環境科學實驗教學改革的實踐論文
摘要：對比了聊城大學2012年和2016年環境科學專業培養方案中實驗課程的設置，并分析了2010—2016年專業實驗教學的實施情況．發現獨立實驗課的開設率、實驗項目數以及學時數逐年增加，實驗教學改革取得了一定的成果．針對存在的問題提出了重新設置實驗課體系，提高綜合性和研究性實驗項目比例以及加強實驗教師隊伍建設等方面的建議．
關鍵詞：環境科學；實驗教學；課程設置；教學改革；聊城
大學環境科學是為解決環境問題而誕生的一門新興的綜合性邊緣學科，具有很強的實踐性和應用性，這也決定了實驗教學在整個教學過程中占據著重要的地位[1-2]．聊城大學是山東省省屬綜合性大學，其環境科學專業依托環境與規劃學院設立于2004年，旨在培養掌握環境自然科學、環境技術科學和環境人文社會科學等方面的基礎知識，具備環境科學的基本理論、基本技能和實踐創新能力，能在政府、企業和科研單位等從事環境監測、環境污染防治、環境管理與保護及生態規劃與環境評價等領域的工作以及繼續深造的高素質專門人才．本科教育以教學為主，近年來實驗實踐教學環節不斷完善，但仍存在著一定的問題．本文對聊城大學環境科學專業實驗教學的沿革和現狀進行了總結分析，并對實驗教學課程的設置和實施提出了改進建議，以期完善環境科學專業實驗教學模式，為培養環境科學專業應用型本科人才提供參考．
1實驗課程設置
環境科學專業培養方案自2004年以來遵循“一年一小修，四年一大修”的原則不斷進行修訂與完善，2004—2012年培養方案的體系較為一致，主要表現在實驗課程數和學時數的增減．2013年聊城大學啟動了山東省應用型人才培養特色名校重點項目建設，努力創建一流地方綜合性大學．如何進一步加強和提高大學生實踐能力擺在了聊城大學教學工作的首要位置，而實驗課程是學生學以致用，理論聯系實際，分析問題和解決問題的重要環節[3]．實驗教學具有直觀性、實踐性、啟發性和探索性等特點，對學生知識、能力和技能等綜合素質的培養有著理論教學不可替代的作用．同時實驗教學也是培養高素質創新型人才的重要組成部分[4]．因此，為適應環境科學專業發展的'需要，培養出高素質應用型環境科學專業人才，2016年修訂后的培養方案在實驗課程的設置上與歷年的培養方案有了較大的改變（見表1）．由表1可見，2012年環境科學專業培養方案中共計14門實驗課程，其中13門為非獨立設課，僅1門課程——環境生態學獨立設置實驗課．實驗共計234學時，其中基礎課實驗、核心課實驗和方向課（選修）實驗所占比例分別為22.2%，72.6%，5.2%．獨立設課學時占總學時的比例僅為13.7%．2016年環境科學專業培養方案中共計12門實驗課程，其中獨立設課11門，非獨立設課1門．實驗共計384學時，其中專業教育課程實驗、基礎實驗和專業實驗所占比例分別為4.2%，18.8%，77.1%，獨立設課學時占總學時比例為95.8%．2012和2016年環境科學專業培養方案中具體實驗課程及學時情況見表2．由表2可見，2016年培養方案將16學時以上的課程進行了獨立設課，并對2012年部分非獨立設課的實驗項目進行了合并與調整．如基礎實驗課無機化學、有機化學和核心課分析化學，經合并和調整后改為大學化學（實驗）和生物化學（實驗）；原基礎實驗課環境學概論的12個學時實驗與環境監測實驗合并，增至32學時；環境微生物學和環境生物學實驗合并為環境生物工程（實驗）．根據環境工程實驗室條件和歷年環境工程實驗的開設情況，將水污染控制工程實驗獨立設課，將原大氣污染控制實驗和選修課的部分工程實驗納入環境工程仿真實驗課，使環境工程類的實驗課程由原來的30學時增加到48學時．通過對實驗學時較少且實驗內容相近的實驗課程合并，將非獨立設課改為獨立設課，新增加環境工程仿真實驗（軟件）和環境數據統計分析課程設計（上機）2門實驗課程．2016年培養方案中實驗課程總計12門，實驗總學時較2012年培養方案增加了64.1%，實驗課程在培養方案中所占比例有了極大提高．
2實驗教學實施狀況分析
環境科學專業化學方面的基礎實驗課和儀器分析（實驗）課是在化學化工學院按培養方案實際開設的，而環境科學專業的核心實驗課程（專業實驗課）主要在環境與規劃學院開設．根據環境科學專業2010—2016年實驗教學計劃書和任務書，將各學期開設實驗課的門數、項目數和學時數進行了統計（見表3）．2013—2014學年第一學期有了第一門獨立設置的實驗課——環境生態學，隨后獨立設課的實驗課門數、實驗項目數和學時都有了顯著增加．環境化學、環境監測、環境土壤學和環境生態學等課程實驗的開出率均為100%，且綜合性、設計性實驗項目所占的比例也逐漸提高．由于環境科學學科的綜合性和交叉性，各實驗課程雖獨立設課，但在內容上仍依附于理論課程，因此實驗項目易出現交叉和重復，如環境監測（實驗）中土壤部分的實驗和環境土壤學（實驗）的實驗項目就極易出現重復內容．因此，學院統一組織實驗教師集中商討并制訂實驗課程教學大綱，從而避免了不同的課程實驗內容重復出現．通過進一步了解和分析各實驗項目的內容、類型以及對實驗課教師和學生的訪談和調查，發現環境科學專業的核心實驗課（專業實驗課）在實施過程中存在3個方面比較突出的問題：（1）偏化學方面的實驗課程和實驗項目較多，環境生物和環境工程方面的實驗薄弱．環境生物工程（實驗）（32學時）8個實驗項目，其中4個實驗項目為原環境生物學的實驗項目，另外4個實驗項目是新增設的，均為關于活性污泥的實驗項目．工程方面的實驗課程有水污染控制工程（實驗）（32學時）和環境工程仿真（實驗）（軟件）（16學時），其中水污染控制工程（實驗）僅開設了4個實驗項目．（2）驗證性項目多，綜合性和設計性實驗項目少，學生缺乏積極性和主動性．驗證性實驗的主要目的一方面是鞏固環境科學類的基本原理和基礎知識；另一方面是訓練學生的基本技能，培養學生對實驗儀器使用、操作和實驗步驟的熟練程度，使學生對實驗過程具備初步的認知能力．但此類實驗開設太多不利于培養學生的創新思維，同時也不能提高學生對實驗的積極性[5]．（3）理論課教師同時承擔實驗課教學，且理論課和實驗課往往在同一學期開設，無實驗員協助，教師負擔較重．
3完善實驗教學的措施
（1）在課程設置上，應使實驗課脫離依附于理論課的狀況[6]，依據人才培養目標，從專業教學整體需求出發，重新設置實驗課體系[7]．以“基礎性實驗——綜合性實驗——研究性實驗”為主線，將環境科學專業實驗課整體考慮、統籌規劃，將不同的實驗課程合理搭配，精心篩選具體實驗項目，使教學過程產生疊加效應．（2）環境生物學、環境微生物學方面的專業實驗應加強與生命科學學院的合作，借助生命科學學院的師資力量和實驗室，合理設計環境生物學、環境微生物學實驗項目．環境工程方面的實驗引入了環境工程仿真軟件，但應加強與政府部門和企業的合作，使學生能夠到工程現場參觀從而增強感性認識．綜合性、研究性實驗項目可以結合教師的科研項目、大學生科技創新項目進行設計[8-10]，從而豐富學生的實驗課學習內容，進一步激發學生的學習興趣．（3）在實驗室師資力量的匹配上，應考慮設置實驗員崗位或專職的實驗課教師[11]．目前，環境與規劃學院建設了環境監測實驗室、環境生態與生物多樣性實驗室、環境土壤學實驗室和環境工程實驗室，擁有氣象色譜儀、原子吸收儀、離子色譜儀、總有機碳分析儀及原子熒光儀等大型儀器設備，各實驗室應加強溝通和合作，促進實驗室資源的高效利用．
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