生态学专业环境监测实验教学改革

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摘 要：生态学专业《环境监测实验》教学在课程设置与课对分配、实验教学形式和方式及学生自身多方面都存在问题.为此,本文进行改革研究：紧扣培养目标,精选实验教学内容；调整实验教学课时、实验独立设课；实施新的教学方式――增加设计性、综合性实验内容：明确实验报告i课程论文考核标准,实行严格考核制度等等.两年的教学实践证实这些教学改革取得满意效果.

关 键 词：生态学专业；环境检测实验；教学改革

生态学是环境科学的一门子科学.生态学专业一般由生命科学院系开设.在生态学专业开设环境监测及环境监测实验课程,目的是使学生掌握监测环境因素现状和变化规律的理论和技能,构建学生合理知识结构体系,使该专业学生具有把握生态系统变化的外部原因、明确生态系统的发展趋势的综合能力.显然,环境监测及环境监测实验课程很重要.但我国高校生态学专业设置的课程体系中,由于种种原因,这两门与环境保护直接关联的课程,处于很尴尬的境地,一是不列入主干课程(一般只设为限定选修课)；二是课时少(总课时为63个学时,其中实验课仅为18个学时)；三是配备的实验仪器和器材少i四是无专用实验室；五是学生不够重视；六是实验教学方式老化、单一也与学生培养目标脱节.所有这些都严重地削弱了这两门课程在学生知识结构体系中本来的重要作用,特别是实验教学环节的“过场性和摆设性”,更是使该专业学生的知识结构留下重大隐性缺陷.作为一般专职教师,对于课程设置、课时分配、器材添置和实验室分配等的作为是非常有限的,唯一能做的是在限定课时内科学安排教学大纲规定的实验教学内容,优化实验教学进程,创新实验教学方式和方法,提高实验教学效率和教学质量,充分发挥实验教学在验证理论、培养实验操作技能、形成科学思维、提高发现分析解决问题能力的作用,努力最大限度消除由于实验教学不到位给学生埋下的知识结构隐性缺陷.

1.现状与问题

1.1　课程设置与课时分配

围绕培养目标,生态学专业开设的课程和课时分配如下(以广西师范大学生命科学学院生态专业为例)：专业基础必修课包括《高等数学》等总学时为1116,其中理论授课学时687,实验实训429；专业基础必修课总学分为50,理论讲授学分38,实验实训12；专业必修课由《旅游生态学》等组成,总学时为396,其中理论授课学时252,实验实训144；专业必修课总学分18,理论讲授14,实验实训4.专业教育选修课至少应修读学分数为33；《环境检测》被列入专业教育选修课程,修完可得3个学分,总课时数63,其中理论授课为45,实验实训18.由上可见,对分析和把握生态系统发展变化规律外部原因有重要作用的.《环境监测》及其实验教学课《环境监测实验》没有列入核心课程系列,作为选修课程,其学分占学生毕业时的应修总学分比例仅为4.41％,课时分配也少得可怜.

1.2　实验教学方式老化、单一

生命科学类生态学专业的《环境监测》课程所采用教材一般是环境类专业相应教材(包括实验教学用书).实验教学方式一般如同李金玲(2008)所述.实验主要为验证理论的某些知识点而开,按教学计划,在固定时间、地点逐一进行实验；同一班次(采用大班或将自然班分成两个小班上课,每一班再分若干小组)做同一个实验,测定同一个项目.授课方式仍然采取“满堂灌”的传统方式,以教师讲授目的、原理、材料介绍、仪器使用、操作过程、注意事项等之后是学生动手实验、数据记录、实验报告书写、教师批改的程序开展.这种“欢迎宴会”式的实验课,教师照本宣科,学生被动接纳,操作机械进行,学生的积极性、主动性难以得到发挥,对教师也无任何促进作用.

1.3　实验教学与学生培养目标脱节

目前,大多数高校生态学专业的《环境监测实验》课开设的是最常规的监测,由于受课时限制,项目一般不超过6个.如水样采集、物理性质(含PH、色度、电导率、和ss)测定、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、氨氮、挥发酚测定；环境空气中二氧化硫、二氧化氮测定；道路交通噪声、厂界噪声监测；土壤中砷、铬的测定等.有关样品绝大多数由实验室工作人员课前准备,或者学生课余时间在校园周边临时采获,或者是任课老师相关研究课题保存的样品.实验涉及的药品、试剂、器材、仪器都是实验人员事先准备并按人头或小组分配,学生到实验室即能按黑板或实验教材实验步骤逐一进行.这种不确定性取样、“进餐”式操作实验方式,对于验证理论、培养技能有一定帮助,但对强化学生生态观念、锻炼学生综合应用知识能力无多大作用.

1.4　大学生实验基础及动手能力普遍较差

目前,生态学专业学生的化学实验动手能力普遍较差,除李金玲(2008)等所述原因外尚有：一是大学化学课时少,理论基础不扎实、化学实验技能训练不充分；二是环境监测开课前的实验技能训练偏重于生物学类技能；三是学生侧重和习惯于宏观基础上的逻辑思维,忽略和生疏于微观基础上的科学推理.

1.5　只有验证性实验,缺乏设计性、综合性实验

和全国各高校的环境类的环境监测实验课相似,生态学专业的环境监测实验课程开设的实验也只有验证性实验.生态专业学生的化学基础普遍薄弱,对实验过程的化学现象的分子、原子相互作用机理理解不到位,加上验证性实验过程没有真正地调动学生的能动性,诱导学生做认真细致的观察和艰苦的分析归纳总结方能解析实验现象背后的原因,因此除了实验中的某些奇异现象能在学生脑海中留下较深印记,绝大多数知识内容走出实验室后不久即忘记.

2.改进实验教学措施,提高学习效率

2.1　消除“化学实验室过敏症”

学生的“化学实验室过敏症”并由之形成的恐惧心理,根本原因在于对有毒物质的吸收、积累、转移及富集、致病有一定的了解但对该物质的化学性质和致病机制缺乏全面、准确的认识而造成的.据此,经对化学物质的生理作用深度介绍(有利作用、有害作用、传入途径、积累过程、致病量、致病机制、主要病变组织等),结合触碰时的可能传入途径、吸附和积累量大小的分析,明确不慎触碰时应采取的对应措施的原理及所能达到的补救效果,从而使学生对接触的化学物质有清醒认识,心中有底,克除心理障碍,消除不必要的恐惧心理,减少防护用具使用量,降低操作失误率,既节约实验成本又提高实验数据准确性.此过程在学生独立实验操作前的注意事项讲解中完成,力求做到精要、深刻.

2.2　实验教学新模式

2.2.1　调整实验教学课时、实验独立设课

环境监测,本质上是成熟稳定的化学、物理、生物检测原理和技术向环境科学领域的延伸和渗透；实际上是应用.本科生开设环境监测课程,目的在于使学生具有扎实的环境监测理论基础及较高的环境监测技能.理论和技能是相辅相成,相互促进的.但在重理论轻实践的传统教学理念影响下,理论课时往往占到总课时的2/3以上,实验课为理论课“附属品”.为此,我们调整教学内容的课时分配,将理论课时由原来的45个课时压缩至35,使实验教学时数达30,并且实验课独立设课,成绩单独考核.

2.2.2　紧扣培养目标,精选实验教学内容

生态专业的人才培养目标主要是从事应用研究、生态旅游开发或管理工作的复合型生态学人才：本改革精选和加强与人才将来实际工作最有可能密切相关的实验内容,将30个学时实验课分为3大模块.

2.2.3　增加设计性综合性实验内容,改进教学方式

鉴于生态专业学生化学基础薄弱,实验基础差等原因,本改革实施渐进式加循环性教学方式；整个实验教学过程分三阶段.第一阶段是技能训练.本阶段以测定结果值相对稳定的传统实验项目为载体,经过课内全面、细致、周到的辅导、指导、规范、纠正、考核和课后实验报告的严格审阅(本阶段成绩占环境监测实验课程总成绩的30％,其中15分是实验操作分(非规范动作一个扣1分,扣完为止),另15分为实验报告),充分调动了学生的能动性,使之很快熟悉基本操作,了解污染治理的程序和技术,初步掌握环境监测的实验技能.第二是技能综合阶段.本阶段将水、气、噪声、固体废物污染与治理的初步实际调研、问题发现、实验课题选定、实验方案设计、样品采集、实验操作和实验结果的统计分析、实验报告撰写融合到实验教学过程.采用项目大组长负责制,实验方案设计以大组为单位提出,全班课堂讨论及老师审核后确定；样品采集大组独立进行；但实验操作和实验结果的统计分析、实验报告则在大组间轮回进行,即循环性实验；加之实验结果、统计分析与实验报告具有可比性,以老师对所有项目的实验分析结果为标准,各大组的实验成绩很容易确定(占课程成绩的35％).第三阶段是技能初步应用阶段.本阶段的教学方式结合《生态旅游与规划设计》课程的见习课,拟定所承担项目的实验方案、采用的评价指标、具体的实验方法等；以实施方案的形式出现并经老师修改、审定后执行.由于本教学阶段采样地点和时间只能相对集中,实验内容复杂,实验进程无法同步,因此采用实验室开放周时空不限定模式进行实验.但指导老师和实验室工作人员要全程到位,以及时发现和解决问题,特别是杜绝安全事故的发生.各项目的实验研究结果以公开发表的科技论文格式书写成课程论文.本阶段成绩占课程成绩的35％,其中实施方案占10分,实施过程中个人能力和表现占15分,课程论文占10分.

2.2.4　明确实验报告、课程论文考核标准,严格考核制度

分数,永远是本科学生的指挥棒,在对课程学习目的认识尚未完全到位和完全统一的情况下,是端正学生学习态度、规范学生实验操作行为、实验报告或者课程论文书写的有力手段.分数这一功能的利用,必须在分数形成机制上有充分可靠的科学依据和可操作的标准.本教学改革实施之前,教师已将分数形成的标准详细罗列,如实验进程各阶段占总课程成绩的比例等等.不同阶段内分值侧重点有别,如技能训练阶段分值侧重点是规范操作、实验结果；第二阶段侧重于实验课题选定、实验方案设计和实验结果的统计分析；第三阶段侧重于结合《生态旅游与规划设计》课程的见习课的实地调查后拟定所承担项目的实验力案的科学性、可操作性以及课程论文书写的格式、文章布局、层次性和条理性、内容表述的准确性、科学术语应用.参考文献引用等等；并用专门时间与学生讨论修改基本认同后形成标准公布实施并严格实施.

3.结　语

本教改围绕人才培养目标,针对培养方案的课程设置和课时分配、学生基础理论知识和实验技能、现行实验教学方式等符方而存在的问题,经认真设计形成并经周密安排实施.这种围绕人才培养目标、切合学生优势知识、调动学生能动性、发挥学生创造性的教学模式,经两年实践,得到两届学生的极大欢迎和赞赏.不少学生说,经全程参与六个实验方案的论证和严格的实验操作训练、六个实验报告、三篇课程论文的书写,我们摸着了科研的门道.但这种教学改革对教师责任心甚至是价值观也是一个真正的考验.符合要求的一篇课程论文的形成不经过三次以上的面对面辅导修改是难以达到的.