药学类高校环境化学实验教学改革初探

商景阁 廖千家骅 史静 杜琼 陈建秋

【摘要】传统的环境化学实验课程设置无法充分体现药学类高校环境科学专业的学科特色。为充分调动学习积极性和加深对环境化学内容的理解，以“观察” - “设计”-“实验”-“总结”四步为实验课程改革基本原则，提高学生自主设计实验和解决实际问题的能力，做到理论联系实际并增加毕业生的就业筹码。

【关键词】环境化学 设计性 实践 芬顿法

【基金项目】本文系中国药科大学校级教学改革研究课题“以制药污染物处理为核心的环境化学实验课程改革研究”阶段性成果之一。

【中图分类号】G643 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2017）43-0230-01

前言：

环境化学实验是环境学核心专业实验课之一，是掌握环境科学、环境工程等专业知识的基础，也是今后环境类本科毕业生在就业中常用的一门课程，具有较高的实用性，因此在各大高校环境科学或环境工程专业中，环境化学及环境化学实验均是核心课程之一，在专业知识中占有重要地位[1]。传统的环境化学实验教学主要根据环境化学理论教学进行，所涉及的实验操作主要属于验证性实验，重点侧重于提高学生对环境化学基础理论的掌握理解能力，而忽略了对专业技能与综合实验素养的提高，且部分实验与环境化学最新研究进展联系不够紧密，且与实际应用尚有一定距离。

中国药科大学环境科学本科专业创建于2009年，在我国制药产业高速发展、环境中药源性污染形势加剧的大背景下，培养制药环保人才，体现中国药科大学“不唯药，需围药，应为药”的办学宗旨[2]。与大多数开设环境专业的高校一样，中国药科大学环境科学开设的环境化学实验主要包括水环境化学、土壤环境化学和大气环境化学的分析和监测实验，侧重于环境介质典型污染物的测试和迁移转化等。

1.目前环境化学实验课程设置存在的问题

1.1实验课程设置陈旧

目前环境化学实验主要根据环境化学理论教学同步进行，所开设的项目主要为验证性实验，缺少设计性实验。而设计性实验是提高学生创新和创造能力的重要途径，在掌握专业理论知识和实验内容的基础上，通过设计性实验，能提高学生思考和学习能力，同时培养积极和主动探索的科学素养。另外，实验课程中加入探索性实验，将环境化学较新的科研成果引入本科实验教学中，也能体现实验室的专业水平，同时帮助学生掌握最新研究进展。

1.2 實验内容未体现药学特色

目前环境化学实验，针对药源性污染的实验内容较少。如以芬顿法去除水体中有机污染物的实验为例，芬顿反应属水环境化学基础内容，同时在制药工业废水组合处理中也有一定的应用。尽管在理论学习中，强调了针对制药废水处理的常见方法以及芬顿反应在制药废水中的利用及其关键机制。但在往年的实验课程中，所用模拟废水为常见的有机染料等，学生在实验过程中无法意识到芬顿法在制药废水组合处理工艺中的优势；另外，利用芬顿法处理废水需要根据废水水量和水质进行预处理，而用模拟废水进行实验教学对真正掌握芬顿法的原理及其在制药废水处理中的应用是不够的。因此为提高学生的学习和实验兴趣并促进毕业生在就业后能迅速进入状态，需要在实验过程内容中体现药学特色，密切围绕药源性污染物等内容进行。

2.环境化学实验课程改革方案

2.1 实验课程改革方案

环境化学实验课程设置除需要帮助学生掌握基础理论外，更需要注重培养实际应用能力。因此在实验项目确定以及实验教学过程中一定要围绕药源污染物，注重药学特色。以水环境化学部分实验为例，通过加强与药企的联系，结合“观察” - “设计”-“实验”-“总结”四步开展环境化学实验课程改革：

（1）“观察”，通过参观药企污水处理各环节，帮助学生观察生产实例和污水处理现场运行情况，结合理论知识，使学生认识到药企污水处理的关键问题并促进对基础知识的掌握[3]。

（2）“设计”，在参观药企污水处理实例的基础上，将学生分为不同小组查阅文献资料，结合理论知识，自主设计实验。以原实验内容中TOC的测试为例，旧的实验中仅介绍TOC测试基本原理及TOC自动测定仪的操作，学生掌握仪器使用和数据处理方法即可。而在实验改革中，教师有意识引导学生思考TOC监测在制药废水处理中的意义，结合药企污水处理现场的相关知识，引导学生设计相关实验，如类Fenton法处理制药废水并通过监测TOC的变化进行效果评估。在学生自主设计相关实验的基础上，教师及教研室等对学生设计的实验方案进行适当修改并上报教务处审批，确保实验的科学性、综合性和严肃性。

（3）“实验”，以往实验均由教师配置试剂和进行准备，学生动手能力无法得到最大程度锻炼。而在自主设计实验后，实验试剂配置、样品预处理、仪器调试等均由学生进行，教师场外技术指导和答疑工作，学生在实验结束后撰写报告，从而最大化的锻炼学生的实验既能和自主思考能力。

（4）“总结”，实验结束后，教师针对实验过程中出现的问题，尤其是针对实验失败的问题重点讲解。以芬顿法处理污水为例，所用废水为药厂污水，水质状况复杂。芬顿法对水体pH有较严格要求，但发现某组同学在做实验过程中，预习不到位，未测定和调节水体pH，导致处理效果不佳。实验教师在发现问题时，不是像以往那样立即指出错误，而是在学生实验结束后，根据实验结果结合芬顿法的基本原理，逐条提问，并请学生回忆实验步骤，引导学生发现问题，以此来加深学生对实验过程的理解。

3.实验教学改革关键问题

合理的实验设计是环境化学教学改革的关键问题。设计性实验是提高学生综合能力和创新能力的重要途径。设计实验方案以及完成设计性实验，要求学生能综合利用应用环境化学专业知识并充分结合制药废水处理实例。因此针对这类实验，需要实验指导教师针对前期的现场调研，提出既能体现环境化学学科发展又能联系实际的备选课题，学生以实验小组为单位，课后查阅文献、自主设计详细实验方案后提交，然后全班不同小组之间进行讨论和比较，最终确定实验内容。如原有的环境化学实验有“水体BOD的测定” 、“水样COD的测定” “水体DO的测定”等[4]，而在实验改革中，学生提出以上三个实验可以充分结合，通过讨论将之设计成“头孢类制药废水的可生化性评估”综合性实验，该实验包含头孢类制药废水的预处理、DO、COD和 BOD的测定等基础内容，既与制药废水处理实际应用结合，又包含环境化学基础内容，有较高的综合性和实用性。

4.展望

作为理论性和实践性很强的学科，环境化学实验是促进学生掌握基础理论知识和提高实际动手能力的重要手段，在环境科学专业教学中有非常重要的地位。但目前环境化学实验课程的改革仍在探索中，需要不断的进行尝试和积累经验。在环境化学实验教学中不断强调学生的自主能力，通过设计性实验和开放性实验，加强对学生的训练和培养，尤其是在帮助学生掌握基础知识的前提下，不断增加学生自主解决实际问题的能力，将是今后环境化学实验教学的重要方面。

参考文献：

[1]戴树桂.环境化学.第2版[M].高等教育出版社，2006.

[2]陈建秋，沈卫阳，陈家全，等.药学类高校开设环境相关专业的意义和必要性[J].市场周刊，2009（12）：123-124.

[3]叶琳琳，刘波，蒋慧.环境监测实验教学改革探讨[J].实验室科学，2014， 17（4）：135-137.

[4]悉旦立.环境监测（修订版）[M].高等教育出版社，1995.