《水域环境学》实验教学体系的改革与创新

郭立 朱国霞 陈丽梅 王庆奎 孙敬锋 高金伟 陶秉春 白东清

摘 要：针对传统的水域环境学实验仅作为理论课程教学的延续和补充，其教学仅限于课堂和简单的验证性实验，对水域环境学实验的教学体系、实验教学方法、实验教学手段和实现绿色实验的教学理念等方面进行改革和探讨。创建了“一体化、多层次”的实验教学体系，即在课堂实验和实验室开放基础上，开展教学实习、专业生产实习和毕业论文等环节，形成理论与实验教学并重的教学格局，培养学生主动学习的精神和创新能力，为促进水域环境学实验教学发展和创新型人才培养提供参考。

关键词：水域环境学实验 实验教学体系 改革 创新

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）03（c）-0138-02

在我国现代大学本科教育体系中，如何设置专业课程一直是教育工作者关心的问题，尤其是在应用性较强的农科院校，如何兼顾理论教学与实践教学，使学生在掌握扎实理论知识的基础上，牢固掌握实验技能，提高实践能力，激发创新精神，也是值得我们去探讨和研究的重要课题之一。

“水域环境学实验”是《水域环境学》的配套实验课程。水域环境学是水环境科学和水化学交叉形成的学科，是一门理论与实践紧密结合的应用学科。天津农学院面向水产养殖专业和水族科学专业开设《水域环境学》，课程组教师在教学过程中开展了一系列实验教学改革，创建了“一体化、多层次”的实验教学体系，形成了自己的特色。使学生在学习理论知识的基础上，通过实验课程来灵活应用与掌握理论知识。并通过开放实验室，教学实习，生产实习及参加科研活动等，激发学生主观能动性，培养学生的创新能力[1-3]。

1 构建并优化实验教学体系

构建水域环境学“一体化、多层次”的实验教学模式，实行多层次实验教学体系。对每个实验项目按照由浅入深、循序渐进的原则。

1.1 在教学环节，通过“课堂实验和实验室开放”，形成了传授知识、运用提高、研究创新的实验教学体系，使学生养成独立思考、准备和进行实验的能力

在我校的水产养殖专业和水族科学专业的培养方案中，将《水域环境学》中的实验教学内容从《水域环境学》课程教学内容中独立出来，改变实验教学附属地位，使实验学时数由26学时增至30学时，形成理论与实验教学并重的格局。通过多年实践和探索，将水域环境中的常规项目进行整合，开设了总碱度及HCO-3、CO2-3离子、总硬度及Ca2+ 、Mg2+离子、氯化物、pH、溶解氧、化学需氧量、无机三氮、可溶性磷、总铁的测定等实验，做到既突出实验内容的应用性，又保证实验内容的完整性。

1.2 在教学实习、专业生产实习和毕业论文环节完成综合应用型实验，科研方法初步训练型实验，提高学生的基本实践能力和初步研究能力

在《水域环境学》理论和实验课程结束后，安排0.5周的時间进行本课程的教学实习，在此环节中，学生通过自行设计实验项目，独立完成天然水体的采样、保存、运输和分析等程序，完成对水体进行综合分析评价。在随后的生产实习和毕业论文环节，将学习到的理论知识和实验技能与实际需要有机结合，锻炼和提高学生独立完成任务及分析和解决问题的能力。

1.3 积极开展本科生业余科研活动

学生在学习本课程的过程中，在教师指导下，开展业余科研和实践活动。如参与教师的课题研究，进一步提高他们分析问题与解决问题能力，或完成其中一个步骤，或进行一个方面的探索，培养学生的创新意识和创新能力。近三年来，参与本课程组教师科研项目的本科生，以第一作者公开发表科研论文2篇。本科生申请立项2014年校级大学生创新创业训练计划2项。

2 改革和创新实验教学方法

实验教学方法与手段是实验教学中最基本要素，是培养学生动手能力、提高学生实验技能、培养学生创新意识和提高教学质量的关键[4]。传统的《水域环境学》实验教学是由实验老师课前进行实验准备，把实验药品及试剂都准备配制好，甚至把需要处理的水样进行预处理，将实验步骤及注意事项写在黑板上。学生在实验课上只需按照实验步骤机械地完成实验。这样的教学手段单一，方法简单，学生动手动脑机会少。这种教学方法已不能满足现代实验教学的要求[5]。为了提高实验教学质量，增加学生的动手动脑机会，在水域环境学实验教学过程中，我们着重进行了实验教学方法和手段的改革与创新。

首先，坚持要求学生在上实验课前充分预习，并写出预习报告。使学生在动手实验前对将要做的实验的原理、所需要试剂和仪器、实验步骤和注意事项等有一个初步的认识。实验过程中引导学生对实验中出现的各种现象进行讨论。实验结束时由实验指导教师组织学生对实验结果进行讨论、总结、分析和比较。在此过程中，学生直接参与实验的全过程，从实验准备、实验操作到实验结果的处理分析等，让学生成为实验的主体，充分发挥学生的主观能动性，引导学生主动获取知识，增加学生的动脑、动手机会，从而达到激发学生的学习兴趣，提高教学质量的目的[5]。在教学实习和毕业论文阶段，对综合性、设计性实验项目，要求学生从文献查阅、实验方案设计、实验方案实施、实验数据分析到实验报告撰写，都由学生自行独立完成，为学生的自主创新提供足够的空间，完成综合应用型实验，提高学生的基本实践能力和初步研究能力。实验教师在此过程中，只做针对性的指导或提醒。

3 改革和创新实验教学手段

在《水域环境学》实验教学过程中，将传统教学手段与现代的教学手段有机结合。基础性、综合设计性和创新性实验分别采取不同的教学方式。实验过程中的仪器设备，如酸度计、电导盐度计、定氮仪等设备的使用、操作以及注意事项都要进行演示；而操作步骤繁琐、仪器使用程序复杂的实验，如本课程开设的原子吸收光谱仪测定重金属的实验，就采用先通过多媒体技术进行演示，使学生对整个实验流程有直观的认识，在经过教师演示与实际操作相结合，使学生掌握相关的实验技能。此外，本课程经过多年的努力，已经建设成水域环境学课程网站，教学大纲、电子教案、课件、教学录像等教学资料都已经陆续上网，学生可自由下载相关的教学材料，并保持更新和发展。学生可利用网络教学平台，了解教学计划、课程大纲，通过多媒体课件进行预习。教师可通过网上提问、网上答疑解决学生在学习过程中所遇到的问题。

4 实现实验过程绿色化

作为一名教师，应该将环境保护意识渗透到教学的每个环节，在水域环境学的实验教学中，更应该将绿色实验思想根植到每一位学生的心中，培养学生的绿色化学和可持续发展意识。在实验中所使用的药品和试剂，以及伴随实验过程而产生的许多有毒或有害的气体、液体或固体产物，都会直接或间接地影响师生健康，并造成环境污染，因此在实验的全过程（从实验内容的设计到实施）都应该注意环境保护问题[6]。本课程组将环保意识始终贯穿于《水域环境学》实验教学改革过程中。首先，在实验的设计上做到微量化，减少有害化学物质向环境投放量。例如测定分析水体中的COD时，传统的重铬酸钾法要产生大量的含Cr，Hg，Ag，Fe的酸性废液，而采用微波消光度法测COD，可以大大减少废物的生产量，减少环境污染，节约能源[7]。其次，做到不随意排放实验过程中产生废液，含有有害物质的废液、强酸或强碱性废液均分别用专门的容器收集，再送交有关部门统一进行无害化处理。在实验中实施绿色教学，不但能够节约资源，从源头上阻止污染，而且能够增强学生的环境意识和社会责任感[8]。

参考文献

[1] 金长顺，许化溪.构建创新人才培养的医学实验教学新体系[J].江苏高教，2001（2）：76-78.

[2] 赵秀芬，崔德杰.土壤农化分析综合性实验设计与实施[J].科技信息，2009（17）：6，8.

[3] 罗莉萍，王刘刘.新形势下加强食品质量与安全类专业实践性教学环节的思考[J].安徽农业科学，2007（5）：1486-1487.

[4] 刘文晶，樊久铭，赵树山.深化实验教学改革，培养创新人才[J].实验技术与管理，2007，24（10）：382-384.

[5] 陈雪芬，郭伟良，王永强.“水环境化学实验”实验教学改革探讨[J].实验技术与管理，2011（28）：141-143.

[6] 謝晓梅，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，2006，25（1）：4-6.

[7] 范彩玲，李迎.在大学化学教学中渗透绿色化学理念的探索[J].天中学刊，2006，21（5）：100-101.

[8] 夏小庆，谷小霞，李祥子.在药学专业化学教学中渗透绿色化学的理念[J].继续医学教育，2010（6）：63-65.