中职环境监测实验教学的改革探索

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  摘 要:当前,环境监测教学实验存在资源浪费的现象以及环境污染隐患;其实验步骤复杂、耗时长等特点容易让学习能力欠缺的学生产生厌学情绪;此外,实验分析方法的修订往往使教材更新不及时而导致学习内容与工作实际脱节。针对上述情况,笔者尝试通过实验方式微型化、实验过程分段化、实验方法更新化等途径解决问题。
  关键词:环境监测教学实验;微型化;分段化;更新化
  环境监测是以掌握污染物的来源、扩散、迁移、反应、转化,了解污染物对环境质量的影响程度,并在此基础上,对环境污染作出预测、预报和预防等为主要目的。为达到这些目的必须借助实验室的分析测试技术,这是环境监测专业学生的主要学习任务。然而,环境监测分析测试的特点导致教师开展实验教学时面临一些问题,笔者就几个常见现象展开思考,以期走出某些教学困境。
  一、环境监测实验教学中存在的问题
  目前中职环境监测专业的学生掌握的知识技能以化学分析法和仪器分析法为重点。前者需要使用大量的试剂,后者一般需消耗水资源和电能源等;实验还存在污染隐患。此外,由于多数环境监测分析实验步骤复杂、耗时长,而中等职业学校的学生普遍理解能力不强,学习的耐性不足,对知识技能的理解较为吃力;如果让他们长期面对复杂难解的知识技能,久而久之会影响到他们的学习兴趣和信心。还有,实验的分析方法会被修订,教材更新不及时将导致学生学习的知识与工作实际应用不符,当学生走上工作岗位时无法及时适应,竞争力下降。
  基于以上情况,笔者在教学实践中对中职环境监测教学实验方式、方法展开思考,以探寻解决以上问题的方法。
  二、环境监测实验教学方式、方法改革的几点探索
  (一)探索实验方式微型化,减少资源浪费、培养学生灵活应变的能力
  微型化实验是近年发展很快的一种革新的实验方法,环境监测实验在教学过程中也可以尝试微型化。对于学习环境监测分析测试技术的学生来讲,在初期的学习中,要以熟悉实验原理,观察实验现象、掌握实验技能为主要目的。微型化实验虽然改变了试剂的浓度、仪器的规格,但方法步骤不变;对于学生理解实验原理,掌握方法步骤并无影响。此外,微型化实验还能从源头上节约原材料、节省资源。不仅如此,微型化实验操作要求学生更加认真,实验操作更加准确,强化了学生的实验技能。
  以水环境监测项目中“铂钴比色法测定水样的色度”为例,在实验中可以做出如下改革:
  1.减小标准溶液的浓度、减少配制体积。此项实验中用及的铂钴标准溶液的稳定期为6个月,而以教学为目的实验与工作相比最大的差别在于实验的重复性低,试剂的利用率不高,该实验项目在学生的学习期间重复巩固2-3次即可,而此溶液的使用量一次估计为70ml,照此用量计算即可将方法标准中的1000ml减少为每组学生配制250ml即可。此外,可以将500度铂钴标准溶液的浓度降低为100度,照此量值计算,六氯铂(Ⅳ)酸钾和六水氯化钴(Ⅳ)以及盐酸用量仅为原量的1/20即可。
  2.改变比色管的规格,将50ml比色管改为10ml的规格 。在各比色管中依次加入配制的100度铂钴标准溶液与国标规定量相符,各管的色度与国标分析方法中数值一致。
  3.减少水样的取样量。直接取预处理后水样(或稀释后水样)10ml进行比色测定,其它步骤不变。
  此实验微型化后,各项操作的步骤没有改变,实验结果与常量化实验相符。但是,改革后的减量化实验却具有以下优点:
  (1)实验所用的原材料为氯化铂和氯化钴,价格昂贵,减量化的实验使其原材料的消耗量降为原量的1/20,大大节约了实验成本。同时也减少了试剂对环境的污染。
  (2)实验所用的比色管从50ml改为10ml后,使得学生技能操作需更加谨慎小心,由此能进一步加强学生严谨的实验态度,培养他们熟练的实验技巧。
  (3)由于标准溶液由500度减为100度,配制的容量减少为250ml ,学生在配制试剂时不能机械地按照国标中的规定量进行操作,而是必须把分析方法中规定的药品量根据实际配制量进行减量换算,由此可增强学生根据工作实际需求灵活应变的能力。
  教学实践表明微型化实验具有其独到的特点,在技能训练、知识传授、环保意识的培养等方面都能对学生有正面的作用。能提升学生操作技能的规范化,培养严谨的学习态度,增强他们的环境保护意识,同时节约资源、培养学生灵活应变的能力。
  (二)尝试实验过程分段化,强化技能训练,提升学生学习知识的信心
  环境监测任务包括样品的采集、保存、预处理和运输、实验室分析、结果计算和上报等,其中实验室分析是核心任务。环境监测工作的程序复杂,步骤复杂,而职业学校的学生普遍学习能力不强,吸收知识的主动性不够,存在畏难情绪,自信心不足。故繁杂的知识内容往往容易让学生望而生畏,止步不前。要想走出这种困境,采取分段式教学不乏为一个解决的方式。教师要努力使复杂的教学内容得以分解简化,让阶段的理论知识和相关技能技巧得到具体的贯彻和应用,让学生短时内集中学习某项技能,便于掌握,并且教师易于指导,使得学生能及时获取反馈意见。
  以”纳氏试剂分光光度法测定水样的氨氮”为例,当水样清洁但带颜色或浑浊时,其测定步骤复杂,程序繁多。此时,在教学过程应结合考虑学生的接受能力和实验阶段特性,将任务过程分解成三个阶段,教师针对不同阶段的技能要点开展教学工作。第一阶段重点培养学生配制试剂、采集水样和用絮凝沉淀法处理水样的专业技能。第二阶段安排学生重点学习标准曲线系列的配制、分光光度计的使用和标准曲线的绘制。最后一个阶段是让学生测定预处理后水样的吸光值,校准后利用曲线或线性方程计算水样氨氮浓度,填写报表。针对三个阶段,教师开展教学,由此就可以将复杂的程序步骤划分成几个相对独立的任务,教师就简化后的任务内容进行讲解,针对技能操作要点进行强调、示范。对于学习能力不强的职业学校的学生而言,进行任务分解,强化各段训练是获取良好教学效果的选择。这种理论与实践分段式对应结合的方式可以强化技能训练,提升学生的学习信心。   (三)注重实验方法更新化, 实现校岗衔接,培养学生与时俱进的素养
  环境监测专业学生要掌握的核心技能是监测项目的分析技术,但项目分析方法的国家标准会被修订。如国家环境保护部于2009年12月30日和31日合计发布新方法标准近20个,规定新标准自2010年4月1日起实施。同时提出标准实施之日起,原标准废止。以《水质 氨氮的测定 纳氏试剂分光光度法》为例,HJ 535-2009标准取代了GB 7479-87。从公布时计仅提供了3个月的调整期,新方法就取代了实行近12年的旧方法。这种变更容易导致教材的知识滞后于工作应用。因此,教师要为学生开拓多种信息渠道,通过网络搜索、订阅刊物和借助环保化工集团的信息沟通作用。当教师将监测项目任务布置给学生后,要求学生必须通过各种途径查询监测项目的最新分析标准,并标注在工作任务书中。总之,我们要及时引导学生更新实验方法,实现教学知识技能与工作岗位任务的衔接。
  为了让学生将来能更好应对工作岗位中方法的更替,可以对照原教材,师生共同分析新旧方法的异同点。以纳氏试剂分光光度法测定水样氨氮的分析方法为例,通过新旧方法对比,学生发现新方法在标准曲线绘制的步骤中,氨氮标准工作溶液的取样量由3.00ml、5.00 ml、7.00 ml增改为2.00 ml 、4.00 ml、6.00 ml 、8.00 ml,比色皿的规格由原要求的20mm改为根据水样浓度的情况可选择10mm和20mm。尤其要引起关注的是结果计算方式的改变,原方法只需要根据校准后的样品吸光值在标准曲线上查出氨氮的含量,代入公式计算即可;新方法则需要学生计算出线性方程。此时需要学生借助科学计算器或Microsofe Excel工作表来完成,对学生的知识技能要求有进一步的提高。因此,通过引导,不仅可以让学生了解工作中出现的技术变更,还能及时掌握专业技术的动态。同时可以培养学生养成探寻新知识的习惯,培养他们与时俱进的职业素养。
  总之,笔者尝试通过实验方式微型化、实验过程分段化、实验方法更新化等途径解决当前中职学校环境监测教学实验中存在的一些问题。以期达到节约资源、减少污染;强化技能、实现校岗衔接;培养学生与时俱进职业素养等目的。
  参考文献:
  [1]奚旦立.环境监测技术[M].北京:高等教育出版社,2007.
  [2]国家环境保护总局.水和废水监测分析方法[M].北京:中国环境科学出版社,2003.
  [3]王青东.中学化学实验微型化、绿色化的探索和实践[J].实验教学与仪器,2010(S1):66-67.
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