資源環境科學專業實驗課程改革與綜合素質培養

徐曉峰 王發園 石兆勇 王浩 李亞娟 常會慶 郭大勇 王旭剛

摘 要：實驗課程是資源環境科學專業素質形成的重要培養途徑，如何適應當代科技發展，適時調整實驗課程的設置，改善專業培養效果，是該專業面臨的急迫問題。該文分析了資源環境科學專業實驗課程所面臨的問題，探討了實驗課程教學的核心目標和綜合實驗素質，并從實驗項目的設置、實驗指導環節、實驗課堂考核和實驗課程考核等多個方面對綜合實驗素質的培養途徑進行了初步的探索。

關鍵詞：實驗教學 綜合素質 資源環境科學專業 素質培養

中圖分類號：G4 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）05（a）-0155-02

實驗教學是資源環境科學專業培養方案中的一個特色，實驗課程數量多，涉及面廣，及包括原土壤農化分析的實驗內容，也包括環境監測方面的內容，并且貫穿于整個培養階段。近十幾年，自動化分析儀器發展非常迅速，原本作為高端設備的ICP、原子吸收、氣相和液相色譜等大型設備得到普及，環境領域各種便攜式測定儀器也很豐富。原本需要實驗室分析的許多項目，現在不少已經可以實現現場實時自動監測，暫時無法實現自動監測的項目，分析測試的程序也得到極大簡化和便利。傳統資源環境科學專業的不少實驗項目，現在已經為儀器所替代。這一現狀迫使人們思考一個問題，資源環境科學專業的實驗課程應該如何改革。其中，關鍵是什么是資源環境科學專業的核心實驗素質？該文擬從資源環境科學專業實驗教學面臨的問題分析入手，探討資源環境科學專業核心實驗素質，并初步探索了資源環境科學專業核心實驗素質的培養途徑。

1 資源環境科學專業實驗課程改革面臨的問題

1.1 實驗項目陳舊

以環境監測為例，便攜式水質測定儀可以自動監測包括溶解氧、Eh、COD、氨氮、銅、鐵、鎳、六價鉻、磷酸根、亞硝酸鹽、硝酸鹽等多個指標。但在實驗課程設置中，仍然分別開設溶解氧、COD的測定、氨氮、銅、鐵、鎳、磷酸根等，涉及眾多儀器設備。不但操作步驟繁復，也不切實用。實驗指導老師在教學中工作量繁重，學生在學習過程中也很迷茫，不知道學了有什么用。而實際到用的時候，往往又測不準，不會用儀器設備。現有的實驗項目設置未能充分反映現代科技最新進展，也未實現與實踐工作的接軌。這一現狀導致不少學生在實驗課程中消極怠工、甚至逃課。

1.2 實驗教學模式過于強調實驗步驟的掌握

實驗課程中，往往把如何做作為教學的重點。這一教學內容的特點，一方面是演示實驗的特性決定；另一方面也是出于安全，而現在的學生往往實驗技能較弱。由于這些原因，實驗指導教師在實驗教學中往往手把手地教如何移液、如何消煮、如何定容等，把具體的實驗過程盯的很牢。結果導致實驗教學重視怎么做，而忽視實驗技能與實驗質量。同時，由于教學過程中，雖然指導教師是圍繞學生開展教學，而實際上學生往往被動依從教師的指導，亦步亦趨地完成實驗程序，容易使學生逐漸形成對指導教師的依賴，缺乏主動性和積極性，更談不上對實驗現象和原理的分析與探討了。

1.3 忽視分析測試質量意識的培養

目前的教學過程中，往往把實驗原理、實驗步驟等作為核心講解內容，同時重視對實驗風險進行預防。然而，如何保證實驗分析測試的準確性、實驗結果的精密性，在很多實驗課程中往往被忽視。由于在教學實踐中缺乏有意識地設計，實驗指導教師對這一教學內容忽視，學生更不會意識到這一部分內容的重要性。結果導致雖然學習了很多實驗項目，但沒有培養起分析測試的質量意識。

1.4 不善于運用自動測定分析儀器開展實驗課程

在農化和環境監測中，pH儀、溶解氧儀、噪聲儀等設備已經得到應用。這些自動監測儀器的引入課堂，簡化了課堂中操作步驟。也給教學帶來了問題。自動測定儀器獲得數據快，學生要做的工作也少，所需時間也少。如pH測定，從準備到獲得數據，也就半個多小時；溶解氧儀測溶解氧更快，幾分鐘就搞定了。在現有的課程教學模式中，自動測定儀器的引入，并沒有為教學帶來新動力，反而令教學陷入尷尬。如何有效利用自動分析測試儀器，已經是亟待解決的問題了。

2 實驗課程教學的核心目的和核心實驗素質的反思

實驗課程的教學目的到底是什么？是掌握實驗方法嗎？還是只是為了掌握原理？實驗課是為培養實踐技能服務，還是為了理論課程服務？如何結合資源環境科學這一專業的整體培養目標，不難發現，實驗課程的教學目的顯然不應該是上述內容。資源環境科學專業的學生實驗內容豐富，動手能力強，應該是就業競爭的主要特色與優勢。分析測試，是很多企事業單位的一項基本工作內容。顯然，分析測試的質量攸關重要。分析測試不但要求會測定，更需要測的準，測的精密，能反應樣品的基本特性。要實現這一目的，就需要分析測試人員具有科學規范的取樣計算，嚴謹的分析測試工作作風，和高超的實驗技能。而這一切，離不開下述素質：嚴謹的實驗態度；扎實的理論基礎；科學的取樣方法；嚴格的質量控制；嫻熟的實驗技能。為此，實驗課程的訓練內容，有必要圍繞上述目標展開。

3 培養核心實驗素質的途徑初探

要實現以上培養目標，關鍵一方面是充分調動同學們的學習積極性；另一方面教學內容要具有吸引力。也就是說，同學們要愿意學，學的有興趣，學過感覺有價值。為了實現這一目標，初步形成了以下培養措施。

首先，在教學內容的制定方面，推行以測定項目為導向的實驗教學內容，替代原來實驗項目為導向的教學內容。從而實現以能力培養為主，替代原來的技能培養為主的教學內容。以水體溶解氧的測定為例。在開展溶解氧測定的實驗時，傳統教學內容包括：首先講解實驗原理、步驟、計算方法等；而后讓同學們利用實驗員預先準備好的水樣和實際，按照實驗步驟進行操作，在獲得滴定值后，用指導教師所給的公式計算結果，撰寫實驗報告。這一實驗程序下來，同學們雖然學習了溶解氧的具體測定原理與方法，然而并未掌握取樣方法、樣品預處理與保存方法。也不會配置所用試劑。回頭到單位工作，仍然不會測定溶解氧這一項目。試想，分析員做分析，難道還要再為他配置一位試劑配制員？

在以測定項目為導向的實驗教學中，教學內容的中心放在了如何準確獲取溶解氧數據上。要求同學在這一要求的基礎上，積極參與到水樣的采集、溶解氧的固定保存、試劑配置、測定、數據處理、結果計算、報告撰寫等整個過程。也就是要教全套的實驗方法，同學們也要學全套的實驗方法。在溶解氧這個例子中，溶解氧能不能測的準，關鍵環節當然不止一兩個，但取樣方法不科學，溶解氧固定保存方法不合適，顯然是決定溶解氧這一測定項目是否準確的首要環節。如果取樣隨意，沒有嚴格按照取樣方法的規范采集水面下一定深度的水樣；取樣過程如果不能有效避免擾動，又如何代表原水體的溶解氧水平？

采用一測定項目為導向的實驗教學內容，不但可以讓同學們掌握全套的實驗技能，也可以培養他們的學習興趣。因為，所學與以后工作中的所用是一致的。由于同學們完全可以看到，實驗課中所學，就是以后工作中所用的方法，學習起來自然有動力。而經過這樣的實驗訓練，以后在工作中遇到，也不會感到不知所措。

其次，切實改變實驗教學與指導模式，為測定項目為導向的教學內容服務。以河水中全磷含量的測定為例，在實驗開始，實驗指導教師可以引導同學們組成實驗小組，制定實驗方案，決定具體的取樣方法、樣品保存方法、分析測試方法的選擇。指導教師可以就同學們所提供的實驗方案進行點評指導，分析優點與問題，提出改進的建議。總之，實驗指導教師一定要從實驗的主導地位轉向服務的地位，讓同學們來主導整個實驗。當然，這一實驗模式并不是在所有的實驗項目都可以開展。但資源環境科學專業卻適合開展這一教學模式。在理論課教學中，已經講解了大量的各類測定項目的測定理論知識與實驗方法。如果實驗課仍講解這些內容，顯然是不合適的。

再次，切實改變實驗課程的學習考核內容，實現從實驗室工作習慣、實驗報告規范、測定結果的準確度和精密度等方面開展考核，以替代傳統上以實驗報告為主的考核模式。在考核中，要充分突出實驗室工作習慣，包括實驗態度認真、仔細，動作規范有序，愛護儀器設備，節約實驗耗材，遵守實驗室紀律，保持實驗室環境整潔，重視實驗室安全。通過對工作習慣的重視和培養，既可以有效防止實驗安全問題，也有利于培養良好的實驗素質。

最后，擴充實驗課程學習成績的評定內容，以成績為引導動力，引導同學們改變學習習慣，主動培養良好的實驗素質。在實驗課程學習成績的評定過程中，要充分引入全面的評價機制，既要評價實驗技能，也要評價實驗操作規范，更好評價實驗室工作習慣。

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