《環境樣品物化檢測技術》課程交互式教學模式探討

王輝 齊飛

【摘要】《環境樣品物化檢測技術》課程是高等院校環境科學與工程專業碩士研究生的學位課。針對教學過程中存在的問題和碩士研究生在課題研究中的需求，將交互式教學模式應用到課程改革中，調動碩士研究生課程學習的積極性，提高教學效果和人才培養質量。

【關鍵詞】環境科學與工程 ?《環境樣品物化檢測技術》 ?交互式教學

【基金項目】本研究受北京林業大學2018年研究生課程建設項目資助（HXKC18002）。

【中圖分類號】X1-4;G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2020）48-0120-02

一、課程發展的主要歷史沿革

根據北京林業大學環境科學與工程學院碩士研究生培養特色和研究方向，以及畢業論文研究主要內容，亟需研究生學習和掌握環境樣品預處理、環境樣品成分分析、結構分析、表面形態分析及物化性質分析等現代分析測試技術原理與方法，及其在環境科學與工程領域科學研究過程中的應用。因此，2010年學院開設了《環境樣品物化檢測技術》課程，作為我校環境科學與工程專業學術型碩士研究生和環境工程專業學位碩士研究生的專業學位課[1]。經過多年的建設與積累，該課程在2011年被列為學校“研究生重點課程教學創新項目”進行重點建設，2017年被評為北京林業大學研究生精品課程，2018年被作為學校優質研究生核心課程進行進一步品牌打造。

二、課程講授內容及在教學過程中存在的問題

課程講授內容選擇常用的環境樣品物化檢測技術，每章內容按照“技術基本原理—儀器工作原理、構造及性能—樣品制備—定性定量分析—在環境中的應用”組織教學，內容上突出重點和體現環境特色，對技術原理、儀器構造等內容略講;對樣品制備、定性定量分析、在環境科學與工程領域科學研究中的應用作為重點。《環境樣品物化檢測技術》是一門典型的多學科交叉綜合性專業課程，內容繁多、龐雜，新技術發展迅速，授課學時有限，這些內容往往又是新的研究熱點和發展趨勢，在課堂上很難講深講全。因此，亟需充分調動學生課下的學習主動性，并與課上的學習結合增加學生學習興趣，提高授課效率和教學效果;亟待有針對性地設置課程內容，有效指導學生開展科研工作。

三、交互式教學模式在課程學習中的應用

為了解決以上教學過程中存在的問題，課程教學采用了交互式教學模式[2]。通過交互式教學，授課教師根據研究生課題內容與研究方向有針對性的布置課題和學生編組;要求學生開展文獻檢索，應用課程講授內容對典型案例進行分析、消化、創造，并按照編組進行PPT匯報。

課程交互式教學具體執行過程如下：

1.首先根據研究生畢業論文的研究方向和研究內容，并結合課程所講授的《環境樣品物化檢測技術》設計匯報題目，突出強調在環境科學與工程科研中的案例分析。比如其中一個學生的研究方向是水環境污染控制與生態修復，畢業論文研究內容是人工濕地填料復配對再生水中有機污染物的去除影響，為其設計匯報的題目是“人工濕地中風險有機污染物的識別方法與案例”，涉及的課程講授內容有GC-MS、HPLC-MS和3DEEM等檢測技術手段，要求結合案例分析匯報檢測技術手段在人工濕地中風險有機污染物的應用。另外一個學生的研究方向是環境功能材料研發與應用，畢業論文研究內容是改性秸稈基生物炭對重金屬污染修復的效能與機制研究，為其設計匯報的題目是“生物炭結構表面性質和化學組成表征方法與案例”，涉及的課程講授內容有EA、EDS、FTIR和XRD等檢測技術手段。2016-2019年課程匯報題目節選見表1。

注：UV-VIS—紫外-可見吸收光譜，FTIR—傅里葉變換紅外光譜，CE—毛細管電泳法，3DEEM—三維熒光光譜法，XRF—X射線熒光光譜技術，IC—離子色譜法，HPLC—高效液相色譜法，HPLC-MS—液相色譜-質譜法，UPLC-HRMS—超高效液相色譜-高分辨質譜法，LC-ESI/MS—液相色譜-電噴霧質譜法，GC—氣相色譜法，GC-MS——相色譜-質譜，SEM—掃描電子顯微鏡，TEM—透射電子顯微鏡，AFM—原子力顯微鏡，XRD—X射線衍射，XPS—X射線光電子能譜，EDS—X射線能譜儀，NMR—核磁共振，AAS—原子吸收光譜，ICP—電感耦合等離子體發射光譜法，ICP-MS—電感耦合等離子體質譜法，ICP-AFS—電感耦合-原子熒光光譜法，ICP-AES—電感耦合等離子發射光譜法，EA—元素分析儀

2.4～5人一個小組，訓練學生獲取文獻資料的能力，鍛煉文獻整理、歸納匯總能力和團隊協作能力，每組確定一名組長，組織小組完成材料組織與最后發言;提前3周左右布置下去，課下保持與學生的溝通交流和指導。如學生對匯報的題目和內容不理解或者理解有偏差，就需要及時進行糾正，避免在匯報時出現跑題、匯報不到位等情況。

3.嚴格按照題目組織材料和發言內容，每組匯報時長10-15分鐘，組織材料形式可以多樣化，與題目呼應，體現團隊工作效應，任課教師和同學根據匯報的內容進行提問點評。此環節有的小組做得很出色，采取每人結合自己的研究內容匯報一個版塊的模式，版塊之間有密切聯系，整個匯報是一個有機的整體，學生之間很好的互相配合，回答問題也很到位。

采用交互式教學模式后教學效果提升很明顯。由于所作匯報內容和自己的畢業論文研究內容密切相關，調動了研究生在課程上學習的動力和積極性。通過課程學習和課程匯報，研究生能夠進一步消化課堂授課內容，掌握與自己研究課題內容相關前沿儀器分析技術及應用;能夠根據課題研究內容及儀器分析需求，有效選擇合理的儀器分析方法，從而制定科學、合理的研究方案，促進了畢業論文研究內容順利的開展。課程教學在很大程度上促進了環境科學與工程學科建設、研究生課程建設、教學內容與教學方法的改革更新，研究生人才培養質量有明顯提升。近5年研究生發表在國內外高水平期刊的數量明顯上升，其中涉及到《環境樣品物化檢測技術》課程所講授內容的文章數量高達占95%。

四、結語

為了提高教學效果和人才培養質量，將交互式教學模式應用到《環境樣品物化檢測技術》課程改革中，取得了顯著的效果。

參考文獻：

[1]王輝，齊飛，孫德智.環境樣品檢測技術課程教學改革與探索[J].教育教學論壇，2013（6）：253-254.

[2]許曉毅，吉芳英，胡碧波等.基于工程認證理念的交互式教學模式探討——以“水污染控制工程”課程為例[J]. 課程教育研究，2019（40）：28-29.