環(huán)境科學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與改革探析

章愛群 張哲 胡超 王有寧

【摘要】本文在分析環(huán)境科學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)況的基礎(chǔ)上，結(jié)合問卷調(diào)查了解學(xué)生的實(shí)驗(yàn)課教學(xué)效果，提出了對實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改革的幾點(diǎn)想法和措施。通過對實(shí)驗(yàn)課程安排的合理性進(jìn)行討論，認(rèn)為對實(shí)驗(yàn)的類型和課時(shí)要進(jìn)行豐富和適當(dāng)拓展，以提高環(huán)境科學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，保障大學(xué)生專業(yè)技能和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】環(huán)境科學(xué) 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 改革

【中圖分類號】G423.07 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2014）8 -0037-02

環(huán)保產(chǎn)業(yè)被稱為21世紀(jì)的朝陽產(chǎn)業(yè)，有著巨大的發(fā)展?jié)摿1，2]。目前，我國環(huán)保產(chǎn)業(yè)人才嚴(yán)重不足，尤其缺乏能在生產(chǎn)領(lǐng)域解決實(shí)際問題的高素質(zhì)環(huán)保應(yīng)用型人才。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是環(huán)境科學(xué)理工類專業(yè)主要的教學(xué)內(nèi)容，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革是實(shí)現(xiàn) “十二五”國家中長期教育規(guī)劃的重要部分，是切實(shí)提高新時(shí)期大學(xué)生實(shí)踐動手能力的主要途徑，也是高等院校進(jìn)行學(xué)科建設(shè)的重要內(nèi)容[3]。為了讓學(xué)生掌握有關(guān)知識和技能，從而獲得較高的專業(yè)技能和應(yīng)用能力，需要改革傳統(tǒng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主的教學(xué)方式，向系統(tǒng)性的實(shí)踐教學(xué)轉(zhuǎn)變。開展系統(tǒng)性的實(shí)踐教學(xué)可以明確教學(xué)目的，有機(jī)結(jié)合課堂教學(xué)與實(shí)踐環(huán)節(jié)，使基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)課全面落實(shí)理論與實(shí)際相結(jié)合的原則，將實(shí)踐環(huán)節(jié)與課堂教學(xué)融合成一個(gè)有機(jī)整體。

一、湖北工程學(xué)院環(huán)境科學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式現(xiàn)況

（一）學(xué)校概況

湖北工程學(xué)院是由湖北省人民政府舉辦的普通本科高校。現(xiàn)設(shè)涵蓋理學(xué)、工學(xué)、農(nóng)學(xué)、醫(yī)學(xué)、文學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、教育學(xué)、管理學(xué)、法學(xué)、藝術(shù)學(xué)等10大學(xué)科門類60個(gè)本科專業(yè)的15個(gè)教學(xué)學(xué)院。環(huán)境科學(xué)專業(yè)2003年開設(shè)以來，各專業(yè)課的實(shí)驗(yàn)課經(jīng)歷10年本科生的教學(xué)實(shí)踐，由初期的摸索到日趨成熟，并積累了豐富的實(shí)踐教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。目前，培養(yǎng)具有更高實(shí)踐能力和應(yīng)用能力的優(yōu)秀環(huán)境后備人才已經(jīng)成為實(shí)踐教學(xué)課程體系乃至整個(gè)人才培養(yǎng)方案改進(jìn)的重點(diǎn)。

（二）實(shí)驗(yàn)教學(xué)情況

自從1998年7月教育部頒布新修訂的《普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄》以來，我國開設(shè)環(huán)境科學(xué)的一百多所高校對本校人才培養(yǎng)方案進(jìn)行了修訂，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)取得較大進(jìn)展，體現(xiàn)在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)得到加強(qiáng)，據(jù)張承中[4]等“高等學(xué)校環(huán)境類專業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)現(xiàn)狀調(diào)查及教學(xué)改革思考”一文中統(tǒng)計(jì)，我國環(huán)境科學(xué)專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)占學(xué)時(shí)平均約為29.5%。該文同時(shí)也提出，雖然實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)呈現(xiàn)多樣性發(fā)展趨勢，也出現(xiàn)一系列問題，“主要反映在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)缺乏系統(tǒng)性和創(chuàng)造性”。重慶文理學(xué)院將課程實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、專題設(shè)計(jì)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等實(shí)踐性教學(xué)進(jìn)行深層次的、系統(tǒng)的、交叉的和獨(dú)立的改革和重組，將實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)與生產(chǎn)第一線結(jié)合，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際生產(chǎn)問題的能力，以實(shí)現(xiàn)學(xué)生零距離上崗的應(yīng)用型人才為培養(yǎng)目標(biāo)[5]。蘇州科技大學(xué)則充分利用環(huán)境科學(xué)與工程省級重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、省級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)點(diǎn)等實(shí)驗(yàn)條件，利用教師的科研項(xiàng)目和課題，帶動學(xué)生參加科技創(chuàng)新活動，使其基礎(chǔ)實(shí)踐能力、專業(yè)實(shí)踐能力、綜合實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識在實(shí)驗(yàn)室和其它實(shí)習(xí)、實(shí)訓(xùn)場所得到訓(xùn)練和提高。目前我校按照學(xué)校專業(yè)教學(xué)計(jì)劃，環(huán)境科學(xué)專業(yè)主干課程實(shí)驗(yàn)課開出率為100%，有環(huán)境生物學(xué)、環(huán)境化學(xué)、環(huán)境土壤學(xué)、環(huán)境微生物學(xué)、環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境信息系統(tǒng)等13門課程開設(shè)了共240學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)課程。環(huán)境科學(xué)專業(yè)的學(xué)時(shí)學(xué)分構(gòu)成比例基本能滿足實(shí)踐教學(xué)數(shù)量的要求，提高實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)質(zhì)量成為提高學(xué)生專業(yè)素質(zhì)的關(guān)鍵。其中，加強(qiáng)主干課程課堂教學(xué)與實(shí)踐環(huán)節(jié)的有機(jī)結(jié)合，明確實(shí)踐環(huán)節(jié)要求并強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)課程中專業(yè)技能培養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)是當(dāng)前教學(xué)改革的首要目標(biāo)。

（三）環(huán)境科學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)情況反饋

環(huán)境類專業(yè)經(jīng)過98年重新設(shè)立一級學(xué)科后的十年多快速發(fā)展后，各個(gè)高校都對實(shí)踐環(huán)節(jié)進(jìn)行了廣泛和深入的探索，各門課程的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)和實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)成熟并規(guī)范起來。但不同高校因?yàn)榘l(fā)展速度、研究方向、教學(xué)資源、學(xué)生就業(yè)方向等諸多方面的差異，其實(shí)踐環(huán)節(jié)都需要借鑒他人的同時(shí)進(jìn)行適合自身特點(diǎn)的長期實(shí)踐探索。2008年國家環(huán)境保護(hù)總局改部以來，環(huán)保局等環(huán)境類行業(yè)對環(huán)境類專業(yè)畢業(yè)生需求增多的同時(shí)，也凸顯出對實(shí)踐能力的更高要求。我校有立足地方并服務(wù)地方的政策，教學(xué)也提倡產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，所以目前的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)也需要有所改進(jìn)和提高。環(huán)境科學(xué)專業(yè)和環(huán)境工程專業(yè)都是理論性、技術(shù)性、實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)，涉及面廣，包括地學(xué)、生物學(xué)、化學(xué) 、物理學(xué)、醫(yī)學(xué)、工程學(xué)、數(shù)學(xué)等多種學(xué)科的知識[6]。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，環(huán)境污染的問題也愈加突出，環(huán)境科學(xué)人才的實(shí)踐能力愈加重要。為此在環(huán)科系學(xué)生中做了一份調(diào)查，以了解學(xué)生的實(shí)驗(yàn)授課基本情況。

1、調(diào)查方法

采用問卷調(diào)查方式，發(fā)放問卷137份，回收有效問卷135份，無效問卷2份。

2、調(diào)查結(jié)果

表一 環(huán)境科學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)情況調(diào)查表

問卷內(nèi)容 回答統(tǒng)計(jì)

1.你每周平均做多少次實(shí)驗(yàn) 44.45%的人周平均做4-5次或以 上

2.你有利用課余時(shí)間做過實(shí)驗(yàn)嗎 54.81%的人有過

3.你有志愿來過學(xué)校實(shí)驗(yàn)室工作嗎 42.22%的人有過

4.你在做實(shí)驗(yàn)之前有沒有預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 70.37%的人只是粗略地看了下

5.你愿意自己去做探究性實(shí)驗(yàn)嗎 20%的人表示不愿意

6.實(shí)驗(yàn)操作過程中個(gè)會有嘗試其他方法

的想法嗎 65.93%的人因?yàn)闀r(shí)間緊迫不予考慮

7.你做實(shí)驗(yàn)的成功率大概有多少 43.7%的人成功率在90%以上

8.你認(rèn)為靠學(xué)校開設(shè)的幾節(jié)實(shí)驗(yàn)課

能很好地掌握本專業(yè)操作技能嗎 34.81%的人認(rèn)為不能，54.07%的人 認(rèn)為可以掌握些許

9.你感覺你的實(shí)驗(yàn)技能有提高嗎 62.96%的人表示提高了一點(diǎn)

10.你喜歡做實(shí)驗(yàn)嗎 2.96%的人不喜歡做實(shí)驗(yàn)

調(diào)查結(jié)果可以看出：大部分學(xué)生每周結(jié)合課余時(shí)間經(jīng)常做實(shí)驗(yàn)，并有志愿來實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)，其實(shí)驗(yàn)態(tài)度積極向上，僅僅有少部分人表示不喜歡做實(shí)驗(yàn)；有很多學(xué)生表達(dá)了想做探究性實(shí)驗(yàn)的意愿，這就恰恰表明了學(xué)校在實(shí)驗(yàn)類型安排上探究性實(shí)驗(yàn)的缺乏；實(shí)驗(yàn)過程中由于時(shí)間緊迫，過半學(xué)生沒有實(shí)踐更多方法做實(shí)驗(yàn)的想法；雖然做實(shí)驗(yàn)的成功率較高，卻仍有大部分學(xué)生認(rèn)為自己的實(shí)驗(yàn)技能只提高了一點(diǎn)，并且對掌握本專業(yè)技能的程度持消極態(tài)度。

另外一方面，往屆畢業(yè)生和在讀的10、11和12級本科生也反映在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的不足和一些改進(jìn)意見，結(jié)合幾位專業(yè)課教師意見，體現(xiàn)在這樣三個(gè)方面：（1）傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中存在諸多弊病，實(shí)驗(yàn)教師是傳授知識和技能的主體，而學(xué)生則被動地接受知識和技能，這種教學(xué)多采用注入式。實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生缺乏主動思維和創(chuàng)新，只需按實(shí)驗(yàn)教材“依樣畫葫蘆”。同時(shí)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教材的滯后性導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和形式都表現(xiàn)出嚴(yán)重的滯后現(xiàn)象；（2）目前許多大學(xué)畢業(yè)生名不符實(shí)，動手能力差，創(chuàng)新思維缺失，達(dá)不到社會的要求，而許多用人單位找不到急需的合格人才，這反映了教育供給和社會需求的脫節(jié)。動手和應(yīng)用能力主要是來自于實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐，傳統(tǒng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式已經(jīng)不符合社會的需求，需投入更多的精力對實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)模式做更多的探索；（3）與理論要求相對應(yīng)，實(shí)驗(yàn)課開設(shè)范圍應(yīng)該得到更大更深入的拓展，切實(shí)培養(yǎng)學(xué)生對相關(guān)理論和應(yīng)用方面的知識技能。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容受制于實(shí)驗(yàn)條件，同時(shí)實(shí)驗(yàn)條件也受益于明確的實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮陀?jì)劃，所以，系統(tǒng)性得到加強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)計(jì)劃也會大大促進(jìn)實(shí)驗(yàn)條件的拓展和實(shí)驗(yàn)資源的充分有效利用。

二、環(huán)境科學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程改革建議及措施

（一）科學(xué)合理地安排每學(xué)年課程

結(jié)合環(huán)境科學(xué)專業(yè)大學(xué)期間各類別課程安排和大二大三課程數(shù)量及課時(shí)統(tǒng)計(jì)情況發(fā)現(xiàn)，大一主要課程是公共基礎(chǔ)課和專業(yè)基礎(chǔ)課，大二和大三課程主要是專業(yè)主干課和專業(yè)選修課，集中綜合實(shí)踐課安排在大四以增強(qiáng)實(shí)踐動手和解決問題的綜合能力。課程數(shù)量和課時(shí)安排在大二和大三時(shí)有待改善，大二每學(xué)期平均總時(shí)量288節(jié)，專業(yè)課只有三門，上學(xué)期沒有實(shí)驗(yàn)課程安排，下學(xué)期亦只有兩門實(shí)驗(yàn)課共32學(xué)時(shí)。大三總課時(shí)較大二增加了44.4%，每學(xué)期課程數(shù)量平均為10門，有7門課程開設(shè)實(shí)驗(yàn)課，且均為專業(yè)課。

因此到了大三，理論課和實(shí)驗(yàn)課扎堆聚集，很難讓學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)掌握以后賴以生存的專業(yè)技能。科學(xué)合理地安排課程，把大三的一些基礎(chǔ)性的理論課和實(shí)驗(yàn)課安排到大二，結(jié)合大二專業(yè)基礎(chǔ)課程的教學(xué)，通過必備的專業(yè)基礎(chǔ)理論和實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)既有利于提高學(xué)生們對專業(yè)的興趣也為后期動手能力、實(shí)驗(yàn)技能的提高打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（二）豐富實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)涵體系

調(diào)查結(jié)果表明，僅有少數(shù)學(xué)生表示不喜歡做實(shí)驗(yàn)，大部分學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的成功率還是頗高的，然而想要做探究性實(shí)驗(yàn)的學(xué)生只有少部分，由此可以追溯到實(shí)驗(yàn)類型安排上的不合理。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是授之以“漁”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式，與學(xué)生的個(gè)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(dú)立思考、綜合運(yùn)用知識的能力和設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力為目的[7]。目前專業(yè)課實(shí)驗(yàn)多數(shù)是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，課程安排中缺乏綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，不利于學(xué)生個(gè)性的形成，學(xué)生的創(chuàng)新能力也得不到鍛煉。

（三）實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)模式改革

對于探索性和設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，往往需要很長時(shí)間才能完成。此類實(shí)驗(yàn)允許和鼓勵(lì)優(yōu)秀學(xué)生在課下投入更多的時(shí)間、在不同的地點(diǎn)完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。學(xué)校保證每個(gè)項(xiàng)目有適當(dāng)?shù)慕?jīng)費(fèi)支持，確保實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行，培養(yǎng)優(yōu)秀學(xué)生的專業(yè)興趣和自信[8]。以往實(shí)驗(yàn)課時(shí)都是固定的從第幾節(jié)課到第幾節(jié)課，可以嘗試打破固定思維的束縛，只設(shè)定開始時(shí)間，將結(jié)束時(shí)間設(shè)置為開放性的。這樣，學(xué)生就不會出現(xiàn)因?yàn)閷?shí)驗(yàn)課時(shí)不夠而放棄對實(shí)驗(yàn)的拓展思考。國外部分高校將課堂教學(xué)與實(shí)踐環(huán)節(jié)緊密結(jié)合，使基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)課均與實(shí)踐環(huán)節(jié)有機(jī)結(jié)合，融為一體，形成以主干課程為核心，課堂教學(xué)與實(shí)踐訓(xùn)練相結(jié)合的培養(yǎng)模式，同時(shí)加強(qiáng)了實(shí)踐環(huán)節(jié)學(xué)分學(xué)時(shí)比例。如美國德克薩斯農(nóng)工（Texas A&M）大學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)占總學(xué)分28.1%；德國Paderborn大學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)占總學(xué)時(shí)25%以上；挪威科技大學(xué)（Norwegian University of Science and Technology）自1997年開始將傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)和課堂教學(xué)結(jié)合形成所謂的“基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)”。

三、結(jié)束語

我校環(huán)境科學(xué)專業(yè)2003年開設(shè)以來，培養(yǎng)具有更高實(shí)踐能力和應(yīng)用能力的優(yōu)秀環(huán)境后備人才已經(jīng)成為實(shí)踐教學(xué)課程體系乃至整個(gè)人才培養(yǎng)方案改進(jìn)的重點(diǎn)。環(huán)境科學(xué)實(shí)驗(yàn)課程不僅要向?qū)W生傳授知識、驗(yàn)證理論、培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)技能，更重要的是要通過教師和學(xué)生的共同努力，引導(dǎo)學(xué)生掌握科學(xué)的思維方式，系統(tǒng)地提高他們綜合地分析問題和解決問題的能力，養(yǎng)成優(yōu)良的科學(xué)作風(fēng)和協(xié)作精神，自覺地探索真理。專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是環(huán)境科學(xué)教學(xué)過程中的重要環(huán)節(jié)，具有直觀、綜合、與實(shí)踐結(jié)合緊密等特點(diǎn)，在培養(yǎng)學(xué)生的理論聯(lián)系實(shí)際能力方面具有十分重要的作用，也是培養(yǎng)學(xué)生探索能力和創(chuàng)新思維的主要途徑之一[9-10]。因此，有必要對實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程進(jìn)行改革，徹底改變學(xué)生圍著老師轉(zhuǎn)的傳統(tǒng)教學(xué)模式，以便讓學(xué)生能有充分發(fā)揮主觀能動性、培養(yǎng)科研能力和素質(zhì)、實(shí)現(xiàn)自我優(yōu)勢的機(jī)會。

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湖北工程學(xué)院教改項(xiàng)目（2011024）資助