《环境样品物化检测技术》课程交互式教学模式探讨

王辉 齐飞

【摘要】《环境样品物化检测技术》课程是高等院校环境科学与工程专业硕士研究生的学位课。针对教学过程中存在的问题和硕士研究生在课题研究中的需求，将交互式教学模式应用到课程改革中，调动硕士研究生课程学习的积极性，提高教学效果和人才培养质量。

【关键词】环境科学与工程  《环境样品物化检测技术》  交互式教学

【基金项目】本研究受北京林业大学2018年研究生课程建设项目资助（HXKC18002）。

【中图分类号】X1-4;G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2020）48-0120-02

一、课程发展的主要历史沿革

根据北京林业大学环境科学与工程学院硕士研究生培养特色和研究方向，以及毕业论文研究主要内容，亟需研究生学习和掌握环境样品预处理、环境样品成分分析、结构分析、表面形态分析及物化性质分析等现代分析测试技术原理与方法，及其在环境科学与工程领域科学研究过程中的应用。因此，2010年学院开设了《环境样品物化检测技术》课程，作为我校环境科学与工程专业学术型硕士研究生和环境工程专业学位硕士研究生的专业学位课[1]。经过多年的建设与积累，该课程在2011年被列为学校“研究生重点课程教学创新项目”进行重点建设，2017年被评为北京林业大学研究生精品课程，2018年被作为学校优质研究生核心课程进行进一步品牌打造。

二、课程讲授内容及在教学过程中存在的问题

课程讲授内容选择常用的环境样品物化检测技术，每章内容按照“技术基本原理—仪器工作原理、构造及性能—样品制备—定性定量分析—在环境中的应用”组织教学，内容上突出重点和体现环境特色，对技术原理、仪器构造等内容略讲;对样品制备、定性定量分析、在环境科学与工程领域科学研究中的应用作为重点。《环境样品物化检测技术》是一门典型的多学科交叉综合性专业课程，内容繁多、庞杂，新技术发展迅速，授课学时有限，这些内容往往又是新的研究热点和发展趋势，在课堂上很难讲深讲全。因此，亟需充分调动学生课下的学习主动性，并与课上的学习结合增加学生学习兴趣，提高授课效率和教学效果;亟待有针对性地设置课程内容，有效指导学生开展科研工作。

三、交互式教学模式在课程学习中的应用

为了解决以上教学过程中存在的问题，课程教学采用了交互式教学模式[2]。通过交互式教学，授课教师根据研究生课题内容与研究方向有针对性的布置课题和学生编组;要求学生开展文献检索，应用课程讲授内容对典型案例进行分析、消化、创造，并按照编组进行PPT汇报。

课程交互式教学具体执行过程如下：

1.首先根据研究生毕业论文的研究方向和研究内容，并结合课程所讲授的《环境样品物化检测技术》设计汇报题目，突出强调在环境科学与工程科研中的案例分析。比如其中一个学生的研究方向是水环境污染控制与生态修复，毕业论文研究内容是人工湿地填料复配对再生水中有机污染物的去除影响，为其设计汇报的题目是“人工湿地中风险有机污染物的识别方法与案例”，涉及的课程讲授内容有GC-MS、HPLC-MS和3DEEM等检测技术手段，要求结合案例分析汇报检测技术手段在人工湿地中风险有机污染物的应用。另外一个学生的研究方向是环境功能材料研发与应用，毕业论文研究内容是改性秸秆基生物炭对重金属污染修复的效能与机制研究，为其设计汇报的题目是“生物炭结构表面性质和化学组成表征方法与案例”，涉及的课程讲授内容有EA、EDS、FTIR和XRD等检测技术手段。2016-2019年课程汇报题目节选见表1。

注：UV-VIS—紫外-可见吸收光谱，FTIR—傅里叶变换红外光谱，CE—毛细管电泳法，3DEEM—三维荧光光谱法，XRF—X射线荧光光谱技术，IC—离子色谱法，HPLC—高效液相色谱法，HPLC-MS—液相色谱-质谱法，UPLC-HRMS—超高效液相色谱-高分辨质谱法，LC-ESI/MS—液相色谱-電喷雾质谱法，GC—气相色谱法，GC-MS——相色谱-质谱，SEM—扫描电子显微镜，TEM—透射电子显微镜，AFM—原子力显微镜，XRD—X射线衍射，XPS—X射线光电子能谱，EDS—X射线能谱仪，NMR—核磁共振，AAS—原子吸收光谱，ICP—电感耦合等离子体发射光谱法，ICP-MS—电感耦合等离子体质谱法，ICP-AFS—电感耦合-原子荧光光谱法，ICP-AES—电感耦合等离子发射光谱法，EA—元素分析仪

2.4～5人一个小组，训练学生获取文献资料的能力，锻炼文献整理、归纳汇总能力和团队协作能力，每组确定一名组长，组织小组完成材料组织与最后发言;提前3周左右布置下去，课下保持与学生的沟通交流和指导。如学生对汇报的题目和内容不理解或者理解有偏差，就需要及时进行纠正，避免在汇报时出现跑题、汇报不到位等情况。

3.严格按照题目组织材料和发言内容，每组汇报时长10-15分钟，组织材料形式可以多样化，与题目呼应，体现团队工作效应，任课教师和同学根据汇报的内容进行提问点评。此环节有的小组做得很出色，采取每人结合自己的研究内容汇报一个版块的模式，版块之间有密切联系，整个汇报是一个有机的整体，学生之间很好的互相配合，回答问题也很到位。

采用交互式教学模式后教学效果提升很明显。由于所作汇报内容和自己的毕业论文研究内容密切相关，调动了研究生在课程上学习的动力和积极性。通过课程学习和课程汇报，研究生能够进一步消化课堂授课内容，掌握与自己研究课题内容相关前沿仪器分析技术及应用;能够根据课题研究内容及仪器分析需求，有效选择合理的仪器分析方法，从而制定科学、合理的研究方案，促进了毕业论文研究内容顺利的开展。课程教学在很大程度上促进了环境科学与工程学科建设、研究生课程建设、教学内容与教学方法的改革更新，研究生人才培养质量有明显提升。近5年研究生发表在国内外高水平期刊的数量明显上升，其中涉及到《环境样品物化检测技术》课程所讲授内容的文章数量高达占95%。

四、结语

为了提高教学效果和人才培养质量，将交互式教学模式应用到《环境样品物化检测技术》课程改革中，取得了显著的效果。

参考文献：

[1]王辉，齐飞，孙德智.环境样品检测技术课程教学改革与探索[J].教育教学论坛，2013（6）：253-254.

[2]许晓毅，吉芳英，胡碧波等.基于工程认证理念的交互式教学模式探讨——以“水污染控制工程”课程为例[J]. 课程教育研究，2019（40）：28-29.