本文作者：丁穎 黃中子 單位：上海工程技術(shù)大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院

高校實驗教學(xué)應(yīng)以培養(yǎng)學(xué)生的動手能力為基礎(chǔ),逐步提高學(xué)生獨立發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力,使學(xué)生最終具備一定的創(chuàng)新能力[1]。環(huán)境工程是門邊緣學(xué)科,也是門綜合性學(xué)科,要求學(xué)生在具備較系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識的前提下,也要具備較強的實踐動手能力和設(shè)計能力,為以后的就業(yè)工作打下扎實的基礎(chǔ)。我校環(huán)境工程專業(yè)是于2005年新成立的專業(yè),下屬實驗室主要有環(huán)境工程實驗室、環(huán)境監(jiān)測實驗室、生物及微生物實驗室、現(xiàn)代儀器分析實驗室及其他一些相關(guān)研究室。承擔(dān)了我系“儀器分析”、“生物化學(xué)”、“環(huán)境微生物學(xué)”、“環(huán)境檢測”、“環(huán)境工程”等課程的實驗教學(xué)任務(wù)及學(xué)生畢業(yè)論文和畢業(yè)設(shè)計等實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)任務(wù)。除基礎(chǔ)及專業(yè)基礎(chǔ)課程設(shè)置的實驗教學(xué)體系之外,還設(shè)有“環(huán)境監(jiān)測實驗”和“環(huán)境工程實驗”兩門專業(yè)實驗課程,并且是獨立于理論教學(xué)體系的實驗課程。

一、實驗教學(xué)現(xiàn)狀[2]

目前我系環(huán)境工程專業(yè)實驗課程體系設(shè)置主要存在的問題有:(1)部分專業(yè)實驗教學(xué)體系內(nèi)容脫節(jié)“環(huán)境監(jiān)測實驗”和“環(huán)境工程實驗”兩門專業(yè)實驗課程內(nèi)容的設(shè)置各自為政,學(xué)生僅是按照各個實驗講義按步就班地完成各自的實驗,并未真正了解實驗內(nèi)容之間的聯(lián)系,產(chǎn)生學(xué)會了一些監(jiān)測手段,卻不會在工程實驗中加以運用的現(xiàn)象,長此以往,不利于培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力和綜合設(shè)計的能力,不符合工程型、應(yīng)用性人才培養(yǎng)的教學(xué)理念。(2)實驗課程中部分內(nèi)容重復(fù)由于“環(huán)境監(jiān)測實驗”和“環(huán)境工程實驗”的內(nèi)容設(shè)置各自為政,導(dǎo)致了一些內(nèi)容重復(fù),耗時頗長,并且不能達(dá)到預(yù)期效果。實驗內(nèi)容的重復(fù)設(shè)置,制約了學(xué)生的知識面,在教學(xué)上也不太合適。

二、實驗課程改革的設(shè)想探討

1.實驗教學(xué)內(nèi)容的整合

編寫適合我系使用的環(huán)境工程專業(yè)綜合實驗講義。由于“環(huán)境監(jiān)測實驗”與“環(huán)境工程實驗”部分內(nèi)容重復(fù),新編講義應(yīng)對此兩項實驗內(nèi)容進行有機整合,做到實驗內(nèi)容重復(fù)率減少,讓學(xué)生在有限的實驗訓(xùn)練時間內(nèi),掌握更多的監(jiān)測及工程方法、手段,并掌握一些快速測定方式,利于學(xué)生在工作中更快進入角色。在“環(huán)境工程專業(yè)綜合實驗”講義中將一些原先在“環(huán)境監(jiān)測實驗”中單獨進行的實驗內(nèi)容有機地融合到了綜合實驗內(nèi),可有效減少學(xué)生學(xué)了一些監(jiān)測手段,卻不會在工程實驗中運用的現(xiàn)象。綜合實驗講義將濁度的測定與混凝實驗歸并到一起;將溶解氧的測定實驗,作為曝氣設(shè)備充氧能力測定實驗的一部分;生化需氧量(BOD5)、化學(xué)需氧量(CODcr)的測定有機整合在廢水可生化性測定的實驗中;并設(shè)置了一些綜合性的實驗,如:生化反應(yīng)動力學(xué)系數(shù)測定,工業(yè)污水生化處理實驗。另外將一些較難整合的監(jiān)測實驗用一定的實驗學(xué)時單獨開設(shè)。

2.實驗教學(xué)手段及方法的改革

以往在實驗課上,一般都是老師講述一遍實驗內(nèi)容,學(xué)生依葫蘆畫瓢地操作,學(xué)生無法真正理解實驗個步驟的作用,可能產(chǎn)生知道做,不知為何做的現(xiàn)象。針對這一現(xiàn)象,要求改變以往的教學(xué)方法及手段,有如下一些設(shè)想:

(1)對實驗預(yù)習(xí)嚴(yán)格把關(guān)

要求學(xué)生對每次實驗的內(nèi)容進行全面的預(yù)習(xí),寫好預(yù)習(xí)報告。預(yù)習(xí)內(nèi)容除實驗講義外,教師要根據(jù)實驗室現(xiàn)有的配置,將實驗中所需使用的儀器、設(shè)備的性能和使用方法、操作流程制成網(wǎng)絡(luò)課件,并配以適當(dāng)?shù)膭赢嫛崢诱掌⒛M運行方式等,要求學(xué)生在進實驗室之前進行預(yù)習(xí),指導(dǎo)教師亦可通過網(wǎng)絡(luò)課堂對學(xué)生的預(yù)習(xí)情況進行檢查,在每次實驗前,以討論、提問的形式就實驗內(nèi)容與形式展開交流,交流的結(jié)果作為學(xué)生平時成績的一部分。通過預(yù)習(xí)加強學(xué)生對實驗內(nèi)容的認(rèn)識與理解,取得更好的是實驗效果。

(2)加強學(xué)生動手能力的訓(xùn)練

教師對學(xué)生的實驗操作進行適當(dāng)?shù)慕榻B及示范,要求學(xué)生獨立完成實驗內(nèi)容,每次實驗結(jié)束后,當(dāng)場檢查實驗數(shù)據(jù),嚴(yán)防抄襲實驗結(jié)果的現(xiàn)象。在整個實驗過程中,教師應(yīng)當(dāng)及時糾正學(xué)生在實驗中出現(xiàn)的不規(guī)范操作。

(3)重視實驗討論

以往在實驗報告中的實驗內(nèi)容討論往往流于形式,對實驗思考題的重視程度不夠。可考慮將實驗內(nèi)容的討論在實驗教學(xué)課堂內(nèi)進行,教師對實驗內(nèi)容提出一些討論題目,由形式當(dāng)場作答,并作為實驗成績的一部分予以記錄。

(4)實驗分組進行

以往的實驗大部分是一個班級在同一時間內(nèi)完成同一實驗內(nèi)容。這種教學(xué)方式雖然便于安排與管理教學(xué)內(nèi)容,但隨之出現(xiàn)的問題是:①需要較大的實驗室;②需配備較多的實驗儀器及設(shè)備;③學(xué)生獨立思考、獨立操作的空間有限(往往出現(xiàn)有了問題馬上求助其他同學(xué)的現(xiàn)象);④實驗報告、實驗結(jié)果千篇一律。我系環(huán)境工程實驗室建立不久,實驗室空間有限,實驗儀器、設(shè)備不夠齊全,數(shù)量有限。如果一個班級在同一時間內(nèi)完成同一實驗內(nèi)容,可能會導(dǎo)致實驗空間、儀器、設(shè)備不夠的現(xiàn)象出現(xiàn),較難保證每個學(xué)生保質(zhì)保量完成實驗要求。根據(jù)我系實驗室的具體情況,建議可將學(xué)生分為3~5人一組,同時進行不同內(nèi)容的實驗。

三、關(guān)于綜合性、設(shè)計性實驗安排的探討

基礎(chǔ)性、驗證性及演示性實驗雖然能夠加強學(xué)生的基本功訓(xùn)練,能加深對理論知識的理解及鞏固,但對加強學(xué)生實驗設(shè)計開發(fā)能力培養(yǎng)的力度明顯不足。在工程類教育人才的培養(yǎng)上,對學(xué)生實驗設(shè)計能力的培養(yǎng)尤顯得重要。綜合性實驗可使學(xué)生綜合運用所學(xué)的理論知識,全面提高學(xué)生從事實際工作的能力。設(shè)計性實驗的設(shè)置,將為培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度及獨立實驗?zāi)芰酮毩⒃O(shè)計能力打下良好的基礎(chǔ)。在完成基礎(chǔ)性、驗證性、演示性實驗課程的基礎(chǔ)上,根據(jù)我系的具體情況,建議開設(shè)一些專業(yè)性、設(shè)計性、綜合性的實驗。如:“生化反應(yīng)動力學(xué)系數(shù)測定”、“工業(yè)污水生化處理”、印染廢水綜合處理”。對于綜合性、設(shè)計性實驗,要求學(xué)生分成若干組,根據(jù)給定的選題(每組給予一定的選題范圍),寫出實驗方案,包括實驗?zāi)康摹⒃怼x器設(shè)備、實驗材料等,并對實驗方案進行討論,在教師指導(dǎo)下,根據(jù)實驗室的具體條件,確定最終實驗方案。結(jié)合所定的實驗方案設(shè)計實驗方法、實驗步驟、預(yù)期結(jié)果等,有分工有合作地開展實驗。實驗結(jié)束后以實驗小組為單位提交詳細(xì)的實驗報告,交指導(dǎo)教師評判。并對各組的實驗在全班范圍內(nèi)進行交流。