2023年环境化学实验教学的再设计.docx

环境化学实验教学的再设计 　　摘 要：本文介绍了近年来武汉大学环境科学专业环境化学实验课程教学体系的运行情况，针对实验教学中存在的问题，重新探讨了环境化学实验教学改革的思想、新教学体系的建立以及开设设计性自选实验的方法。　　关键词：环境化学实验课 实验教学 课程建设 设计　　中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2023）04（b）-0124-02　　环境化学实验作为环境科学专业的一门核心课程，20多年来，我们始终坚持以全面提高学生的综合素质为中心，以培养环境科学专业创新人才为目标，围绕课程体系健设、教学方法改革、实验教材优化、实验室建设等方面开展了大量的工作，逐步形成了具有特色的实验教学体系。2023年环境化学获批国家级精品课程；同年，“环境科学与工程实验教学中心〞成为湖北省级实验教学示范中心，形成了一个培养复合型、创新型人才的综合平台。尽管如此，上一轮的教学体系改革也已经过去了10年，一些新的问题表现出来，我们也做了新的思考和再设计。　　1 运行情况　　按照原定的课程体系，整个实验内容包括根底性、综合性和选择性设计实验三个层次，涉及环境化学实验技能的根本训练；一些典型污染物的分析测定；污染物的环境行为及污染物治理四个方面。　　教师在实验过程中联系理论教学介绍实验的研究意义和原理、实验方法，进而引导学生思考所采取的方法可以用于那类问题的研究，举一反三，启发他们的思维；及时将学科的前沿技术介绍给学生，不断更新讲授内容，开阔他们的视野；遇到容易混淆的问题在实验课课堂上进行启发性提问和交互式答复，梳理出问题之间内在的联系与区别，加深他们对问题本质的认识；对于新实验仪器和特殊的操作技巧进行示范并要求学生结合仪器分析、环境监测等实验中的实验技术灵活应用，训练他们的动手能力；对实验数据要求采用科学数据处理软件Microcal Origin进行处理，标准实验数据的表述；每一实验都设计了具有一定灵活性的思考题，要求学生在提交实验报告时予以答复，一方面促使学生稳固所学内容、总结存在的问题，另一方面有利于教师了解学生对知识的掌握程度。　　选择设计实验是最能表达本课程特色的一个方面。在教学方法上我们融开放式、讨论式、研究式于一体；在内容选取上将主讲教师团队原创性的研究成果转化为实验工程，从某种意义上代表了本学科领域或研究方向的新思想、新方法和新技术，不仅内容新颖，针对性和实用性都很强；在实验形式上，由老师提供假设干选题，提出根本要求，学生查阅资料，自主设计实验方案；在教学组织上将学生分成假设干个小组，成员间的分工与合作，联手设计，培养了学生的团队意识。　　2 几个实例　　“萘的辛醇—水分配系数的测定〞，要求学生掌握摇瓶法。教师除讲解其意义和测定方法外，让学生明确分配系数Kow与有机物的正辛醇溶解度So和水溶解度Sm之比的区别，该方法的适用范围，并介绍色谱法和定量结构-活性相关分析（QSAR）等方法，鼓励有兴趣的学生用估算法与自己的实验结果进行比较。　　“水中羟基自由基的间接法测定〞是一个设计实验工程，学生已经从在前面的实验“活性染料在水溶液中的光化学降解〞利用羟基自由基完成了对橙黄Ⅱ的降解，具备了一定的根底知识，学生对这一选题很有兴趣。为了使设计实验既能给学生提供了较宽阔的思考空间和选择余地，发挥各自的创造力又能够实实在在地完成实验，我们要求学生以实验室现有的实验条件和仪器设备为根底，在设计性实验中强调务实，提倡采用可靠、经济、简单、平安的实验方法和手段。在这样的前提下，学生分小组查阅文献，经讨论、综合后提出初步的设计方案（包括方法原理、仪器及实验耗材、实验步骤等），然后由老师进行点评，提出存在的问题与缺乏，学生进行修改、补充，完成二次设计，使设计根本合理后，进入方案的实施阶段。在实验过程中教师及时和学生交流，对出现的过失允许重复，完成实验后要求按照论文形式提交实验报告。对学生的评价不是以实验结果为主，而是将重点放在设计思路、分析问题解决问题的能力以及对实验结果的分析讨论上。从完成情况看，既有采用苯为捕获剂，液相色谱检测苯酚的；也有选择异丙醇酮为捕获剂，气相色谱检测丙酮的，殊途同归。通过对不同方法进行比较，使学生对相关的知识有了更生深入的理解，收获颇丰。　　3 几点经验　　（1）重视根底的同时拓宽知识面。在实验教学中，较多的采取了探索性实验的模式，在选择设计实验环节中调动了学生的积极性和求知欲，把他们对于本课程的有关思考融入了实验设计当中，有益于培养创新人才。　　（2）学科前沿和教师的研究方向有机结合，重点突出。课程的教学同时表达了开展性，不断更新教学内容，做到与时俱进。　　（3）实验室对学生全面开放，必做实验和选做实验相结合；支持学生独立设计实验方案；鼓励学生用同样方法解决不同问题和用不同方法解决同一问题；学生实验能力和综合素质得到明显提高。　　（4）紧密结合环境化学研究方向，指导学生参与各类科研工程，拓展学生的知识结构，开阔科学视野，促进学生自主学习和创新能力的培养。　　4 存在的主要问题　　（1）内容设置不够全面，缺乏用高级手段表征污染物环境归宿的实验，比方，质谱方法的应用；实验热点科学问题相关的实验需要加强例如POPS与纳米技术等；缺乏大气环境化学实验。　　（2）宽度与深度关系的把握有待完善，局部内容深度不够，例如光源的辐射光谱实验、土壤离子交换实验；有关环境化学理论计算原理与方法方面的内容还比较薄弱；个别设计实验难度偏大，很难在现有学时下完成。　　（3）设计实验的教学组织有待加强，局部学生的设计方案无视实验室的现有条件和技术水平，很不现实，这方面需要教师积极引导；个别学生主动性不够，有依赖思想，应采取有效的考评制度，促使每个学生都能得到全面的锻炼。　　5 再设计及思考　　在全面评估现有的教学体系后，我们对实验体系进行了再设计，如表1。　　环境化学实验的教学是一个复杂的系统和过程。在实验教学中既要表达“动手〞特点，又要表达理论与实践结合之后更高层次上的科学素质的提高。在实验课程体系建设上以重视根底、强调综合、提倡创新的目的，在实践中不断寻求新的突破，以求保持实验课程的内容和实现手段的先进性，用丰富的教学内容，和不断创新教学方法，鼓励探究性学习，为学生开启了一扇探索之门，使学生的综合素质得到全面提高。　　参考文献　　[1] 吴峰，张琳，肖玫，等.环境化学实验教学综合改革及其实践[J].实验室研究与探索（统计），2023，22（5）：172-175. 此资料由网络收集而来，如有侵权请告知上传者立即删除。资料共分享，我们负责传递知识。