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關鍵詞:環(huán)境監(jiān)測;實踐教學;教學改革
《環(huán)境監(jiān)測》是環(huán)境科學與工程專業(yè)本科培養(yǎng)方案中規(guī)定的主干課程之一,同時也是學生就業(yè)必備的技能之一。因此,長期以來,環(huán)境監(jiān)測教學一直是環(huán)境學科教學改革的研究熱點,而環(huán)境監(jiān)測實踐教學則是教學改革的重要環(huán)節(jié)。在內容上,環(huán)境監(jiān)測理論應當具備相關化學基礎、物理基礎以及數理統(tǒng)計基礎的知識,還應當有一定的環(huán)境微生物的知識;在分析測試中,既要求掌握化學操作和儀器分析的技能,也要熟悉環(huán)境監(jiān)測技術規(guī)范和相關的法律法規(guī)。隨著環(huán)境監(jiān)測精品課程建設和課堂教學內容的優(yōu)化,環(huán)境監(jiān)測實踐教學改革,逐漸成為改革的主要方向,其核心內容主要包括實驗教學內容和實驗教學方式兩方面。通過實踐教學改革,鍛煉學生自主學習和實驗操作能力,使學生掌握各種綜合技能。從我校歷年教學任務看,環(huán)境監(jiān)測實驗課程的實際教學效果受兩方面制約:第一,教學體系層次不明,缺乏連貫性。我校環(huán)境監(jiān)測實踐教學包括生產見習和課內實驗兩部分,課時分別為1周和36學時。首先,實踐教學的總學時較少,不利于實踐活動的開展,學生實踐能力不能得到很好鍛煉;其次,生產見習以參觀外單位環(huán)境監(jiān)測為主要內容,而課內實驗限于教學條件,不能與見習內容相統(tǒng)一,缺乏連貫性。第二,受限于課時,實驗教學內容以驗證實驗為主,綜合性和設計性實驗少。課堂上,學生無法對實驗儀器和實驗方法融會貫通,而且課后又沒有安排相關的教學加以補充,缺乏能力培養(yǎng)。第三,傳統(tǒng)教學模式不利于學生掌握環(huán)境監(jiān)測的全過程,不利于鍛煉綜合能力、培養(yǎng)專業(yè)興趣。傳統(tǒng)教學模式,在整個實驗過程中,實驗材料預備、實驗儀器調試由實驗技術員完成;實驗步驟和注意事項由教師整理后講解;學生僅僅在課堂上依賴實驗指導書,按部就班地進行分析操作。這樣學生完成的僅僅是一個監(jiān)測過程的一小部分,而不是監(jiān)測的全過程。教學方法和教學手段單一,不能發(fā)揮學生主動性和提高專業(yè)興趣。第四,考核方式不夠全面、科學。以往考核注重實驗結果的評定,依據課后上交的實驗報告來打分,考核方式存在漏洞,不能體現實驗操作,不能核查實驗數據,不能反映實驗報告的個體差異性。這樣就導致了部分學生認為實驗報告比實驗過程重要,為了使報告得到高分,隨意涂改數據,而不是認真對待實驗操作。鑒于此,我們認為,可以針對低年級本科生對專業(yè)知識強烈的求知欲,通過構建新型實踐教學體系,改革教學模式,激發(fā)他們的主體意識,提高其全方位的專業(yè)技能。
一、構建新型實踐教學體系
環(huán)境監(jiān)測實踐的任務是培養(yǎng)學生掌握污染物監(jiān)測技術路線和分析的基本原理和操作方法,使其具備基本的環(huán)境監(jiān)測技能。在構建實踐教學體系中,以環(huán)境監(jiān)測的全過程為主線,包括樣品采集、分析技術、數據處理和質量保證等內容,并將監(jiān)測項目的測定方法和測定原理融于主線中,從而培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力。為此,我們將實踐教學內容分為三個層次:基礎實踐、開放實踐、創(chuàng)新實踐。
1.基礎實踐。依據實驗室現有條件,結合社會對環(huán)境監(jiān)測的要求,選擇具有代表性的監(jiān)測項目,讓學生學到更多的監(jiān)測分析技術(如濃度分析方法、質量分析方法、分光光度法、色譜分析等),使學生掌握基本的專業(yè)技能?;A實踐以驗證性實踐教學為主。
2.開放實踐。開放實踐是綜合實踐教學的重要訓練單元,是掌握監(jiān)測技術的重要手段。開放實踐以課內指導、課外實施的方式開展。圍繞設定的監(jiān)測任務,從優(yōu)化布點和采樣方案、分析方法建立、數據處理等監(jiān)測過程,均由學生在課外分時段完成。課內主要以樣品分析測試為主。這樣課內外結合,完成了整個環(huán)境的監(jiān)測過程。
3.創(chuàng)新實踐。我們充分利用第二課堂,與地方服務相結合,以團隊的形式參與,指導學生開展環(huán)境質量現狀監(jiān)測等綜合項目。一般服務于地方的監(jiān)測項目,往往是多因素的,這樣就需要學生組成團隊,進行分工合作。針對各自的監(jiān)測任務,要求學生完成污染源調查、資料收集、監(jiān)測方案的制定、方案實施、監(jiān)測報告撰寫等內容,涵蓋了環(huán)境監(jiān)測的全過程。教師在此過程中,主要承擔指導工作:第一,指導學生文獻查閱和資料收集的方向,促使其對實踐活動形成總體構思和設計;第二,把握關鍵環(huán)節(jié),使學生得以完成監(jiān)測任務,如采樣布點的優(yōu)化、分析方法的確定等;第三,通過設定處理任務,來引導學生完成標準曲線繪制和評價,加標回收率、標準差和變異系數評價分析方法和實驗操作,表征實驗方法準確度和精密度,應用模型擬合等,使其掌握實驗數據處理技術;第四,提出監(jiān)測報告大綱,指導學生完成,并根據全過程的綜合實踐進行最終的總結和建議。
實踐證明,這種遞進式、全過程的教學體系,可以使學生對環(huán)境監(jiān)測技術由學會到熟練掌握,最后提升到有所創(chuàng)新,鍛煉和提高學生綜合運用能力。通過各種任務的設定,提高學生的學習積極性和主動性。
二、改革實踐教學模式
1.全過程參與模式。環(huán)境監(jiān)測包含了調研、布點、采樣、分析、數據分析等多項工作內容。為了讓學生更好的適應社會需求,我們改革了以往只重視監(jiān)測分析測定試樣為主的教學模式,通過開放實踐和創(chuàng)新實踐體系,讓學生掌握環(huán)境監(jiān)測的全過程。而對于環(huán)境監(jiān)測分析測定試樣過程,包括試劑用量核算和配制,實驗儀器的校準和調試、樣品采集和保存、樣品預處理和分析等,我們改革了過去“全承包”式的教學模式,而以團隊形式全過程參與,完成從實驗準備到實驗結束的整個過程。運用這種模式,學生綜合能力得以提高,同時團隊意識也得以加強。因為在實驗的整個過程中,任何一個環(huán)節(jié)的失誤均有可能導致實驗失敗,因此,團隊組員的相互協(xié)助、相互監(jiān)督就顯得非常重要。
2.任務驅動模式。從上述的開放實踐教學和創(chuàng)新實踐教學,教師將實踐教學總目標分解為若干小目標,使得學生明確自己的任務和方向,在任務的驅動下進行自主探索和實踐,循序漸進地完成總體目標。
3.網絡輔助教學模式。環(huán)境監(jiān)測實踐涉及測試方法和測試儀器均較多,但受限于課內時間和條件的限制,對每個監(jiān)測項目不可能做到一一演示。為此,我們收集和制作部分監(jiān)測過程動畫,利用現代信息技術,構建虛擬實驗,讓學生完成實驗預習,擴大其知識面。通過虛擬實驗項目,改變了以往學生在實驗預習中對實驗指導書抄錄而流于形式的現狀,真正起到預習的目的。
三、改革考核方式
以往對學生成績評定比較注重實驗結果,主要依據學生的實驗報告來評價,因而常常出現“做的好不如寫的好”的現象。為此,我們結合“全過程參與”教學模式,改革考核方法,從過程分項考核來進行綜合評價。
1.實驗預習或方案制定環(huán)節(jié)。實驗預習或方案制定,是環(huán)境監(jiān)測實踐開展的基礎。這個環(huán)節(jié),學生要將實驗指導書中的文字描述轉化為操作流程圖,以便理清各個步驟之間的關系,并設計出分析項目原始數據記錄表以及數據處理的方法。教師通過這個環(huán)節(jié)可以掌握學生對該實踐項目的認識程度,并作為考核評定的一項內容,及時作出應對措施,以保證實踐的順利開展。
2.實驗操作環(huán)節(jié)。這個過程主要是教師對學生操作過程進行規(guī)范,糾正錯誤的操作習慣,規(guī)范數據記錄并現場備份保留原始數據,以此杜絕學生隨意涂改數據的現象和抄襲現象,作為考核評定的一項內容,來促進學生實驗的規(guī)范性和嚴肅性。
3.實驗數據處理和分析環(huán)節(jié)。實驗數據處理和分析是環(huán)境監(jiān)測實踐最后成果的展示,反映了學生對已有知識的掌控能力,作為考核評定的一項內容,來促進學生創(chuàng)新性。
在環(huán)境監(jiān)測實踐教學的構建過程中,杭州師范大學生命與環(huán)境學院環(huán)境監(jiān)測課程組進行了嘗試與探索。已經連續(xù)4屆采用“全程參與”式的教學模式,開展“校園環(huán)境空氣質量監(jiān)測與評價”和“校園聲環(huán)境質量監(jiān)測與評價”的開放實驗項目,同學們積極參與,取得了良好的效果。
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