环境科学专业实验课程整合探索

来源:环境科学与管理 【在线投稿】 栏目:期刊导读 时间:2021-06-10
作者:网站采编
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摘要:环境科学专业作为交叉学科融合了化学、生物、物理、数学、人文等多个学科的知识内容,作为理工科专业,实验课程的开设是绕不开的话题,环境监测、环境化学、环境工程学都是教

环境科学专业作为交叉学科融合了化学、生物、物理、数学、人文等多个学科的知识内容,作为理工科专业,实验课程的开设是绕不开的话题,环境监测、环境化学、环境工程学都是教指委所规定的课程,也是大多数环境专业开设的课程。为了提高学生的动手能力,近年来相关的实验教学方法改进探索卓有成效,如王增宝[1]等构建了实验教学信息化平台,提高了学生自主学习能动性,刘兴华等[2]从实验室开放模式入手,改进实验开放的层次、内容和方法,提高学生的实践创新能力,而陶涛[3]等探索了“五位一体”的教学实验方法,将实验教学融入了创新课程、网络课程、实践课程之中,达到促成果,增效果的最终目的。但大多数的教学方法改革依然基于传统的实验安排,强调实验和理论的同步结合,理论课上到哪里,实验内容安排到哪里,教练结合。从传统教学思路来说,这种安排对于学生的记忆和动手能力确实是有效的。但在如今的信息化时代,学生对于知识的查阅翻找能力远高于以往,在翻转课堂、在线教学、虚拟仿真、金课建设等各种先进教学手段的激励下,我们越来越强调学生的学习主动性,而且环境科学的实验内容常常是涉及面广但并不深,不像化学、生物专业那样需要多级的层层递进,部分实验在不同的课程中会产生交叉,比如环境监测课程会涉及理化指标的检验,环境化学、环境工程课程依然要检验相关的理化指标,按照传统的思路根据理论课程的进度设立实验课程,也容易造成实验的重复设置,因此将实验内容进行整合,注重实验的系统性,配合学生的主动学习,反而能得到更好的效果。比如朱兰保等[4]开设了“环境科学专业综合实验”课程,将原来分散的污染物监测项目与自然环境要素结合,同时结合环境影响评价课程,整合成水质监测、空气质量监测和土壤重金属监测的实验内容并取得较好的成果。吴岩等[5]同样建议增加综合性实验内容,如开设底泥对苯酚的吸附、土壤中重金属形态分析、水体富营养化评价等实验项目以培养学生的综合实验素质。我们参考后在相应的实习课程中也有开设相关的内容,发现如果监测指标太少,实验过于简单;如果指标太多,占用课时又比较多;如果学生分指标做,每个学生得到的项目不一样,也不能得到全面的锻炼。另外从教改建设情况来看,单个的实验课程体量小,较难申请建设经费,一些探究型的实验受到经费制约难以充分开展,课程难以做大做强。

因此我们尝试将环境科学专业的实验课程和项目进行进一步的整合,将原来分散在环境监测、环境工程、环境化学、环境评价等课程中的化学类实验结合到一起,开设环境科学化学实验一门大课,按照由简到难的顺序开设多个学期,不再单纯依附于相关的理论课程,实验内容前后贯通,互有衔接。最终按照高阶性、创新性、挑战度这“两性一度”的金课标准开展实验金课建设。整合后一个学期可以安排64 课时甚至更多学时,不会出现几门小课抢课时的情况。在具体的实验设置上,可以先锁定一个主要污染物,将属于不同课程的内容:污染物的产生(环境化学)、污染物性质(环境化学、环境毒理学)、污染物检测(环境监测)、污染物转化(环境化学)、污染物处理(环境工程学)整合成为一个完整的实验体系。如苯酚作为一种较为常见的环境污染物,传统的实验课中,苯酚浓度的测量属于环境监测课程,苯酚的降解属于环境工程学课程,苯酚的形态转化属于环境化学的内容,苯酚的毒性检测属于环境毒理学的内容。不同的实验放在不同学期,而苯酚本身又属于易氧化物质,每次学生实验之前都需要重新准备各种药剂耗材,实验之后又需要净化处理,每门课都有相应的药品储存量、处理量。而在整合实验内容之后,首先可以开展苯酚的配置和含量检测的内容,通过苯酚标准溶液的配置和浓度检测,让学生掌握溶液配置(尽管很简单,但依然需要强化的操作)、浓度的滴定(反过来检验学生配置溶液的能力)的能力,有条件的可以紧跟着开展苯酚毒性实验的内容,让学生对苯酚的毒性有一个明确的概念。之后可以开展环境工程学的苯酚降解实验,如用芬腾试剂、臭氧、活性炭吸附等各种手段处理苯酚,让学生直观的感受和比较各种处理方法对于苯酚的处理效果。有条件的可以在苯酚的降解工艺中让学生检测苯酚降解的中间产物,一方面完成污染物质监测的实验内容,另一方面可以完成环境化学的降解分析实验。教师也可以结合一些现场的样品让学生开展在复杂环境样品中的苯酚检测,脱离实验室的标准样品,更贴近实际应用。如果实验室条件允许,可以借助先进的仪器开设苯酚的仪器检测、高级降解处理等实验,让学生能与先进技术接触,得到科研型、创新性的上课效果。

文章来源:《环境科学与管理》 网址: http://www.hjkxygl.cn/qikandaodu/2021/0610/811.html



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