论文部分内容阅读
【摘要】本文在分析环境科学专业实验教学现况的基础上，结合问卷调查了解学生的实验课教学效果，提出了对实验教学进行改革的几点想法和措施。通过对实验课程安排的合理性进行讨论，认为对实验的类型和课时要进行丰富和适当拓展，以提高环境科学专业实验教学效果，保障大学生专业技能和创新思维的培养。
【关键词】环境科学 实验教学 改革
【中图分类号】G423.07 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2014）8 -0037-02
环保产业被称为21世纪的朝阳产业，有着巨大的发展潜力[1，2]。目前，我国环保产业人才严重不足，尤其缺乏能在生产领域解决实际问题的高素质环保应用型人才。实验教学是环境科学理工类专业主要的教学内容，进行实验教学改革是实现 “十二五”国家中长期教育规划的重要部分，是切实提高新时期大学生实践动手能力的主要途径，也是高等院校进行学科建设的重要内容[3]。为了让学生掌握有关知识和技能，从而获得较高的专业技能和应用能力，需要改革传统的验证性实验为主的教学方式，向系统性的实践教学转变。开展系统性的实践教学可以明确教学目的，有机结合课堂教学与实践环节，使基础课、专业基础课、专业课全面落实理论与实际相结合的原则，将实践环节与课堂教学融合成一个有机整体。
一、湖北工程学院环境科学专业实验教学模式现况
（一）学校概况
湖北工程学院是由湖北省人民政府举办的普通本科高校。现设涵盖理学、工学、农学、医学、文学、经济学、教育學、管理学、法学、艺术学等10大学科门类60个本科专业的15个教学学院。环境科学专业2003年开设以来，各专业课的实验课经历10年本科生的教学实践，由初期的摸索到日趋成熟，并积累了丰富的实践教学经验。目前，培养具有更高实践能力和应用能力的优秀环境后备人才已经成为实践教学课程体系乃至整个人才培养方案改进的重点。
（二）实验教学情况
自从1998年7月教育部颁布新修订的《普通高等学校本科专业目录》以来，我国开设环境科学的一百多所高校对本校人才培养方案进行了修订，实践教学环节取得较大进展，体现在实践教学环节得到加强，据张承中[4]等“高等学校环境类专业实践环节教学现状调查及教学改革思考”一文中统计，我国环境科学专业的实践教学环节占学时平均约为29.5%。该文同时也提出，虽然实践教学环节呈现多样性发展趋势，也出现一系列问题，“主要反映在实践教学环节缺乏系统性和创造性”。重庆文理学院将课程实验、课程设计、专题设计、生产实习、毕业设计等实践性教学进行深层次的、系统的、交叉的和独立的改革和重组，将实验实践教学与生产第一线结合，重点培养学生解决实际生产问题的能力，以实现学生零距离上岗的应用型人才为培养目标[5]。苏州科技大学则充分利用环境科学与工程省级重点实验室、省级实验教学示范中心建设点等实验条件，利用教师的科研项目和课题，带动学生参加科技创新活动，使其基础实践能力、专业实践能力、综合实践能力和创新意识在实验室和其它实习、实训场所得到训练和提高。目前我校按照学校专业教学计划，环境科学专业主干课程实验课开出率为100%，有环境生物学、环境化学、环境土壤学、环境微生物学、环境监测、环境信息系统等13门课程开设了共240学时的实验课程。环境科学专业的学时学分构成比例基本能满足实践教学数量的要求，提高实践环节教学质量成为提高学生专业素质的关键。其中，加强主干课程课堂教学与实践环节的有机结合，明确实践环节要求并强化实验课程中专业技能培养的教学目标是当前教学改革的首要目标。
（三）环境科学专业实验教学情况反馈
环境类专业经过98年重新设立一级学科后的十年多快速发展后，各个高校都对实践环节进行了广泛和深入的探索，各门课程的实验环节和实习环节成熟并规范起来。但不同高校因为发展速度、研究方向、教学资源、学生就业方向等诸多方面的差异，其实践环节都需要借鉴他人的同时进行适合自身特点的长期实践探索。2008年国家环境保护总局改部以来，环保局等环境类行业对环境类专业毕业生需求增多的同时，也凸显出对实践能力的更高要求。我校有立足地方并服务地方的政策，教学也提倡产学研结合，所以目前的实践教学环节也需要有所改进和提高。环境科学专业和环境工程专业都是理论性、技术性、实践性很强的专业，涉及面广，包括地学、生物学、化学 、物理学、医学、工程学、数学等多种学科的知识[6]。随着经济的发展，环境污染的问题也愈加突出，环境科学人才的实践能力愈加重要。为此在环科系学生中做了一份调查，以了解学生的实验授课基本情况。
1、调查方法
采用问卷调查方式，发放问卷137份，回收有效问卷135份，无效问卷2份。
2、调查结果
表一 环境科学专业实验课教学情况调查表
问卷内容 回答统计
1.你每周平均做多少次实验 44.45%的人周平均做4-5次或以 上
2.你有利用课余时间做过实验吗 54.81%的人有过
3.你有志愿来过学校实验室工作吗 42.22%的人有过
4.你在做实验之前有没有预习实验内容 70.37%的人只是粗略地看了下
5.你愿意自己去做探究性实验吗 20%的人表示不愿意
6.实验操作过程中个会有尝试其他方法
的想法吗 65.93%的人因为时间紧迫不予考虑
7.你做实验的成功率大概有多少 43.7%的人成功率在90%以上
8.你认为靠学校开设的几节实验课
能很好地掌握本专业操作技能吗 34.81%的人认为不能，54.07%的人 认为可以掌握些许
9.你感觉你的实验技能有提高吗 62.96%的人表示提高了一点
10.你喜欢做实验吗 2.96%的人不喜欢做实验 调查结果可以看出：大部分学生每周结合课余时间经常做实验，并有志愿来实验室学习，其实验态度积极向上，仅仅有少部分人表示不喜欢做实验；有很多学生表达了想做探究性实验的意愿，这就恰恰表明了学校在实验类型安排上探究性实验的缺乏；实验过程中由于时间紧迫，过半学生没有实践更多方法做实验的想法；虽然做实验的成功率较高，却仍有大部分学生认为自己的实验技能只提高了一点，并且对掌握本专业技能的程度持消极态度。
另外一方面，往届毕业生和在读的10、11和12级本科生也反映在实验教学环节中出现的不足和一些改进意见，结合几位专业课教师意见，体现在这样三个方面：（1）传统的实验教学过程中存在诸多弊病，实验教师是传授知识和技能的主体，而学生则被动地接受知识和技能，这种教学多采用注入式。实验中，学生缺乏主动思维和创新，只需按实验教材“依样画葫芦”。同时传统实验教材的滞后性导致实验教学内容和形式都表现出严重的滞后现象；（2）目前许多大学毕业生名不符实，动手能力差，创新思维缺失，达不到社会的要求，而许多用人单位找不到急需的合格人才，这反映了教育供给和社会需求的脱节。动手和应用能力主要是来自于实验和实践，传统的验证性实验教学模式已经不符合社会的需求，需投入更多的精力对实验实践教学模式做更多的探索；（3）与理论要求相对应，实验课开设范围应该得到更大更深入的拓展，切实培养学生对相关理论和应用方面的知识技能。实验内容受制于实验条件，同时实验条件也受益于明确的实验目的和计划，所以，系统性得到加强的实验计划也会大大促进实验条件的拓展和实验资源的充分有效利用。
二、环境科学专业实验课程改革建议及措施
（一）科学合理地安排每学年课程
结合环境科学专业大学期间各类别课程安排和大二大三课程数量及课时统计情况发现，大一主要课程是公共基础课和专业基础课，大二和大三课程主要是专业主干课和专业选修课，集中综合实践课安排在大四以增强实践动手和解决问题的综合能力。课程数量和课时安排在大二和大三时有待改善，大二每学期平均总时量288节，专业课只有三门，上学期没有实验课程安排，下学期亦只有两门实验课共32学时。大三总课时较大二增加了44.4%，每学期课程数量平均为10门，有7门课程开设实验课，且均为专业课。
因此到了大三，理论课和实验课扎堆聚集，很难让学生在有限的时间内掌握以后赖以生存的专业技能。科学合理地安排课程，把大三的一些基础性的理论课和实验课安排到大二，结合大二专业基础课程的教学，通过必备的专业基础理论和实验课程的学习既有利于提高学生们对专业的兴趣也为后期动手能力、实验技能的提高打下坚实的基础。
（二）丰富实验课程内涵体系
调查结果表明，仅有少数学生表示不喜欢做实验，大部分学生做实验的成功率还是颇高的，然而想要做探究性实验的学生只有少部分，由此可以追溯到实验类型安排上的不合理。设计性实验是授之以“渔”的实验教学新模式，与学生的个性化教育相结合，充分发挥学生的特长，以培养学生独立思考、综合运用知识的能力和设计创新能力为目的[7]。目前专业课实验多数是验证性实验，课程安排中缺乏综合性实验和设计性实验，不利于学生个性的形成，学生的创新能力也得不到鍛炼。
（三）实验课程教学模式改革
对于探索性和设计型实验，往往需要很长时间才能完成。此类实验允许和鼓励优秀学生在课下投入更多的时间、在不同的地点完成实验内容。学校保证每个项目有适当的经费支持，确保实验顺利进行，培养优秀学生的专业兴趣和自信[8]。以往实验课时都是固定的从第几节课到第几节课，可以尝试打破固定思维的束缚，只设定开始时间，将结束时间设置为开放性的。这样，学生就不会出现因为实验课时不够而放弃对实验的拓展思考。国外部分高校将课堂教学与实践环节紧密结合，使基础课、专业基础课、专业课均与实践环节有机结合，融为一体，形成以主干课程为核心，课堂教学与实践训练相结合的培养模式，同时加强了实践环节学分学时比例。如美国德克萨斯农工（Texas A&M）大学实践环节占总学分28.1%；德国Paderborn大学实践环节占总学时25%以上；挪威科技大学（Norwegian University of Science and Technology）自1997年开始将传统的实践教学和课堂教学结合形成所谓的“基于项目的学习”。
三、结束语
我校环境科学专业2003年开设以来，培养具有更高实践能力和应用能力的优秀环境后备人才已经成为实践教学课程体系乃至整个人才培养方案改进的重点。环境科学实验课程不仅要向学生传授知识、验证理论、培养实验技能，更重要的是要通过教师和学生的共同努力，引导学生掌握科学的思维方式，系统地提高他们综合地分析问题和解决问题的能力，养成优良的科学作风和协作精神，自觉地探索真理。专业实验教学是环境科学教学过程中的重要环节，具有直观、综合、与实践结合紧密等特点，在培养学生的理论联系实际能力方面具有十分重要的作用，也是培养学生探索能力和创新思维的主要途径之一[9-10]。因此，有必要对实验教学过程进行改革，彻底改变学生围着老师转的传统教学模式，以便让学生能有充分发挥主观能动性、培养科研能力和素质、实现自我优势的机会。
参考文献：
[1]莫德清，莫建萍.强化环境工程专业学生实践能力培养的探讨[J].桂林电子科技大学学报，2008，28（4）：373-375
[2]张承中，彭党聪.高等学校环境类专业实践环节教学现状调查及教学改革思考[J].西南科技大学学报（哲学社会科学版），2004，21（4）：6-9
[3]李娟英，江敏，彭自然，等.环境科学专业实验改革探究[J].实验科学与技术，2012，10（4）：100-102，151.
[4]陆豪，袁晶，吴祖良，江博琼，李济吾.浅谈高校环境专业实践教学体系的完善[J].中国科教创新导刊，2010年23期
[5]朱启红，夏红霞，宋仲容，郑仕远.环境科学专业创新性应用型人才培养实践教学模式初探[J].2009，28（4）：82-84
[6]刘艳，魏洽.环境工程专业综合性设计性实验教学的改革与实践[J].实验技术与管理，2007，24（11）：131-133
[7]谢晓梅.环境化学实验教学开放模式研究[J].高等理科教育，2007（3）：89-92
[8]王南兰，彭琛，陈日新，等.改革实验教学体系培养学生创新精神[J].实验室研究与探索，2011，30 （8）：11-15
[9]谢晓梅，张建英.环境化学实验教学体系的改革与创新[J].实验室研究与探索，2006，（1）：79-81.
[10]夏静芬，唐力，罗薇楠.以能力培养为核心的“环境监测实验”教学模式的实践探索[J].高等理科教育，2008，6：15-117.
湖北工程学院教改项目（2011024）资助
【关键词】环境科学 实验教学 改革
【中图分类号】G423.07 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2014）8 -0037-02
环保产业被称为21世纪的朝阳产业，有着巨大的发展潜力[1，2]。目前，我国环保产业人才严重不足，尤其缺乏能在生产领域解决实际问题的高素质环保应用型人才。实验教学是环境科学理工类专业主要的教学内容，进行实验教学改革是实现 “十二五”国家中长期教育规划的重要部分，是切实提高新时期大学生实践动手能力的主要途径，也是高等院校进行学科建设的重要内容[3]。为了让学生掌握有关知识和技能，从而获得较高的专业技能和应用能力，需要改革传统的验证性实验为主的教学方式，向系统性的实践教学转变。开展系统性的实践教学可以明确教学目的，有机结合课堂教学与实践环节，使基础课、专业基础课、专业课全面落实理论与实际相结合的原则，将实践环节与课堂教学融合成一个有机整体。
一、湖北工程学院环境科学专业实验教学模式现况
（一）学校概况
湖北工程学院是由湖北省人民政府举办的普通本科高校。现设涵盖理学、工学、农学、医学、文学、经济学、教育學、管理学、法学、艺术学等10大学科门类60个本科专业的15个教学学院。环境科学专业2003年开设以来，各专业课的实验课经历10年本科生的教学实践，由初期的摸索到日趋成熟，并积累了丰富的实践教学经验。目前，培养具有更高实践能力和应用能力的优秀环境后备人才已经成为实践教学课程体系乃至整个人才培养方案改进的重点。
（二）实验教学情况
自从1998年7月教育部颁布新修订的《普通高等学校本科专业目录》以来，我国开设环境科学的一百多所高校对本校人才培养方案进行了修订，实践教学环节取得较大进展，体现在实践教学环节得到加强，据张承中[4]等“高等学校环境类专业实践环节教学现状调查及教学改革思考”一文中统计，我国环境科学专业的实践教学环节占学时平均约为29.5%。该文同时也提出，虽然实践教学环节呈现多样性发展趋势，也出现一系列问题，“主要反映在实践教学环节缺乏系统性和创造性”。重庆文理学院将课程实验、课程设计、专题设计、生产实习、毕业设计等实践性教学进行深层次的、系统的、交叉的和独立的改革和重组，将实验实践教学与生产第一线结合，重点培养学生解决实际生产问题的能力，以实现学生零距离上岗的应用型人才为培养目标[5]。苏州科技大学则充分利用环境科学与工程省级重点实验室、省级实验教学示范中心建设点等实验条件，利用教师的科研项目和课题，带动学生参加科技创新活动，使其基础实践能力、专业实践能力、综合实践能力和创新意识在实验室和其它实习、实训场所得到训练和提高。目前我校按照学校专业教学计划，环境科学专业主干课程实验课开出率为100%，有环境生物学、环境化学、环境土壤学、环境微生物学、环境监测、环境信息系统等13门课程开设了共240学时的实验课程。环境科学专业的学时学分构成比例基本能满足实践教学数量的要求，提高实践环节教学质量成为提高学生专业素质的关键。其中，加强主干课程课堂教学与实践环节的有机结合，明确实践环节要求并强化实验课程中专业技能培养的教学目标是当前教学改革的首要目标。
（三）环境科学专业实验教学情况反馈
环境类专业经过98年重新设立一级学科后的十年多快速发展后，各个高校都对实践环节进行了广泛和深入的探索，各门课程的实验环节和实习环节成熟并规范起来。但不同高校因为发展速度、研究方向、教学资源、学生就业方向等诸多方面的差异，其实践环节都需要借鉴他人的同时进行适合自身特点的长期实践探索。2008年国家环境保护总局改部以来，环保局等环境类行业对环境类专业毕业生需求增多的同时，也凸显出对实践能力的更高要求。我校有立足地方并服务地方的政策，教学也提倡产学研结合，所以目前的实践教学环节也需要有所改进和提高。环境科学专业和环境工程专业都是理论性、技术性、实践性很强的专业，涉及面广，包括地学、生物学、化学 、物理学、医学、工程学、数学等多种学科的知识[6]。随着经济的发展，环境污染的问题也愈加突出，环境科学人才的实践能力愈加重要。为此在环科系学生中做了一份调查，以了解学生的实验授课基本情况。
1、调查方法
采用问卷调查方式，发放问卷137份，回收有效问卷135份，无效问卷2份。
2、调查结果
表一 环境科学专业实验课教学情况调查表
问卷内容 回答统计
1.你每周平均做多少次实验 44.45%的人周平均做4-5次或以 上
2.你有利用课余时间做过实验吗 54.81%的人有过
3.你有志愿来过学校实验室工作吗 42.22%的人有过
4.你在做实验之前有没有预习实验内容 70.37%的人只是粗略地看了下
5.你愿意自己去做探究性实验吗 20%的人表示不愿意
6.实验操作过程中个会有尝试其他方法
的想法吗 65.93%的人因为时间紧迫不予考虑
7.你做实验的成功率大概有多少 43.7%的人成功率在90%以上
8.你认为靠学校开设的几节实验课
能很好地掌握本专业操作技能吗 34.81%的人认为不能，54.07%的人 认为可以掌握些许
9.你感觉你的实验技能有提高吗 62.96%的人表示提高了一点
10.你喜欢做实验吗 2.96%的人不喜欢做实验 调查结果可以看出：大部分学生每周结合课余时间经常做实验，并有志愿来实验室学习，其实验态度积极向上，仅仅有少部分人表示不喜欢做实验；有很多学生表达了想做探究性实验的意愿，这就恰恰表明了学校在实验类型安排上探究性实验的缺乏；实验过程中由于时间紧迫，过半学生没有实践更多方法做实验的想法；虽然做实验的成功率较高，却仍有大部分学生认为自己的实验技能只提高了一点，并且对掌握本专业技能的程度持消极态度。
另外一方面，往届毕业生和在读的10、11和12级本科生也反映在实验教学环节中出现的不足和一些改进意见，结合几位专业课教师意见，体现在这样三个方面：（1）传统的实验教学过程中存在诸多弊病，实验教师是传授知识和技能的主体，而学生则被动地接受知识和技能，这种教学多采用注入式。实验中，学生缺乏主动思维和创新，只需按实验教材“依样画葫芦”。同时传统实验教材的滞后性导致实验教学内容和形式都表现出严重的滞后现象；（2）目前许多大学毕业生名不符实，动手能力差，创新思维缺失，达不到社会的要求，而许多用人单位找不到急需的合格人才，这反映了教育供给和社会需求的脱节。动手和应用能力主要是来自于实验和实践，传统的验证性实验教学模式已经不符合社会的需求，需投入更多的精力对实验实践教学模式做更多的探索；（3）与理论要求相对应，实验课开设范围应该得到更大更深入的拓展，切实培养学生对相关理论和应用方面的知识技能。实验内容受制于实验条件，同时实验条件也受益于明确的实验目的和计划，所以，系统性得到加强的实验计划也会大大促进实验条件的拓展和实验资源的充分有效利用。
二、环境科学专业实验课程改革建议及措施
（一）科学合理地安排每学年课程
结合环境科学专业大学期间各类别课程安排和大二大三课程数量及课时统计情况发现，大一主要课程是公共基础课和专业基础课，大二和大三课程主要是专业主干课和专业选修课，集中综合实践课安排在大四以增强实践动手和解决问题的综合能力。课程数量和课时安排在大二和大三时有待改善，大二每学期平均总时量288节，专业课只有三门，上学期没有实验课程安排，下学期亦只有两门实验课共32学时。大三总课时较大二增加了44.4%，每学期课程数量平均为10门，有7门课程开设实验课，且均为专业课。
因此到了大三，理论课和实验课扎堆聚集，很难让学生在有限的时间内掌握以后赖以生存的专业技能。科学合理地安排课程，把大三的一些基础性的理论课和实验课安排到大二，结合大二专业基础课程的教学，通过必备的专业基础理论和实验课程的学习既有利于提高学生们对专业的兴趣也为后期动手能力、实验技能的提高打下坚实的基础。
（二）丰富实验课程内涵体系
调查结果表明，仅有少数学生表示不喜欢做实验，大部分学生做实验的成功率还是颇高的，然而想要做探究性实验的学生只有少部分，由此可以追溯到实验类型安排上的不合理。设计性实验是授之以“渔”的实验教学新模式，与学生的个性化教育相结合，充分发挥学生的特长，以培养学生独立思考、综合运用知识的能力和设计创新能力为目的[7]。目前专业课实验多数是验证性实验，课程安排中缺乏综合性实验和设计性实验，不利于学生个性的形成，学生的创新能力也得不到鍛炼。
（三）实验课程教学模式改革
对于探索性和设计型实验，往往需要很长时间才能完成。此类实验允许和鼓励优秀学生在课下投入更多的时间、在不同的地点完成实验内容。学校保证每个项目有适当的经费支持，确保实验顺利进行，培养优秀学生的专业兴趣和自信[8]。以往实验课时都是固定的从第几节课到第几节课，可以尝试打破固定思维的束缚，只设定开始时间，将结束时间设置为开放性的。这样，学生就不会出现因为实验课时不够而放弃对实验的拓展思考。国外部分高校将课堂教学与实践环节紧密结合，使基础课、专业基础课、专业课均与实践环节有机结合，融为一体，形成以主干课程为核心，课堂教学与实践训练相结合的培养模式，同时加强了实践环节学分学时比例。如美国德克萨斯农工（Texas A&M）大学实践环节占总学分28.1%；德国Paderborn大学实践环节占总学时25%以上；挪威科技大学（Norwegian University of Science and Technology）自1997年开始将传统的实践教学和课堂教学结合形成所谓的“基于项目的学习”。
三、结束语
我校环境科学专业2003年开设以来，培养具有更高实践能力和应用能力的优秀环境后备人才已经成为实践教学课程体系乃至整个人才培养方案改进的重点。环境科学实验课程不仅要向学生传授知识、验证理论、培养实验技能，更重要的是要通过教师和学生的共同努力，引导学生掌握科学的思维方式，系统地提高他们综合地分析问题和解决问题的能力，养成优良的科学作风和协作精神，自觉地探索真理。专业实验教学是环境科学教学过程中的重要环节，具有直观、综合、与实践结合紧密等特点，在培养学生的理论联系实际能力方面具有十分重要的作用，也是培养学生探索能力和创新思维的主要途径之一[9-10]。因此，有必要对实验教学过程进行改革，彻底改变学生围着老师转的传统教学模式，以便让学生能有充分发挥主观能动性、培养科研能力和素质、实现自我优势的机会。
参考文献：
[1]莫德清，莫建萍.强化环境工程专业学生实践能力培养的探讨[J].桂林电子科技大学学报，2008，28（4）：373-375
[2]张承中，彭党聪.高等学校环境类专业实践环节教学现状调查及教学改革思考[J].西南科技大学学报（哲学社会科学版），2004，21（4）：6-9
[3]李娟英，江敏，彭自然，等.环境科学专业实验改革探究[J].实验科学与技术，2012，10（4）：100-102，151.
[4]陆豪，袁晶，吴祖良，江博琼，李济吾.浅谈高校环境专业实践教学体系的完善[J].中国科教创新导刊，2010年23期
[5]朱启红，夏红霞，宋仲容，郑仕远.环境科学专业创新性应用型人才培养实践教学模式初探[J].2009，28（4）：82-84
[6]刘艳，魏洽.环境工程专业综合性设计性实验教学的改革与实践[J].实验技术与管理，2007，24（11）：131-133
[7]谢晓梅.环境化学实验教学开放模式研究[J].高等理科教育，2007（3）：89-92
[8]王南兰，彭琛，陈日新，等.改革实验教学体系培养学生创新精神[J].实验室研究与探索，2011，30 （8）：11-15
[9]谢晓梅，张建英.环境化学实验教学体系的改革与创新[J].实验室研究与探索，2006，（1）：79-81.
[10]夏静芬，唐力，罗薇楠.以能力培养为核心的“环境监测实验”教学模式的实践探索[J].高等理科教育，2008，6：15-117.
湖北工程学院教改项目（2011024）资助