具有多科性特色的环境专业实验教学的改革与研究
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【摘要】针对传统实验课程存在的问题，笔者提出了具有多科性特色实验教学模式的具体方法和措施，包括更新实验教材、实验设计内容注重多科性、传统授课模式与研究探讨式的教学模式相结合、拓展课后实验平台、完善实验课程的考核体系等几个方面，通过上述几个方面的改进，引导和培养学生学习兴趣、提高学生创新能力和应用能力。
【关键词】多科性 实验教学 环境专业
【基金项目】本文系“中国药科大学教学改革研究课题”、“中国药科大学研究性教学试点课程改革项目”的研究成果。
【中图分类号】G420 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2019）25-0197-02
实验课程是大学课程设置中的一类重要课程。实验课的教学过程中，需要学生在已掌握相关理论知识的基础上进行实际动手操作，不仅考查学生对理论知识的掌握情况，同时考查学生的动手能力、分析判断能力等各项能力。实验课程是将理论与实际相联系的重要纽带。设计新颖和完善的实验课程，不仅能够提升学生的动手能力，带给学生成功掌握相关知识的成就感，还能够激发学生主动学习的热情。我校于2009年开设了环境科学专业，旨在培养环境和药学的双料人才，以满足制药工业绿色科技发展的迫切需求。由于该专业具有药学与环境相结合的特色，且环境学科要求学生具有较强的实践能力，因此环境专业的实验实践课程的教学模式必须在传统模式的基础上进行创新和改革，体现学科交叉融合、多科性的特点[1]。
一、传统实验教学方法存在的问题
1.实验方法和内容陈旧
传统实验教学中涉及的实验内容不少为陈旧的基础实验[2]。随着环境专业领域的相关研究和分析测试技术的迅速发展，可将一些新的实验方法和实验内容引入课堂。陈旧的实验内容和方法不仅难以激发学生的学习兴趣，同时，随着科技发展逐渐被取代，应用的范围也越来越窄。因此，一方面要积极投入相关的实验仪器和设备经费，改善学生的实验条件；另一方面，要积极了解环境领域的热点问题，将合适的、具有一定新颖度的实验内容引入课堂。
2.学生对实验设计的参与度低
传统的实验教学中，学生对实验设计的参与度较低。一般实验课程的步骤为：学生进行课前预习，了解相关理论知识和实验操作步骤、注意事项；课上听老师讲解具体的实验原理、实验步骤、注意事项；然后进行操作实验。在此过程中，学生主要弄清的问题是“为什么这么做”（实验原理）和“需要怎么做”（实验方法），学生对实验内容只是被动的操作而不是主动的设计，难以激发起学生的实验热情。
3.实验时间有限
传统的实验课程时间有限[3]，因此课程设置的过程中，演示性、验证性的实验较多；综合性、系统性的实验项目较少。部分同学对有兴趣的内容很难开展进一步的实验探索，需要提供更多的实验平台和机会。
4.考核体系仅以操作和实验结果为导向
传统的实验教学较注重实验操作能力，对实验前期的文献调研、实验后期的数据处理及分析、结果讨论不够重视，也就是重操作能力，轻文献检索能力、观察能力、分析能力等。
二、具有多科性特色实验教学模式的具体方法和措施
1.更新实验教材
教材是教学内容和要求的具体体现，是授课老师传授知识的重要工具。实验讲义的更新中可以增加涉及环境领域目前研究的热点问题，例如环境材料学实验中可以涉及新型环境材料的制備等相关内容。此外，可以增加系统性实验的比例，例如某种新型环境材料合成后，可利用学生合成出来的材料进行具体的应用，去除水体中的抗生素等污染物，在此基础上对应用条件进行优化，强化实验的系统性。学生可参与实验的设计，激发自主学习的热情。基于实验课时间的限制，部分实验可以设置成选做实验，供有兴趣的同学进一步进行实验研究， 或者在课后利用学校的开放实验平台或者大学生创新创业实验平台进行。
2.实验设计内容注重多科性
实验设计过程中要注意将多门学科的知识有机串联起来，例如化学相关知识、环境工程原理的相关知识、药学的相关知识等。在环境材料学实验中，可以设计某种材料用于处理环境中的某类抗生素污染物。材料的制备和表征涉及到材料学的相关知识；需要处理的药物的物化性质和测定方法等涉及到药学、分析化学的相关知识；具体的处理方法涉及到环境工程原理的相关知识。
例如环境材料学实验中的一节实验课内容为：黏土材料对四环素的去除效果。考查了黏土材料对水体中四环素的吸附特性。该实验的设计既考查了环境材料学的相关知识，如黏土材料的一般特性，又考查了四环素的相关物化特性，例如其在不同pH下的分布，同时考查了环境工程原理中关于吸附动力学和吸附等温曲线的相关知识，此外在实验操作的过程中需要用到环境监测、分析化学的相关知识点，在采用origin或excel软件作图的过程中需要用到软件分析与数据处理课程的相关知识点，在对实验结果进行分析时，需要通过文献检索的方式检索相关文献，并通过文献调查推测可能的原因和机理。通过上述实验设计，可以将多门学科的相关知识点有机的串联起来，学生能够综合的、灵活的运用相关知识，真正的将理论与实践相结合。
3.传统授课模式与研究探讨式的教学模式相结合
在实验课程的教学过程中，可以采用研究探讨式的方式进行，加强实验课前的准备、课后的分析讨论环节。
实验课程的教学不仅仅是教师教会学生如何进行实验操作，更重要的是让学生能够根据基本的理论知识理解实验的目的，了解实验设计的基本方法和注意事项；不仅仅能够总结归纳出实验现象的基本规律，还应该对相关规律产生的可能原因进行文献调研，思考可能的原因。引导学生主动发现问题、解决问题，提高学生的学习兴趣和主观能动性。例如环境材料学实验中采用某种材料对某类污染物质进行处理，在学生动手实验前让学生主动进行文献调研、查找相关资料了解该污染物质的物理化学特性有哪些？该物质的分析测试方法有哪些？能够使用的处理方法有哪些？实验中使用的吸附法的优缺点有哪些？要研究该材料对污染物的吸附特性需要做哪些实验？准备如何设计该实验？除了实验讲义中提到的相关实验，还可以做哪些实验进一步说明该材料的吸附性能？如果要进行吸附机理的探究，还可以补充哪些实验？对材料进行哪些表征工作？采用研究探讨的方式进行教学一方面可以引导学生积极思考，发挥主观能动性，激发学生的学生兴趣和学习热情，另一方面可以串联不同课程的知识点，将不同学科的知识点进行有机的结合。此外，研究探讨式教学可以让学生将理论与实践相结合，灵活的应用相关理论知识；还有助于学生创新能力的培养，对学生发散思维和逻辑思维能力的培养有重要作用。
4.拓展课后实验平台
由于课堂的实验时间有限，对于学生有兴趣进一步进行研究的相关实验，可以在课后进行。指导老师可借助学校的开放实验平台和大学生创新创业项目的实验平台，对学生有兴趣的实验现象进行进一步研究。在实验过程中，要注重教师与学生的交流和互动，引导学生查阅文献，根据多门学科的相关知识对实验现象进行深入的分析和思考，进一步设计实验，挖掘实验现象背后的机理问题。
5.完善实验课程的考核体系
实验课程的考核体系不能仅仅关注操作是否正确、测定的结果是否准确。在满足操作、结果达标的基础上，还需要考查学生对于实验设计、文献检索、数据处理与分析、软件操作、结果分析和探讨等方面。
三、结语
针对传统实验课程存在的问题，笔者提出了具有多科性特色实验教学模式的具体方法和措施，包括更新实验教材、实验设计内容注重多科性、传统授课模式与研究探讨式的教学模式相结合、拓展课后实验平台、完善实验课程的考核体系等几个方面，通过上述几个方面的改进，引导和培养学生学习兴趣、提高学生创新能力和应用能力。
参考文献：
[1]史静，陈建秋.药学类高校环境专业“教研结合”教学模式的研究[J].课程教育研究，2016，2：3-4.
[2]祁晓津.有机化学实验教学改革与学生创新能力培养的研究[J].当代化工研究，2018，11：56-57.
[3]张成.人体及动物生理学实验教学改革探究[J].首都师范大学学报（自然科学版），2018，39：67-70.
作者简介：
史静（1984-），女，汉族，江苏南京人，中国药科大学工学院副教授。
许正文（1980-），男，江苏南京人，南京信息工程大学环境科学与工程学院副教授。
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