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關(guān)鍵詞:環(huán)境監(jiān)測;實踐教學(xué);教學(xué)改革
《環(huán)境監(jiān)測》是環(huán)境科學(xué)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(xué)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(xué)一直是環(huán)境學(xué)科教學(xué)改革的研究熱點,而環(huán)境監(jiān)測實踐教學(xué)則是教學(xué)改革的重要環(huán)節(jié)。在內(nèi)容上,環(huán)境監(jiān)測理論應(yīng)當(dāng)具備相關(guān)化學(xué)基礎(chǔ)、物理基礎(chǔ)以及數(shù)理統(tǒng)計基礎(chǔ)的知識,還應(yīng)當(dāng)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(xué)操作和儀器分析的技能,也要熟悉環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范和相關(guān)的法律法規(guī)。隨著環(huán)境監(jiān)測精品課程建設(shè)和課堂教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化,環(huán)境監(jiān)測實踐教學(xué)改革,逐漸成為改革的主要方向,其核心內(nèi)容主要包括實驗教學(xué)內(nèi)容和實驗教學(xué)方式兩方面。通過實踐教學(xué)改革,鍛煉學(xué)生自主學(xué)習(xí)和實驗操作能力,使學(xué)生掌握各種綜合技能。從我校歷年教學(xué)任務(wù)看,環(huán)境監(jiān)測實驗課程的實際教學(xué)效果受兩方面制約:第一,教學(xué)體系層次不明,缺乏連貫性。我校環(huán)境監(jiān)測實踐教學(xué)包括生產(chǎn)見習(xí)和課內(nèi)實驗兩部分,課時分別為1周和36學(xué)時。首先,實踐教學(xué)的總學(xué)時較少,不利于實踐活動的開展,學(xué)生實踐能力不能得到很好鍛煉;其次,生產(chǎn)見習(xí)以參觀外單位環(huán)境監(jiān)測為主要內(nèi)容,而課內(nèi)實驗限于教學(xué)條件,不能與見習(xí)內(nèi)容相統(tǒng)一,缺乏連貫性。第二,受限于課時,實驗教學(xué)內(nèi)容以驗證實驗為主,綜合性和設(shè)計性實驗少。課堂上,學(xué)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(guān)的教學(xué)加以補充,缺乏能力培養(yǎng)。第三,傳統(tǒng)教學(xué)模式不利于學(xué)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(xué)模式,在整個實驗過程中,實驗材料預(yù)備、實驗儀器調(diào)試由實驗技術(shù)員完成;實驗步驟和注意事項由教師整理后講解;學(xué)生僅僅在課堂上依賴實驗指導(dǎo)書,按部就班地進行分析操作。這樣學(xué)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(xué)方法和教學(xué)手段單一,不能發(fā)揮學(xué)生主動性和提高專業(yè)興趣。第四,考核方式不夠全面、科學(xué)。以往考核注重實驗結(jié)果的評定,依據(jù)課后上交的實驗報告來打分,考核方式存在漏洞,不能體現(xiàn)實驗操作,不能核查實驗數(shù)據(jù),不能反映實驗報告的個體差異性。這樣就導(dǎo)致了部分學(xué)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(shù)據(jù),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(gòu)建新型實踐教學(xué)體系,改革教學(xué)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(gòu)建新型實踐教學(xué)體系
環(huán)境監(jiān)測實踐的任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生掌握污染物監(jiān)測技術(shù)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(gòu)建實踐教學(xué)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(shù)、數(shù)據(jù)處理和質(zhì)量保證等內(nèi)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(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力。為此,我們將實踐教學(xué)內(nèi)容分為三個層次:基礎(chǔ)實踐、開放實踐、創(chuàng)新實踐。
1.基礎(chǔ)實踐。依據(jù)實驗室現(xiàn)有條件,結(jié)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(xué)生學(xué)到更多的監(jiān)測分析技術(shù)(如濃度分析方法、質(zhì)量分析方法、分光光度法、色譜分析等),使學(xué)生掌握基本的專業(yè)技能?;A(chǔ)實踐以驗證性實踐教學(xué)為主。
2.開放實踐。開放實踐是綜合實踐教學(xué)的重要訓(xùn)練單元,是掌握監(jiān)測技術(shù)的重要手段。開放實踐以課內(nèi)指導(dǎo)、課外實施的方式開展。圍繞設(shè)定的監(jiān)測任務(wù),從優(yōu)化布點和采樣方案、分析方法建立、數(shù)據(jù)處理等監(jiān)測過程,均由學(xué)生在課外分時段完成。課內(nèi)主要以樣品分析測試為主。這樣課內(nèi)外結(jié)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(wù)相結(jié)合,以團隊的形式參與,指導(dǎo)學(xué)生開展環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀監(jiān)測等綜合項目。一般服務(wù)于地方的監(jiān)測項目,往往是多因素的,這樣就需要學(xué)生組成團隊,進行分工合作。針對各自的監(jiān)測任務(wù),要求學(xué)生完成污染源調(diào)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(nèi)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(dān)指導(dǎo)工作:第一,指導(dǎo)學(xué)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(gòu)思和設(shè)計;第二,把握關(guān)鍵環(huán)節(jié),使學(xué)生得以完成監(jiān)測任務(wù),如采樣布點的優(yōu)化、分析方法的確定等;第三,通過設(shè)定處理任務(wù),來引導(dǎo)學(xué)生完成標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制和評價,加標(biāo)回收率、標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)評價分析方法和實驗操作,表征實驗方法準(zhǔn)確度和精密度,應(yīng)用模型擬合等,使其掌握實驗數(shù)據(jù)處理技術(shù);第四,提出監(jiān)測報告大綱,指導(dǎo)學(xué)生完成,并根據(jù)全過程的綜合實踐進行最終的總結(jié)和建議。
實踐證明,這種遞進式、全過程的教學(xué)體系,可以使學(xué)生對環(huán)境監(jiān)測技術(shù)由學(xué)會到熟練掌握,最后提升到有所創(chuàng)新,鍛煉和提高學(xué)生綜合運用能力。通過各種任務(wù)的設(shè)定,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性。
二、改革實踐教學(xué)模式
1.全過程參與模式。環(huán)境監(jiān)測包含了調(diào)研、布點、采樣、分析、數(shù)據(jù)分析等多項工作內(nèi)容。為了讓學(xué)生更好的適應(yīng)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(xué)模式,通過開放實踐和創(chuàng)新實踐體系,讓學(xué)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(zhǔn)和調(diào)試、樣品采集和保存、樣品預(yù)處理和分析等,我們改革了過去“全承包”式的教學(xué)模式,而以團隊形式全過程參與,完成從實驗準(zhǔn)備到實驗結(jié)束的整個過程。運用這種模式,學(xué)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(dǎo)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(wù)驅(qū)動模式。從上述的開放實踐教學(xué)和創(chuàng)新實踐教學(xué),教師將實踐教學(xué)總目標(biāo)分解為若干小目標(biāo),使得學(xué)生明確自己的任務(wù)和方向,在任務(wù)的驅(qū)動下進行自主探索和實踐,循序漸進地完成總體目標(biāo)。
3.網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)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(nèi)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(xiàn)代信息技術(shù),構(gòu)建虛擬實驗,讓學(xué)生完成實驗預(yù)習(xí),擴大其知識面。通過虛擬實驗項目,改變了以往學(xué)生在實驗預(yù)習(xí)中對實驗指導(dǎo)書抄錄而流于形式的現(xiàn)狀,真正起到預(yù)習(xí)的目的。
三、改革考核方式
以往對學(xué)生成績評定比較注重實驗結(jié)果,主要依據(jù)學(xué)生的實驗報告來評價,因而常常出現(xiàn)“做的好不如寫的好”的現(xiàn)象。為此,我們結(jié)合“全過程參與”教學(xué)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(yù)習(xí)或方案制定環(huán)節(jié)。實驗預(yù)習(xí)或方案制定,是環(huán)境監(jiān)測實踐開展的基礎(chǔ)。這個環(huán)節(jié),學(xué)生要將實驗指導(dǎo)書中的文字描述轉(zhuǎn)化為操作流程圖,以便理清各個步驟之間的關(guān)系,并設(shè)計出分析項目原始數(shù)據(jù)記錄表以及數(shù)據(jù)處理的方法。教師通過這個環(huán)節(jié)可以掌握學(xué)生對該實踐項目的認識程度,并作為考核評定的一項內(nèi)容,及時作出應(yīng)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(xué)生操作過程進行規(guī)范,糾正錯誤的操作習(xí)慣,規(guī)范數(shù)據(jù)記錄并現(xiàn)場備份保留原始數(shù)據(jù),以此杜絕學(xué)生隨意涂改數(shù)據(jù)的現(xiàn)象和抄襲現(xiàn)象,作為考核評定的一項內(nèi)容,來促進學(xué)生實驗的規(guī)范性和嚴(yán)肅性。
3.實驗數(shù)據(jù)處理和分析環(huán)節(jié)。實驗數(shù)據(jù)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(xué)生對已有知識的掌控能力,作為考核評定的一項內(nèi)容,來促進學(xué)生創(chuàng)新性。
在環(huán)境監(jiān)測實踐教學(xué)的構(gòu)建過程中,杭州師范大學(xué)生命與環(huán)境學(xué)院環(huán)境監(jiān)測課程組進行了嘗試與探索。已經(jīng)連續(xù)4屆采用“全程參與”式的教學(xué)模式,開展“校園環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測與評價”和“校園聲環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測與評價”的開放實驗項目,同學(xué)們積極參與,取得了良好的效果。
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