基于创新创业训练项目的环境科学实验教学改革

陈伟华， 徐福华， 吴健，王欣

（1.江西上饶师范学院,化学化工学院，江西 上饶 334000 ；2.江西省靶向药物工程技术研究中心，江西 上饶 334000；3.上饶市林业科学研究所，江西 上饶 334000；4.江西上饶司法鉴定中心，江西 上饶 334000）

0 引言

大学生创新创业训练计划项目（以下简称大创项目），旨在全面推进大学生创新创业教育，激励学生的创新思维和创新意识，激发大学生的创新思想，增强大学生的团队合作、独立分析和解决实际问题等方面的能力［1-3］。目前，我们国家对环境科学专业人才的需求越来越广，而专业实验是实施人才培养的重要环节，但是传统的实验教学普遍存在的问题有：（1）实验实施的条件受到限制，缺乏仪器设备和场地；（2）教学方法陈旧，一般是在规定的时间内按照实验讲义，利用已准备好的仪器设备按部就班去做［4］；（3）实验考评体系不科学，仅要求学生在实验结束后提交报告，缺乏对实验过程的控制。这些问题的存在导致学生的积极性和主动性下降，不利于学生综合素质的提高和创新意识的培养［5］。

实验教学是环境科学专业教学的重要组成部分，其目标在于培养学生的专业思想、专业素质和动手能力，对学生创新精神和创新能力的培养起着重要作用。由此可见，其在作用上与大创项目有相通之处 。针对环境科学实验教学存在的上述问题，将大创项目引入环境科学实验教学体系有助于创建充分发挥学生主动性、创新性的实验，实现环境科学专业实验教学的优化与整合，对培养高质量环境科学专业人才有着重要的现实意义。

1 大创项目的选择

学校每年立项的创新项目较多，并非每个项目都适合转化到环境科学实验教学中去，为此，学校需通过组织相关老师、聘请专家、邀请环境专业学生等方式共同对每年大创项目进行挑选，并制订相应的选择标准，以利于后续操作。

大创项目很多是依靠导师的课题申报的，涉及的实验内容相对来说比较复杂。学校不可能把大创项目所有的实验内容都转化到实验教学中去，一则时间上不允许，二则不一定有相应的场地空间。因此可以从大创项目中挑选某个或几个实验环节，将符合“专业性、创新性、综合性、适用性、易转化性”的标准，以及可操作性强、难度适宜、专业性强、较为独立、对场地要求不大、时间要求不长与利于实验化教学的实验内容转化到环境科学实验教学中去。

2 探索大创项目转化到环境实验中的具体实施方法

在探索大创项目转化到环境实验中的具体实施方法时，可遵循循环渐进原则，在实验教学上分层次进行［6］，通过“1个综合实验+N个探究实验”的传递类实验教学模式，以综合实验为主，探究实验为辅，将大创项目实验分解为若干个实验项目，使学生在传递类实验教学模式下，融会贯通所学专业知识。以“掺高炉矿渣多孔混凝土的制备及其去除酸性矿井水中重金属的机理研究”（创新课题编号：2017-CX-41）和“不同条件制备的污泥生物炭去除水中COD的实验研究及机理分析”（省级创新课题编号：S202110416003）大创项目为例，设计成如图1、图2所示的传递类实验教学模式（1个综合实验+3个探究实验）：

图2 S202110416003大创项目的传递类实验模式

通过“酸性水中Fe、Mn、pH、COD、TP、TN的测定”“污泥基生物炭粒去除COD的实验研究”综合性实验，学生在实验过程中获得较为完整的知识体系和综合技能；而通过3个探究实验，使学生实验过程变为发现问题、分析问题、解决问题的过程, 将学生获取知识的过程完全融入有意义的任务完成中，学生的团队合作精神也得到了加强［7,8］；并且学生在实验过程中还需自己搭建实验装置，这充分调动了学生专研科学的积极性，使其动手能力得到了提高。此外，学生的科研能力也得到了加强，如该类实验对象中的13化（4）班的龚范蒸同学在中文核心刊物上发表论文一篇；唐敏、邵爱云在江西省化学技能竞赛（非专业组）获得一、二等奖等等。

3 大创项目实验的考核方法

以往环境科学实验的考核方式比较单一，课前学生撰写预习报告，课后再完成实验报告，期末进行实验考试，教师根据预习报告、实验报告和期末考试的分数给出学生的成绩。很多学生存在预习报告或者实验报告抄袭的问题，课前对实验内容没有作充分的了解，对教师的讲解也不认真听，甚至实验报告也是在别人的基础上改动而成，整个实验都与他无关，考试时错误百出。大创项目实验的考核方法就是将一个班分成几个小组，每个小组都有实验任务，每个小组的每位成员都有任务，再结合“实验方案设计+实验过程监控+结果审核”三位一体的实验考核方式［9］进行考核。

具体考核方法为：（1）针对实验目的，设置多套探究实验方案，对学生进行分组，让学生抽签选取其中一组实验方案，自拟方案内容，着重检查学生的实验准备工作；（2）在实验过程监控环节，由教师、实验员和上一届的优秀学生组成监管小组，对学生的实验情况进行全程监管，包括仪器操作、药品配置的过程中的操作规范性等，最后根据完成时间和质量进行相应评分，对学生的实验能力做出准确评价；（3）在实验数据审核环节，学生完成实验后，教师对实验数据进行审核，数据合理，误差在允许范围内，准予学生离开实验室；数据误差较大，安排学生重新实验。

4 大创项目实验教学效果反馈和评价方式

考虑大三学生有一定的实验动手能力以及考研需求，因此，该类实验主要应用于大三学生。根据学生意愿，分为两组，参与（实验组）和未参与（对照组），并对两组进行对比，从反馈意见与成果两方面制订详细的评分标准，对两组学生进行打分，综合反映大创项目实验效果。具体内容如下。

（1）针对实验组和对照组学生对各自实验培养方式的满意度进行问卷调查，调查活动主要从实验可行性、实验方式、实验效果、实验存在的问题等方面开展。每一问题设置四个等级，每个等级都有相应的分值，通过统计学生的打分确定优劣。

（2）通过校外实习，由企业考察，从学生动手能力、分析问题、解决问题、团队协作等方面，制订一份实行评价表，对每一位学生在企业实行过程的表现进行评价和打分。

（3）通过学生参加学科实验竞赛、发表文章、考研方面考察大创项目实验教学模式取得的成果，其中实验竞赛分为校级、省级、国家级，然后按获奖等级给予不同的分值，发表文章可根据教师科研成果等级进行分类打分，而考研可按学生考取比率、考取院校的层次来评分。

5 存在的问题

由于大创项目转化的环境科学实验和基础环境科学实验在教学模式和考核方式上的不同，对于学生和教师来说都面临着一些问题。于学生而言，学生的基础不一，到了大学三年级，环境科学实验课程教学改为这种模式，有些学生一下子难以适应；于教师而言，加大了工作量，我们需要多花时间给学生介绍一些学科前沿方面的知识以及涉及的有关操作，对于基础差的学生还需为其补习环境科学实验基础操作的课程。因此，我们准备在新的理科大楼向学生开放实验室，配备一位指导老师，在保证安全的前提下，让学生有充分的时间自主学习操作和自主研究。

6 结语

自2013年国家在北京大学等109 所高校开展9000个大创项目起［10］，各个高校陆续把大创项目列入学生在校期间提升自己综合能力的考核指标。我校自2015年开展大创项目以来，就非常重视培养学生的创新创业能力，对获批的每一个项目给予资金和其他相关方面（场所、设施、药品、仪器等）的资助，同时重视项目成果的转化，积极鼓励和支持广大教职员工开展与之相关的教学改革和教学研究。一方面，教师在实施与大创项目相关的教学改革过程，可以提升自己的业务能力，加强与学生之间的互动交流；另一方面，学生在进行大创项目转化的实验中，充分调动自己的主动性、积极性和创新性，在与同学配合完成实验项目的过程中，又无形提升了自己的沟通能力和团队协助能力。