《环境学》课程实验教学改革探讨

贺鸿志 陈桂葵 章家恩 黎华寿

（华南农业大学 农学院，广州 510642）

《环境学》是生态环境相关专业重要的专业基础课，同时也是动科、水产等相关专业的选修课或选修课。《环境学》课程教学大纲要求通过本门课程的学习，使学生掌握环境学的基本概念、一般原理和基本方法。理论和实践紧密相连是《环境学》课程的重要特点。实验教学作为环境学的一个重要实践教学环节，是学生理解环境学原理和掌握环境学研究基本方法和技术的关键途径。同时，也是培养大学生创新意识和创新能力的主要手段[1-3]。如何开展好实验课的教学是摆在任课教师面前的一项重要任务。由于环境学理论课程内容丰富，涉及的知识面广，环境学相关研究成果日新月异，新理论新方法层出不穷。因此，环境学的理论和实验教学都需要不断地进行改革。华南农业大学生我校生态学本科专业本科从2004年开设《环境学》课程以来，以学科建设为契机建立了完善的实验教学平台，硬件条件大为改善，同时，编制了环境学实验和实习教材，并在实验教学方法和教学模式上不断改革和创新，取得了良好一定的成效。

一 精选实验内容，编写实验教材

精选实验内容是上好实验课的关键。《环境学》中传统的实验教学内容安排的大多数是基础性和验证性实验，主要是为配合理论教学的某些知识点而设置的。例如“水体pH值测定”“水体总氮总磷测定”“大气中氮氧化物测定”等实验。这类实验主要注重基本仪器的使用和基本技术的训练，一般操作简单，目的明确，方法成熟，结果可控。其突出优点是能加深学生对相关环境学理论或技术的理解，但缺点是太过呆板，制约了学生的创造性，做实验成了完成任务，学生对此类实验没有太大兴趣。在当前要求大力推进素质教育和培养创新型人才的新形势下，这种实验教学方式显然无法达到预期效果。因此，除了开设验证性实验外，增设综合性实验和设计性实验是十分必要的。

综合性实验是为解决某一个较复杂的问题而将一些具有内在联系的基础实验进行有机整合而成的实验。综合性实验不仅要求学生深入和全面掌握实验的原理和方法，强化学生的基础实验技能，还注重培养学生利用基本技术和方法分析和解决综合问题的能力。如“校园池塘水体富营养化状况调查实验”即包含了水体pH测定、总氮总磷测定、水体透明度测定、固体悬浮物测定、溶解氧测定、叶绿素含量测定、浮游植物观察等多个基础性实验。这类实验要求学生完成整个实验过程，学生需要到室外现场取样，并进行实验室内观察、分析和测试，实验过程中每个环节紧密联系或互相呼应，某个实验环节出错都可能影响最终的实验结果。因此在整个实验过程中既可全面锻炼学生的动手能力和和研究能力，也可培养学生耐心和严谨的科学态度。

设计性实验则着眼于培养学生的创新精神和综合能力。在本课程中，开设了“水体富营养化的植物修复机理研究”、“校园典型外来植物的入侵机制研究”、“酸雨对土壤生态系统的影响”等设计性实验。在这些实验中，学生根据自己的兴趣爱好，完全自主地查阅资料，设计一套方案，选择实验项目。教师对实验方案和实验项目进行可行性评价，并提供实验方法指导。因此，设计性实验对学生提出了更高的要求，要求其在全面掌握实验原理和方法的同时，了解科学研究的一般思路和过程，并能开动脑筋创造性地解决问题。创新性实验给学生提供了很大的想象和发挥空间，有更强的独立性和自主性。鼓励多学科的知识结合，体现实验教学的设计性和探索性，培养学生的科学思维和创新能力。此外，我们也引导和支持学生将环境学课程实验与自己的毕业论文或大学生科技创新项目相结合，或者利用生态学系教师的科研优势，让学生充分参与教师的科研课题研究，并已取得了一定的成效，如本课程小组老师指导的本科生参与科技创新项目“农村垃圾、污水治理现状调研——以韶关为例”获第十一届挑战杯全国大学生课外学术科技竞赛二等奖，还有多名本科同学以第一作者发表学术论文。同时，任课教师将实验教学改革和自身的科研成果应用于对学生的实验教学中，促进了学生的创新意识和创新能力的不断提高。

同时，为了适应实验教学模式的改变，近几年来我们重新修订了该课程的实验教学大纲与教案。在原来较陈旧的教材基础上，借鉴其他高校环境学实验教学的经验，调整实验教学计划，不断更新实验内容，精简整合基础性和验证性实验项目，增加综合性和设计性实验内容比例，自编了《环境学与环境监测实验指导》实验教材。

二 改进教学方法，引导学生参与

在《环境学》的实验教学中，我们推行课堂教学与开放式教学相结合的模式。对于课堂教学方法，我们在传统的课堂讲解方式基础上，通过播放录制的实验操作步骤视频进一步加深学生的印象。这在基础性和验证性实验项目的教学方面效果明显。而我们在综合性和设计性实验中则充分运用了参与式教学，如环境学课程的设计性实验“水体富营养化的植物修复机理研究”，在完成相关理论课内容的教学后，实验进行前两周布置学生分成四五人一组，根据所学的相关环境学理论和技术，查找文献资料，拟定初步的实验方案。然后，进行小组讨论，小组内部充分协调意见，提出一份相对完备的实验计划。再由各组派代表上台讲解实验方案，听取全班同学以及指导老师的意见和建议，具体涉及实验设计的严密性和可行性，同时结合实验室实验条件进行进一步的修改，从而确定实验方案。最终，不同小组都可能得到不同的实验方案。在接下来的实验课中，各小组即根据各自已经拟订好的实验方案进行实验。这样的全程参与式的设计性实验课，不仅使本科学生充分了解了科学研究的基本过程，而且在此过程中，培养了他们分析和解决问题的能力、增强了他们的团队合作精神和自信心。相对于现在多数实验课程中设置的学生形容的“走过场”式的验证性实验，其优越性不言而喻。以最大限度发挥学生的自主性和创造性为目的实验课程设计是环境学实践教学成功的关键。

另外，我们还开始逐步推进开放式实验教学方式。由于部分学生在进行完课程规定学时的实验以后，对一些实验有进一步深入研究的兴趣，或者对一些问题有新的想法希望自行设计实验进行探究的情况，我们会提供相应的指导和实验条件支持。但开放式实验教学实践的时间还很短，存在很多问题，需要做进一步的探索。

三 加强实验管理，提高教师水平

在学校和学院的大力支持下，依托生态学科，投入大量经费进行了实验室改造和购置实验仪器设备，实验硬件条件不断改善，实验实践经费进一步增加。这为环境学课程的实验和实践教学改革的顺利进行打下了坚实的基础。但传统的实验室管理方式已无法保障新的实验教学模式的顺利实施，因此，我们修改和完善了实验室管理相关制度，如实验室和实验仪器使用预约制度、实验室行为准则和安全守则、仪器和药品使用登记制度、有毒及危险品管理办法、仪器借还制度、实验室环境卫生管理规定、实验室安全卫生巡查制度等。同时，对进入实验室的学生实行导师制，以指导学生完善实验计划和提供实验技术方面的帮助等。这些新制度的实施，有效的保证了实验室的高效有序运行，使学生可以在完成课程实验的同时，充分利用现有的实验条件，进行各种创新性和研究性的实验。

同时，我们在多年的教学实践中深切体会到提高教师的教学和科研水平也是上好实验课的关键。随着环境科学和技术的迅猛发展，教师要传授学生知识、培养其创新能力，自身掌握的知识和技术当然也需要不断更新、教学水平和创新能力也需要不断提高。因此，一方面，需要努力学习新的实验技术，我们的任课老师和实验老师经常参加一些新技术的学习培训，如液相色谱、离子色谱、微波消解仪、叶绿素荧光仪和荧光显微镜等培训。另一方面，需要学习和运用新的教学方法，努力提高教学效果。在这方面我们的任课老师每年均积极参加国家级和省级继续教育培训，不断充实提高。同时，教师自身的科研水平的提高对于上好实验课也是大有裨益的，环境学课程小组的几位任课老师均从事环境生态方面的研究，每人均有正在研究的国家级和省级课题，这使得任课教师在实验课教学中充满自信，游刃有余，也使学生有机会接触到最新和最前沿的环境学研究的热点问题。

四 推进实验教学网络信息化

随着教育信息化的不断推进，基于网络的信息化教学正在“如火如荼”地开展着，实验教学的网络信息化也是必然趋势。信息化教学强调新型教学模式的构建、教学内容更强的时代性和丰富性、教学更适合学生的学习需要，在教学上充分利用各种信息技术和资源来支持和促进学生的学习，强调发挥学生的自主性，注重其学习能力的培养[4]。我们在环境学教学网站的建设中，已将部分实验教学讲义、课件、自制视频、实验教学成果等放在校内公开网页上，方便学生进行自主学习。同时，我们还通过E-mail、飞信和QQ群等方式与学生建立紧密的联系，随时解答学生实验过程中碰到的问题。尽管如此，本实验课程的网络信息化教学工作仍需要进一步加强。

[1]李广伟,胡留现.实验教学改革与创新人才培养的探索与实践[J].实验室研究与探索,2008,27(9):110-112.

[2]关丽萍,邹爱英.加强高校学生实验教育素质教育[J].实验室研究与探索, 2008, 27 (9):124-125.

[3]许国安,徐华诚.深化实验教学改革,注重对学生能力的培养[J].实验技术与管理,2003, (2):112-115.

[4]钟志贤信息化教学模式—理论建构与实践例说[M].北京:教育科学出版社,2005.