环境科学专业综合设计实验教学改革研究论文
时间：2021-08-31提升综合设计实验能力是培养环境科学专业本科生的思维能力和创新意识的重要方面。本文在环境科学专业的培养目标的指导下分析了本专业实验课程设计中存在的问题，提出了以完善学科专业课程知识结构和提高学生实践能力为核心，结合有关科研项目的研究实践，总结探索性较强的课程改革方案。
环境科学专业是一个较特殊的专业，是几乎横跨所有学科，与人类生活息息相关的专业。因此人才培养的宗旨是利用物理、化学、生物等基础知识为日常生活的环境问题解决服务[1，2]，强调实验技能与理论知识的融会贯通，其工程实际应用的基础是环境监测综合实验设计能力[3]。
一、我校环境科学专业实验课程设计存在的主要问题
我国大部分高校的实验课程依然是以演示培训性为主，缺乏综合实验的设计，以我校环境科学专业实验课程为例，主要存在以下几个方面的问题：
其一，该专业带有较强的实验技能要求，横跨物理、化学、生物多门基础学科，基础过程量巨大，而现有的教学计划和实验条件仅能满足理论性和部分基础性培训的要求，难以达到对学生技能性和理论联系实际的强度要求，往往造成学生了解环境监测的方法，也了解检测实验所需的实验仪器和试剂，但不知道如何设计具体的实验方案，形成典型的能说不能做和高分低能现象。
其二，当前实验教学体系主要是以专业课程为主组织实验教学，缺乏具有一定的综合性、创新性，且能够贯通多门课程的配套实验内容设置，同时固定的实验步骤导致学生的学习积极性和主动性不高。
其三，环境科学是一门理论性与实验性均很强的学科，其技术与应用的知识更新速度之快，可以说是一日千里。特别是环境监测技术的飞速发展使环境问题的研究日新月异，导致专业建设出现一定的滞后性，导致课堂所学、实验中所用并非当前先进或主流的技术，甚至有的是已淘汰的技术。
综上所述，如何强化学生能力和技能培训，克服专业建设的滞后性并提高学生的学习积极性和主动性就成了本专业建设的重点和难点。从理论上讲，解决强化学生能力和技能培训的问题，需要改善的必要实验条件和增多实验课程的设置，这在我校是难以做到的;克服专业建设的滞后性，就意味着要经常调整教学计划和内容，这与现行管理体制是有冲突的;提高学生参与并设计实验的积极性和主动性，则需要经常调整实验教材。同时，上述问题隐含着一个更深刻、更难以解决的问题——教师的业务水平及知识的与时俱进问题。
二、环境科学专业实验促教学实训培养模式的建立
为了充分解决上述教学实践过程中存在的问题，根据当前环境科学学科建设构架和学生培养的`目标，结合社会对人才的需求，尤其是专业能力和岗位要求，选取与我们日常生活与健康息息相关的环境质量问题为研究对象，重点研究科研和实验教学这两个环节有机融合的方案，探讨以实验促教学的人才教学培养模式。环境科学专业实验促教学实训培养模式具有如下特点：
1.在教学方式上，将目前学科研究热点融入案例教学实训，弥补现有的单一教学方式的不足，例如，知识更新过慢、内容枯燥、学生参与性不高等缺点。
2.在教学内容上，综合实验的相关内容具有鲜明的代表性、知识综合性和交叉性，给学生提供较好的知识应用平台，有利于学生对所学的知识的积累与掌握。
3.在组织形式上，结合培养方式将学生融入综合实验的设计过程中，引导学生分组参与文献调研与实验方案的设计，注重学生之间的协调与沟通。
4.在人才培养模式上，强调因材施教，自主学习与探索，注重学生的全面发展和专业个性化发展。
三、实验设计方法
考虑到专业的特殊性及我国的环境污染现状，选择激发学生探索兴趣的环境问题为研究对象(如校园空气质量等)，采用学生自主设计实验方法，老师分组指导的方式进行研究。综合设计实验进行的主要步骤如下：
1.明确研究对象：随着工业化程度的提升，人类活动对环境的干扰程度日益增加，使某些污染物进入环境中，呈现出足够的浓度，从而危害人类和其他生物体的健康的现象。环境质量监测是确定污染程度的必要手段。鼓励学生利用我校教学、科研资源，特别是我校图书馆的图书资源及各类电子网络资源，了解本领域课题研究的最新进展情况，明确研究对象。
2.实验设计思路：通过环境背景的调查，确定监测和评价的主要污染物;布设监测网点进行环境质量现状监测和分析;对调查和监测结果进行系统分析;建立和选择评价模式，对环境质量现状作出评价。
3.实验方案的确定：①监测点的布设，根据布设采样点的原则要求布设采样点并确定采样数目;②确定采样频率、采样时间及安排;③确定采样、分析及数据处理方法。
4.完成研究报告。
四、问题与对策
在近两年的课题研究与教学实践中，以我校环境科学专业的部分本科生为培养对象，按照本文所提出的综合实验设计促教学培养模式进行实践研究，其主要存在的问题是：其一，实验设计过程中需要大量文献调研，文献中的前沿技术，专业课程的教学进度及课程知识积累难以保持一致;其二，在该培养模式中，学生在实验室的时间大大延长，对实验室管理人员的工作带来了一定的影响。
对于上述主要问题，可通过以下途径予以探索和改善：其一，适当通过建立相应的制度，建议在专业课程的教学过程中增加前沿知识的讲授和锻炼学生对前沿知识的阅读能力;其二，加大学生实验规范性教育力度，提高学生实验过程中的实际操作能力。
五、结语
本文针对环境科学专业本科生迫切需要增强综合实验设计分析能力提升的问题，提出建立实验促教学实训的教学模式和具体实施方案。经过实践发现，该方案在一定程度上提高了学生的知识实践技能水平。
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