環(huán)境科學(xué)專(zhuān)業(yè)開(kāi)放性實(shí)驗初探論文
隨著(zhù)社會(huì )的發(fā)展，國家對高等教育提出了更高的要求，學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng )新能力日益受到重視，實(shí)踐教學(xué)體系在高校人才培養中占有的地位也越來(lái)越重要。各高校的實(shí)驗教學(xué)改革已在以各種形式展開(kāi)，開(kāi)放實(shí)驗是實(shí)驗教學(xué)改革中的一項重要內容。開(kāi)放實(shí)驗突破傳統封閉式實(shí)驗教學(xué)的限制，是一種動(dòng)態(tài)、開(kāi)放、自主、多元的全新實(shí)驗教學(xué)模式m。在開(kāi)放式實(shí)驗教學(xué)模式中，不同層次的學(xué)生可以依據自己的興趣愛(ài)好，自主選擇實(shí)驗內容、實(shí)驗時(shí)間和實(shí)驗方案等，可以培養學(xué)生的動(dòng)手操作能力、科研能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。因此，我們在專(zhuān)業(yè)實(shí)驗教學(xué)中，一方面加強基本實(shí)驗技能訓練、完成基礎實(shí)驗教學(xué)，另一方面將實(shí)驗教學(xué)大綱所規定的實(shí)驗進(jìn)行調整，嘗試將部分實(shí)驗項目改為開(kāi)放實(shí)驗。
1環(huán)境科學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗教學(xué)的現狀
環(huán)境科學(xué)是一門(mén)正在發(fā)展中的新興學(xué)科，環(huán)境問(wèn)題的出現往往是多種因素相互作用的結果。環(huán)境問(wèn)題的解決也往往是基于對多種因素之間相互聯(lián)系和相互作用的分析，具有高度的綜合性和實(shí)踐性。這就要求培養出的學(xué)生不僅具有扎實(shí)的理論基礎，而且要具有分析環(huán)境問(wèn)題和解決環(huán)境問(wèn)題的綜合技能。我校環(huán)境科學(xué)專(zhuān)業(yè)的歷史較長(cháng)，而本科生的招生是從2004年開(kāi)始，雖然辦學(xué)基礎好，但環(huán)境科
學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗教學(xué)環(huán)節還有很多要改進(jìn)的地方。目前，環(huán)境科學(xué)的專(zhuān)業(yè)實(shí)驗是獨立設課，專(zhuān)業(yè)實(shí)驗課程名稱(chēng)為“環(huán)境科學(xué)專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)驗”112個(gè)學(xué)時(shí)，其中，驗證性及演示實(shí)驗約占70%，綜合性、設計性實(shí)驗約占30%，綜合性、設計性實(shí)驗的比例偏低，這對培養學(xué)生獨立解決實(shí)際問(wèn)題的能力及創(chuàng )新能力不利。
2開(kāi)放性實(shí)驗項目的確定
開(kāi)放實(shí)驗包括時(shí)間與空間的開(kāi)放、實(shí)驗內容的開(kāi)放和教學(xué)環(huán)境的開(kāi)放[3—4]，需要建立相關(guān)的體系和硬件條件的支撐。所以，開(kāi)放模式和開(kāi)放程度要根據實(shí)際情況進(jìn)行才能取得較好的效果。筆者根據本院自身的實(shí)際情況，結合傳統的實(shí)驗教學(xué)嘗試性將部分實(shí)驗改為開(kāi)放性實(shí)驗。目前，專(zhuān)業(yè)實(shí)驗課程中的驗證及演示實(shí)驗比例太高，這部分實(shí)驗大部分需進(jìn)行整合、調整，綜合性、設計性實(shí)驗也需進(jìn)行優(yōu)化。我們的改革思路一是對一些操作簡(jiǎn)單、步驟少、耗時(shí)短的.實(shí)驗可以將幾個(gè)實(shí)驗整合成一個(gè)實(shí)驗。如大氣中總懸浮顆粒物（TSP）的測定原為一個(gè)4學(xué)時(shí)的獨立實(shí)驗，該實(shí)驗非常簡(jiǎn)單，裝上濾膜將采樣器啟動(dòng)后學(xué)生就沒(méi)有多少需動(dòng)手操作的環(huán)節了。因此，將它與同是監測大氣指標的實(shí)驗如大氣中二氧化硫的測定合在一起在4個(gè)學(xué)時(shí)內完成，因這兩個(gè)指標的監測都是用大氣采樣器，可同時(shí)進(jìn)行采樣。節省下來(lái)的學(xué)時(shí)可以用來(lái)安排開(kāi)放性實(shí)驗。二是將一些驗證或演示實(shí)驗直接轉化成開(kāi)放實(shí)驗，如SBR法處理廢水工藝實(shí)驗是演示實(shí)驗，因為課時(shí)數的限制，原來(lái)該實(shí)驗只是演示工藝流程，改成開(kāi)放實(shí)驗的話(huà)，學(xué)生可選擇不同種類(lèi)的廢水進(jìn)行實(shí)驗，研究各工藝參數對廢水處理的影響。通過(guò)對原實(shí)驗項目和內容的整合、調整，確定4個(gè)實(shí)驗項目作為開(kāi)放實(shí)驗，這4個(gè)實(shí)驗項目分別為土壤中重金屬的測定、SBR法處理廢水工藝實(shí)驗、土壤中有機污染物的測定和環(huán)境樣品中多氯聯(lián)苯（PCBs）的測定。
3開(kāi)放性實(shí)驗教學(xué)過(guò)程
開(kāi)放性實(shí)驗教學(xué)模式是相對于傳統封閉式實(shí)驗模式而言的，它的主要特點(diǎn)是以學(xué)生為主體，注重在實(shí)驗過(guò)程中鍛煉創(chuàng )新思維，培養發(fā)現新問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，教師只起啟發(fā)與引導的作用，要求學(xué)生有一定的專(zhuān)業(yè)實(shí)驗基礎。所以，我們的開(kāi)放性實(shí)驗安排在學(xué)生已完成專(zhuān)業(yè)實(shí)驗課程學(xué)習，掌握了環(huán)境領(lǐng)域中常用的各種指標如COD、BOD、三氮、總磷等的測定方法以后。開(kāi)放實(shí)驗的整個(gè)流程如圖1所示，首先學(xué)生根據自己的愛(ài)好從4個(gè)開(kāi)放實(shí)驗項目中選擇2個(gè)，通過(guò)查閱文獻，設計好實(shí)驗方案；然后與實(shí)驗中心的教師討論確定最終實(shí)驗方案，預約實(shí)驗時(shí)間，并自行準備實(shí)驗所需的所有試劑和其它實(shí)驗材料、自主完成實(shí)驗裝置的組裝、儀器設備的調校，獨立操作實(shí)驗裝置和儀器；實(shí)驗完成后進(jìn)行實(shí)驗數據整理和數據處理分析并寫(xiě)出實(shí)驗研究報告和心得體會(huì )。
4開(kāi)放性實(shí)驗所需具備的條件
4。1實(shí)驗儀器設備和實(shí)驗材料的保障
環(huán)境科學(xué)是多學(xué)科相互滲透、高度綜合的交叉科學(xué)，科研和教學(xué)涉及到的實(shí)驗設備和分析儀器不僅種類(lèi)多，而且對儀器的靈敏度和配置要求高。開(kāi)放性實(shí)驗教學(xué)的目的是要培養學(xué)生的綜合素質(zhì)、創(chuàng )新能力及獨立分析和解決問(wèn)題的能力，開(kāi)放性實(shí)驗要想取得好的效果，就必需有這些現代化的儀器設備作為支撐。經(jīng)過(guò)“985工程“211工程”及學(xué)校新校區的建設后，我院教學(xué)平臺配備了一批日常教學(xué)所需的儀器設備和裝置，科研平臺配備有一批現代化的大型儀器如紅外光譜儀、元素分析儀、ICP、GC—MS、LC—MS、TOC分析儀、孔徑及比表面積測定儀、激光粒度測定儀及熒光顯微鏡、電子顯微鏡等。儀器設備的硬件條件可保障開(kāi)放實(shí)驗的順利施行。另外，學(xué)校也非常重視實(shí)驗教學(xué)的改革，鼓勵各學(xué)院實(shí)驗中心開(kāi)設開(kāi)放性實(shí)驗。因開(kāi)放性實(shí)驗教學(xué)相對于傳統實(shí)驗教學(xué)，實(shí)驗材料消耗高，設備處設有開(kāi)放實(shí)驗專(zhuān)項的資金資助，各學(xué)院可以申請開(kāi)放實(shí)驗的經(jīng)費。
4。2開(kāi)放科研平臺
科研平臺的先進(jìn)大型儀器是科研工作的重要基礎，主要為本院的教師、研究生的科研工作提供服務(wù)，并收取一定的儀器維護費和實(shí)驗耗材費用。這些大型儀器因為價(jià)值較大、操作復雜、維護、使用費用高及單臺性，很少在本科實(shí)驗教學(xué)中使用。本科教學(xué)實(shí)驗所使用的儀器設備一般是國產(chǎn)的，都比較簡(jiǎn)單，而且相對落后。而在科技發(fā)展日新月異的今天，學(xué)生在學(xué)校不僅是學(xué)習經(jīng)典的基礎理論，更應學(xué)習新的科學(xué)技術(shù)，了解學(xué)科發(fā)展的動(dòng)向和前沿。開(kāi)放性實(shí)驗是本科生利用科研平臺、學(xué)習和掌握大型儀器的使用、提升綜合能力的機會(huì )。目前科研平臺有專(zhuān)人管理，有完善的管理制度及儀器分析測試程序，每臺儀器還配有儀器協(xié)管員1~2名，具有向本科生開(kāi)放的條件和基礎，采取向研究生開(kāi)放的方式對本科生免費開(kāi)放。
4。3制訂實(shí)驗室開(kāi)放管理制度
制訂實(shí)驗室管理制度是實(shí)驗室開(kāi)放的保障。針對實(shí)驗室開(kāi)放的具體事宜，制訂實(shí)驗室守則、實(shí)驗室安全管理制度、儀器設備使用守則、大型儀器設備管理辦法、大型儀器設備對外開(kāi)放制度、儀器設備損壞丟失賠償制度、低質(zhì)易耗器皿賠償制度、實(shí)驗室衛生制度、實(shí)驗室使用登記、實(shí)驗室藥品使用記錄等，用健全的規章制度保障開(kāi)放性實(shí)驗的順利實(shí)施。
4。4加強實(shí)驗團隊建設
因為實(shí)驗教學(xué)內容的更新、實(shí)驗教學(xué)模式和管理模式的改變，對實(shí)驗團隊成員提出了更高的要求，只有穩定的、高素質(zhì)的、有創(chuàng )新能力實(shí)驗團隊才能滿(mǎn)足開(kāi)放性實(shí)驗的高標準要求M。所以，一方面學(xué)校要提供培訓進(jìn)修機會(huì )給實(shí)驗團隊的教師，提高實(shí)驗團隊的業(yè)務(wù)水平；另一方面，教師也要提高對自己的要求，加強自身的學(xué)習修養，提高自身素質(zhì)。另外，因為開(kāi)放實(shí)驗學(xué)生不是集中實(shí)驗而是比較分散，而且實(shí)驗室開(kāi)放時(shí)間也延長(cháng)了很多，所以，需要更多的實(shí)驗指導教師。但因編制問(wèn)題，增加實(shí)驗室教師的人數非常困難。為了解決這個(gè)問(wèn)題，近年來(lái)，我校鼓勵博士研究生、碩士研究生到實(shí)驗室當助理，研究生助理在實(shí)驗室經(jīng)過(guò)培訓，工作一段時(shí)間后，就可勝任開(kāi)放性實(shí)驗的指導工作。
5結束語(yǔ)
開(kāi)放性實(shí)驗教學(xué)是以培養學(xué)生的綜合素質(zhì)、專(zhuān)業(yè)能力、創(chuàng )新能力及獨立工作能力為目標的教學(xué)體系，在教學(xué)改革中具有重要意義。目前，我院的開(kāi)放性實(shí)驗教學(xué)尚屬初步探索階段，還存在一些要改進(jìn)的地方，如開(kāi)放實(shí)驗項目的數量需增加和優(yōu)化，實(shí)驗室的內部管理需要加強、實(shí)驗室的各項規章制度需要完善、實(shí)驗室隊伍的建設還需加強。我們將針對目前存在的問(wèn)題在今后開(kāi)放性實(shí)驗探索中不斷完善和補充，讓學(xué)生通過(guò)開(kāi)放性實(shí)驗實(shí)踐能力真正得到鍛煉、綜合素質(zhì)得到提升。
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