新時期下“環境監測實驗”教學改革初探

摘 要：文章介紹了“環境監測實驗”教學內容和方式的改革情況，提出“環境監測實驗”教學與校園環境監測結合起來的思想，將原來的驗證性教學實驗改革和創新為綜合性設計性實驗，將大型儀器引入到實驗教學，激發了學生參加實驗的積極性，從而提高實驗教學效果。

關鍵詞：環境監測實驗實驗教學 教學改革操作技能

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A

“環境監測實驗”是環境科學與工程及相關專業必開的一門專業基礎課程，它實用性強，涉及的知識面寬，如化學分析、儀器分析、物理測試和生物測試等，操作要求嚴格，實驗現象復雜多變，實驗數據處理量大，對數據精密度、準確度要求高，同時影響實驗成敗的因素多。針對該課程的特點，筆者總結出了與該課程相適應的實驗教學方法，收到了良好的效果。

一、加強基礎實驗訓練

1 讓學生參與實驗室的管理工作

實驗室管理工作包括包括實驗室藥品試劑、儀器設備、日常清潔等方面的工作。例如：在管理中，同學們了解了藥劑的價格，知道了配制試劑過程的繁雜，知道了節約使用化學藥品，改變了過去大手大腳的不良習慣；他們還會對有些同學實驗后忘記了斷電，不收拾實驗臺面等不良現象提出批評，培養了他們的責任感和義務感。

2 引導學生閱讀專業文獻，提高對實驗項目的理解

充分利用有關數據庫資源，如WorldSciNet、Elsevier SDOL、Engineering Village2、中國期刊網、萬方數據資源系統、維普中文科技期刊數據庫，引導學生查閱相關實驗資料。學生通過閱讀文獻，可以加深對實驗內容的理解。如在中國期刊網上可以檢索到專業論文：環境監測中4種COD測定方法的對比實驗。通過閱讀這個文獻，學生可以知道COD測定都有哪些方法，各自的優缺點和適用范圍，對于加大對COD的理解有很大的幫助，同時還可以提高他們科技論文的寫作能力。

二、結合校園積極拓寬實驗教學內容

1 改革實驗模式，給學生提供施展創新能力的平臺

以往的實驗課是教師要求學生按照實驗教科書的規定，把指定的實驗在實驗室按部就班地完成，這種注入式的學習方式能夠培養學生的基本操作技能，但在充分發揮研究性學習在學生能力培養中的重要價值方面存在局限。現在我們對一些實驗進行了改革嘗試，由完全的操作性實驗改為基礎性實驗、綜合性實驗、設計性實驗，取得了較好的效果。如將“大氣采樣器的使用”實驗改為給學生提供儀器和必要的便利，要求學生利用提供的儀器撰寫一篇科技小論文。為了完成這個任務，每個學生必須自己查資料，形成自己獨特的科學問題；用自己的個性化思路，自行設計實驗，選擇實驗的地點、時間，自己完成實驗，解決問題；按科技論文的格式要求寫出論文，論文有他們自己觀點和分析。有的學生還提出了儀器的不足和改進意見。對于有一定參考價值的論文可以鼓勵學生積極投稿，增強學生的自信心和參與競爭的能力。學生經過“實驗——研究——學習”這一過程，撰寫了，如下的論文：廣州大學城某一地點(學校的圖書館、教室、宿舍、交通干線旁、食堂等)的NOx時空分布及原因分析，并提出減污措施；廣州市大學城中環路NOx監測布點的簡易圖及其理由；光化學煙霧的形成及其規律；NOx的來源及其污染控制對策；光化學煙霧的形成及我國機動車尾氣污染原因分析；光化學煙霧及其化學特征；城市光化學煙霧的形成機制及其防治。此項改革嘗試，遵循因材施教的方針，尊重學生的能力差異和興趣取向，不僅使學生熟練掌握了實驗操作技能(因為每篇論文需要的數據量比原實驗課大)，使學生培養了嚴謹的科學態度、實事求是的習慣、還訓練了學生在實驗中學習、思考、協作的精神、創新意識和創新能力。

2 積極拓展實驗內容，為學生創新興趣的培養打下基礎

我們通過比較同一實驗項目的傳統測試方法與現代儀器測試方法的異同，讓學生全面了解測定方法的發展。在“環境監測實驗”教學中，我們保留了某些傳統的實驗，如重鉻酸鉀法測COD；也嘗試了COD的現代儀器測試方法，如用密閉消解儀一分光光度計測定COD，在實驗教學中通過傳統方法的訓練，學習水質COD的測定原理和基本實驗操作技能，通過用現代儀器測試方法了解儀器測試的原理，進而比較傳統方法與儀器方法在準確度、精度、測定速度、節能(耗水、耗電等方面)、方便程度、占地面積、野外適應性、耗材費用等方面的異同、利、弊、適用范圍及改進措施等方面，拓展原有的學習內容。刈于實驗課上沒時間完成的相關內容，如儀器的測試準確度、精度、適用范圍、替代試劑的選擇、開發等內容通過篩選有興趣、有余力的同學進行本科生科研立項，通過在教師指導下組織本科生的科研項目，完成教學的延伸學習和研究。學生科研為教學內容注入生機和活力，也提高了學生的學習興趣和科研熱情。

三、積極開展綜合及設計性實驗

1 增加綜合實驗和設計實驗

綜合實驗要求學生能綜合應用所學知識及多種實驗技能，解決有一定難度的實驗問題。設計性實驗是一種具有對科學實驗全過程進行初步訓練的教學實驗，它具有科學性、綜合性和探索性，對于培養學生的主動性、積極性、不斷探求的科學精神具有重要意義。這類實驗，教師應先根據相關的學習內容，提出幾個參考選題，選題要體現學科發展趨勢，注重理論和應用的結合。學生結合所學知識，以小組為單位，選做自己感興趣的內容，通過查閱文獻資料，獨立設計出實驗方案，然后集體討論，經過教師指導修訂，形成可行的方案，再由學生獨立完成實驗任務。如“氟離子選擇電極法法測定水中的F-”實驗，改變過去只有一種樣品的做法，給出了不同牌子的含氟牙膏組成的樣品，讓學生自選，來關注自己的生活實際，通過各組分的含量進行誤差處理，創造學生自己動手、動腦的實驗學習空間，激發了學生的學習興趣。

2 注重學生實際操作能力的培養

在以往的實驗教學中，傳統的教學方法由教師講授實驗目的、原理、操作步驟和注意事項，然后由學生操作。這種教學方法使學生始終處于被動狀態，對教師產生依賴心理，其結果必然造成學生實驗課前不預習、不思考，實驗時“照方抓藥”，對異常實驗現象不分析、不解釋的不良現象。L2—3’為了改變學生的依賴心態，我們嘗試在實驗教學中開展與學生生活聯系緊密的綜合實驗，這同時也提高了他們的操作能力。例如將原來2個實驗項目“水樣COD的測定”和“水樣BOD的測定”設計成與工程結合的綜合實驗項目“湖水富營養化評價”，實驗樣品不由實驗室統一提供，改為學生自行采集，測定樣品COD和BOD后，最后根據BOD、COD值評價其富營養化特征，學生實驗的主動性和積極性明顯提高；將“納氏試劑比色法測定水樣氨氮”、“亞硝酸鹽氮的熒光光度測定”和“水樣總氮測定”綜合成設計性實驗“廢水樣品中的全氮分析”，由學生自行設計廢水氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮、凱氏氮、有機氮、總氮測定方法，并由測定結果評價水體自凈情況，培養學生綜合設計實驗及優化分析方案的能力。另外，專業平臺強調經典與現代技術相結合，增加自動監測、在線監測等新的、先進的監測方法和先進設備相關的實驗內容。如用原子吸收測定土壤中Cr的含量，可以讓學生采集大學城不同功能區的土壤，教學步驟可以用下圖(圖])表示。

3 將大型儀器引入實驗教學

將原來本科生實驗很難接觸到的大型儀器引入教學，并在此基礎上開設設計實驗，這是培養學生綜合能力和科研素質的重要途徑。在此過程中，學生可以理解沒有任何一種分析儀器是萬能的，選擇合適、經濟、簡便的實驗方法是對他們綜合能力的檢驗。設計性實驗是將實驗課題交給學生，講明要求，讓他們查閱有關資料，選擇合適的實驗方法和試劑，獨立設計出實驗方案，然后集體討論形成可操作的實驗方案，獨立完成實驗任務。在此過程中，學生變被動為主動，培養了獨立分析問題、解決問題的綜合能力、創造性思維能力及科研技能，達到了理論聯系實際，學以致用的目的。設計性實驗課題的選擇是順利完成設計實驗的關鍵，應緊密聯系所學知識范圍及深度進行難易適中的選擇，從而使學生有所依據、有所發揮，才能達到預期的教學目的。例如，高濃度有機廢水中NH₃-N的測定，無機陽離子的測定可以選用比較先進的離子色譜，但離子色譜在多種離子同時測定上有優勢，單獨測定一種離子相對比較復雜，具有高濃度的有機物使前處理比較復雜，否則會影響色譜柱的壽命和出峰的形狀；比色法由于大量有機物的存在會影響顯色效果而予以排除；比較而言，離子選擇性電極法比較適合這種樣品的測定。例如把大型儀器原子吸收分光光度計引入到水的硬度測定項目。

四、結束語

實踐證明，“環境監測實驗”課程體系改革在改變學生對待實驗教學的態度，提高學生實驗動手能力，以及在培養學生良好的科學作風等方面都取得了明顯的效果。新的實驗教學方法有利于學生系統地掌握環境監測各個環節，有利于學生畢業后獨立操作能力的培養。同時，“環境監測實驗”課程體系的改革仍在繼續摸索和推進之中，還需要不斷總結完善，以期找到一條促進“高素質應用型人才培養”的實驗教學模式。

參考文獻

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(文字編輯、責任校對：龐龍斌)