構(gòu)建一個開放的環(huán)境化學(xué)實驗教學(xué)體系的論文
《教育部普通高等學(xué)校本科教學(xué)工作水平評估方案》中,明確要求各高校將“實驗室開放時間長,開放范圍及覆蓋面廣,效果好”作為建設(shè)目標。開放式實驗教學(xué)模式,就是要把實驗資源向?qū)W生開放,讓學(xué)生成為實驗的主體。與傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式相比,開放式實驗教學(xué)模式在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維、創(chuàng)新意識和提高學(xué)生的綜合能力方面具有無法替代的優(yōu)越性。結(jié)合實驗教學(xué)呈現(xiàn)出的基礎(chǔ)性與創(chuàng)新性相結(jié)合、個性化與社會化相結(jié)合的新趨勢,以及國內(nèi)各高校開放式實驗教學(xué)改革與實踐經(jīng)驗,我們從“環(huán)境化學(xué)”的配套實驗入手,以建立開放的實驗教學(xué)體系為目標,開展了一系列實驗教學(xué)改革,初步建立了新的開放式的環(huán)境化學(xué)實驗教學(xué)體系,并取得了可喜的成績。
1開放實驗有利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)
無論是從教育規(guī)律出發(fā),還是從人的認知行為來看,技能是可以由教師傳授的,而創(chuàng)造性是無法教出來的,必須經(jīng)由學(xué)生的自主行為進行創(chuàng)造性活動。創(chuàng)造一個寬松便利、能充分調(diào)動學(xué)習(xí)積極性、充分發(fā)揮個人潛能的開放實驗環(huán)境,對于加強學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)有著十分積極的作用,而開放實驗就是一個行之有效的途徑。
多年以來,在我國高等教育體系下培養(yǎng)的學(xué)生,一方面在理論知識的掌握上居世界各國學(xué)生的前列,另一方面學(xué)生的實踐動手能力、綜合分析能力普遍較差。綜合分析造成這種情況的一個重要原因就是,在我國教學(xué)體制中,訓(xùn)練學(xué)生實際操作能力的傳統(tǒng)實驗教學(xué)環(huán)節(jié)存在不少問題。首先,學(xué)生做實驗的主動性不夠。從實驗方法、內(nèi)容、步驟到思考題,基本上都是由教師事先決定的,學(xué)生沒有太多的選擇和發(fā)揮機會,不能調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性,更無法激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性。其次,實驗內(nèi)容存在“三多三少”的弊病:依附于理論教學(xué)的驗證性實驗多,有利于培養(yǎng)創(chuàng)造性思維的研究性、設(shè)計性實驗少;孤立的單元性操作實驗多,綜合性實驗少;經(jīng)典性實驗多,反映學(xué)科前沿的實驗少。實驗教學(xué)模式單一,多采用“抱著走”的教學(xué)方法。實驗講解面面俱到,教師的主導(dǎo)作用占盡優(yōu)勢,學(xué)生的主體地位卻無從體現(xiàn)。
在這種形勢下,國內(nèi)眾多院校都從開放實驗(室)的必要性和必備條件進行思考,在開放方式、途徑以及相應(yīng)的實驗室建設(shè)和管理等不同方面作了大量的有益探索,并形成了一個共識。
“開放實驗”應(yīng)以素質(zhì)教育為出發(fā)點,發(fā)揮實驗室的多重教育功能,以培養(yǎng)創(chuàng)新型復(fù)合型人才為目標。在此基礎(chǔ)上進行的開放模式的研究與實踐,主要有實驗內(nèi)容的開放和實驗室的開放兩大類,其中大多采取開放實驗室形式,包括實驗時間以及實驗場所開放。采取開放形式的實驗課程類型主要集中在公共課程和基礎(chǔ)課程,尤其是基礎(chǔ)化學(xué)類實驗課程進行的時間最早也最多,也有少量專業(yè)課程開放研究的報道。環(huán)境及相關(guān)科學(xué)是一門新興的交叉學(xué)科,其研究對象和研究內(nèi)容與人類自身的生存介質(zhì)和生存狀況密切相關(guān),然而,有關(guān)環(huán)境類專業(yè)的相關(guān)研究就顯得十分單薄,不能很好地實踐既定的培養(yǎng)目標。
2優(yōu)化實驗教學(xué)內(nèi)容,探索開放式實驗教學(xué)模式
20xx年,我們以培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的高素質(zhì)人才為目標,從教學(xué)基礎(chǔ)較好的“環(huán)境化學(xué)”課程入手,在教學(xué)方法與教學(xué)模式上進行了改革與探索。
2.1構(gòu)建合理的實驗課程內(nèi)容體系
課程內(nèi)容由課程教學(xué)目標所決定,課程內(nèi)容體系的構(gòu)建是課程建設(shè)的重點和難點。環(huán)境化學(xué)作為一門新興學(xué)科,它是研究化學(xué)污染物及對人類、生態(tài)體系可能帶來影響的化學(xué)物質(zhì)在自然環(huán)境中的化學(xué)變化規(guī)律的科學(xué)。從培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力這一視角出發(fā),我們按照基礎(chǔ)性原則、社會性原則統(tǒng)一協(xié)調(diào)構(gòu)建環(huán)境化學(xué)實驗教學(xué)體系�；A(chǔ)性原則指教學(xué)內(nèi)容堅持基礎(chǔ)內(nèi)容扎實,變革基礎(chǔ)知識的呈現(xiàn)方式,以活動的方式呈現(xiàn)認識、情感、行為等多種發(fā)展目標的基礎(chǔ)知識,不以現(xiàn)成結(jié)論方式呈現(xiàn)死的知識。社會性原則指教學(xué)內(nèi)容與當前國內(nèi)外環(huán)境保護相結(jié)合,教學(xué)內(nèi)容要反映環(huán)境化學(xué)新動態(tài)、新機遇、新挑戰(zhàn)等,使環(huán)境化學(xué)與當代環(huán)境保護的脈搏同跳動,以新理論、新方法、新技術(shù)來擴充多樣的前沿信息。
傳統(tǒng)的實驗課程大多依附于理論課,同一學(xué)科中各門課程的實驗教學(xué)內(nèi)容各自獨立,缺乏系統(tǒng)性,且經(jīng)常發(fā)生實驗教學(xué)內(nèi)容和方法相似或相同的低水平同層次重復(fù)現(xiàn)象,這樣不利于交叉學(xué)科、前沿學(xué)科內(nèi)容的引入,更不利于學(xué)生分析和解決問題的綜合能力的提高等。鑒于此,我們首先將實驗內(nèi)容從課程教學(xué)內(nèi)容中剝離出來,把實驗內(nèi)容加以匯總,淘汰與當前應(yīng)用脫節(jié)的陳舊老化的實驗內(nèi)容,更新和引入學(xué)科發(fā)展趨勢需要的實驗內(nèi)容;其次,把實驗教學(xué)內(nèi)容由簡單到復(fù)雜、由淺到深、由分散到系統(tǒng)地加以科學(xué)的重組,明確環(huán)境化學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容的層次性,將實驗教學(xué)內(nèi)容大概分為基礎(chǔ)性、綜合系統(tǒng)性、設(shè)計研究性3個基本層次。
基礎(chǔ)性實驗主要是對學(xué)生進行儀器設(shè)備的識別和操作,以及基本分析測試方法等基本技能的訓(xùn)練;綜合系統(tǒng)性實驗把知識點緊密相關(guān)的實驗內(nèi)容連貫起來,體現(xiàn)出內(nèi)容的系統(tǒng)性,通過這類實驗培養(yǎng)學(xué)生多維的、動態(tài)的、連貫的和有機組合的系列化操作技能,使學(xué)生綜合地接受知識,提高實際運用的能力;設(shè)計研究性實驗是授之于“漁”的實驗教學(xué)新模式,與學(xué)生的個性化教育相結(jié)合,充分發(fā)揮學(xué)生的特長,以培養(yǎng)學(xué)生獨立思考、綜合運用知識能力和設(shè)計創(chuàng)新能力為目的,我們針對性地設(shè)計了“重金屬在土壤-植物體系中的遷移轉(zhuǎn)化”、“有機農(nóng)藥在環(huán)境中的降解行為研究”、“土壤中重金屬的微生物生態(tài)效應(yīng)研究”等題目,供學(xué)生選擇。
2.2創(chuàng)造一個開放的探究平臺
在實驗教學(xué)體系革新優(yōu)化的前提下,我們還著重進行開放式實驗教學(xué)模式的探索與實踐,開放實驗資源,讓學(xué)生成為教學(xué)的主體,打破實驗室的局限,讓實驗活動走進現(xiàn)實環(huán)境,深入實際,切實體會環(huán)境問題與人類生活的息息相關(guān),培養(yǎng)具有社會使命感的專門人才。
首先,對于綜合系統(tǒng)性實驗和設(shè)計研究性實驗,改變按照教師事先擬定的步驟,一步一步去模仿的做法。教師僅提出選題和要求,允許學(xué)生自由組合形成一個實驗合作群體,學(xué)生根據(jù)所學(xué)的理論和方法,自己去想、去做、去發(fā)現(xiàn)問題、去解決問題。這樣,使學(xué)生能自主選擇,充分發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力,學(xué)生能夠親身體驗知識的力量、思維的奧秘和創(chuàng)造的神奇,從而逐步培養(yǎng)創(chuàng)新能力。此外,我們還改變原有的在固定時間里完成單一化實驗的教學(xué)模式,實行實驗室開放,拓寬實驗時間與空間。具體就是,不集中做實驗,只要求學(xué)生在一個規(guī)定時間跨度內(nèi)必須完成某一實驗項目,學(xué)生可以根據(jù)自己的實際情況與實驗室預(yù)約,安排具體的實驗時間,給學(xué)生提供更多的獨立思維空間和不斷操作的摸索過程。
環(huán)境科學(xué)專門人才培養(yǎng)的目標,不僅應(yīng)該著眼于寬厚的知識基礎(chǔ),更應(yīng)該強調(diào)學(xué)生社會使命感的培養(yǎng)。在實驗?zāi)Ｊ礁母镏?我們深深感到,有必要打破實驗室的局限性,深入實際環(huán)境現(xiàn)場,讓學(xué)生深刻地體會到自己作為未來的環(huán)境工作者所肩負的社會和歷史使命,因此,我們結(jié)合突出的環(huán)境問題來設(shè)計實驗項目,同時把多個知識點有機地結(jié)合起來。例如,在“水體富營養(yǎng)化評價”實驗中,我們改變以往由教師事先配制實驗用水體樣本的做法,將學(xué)生帶到真實的環(huán)境中,把題目布置給學(xué)生,學(xué)生結(jié)合所學(xué)的知識和技能,制定出嚴密可行的實驗方案,現(xiàn)場采集水樣,再帶回實驗室進行分析。與以往的做法相比,不僅鞏固復(fù)習(xí)了環(huán)境監(jiān)測實驗中有關(guān)水樣采集的原則與方法,對我們生活其中的具體環(huán)境進行了評價,還能在更深的層次上理解水體富營養(yǎng)化的成因及防治對策。
在“城市交通干道大氣氮氧化物日變化研究”實驗中,學(xué)生們帶著儀器設(shè)備走上城市交通干道,不僅采集到一手的現(xiàn)場實驗數(shù)據(jù),而且對汽車尾氣對城市大氣環(huán)境的影響有了真切的感受�，F(xiàn)場采集吸引了很多市民的眼球,面對著人們的好奇和提問,學(xué)生們也作了一回環(huán)保宣傳員。
3結(jié)束語
經(jīng)過幾年的探索與實踐,環(huán)境化學(xué)實驗課程建設(shè)的實效已經(jīng)凸顯,學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣明顯提高,對于理解環(huán)境化學(xué)領(lǐng)域研究動態(tài)及前沿、掌握研究環(huán)境化學(xué)問題的基本方法和手段、提高實驗數(shù)據(jù)的科學(xué)分析能力以及實驗技能產(chǎn)生了顯著的促進作用。在所有參與教師的共同努力下,我院的環(huán)境化學(xué)課程(含實驗)獲20xx年度國家級精品課程建設(shè)項目。在構(gòu)建環(huán)境化學(xué)實驗教學(xué)體系以及進行教學(xué)模式創(chuàng)新所進行的摸索及實踐過程中,在取得可喜成績的同時,我們對所出現(xiàn)的問題也保持著清醒的認識,并進行了認真的考慮。
在新的開放式教學(xué)體系中,實驗室開放相關(guān)的管理以及儀器設(shè)備的管理必須要跟上,需要制定并執(zhí)行好一系列規(guī)章制度,以確保實驗室開放教學(xué)的順利開展;實驗教師的教學(xué)和管理工作量大大增加,在核定工作量、加班補助、人員編制等方面,學(xué)校、院系等各級教學(xué)管理部門應(yīng)予認可;實驗室開放大大提高實驗儀器設(shè)備使用率的同時,儀器設(shè)備損壞率、元器件和各種材料消耗率也相應(yīng)增加,隨之而來的是實驗經(jīng)費的增加,應(yīng)設(shè)立實驗室開放的專項基金,以保證實驗室開放能長久高質(zhì)量堅持下去;實驗的主體是學(xué)生,一些實驗題目由學(xué)生自己選擇,學(xué)生之間的可比性降低,評分的難度加大,必須不斷完善對學(xué)生學(xué)習(xí)能力的評價機制,建立起多元化的實驗教學(xué)評價與體系。
本文是根據(jù)我們在環(huán)境化學(xué)實驗教學(xué)過程中的經(jīng)歷進行的一個小結(jié),也是浙江大學(xué)實驗室建設(shè)與管理資助課題“環(huán)境類本科實驗教學(xué)開放模式研究”的一部分內(nèi)容,期望為相同背景條件下課程的教學(xué)提供借鑒,同時更期望得到同行的指點與幫助。
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