題

（一）課程體系欠合理

根據《吉首大學環境科學專業人才培養方案》之規定，目前開設了9門實驗課程，共234學時、65個實驗項目。根據現行的培養方案，從數量上，實驗總門數偏少，遠低于學院其他專業開設實驗門數（生物科學專業的14門、生物工程專業13門實驗課），且平均每門實驗課程僅26學時、每門課每周僅2~3學時，實驗課程成為理論課堂教學的附屬課，不能夠引起學生的重視。在結構上，實驗課程主要分為三部分：公共基礎實驗課程、專業基礎實驗課程和專業實驗課程。無機及分析化學實驗和有機化學實驗為公共基礎實驗，很明顯，公共基礎實驗課程只有化學類實驗，缺乏了生物類實驗和物理類實驗，知識結構較為單一。專業基礎實驗課程旨在夯實實驗基本技能，工程制圖和儀器分析實驗的開設能讓學生掌握基本的實驗工具和實驗技能，但明顯存在基礎太弱、口徑太窄的缺陷。專業實驗課程開設門數雖多，但方向過于集中，側重于污染物的監測和遷移轉化，對污染物的治理、污染評價等專業性高、實用性強的實驗課程尚未開設，如水污染控制工程實驗，大氣污染工程實驗和環境影響評價案例分析等。故實驗課程在結構上存在基礎實驗課程單一，專業實驗課程口徑不寬，結構欠合理。科學的環境專業人才培養方案是創新人才培養的根本，故修改實驗課程設置，整合實驗教學模塊刻不容緩。

（二）實驗內容欠科學

環境科學專業實驗課學時、項目較少，實驗內容松散、覆蓋不夠全面，由于院情、師資等原因，從環境科學作為一級學科的角度思考實驗課程的力度不夠，造成專業實驗課程雖多、但方向單一，無法實現人才培養的要求。同時，實際教學中，不成模塊的實驗課程往往會造成教學內容的重復，比如《環境監測》實驗中有水化學指標的測定，與《環境化學》實驗中多處存在重復內容，內容的重復導致了學生的厭學情緒。再次，實驗課程的開設受實驗條件（如儀器設備）等因素的影響，各科實驗能夠開出的項目比計劃的更低，且能開出的項目受儀器和場地等因素的制約，形成大組循環觀摩式教學，無法很好提升學生的實驗操作技能和調動其積極性。就已開設的實驗內容來看，各項目較為經典，但偏離實際應用，學生們普遍表現出對實驗課興趣不濃。就實驗項目來說，驗證性實驗項目比例偏高，綜合和設計性實驗比例不足，嚴重制約創新性人才培養。

（三）實驗設備落后、實驗教學硬件良莠不齊

近幾年來，因平臺建設，學院添置了一些大型的精密分析儀器，如氣相色譜儀、高效液相色譜儀、氣———質聯用儀、原子發射光譜儀、差熱分析儀和TOC測定儀等，完全能夠滿足本科實驗教學。但是，由于分析儀器價格昂貴，實驗室配備臺套數少，實際教學中，學生觀摩多，而動手少，雖然環境分析技術飛速發展，但實驗中接觸到的大多數還是傳統的分析方法。同時，一些常用小型儀器老化嚴重，且分散在各研究室，資源雖豐富，但配置不合理。另外，常用儀器損壞嚴重，實驗老師只負責實驗的教，而無法負責儀器的維修，造成硬件設施雖多，但卻無法滿足實驗教學，如何合理整合資源亟待解決。

（四）實驗管理較傳統

在實驗教學管理上，實驗課程仍根據相應理論課程設定，教學方式上還是傳統的知識灌輸式教育，即教給學生實驗目的、實驗原理和實驗步驟，學生按指導書和老師的講授機械地完成實驗操作，對各知識點只知其然而不知其所以然，一般性的了解無法固化所學內容，更談不上應用。同時，在有限的實驗學時（一個實驗一般為2～3學時）內為了完成實驗教學，老師往往將實驗藥品和器材全部準備好，樣品也提前制備，其結果是，學生掌握知識片面、不系統，下次單獨操作時無從下手，遇到問題不懂分析和解決，更不能獨立設計實驗。

二、對環境專業實驗課程群建設構想

（一）整合實驗內容，精簡實驗項目

根據現行的環境科學專業人才培養方案規定，該專業設有9門實驗課程，對現行實驗項目整合歸類，可形成3類實驗課程群，即專業基礎實驗、專業主干實驗和專業提升實驗。實驗項目的設置不再依附于實驗課程，如環境化學實驗、環境監測實驗中都牽涉到的污染物在環境中的遷移轉化規律類實驗，環境化學實驗和環境微生物學實驗都開設有污染物在環境中的微生物降解類實驗則可歸入同一課程群中，單純的污染物分析測試或監測項目則可納入專業基礎課程群中。新的實驗課程體系構建應打破以實驗課程為基礎的舊實驗體系，建立以實驗項目為基礎的新實驗體系。以實驗方法和技術要素為主線，以實驗內容為準繩，科學系統地重組實驗項目，構建模塊化實驗課程體系。

（二）實驗獨立設課，構建多層次的實驗內容

實驗教學既是聯系理論教學的橋梁，又是培養學生觀察能力、動手能力和創新能力的有效途徑，在培養科研創新型人才方面有著理論教育所不可替代的作用[2]。在課程設置過程中，應避免重理論輕實驗、實驗課程是理論課程的再現等狀況，增強實驗教學在人才培養中舉足輕重的作用。為此，在人才培養方案設置中，應將實驗課程整合后獨立于理論課程開課，增加實驗項目，強化專業課間的聯系，延長教學學時，獨立考核，從根本上重視實驗教學。現行人才培養方案開設的實驗課程少，方向單一。開展課程群建設，整合現有資源，并增加新內容、開設新項目，構建厚基礎、寬口徑、多層次立體化的實驗教學體系。實驗課程群建設不僅使學生掌握相關專業實驗技能，更要培養其知識運用能力和創新精神。

（三）改進實驗室管理，構建平臺加模塊的教學體系

實驗室建設是保證完成實驗教學項目、順利執行實驗教學體系的基礎和重要保證[3]，故實驗室的建設與管理應與實驗課程相適應。新的實驗課程群確定后，相應教學實驗室應本著資源共享、優化配置、集約化管理的原則進行重新整合，最大限度實現資源共享，資源利益最大化。目前，環境科學專業可依托的平臺有生態研究所、環境毒理與環境恢復研究所、生態旅游應用技術省級重點實驗室、錳鋅礦業重金屬污染綜合防治技術湖南省工程實驗室，各研究所、實驗室分散擁有氣相色譜儀、高效液相色譜儀、傅立葉紅外光譜儀、紫外分光光度計、熒光分光光度計、氣—質聯用儀、原子發射光譜儀、差熱分析儀、TOC測定儀等進口和國產高檔精密儀器，硬件設施完全能夠滿足目前的實驗教學。為保障儀器的正常運轉和良性循環，應建立高效的儀器開放管理制度，實現儀器專人管理，管理人員協助實驗教學，實現教學效果最優化。同時小型儀器，如分析天平、低速離心機、分光光度計、恒溫振蕩器等應分類集中放置，以方便教學使用為原則，誰用誰負責為尺度進行松散管理。為實驗教學的順利進行提供重要的保障。

（四）課題加課堂，課內課外兩手抓

針對目前實驗項目驗證性實驗居多，綜合、設計性實驗較少的現狀，新的實驗課程群建設應利用各種資源培養學生的實踐能力。教師的科研工作在具體的領域內，具有較強的創新性，凝練或提取教師的科研課題內容，設計成可操作的、緊扣專業的一類創新性項目，開放科研實驗室。教學與科研課題相結合，能夠使學生把握專業的研究方向，并盡可能利用新手段和方法來解決實驗問題，從而實現在前沿知識的引領下、創新性項目依托下，提升學生的實驗動手能力、實驗設計能力、實驗自主執行能力，激發學生的學習興趣和科研熱情，開拓學生視野，為培養成社會需要的復合型人才打下堅實的基礎。

三、結語

隨著社會經濟的快速發展和環境問題的日益凸顯，市場對高素質應用型人才需求逐漸增大。實驗教學是培養創新性應用人才的重要環節，目前，吉首大學環境科學專業實驗課程教學在課程結構、知識內涵和設課形式等方面出現了諸多問題。優化實驗課程體系、合理設置實驗項目、整合現有儀器設備、建立良好的實驗管理制度、實現課程群立體化的實驗教學是解決上述實驗教學問題的有效途徑。

參考文獻：

[1]盧楠，劉憲華，魯逸人，等.創新型人才培養模式下的環境學科實驗教學平臺建設[J].高校實驗室工作研究，2011，108（2）.

[2]王書敏，曹優明，朱啟紅，等.環境科學專業實驗課程體系改革與高級應用型人才培養實踐研究[J].重慶文理學院學報（自然科學版），2012，31（4）.

[3]徐強，孟江平，宋仲容，等.應用型本科院校化學專業實驗課程體系改革與實踐研究[J].重慶文理學院學報（自然科學版），2011，30（2）.

作者：易浪波 彭清靜 楊勝香 單位：吉首大學生物資源與環境科學學院