实验教学模式下环境工程论文

2022-04-28

摘要:在南京农业大学物理化学实验课中运用“翻转课堂”教学模式。实践表明,该方法能够使教学从“教师主导”向“学生为主”转变,从“知识传授”向“自学为主”转变,使学生的学习能力、动手能力和合作能力等得到全面提高。为农业院校短学时实验教学提供新的教学模式案例,具有重要的实践意义。下面小编整理了一些《实验教学模式下环境工程论文(精选3篇)》的相关内容,希望能给你带来帮助!

实验教学模式下环境工程论文 篇1:

弹性实验教学模式的构建与实践

摘要:提高大学生的动手能力、分析问题和解决问题的能力,培养学生创新意识和科学素养是当今大学生实验课程教学的主要目的。传统实验教学模式虽然能提高学生的动手能力和实验操作技能,但是却忽视了学生的主观能动性,扼杀了学生的创新意识。针对这些问题,我们在多年实践教学改革的基础上提出了弹性实验教学模式。该实验教学模式将实验教学内容和学生的学习兴趣有机结合起来,充分调动了学生的主观能动性,引导学生围绕着实验教学目标自主完成实验题目的凝练、实验方案的撰写及独立完成探索性实验,从而达到提高学生的创新意识和综合素质。

关键词:弹性实验;实验教学;创新能力

大学生实验课程教学的目的是提高学生的动手能力、分析问题和解决问题能力,培养学生创新意识和科学素养[1,2]。但长期以来,各高校对于大学生的实验课程的教学模式仍停留在“教师讲解与示范、学生模仿”的阶段,这种教学模式虽然也能提高学生的动手能力和实验操作技能,但忽视了学生的主观能动性,扼杀了学生的创新意识[3]。另外,这种传统的实验课程教学模式也造成了学生对于探讨科学问题兴趣的流失,使得实验课程教学沦为简单模仿实验步骤和机械式操作的尴尬境地。如何转变教育观念,改革培养模式和改善教学方法已是当务之急[4]。有研究表明,通过改变以任课教师为主体的传统授课方式,鼓励学生自主学习、合作学习、探究学习,能有效培养学生独立自主的创新思维和分析问题、解决问题的能力[5,6]。我们的实践教学改革结果表明,选择弹性教学模式,将实验教学内容和学生的学习兴趣有机结合起来,引导学生积极的选择实验、设计实验、探索操作实验,能较好的提高学生的学习兴趣和主观能动性,提高学生分析问题和解决问题的能力及创新意识。

一、弹性实验教学模式定义

所谓“弹性”,是指在实验课程教学过程中,学生根据实验目的和实验教学大纲的基本要求并结合自己的兴趣提出实验题目,指导教师根据教学大纲的知识点和实际情况对学生提出的实验题目进行把关,学生再根据试验题目主动查阅相关资料,设计实验内容,撰写预习实验报告,并开展探索性实验。在弹性实验教学模式下,学生对自己的实验内容有很大的主动权。指导教师对学生的实验题目、实验内容进行系统把关。教师与学生相互配合,反馈式的互动。弹性实验教学不仅能充分调动学生的学习兴趣和主观能动性,还能实现“一对一”式的教学和因材施教,有效提高学生的创新能力和综合素质。

二、弹性实验教学模式下实验内容的设置

弹性实验课程体系在实验内容设置上与传统实验教学有较大的差别。传统实验教学内容设置均为教师指定,且实验内容非常具体,操作性和验证性的实验偏多,不同的实验内容之间缺乏联系和连续性。弹性实验内容设置从调动学生的学习兴趣和学习主动性入手,将传统实验由操作性和验证性实验向设计性、综合性、创新性实验转变。在具体实验内容的设置上,教师以实验教学大纲中的教学目标与任务为指南,以实验教学的基本知识点为导入点,引导学生围绕着实验教学目标和基本知识点并结合自己的学习兴趣,自主确定实验题目和内容。在此过程中,由于学生受到专业知识面、科学素养、实验探索经验等因素的限制,提出的实验题目和内容往往出现兴趣占主导地位,实验教学目标和基本知识点被忽略的现象,因此在学生确定实验题目和实验内容的过程中,实验指导教师的引导作用非常重要。实验指导教师需要引导学生从教学基本知识点出发去思考问题。此外,实验指导教师还需对学生确定实验题目和内容进行严格把关,通过多轮互动式修正,确定每组学生的实验题目和内容。

三、弹性实验教学模式的授课方式

弹性实验教学模式的授课方式以提高学生分析问题和解决问题的能力及培养学生的自主创新能力和科学素养为主要目的。区别于传统“灌输式”实验课程教学模式,弹性体系在授课方式上注重学生的主观能动性及教师的引导作用。在教学环节上分为提出问题、解析问题和解决问题三个阶段。在提出问题阶段,实验指导教师先告诉学生本单元的实验教学目标、任务及涉及的基本知识点,引导学生围绕实验教学目标主动思考问题,并在此基础上提出科学问题,即确定实验题目。在解析问题阶段,实验指导教师需要引导学生明确实验内容,鼓励学生主动查阅相关资料,确定解决问题的实验方法,并撰写和提交预习实验报告。教师收到预习实验报告后,从实验方案的可行性及实验方法的正确性等角度进行把关和修正,并将修改意见反馈给学生,然后学生再根据教师意见进一步修改并重新提交给指导教师,直到实验方案可行、实验方法正确为止。解决问题阶段即为学生进实验室开展探索性实验的过程。弹性实验教学模式下授课方式要求学生进入实验室后,先按自己预习实验报告所列的实验材料到指导教师处领取实验所需的实验材料,然后指导教師着重讲解本单元实验涉及的基本知识点的实验操作及注意事项,接着由学生独立完成整个探索性实验。

四、弹性实验教学模式考核评价制度

科学的实验考核评价制度不应只对实验结果做出简单评价,而是要涵盖从实验题目的凝练、实验内容的提出、资料的查阅、预习实验报告的撰写、探索性实验的开展及最终实验报告质量整个过程。通过完整的考核制度来提高学生的学习积极性。

五、弹性实验教学模式示例

以环境科学与工程专业的环境微生物学实验为例,环境微生物学实验一般设置为10—12个学时,根据实验教学大纲,该实验课的教学目标是使学生掌握显微镜的使用技术、微生物简单染色及形态观察、革兰氏染色及结果判断、培养基制备、高压蒸汽灭菌、环境中微生物分离计数、微生物群体形态特征观察。在实验教学大纲的指导下,传统环境微生物学实验一般开设了三个实验:(1)微生物染色及显微镜观察;(2)培养基配置;(3)土壤微生物分离计数[7]。这三个实验中有两个是操作性实验,一个是设计性实验。各实验内容单一、连贯性不强,也不具有科研探索性,无法调动学生的学习兴趣,更谈不上培养学生的创新能力[8]。在弹性实验教学的指导下,可以紧扣实验教学大纲,将实验内容优化为一个设计性、综合性、探索性、创新性的实验:环境中功能微生物的分离计数及染色和显微镜观察。然后再根据学生的学习兴趣,将实验题目具体化,如土壤中抗重金属微生物分离计数及优势菌染色和显微镜观察、土壤中纤维素分解菌微生物分离计数及优势菌染色和显微镜观察、土壤中表面活性剂分解微生物分离计数及优势菌染色和显微镜观察等。这些创新性实验不仅囊括了环境微生物实验教学大纲的基本知识点,能很好的达到实验教学目标,还结合了环境科学与工程专业的特点及学生的学习兴趣,融入了探索研究的创新元素。

六、结语

弹性实验教学模式是一种以学生为主体的实验教学模式,这种实验教学模式可以充分调动学生的学习兴趣和学习主动性,通过引导学生自主查阅资料、撰写实验方案及独立开展探索性实验等环节,提高学生分析问题和解决问题的能力,培养学生的创新意识和科学素养。在弹性实验教学模式下,实验指导教师的工作量比传统实验教学模式要大,这也要求教师为了培养高质量的人才要奉献更多的时间和精力。

参考文献:

[1]厉旭云,梅汝焕,叶治国,富丽琴,夏强,陆源.高校实验教学研究的发展及趋势[J].实验室研究与探索,2014,33(3):131-135.

[2]陶雷,何斌,莫赞,陈恩孝.高校经济管理本科实验教学体系构建的研究与实践[J].验技术与管理,2009,26(3):119-120.

[3]王悦,刘文.浅议对传统实验教学的继承与摒弃[J].中国高等医学教育,2011,(14):14,30.

[4]刘银萍,彭端,蒋力立.创新实验教学与传统实验教学的比较[J].广东工业大学学报(社会科学版),2010,10(5):27-30.

[5]李琰,吴建强,齐凤艳.开放与自主学习模式下的实验教学体系[J].实验室研究与探索,2012,31(1):134-137.

[6]梁文耀,陈武喝.基于创新能力培养的自主性实验教学改革探讨[J].实验室研究与探索,2012,31(8):189-196.

[7]邵继海,魏祥东,周细红,铁柏清,李宗军.“质量工程”背景下的环境工程微生物学实验教学改革探索[J].生物学杂志,2010,27(3):106-108.

[8]王国惠.环境工程微生物学实验教学改革研究[J].微生物学通报,2005,32(2):144-145.

作者:邵继海 林毅青 尚翠 陈安伟 彭亮 罗斯

实验教学模式下环境工程论文 篇2:

“翻转课堂”在高等农业院校短学时物理化学实验教学中的实践

摘要:在南京农业大学物理化学实验课中运用“翻转课堂”教学模式。实践表明,该方法能够使教学从“教师主导”向“学生为主”转变,从“知识传授”向“自学为主”转变,使学生的学习能力、动手能力和合作能力等得到全面提高。为农业院校短学时实验教学提供新的教学模式案例,具有重要的实践意义。

关键词:翻转课堂;短学时;物理化学实验

物理化学实验课是一门独立开设的,理论性、实践性和技术性很强的课程,是高等农业院校生物化学、土壤化学、食品化学、环境化学、农药学、动物医学等多个专业课程的实验基础。物理化学实验课程除了让学生通过实验来验证已有的理论,更为重要的是要向学生展示科学知识的实验起源,发展新的研究途径,培养学生发现问题、解决问题的能力。

南京农业大学的物理化学实验课学时只有18学时,实验内容与物理化学理论课内容不完全同步,导致学生在学习和教师在指导过程中带来一些困难。这就需要任课教师研究探索新的教学方法和提高教学环节的有效性从而来提高教学质量。本文在介紹南京农业大学物理化学实验教学现状的基础上,运用先进的教学设计理论和先进的信息技术手段,在物理化学实验教学实践中运用“翻转课堂”教学模式,为高等农业院校物理化学实验的教学实践提供新的教学模式案例。

一、高等农业院校物理化学实验课程的特点

1.物理化学实验课的学时较少,动手的机会较少。在南京农业大学,物理化学实验是基础实验课程。课程共计18个学时,1个学分,每学年选课人数近300人,学生每两周才能做一次物理化学实验。实验的设备数量限制了学生的动手机会,采用的是分组实验的方法,是4人一组。分组的结果是个别学生在实验过程中不动脑筋,不动手,实验课的教学效果不尽如人意。

2.物理化学实验内容与理论课内容不同步。物理化学实验课开展过程中要求学生具备一定的理论课知识,但在本校物理化学理论课开课的第二周后实验课也几乎同时开课了,物理化学实验内容与物理化学理论内容很难做到同步,所以教师在学生动手前要花比较多的时间来给学生介绍理论课上的内容,如实验原理、实验数据处理方法、实验注意事项等。结果就是学生实验过程照着书本一步一步机械操作,实验后还是一知半解,达不到实验的目的。

3.学生专业不同,水平参差不齐。在南京农业大学,物理化学实验的学生有动物医药、环境工程、食品工程、生物工程等不同专业,而这些专业所学习的前期课程又不完全相同,因此学生们基础理论知识和实验操作技能水平都表现出参差不齐的现象。

4.单一的考核方式。南京农业大学物理化学实验课程是考查课,一般采用的评分方式是平时实验报告和实验课上的表现综合打分。因为分组实验的限制,同组学生的实验报告雷同现象普遍存在,而且教师对于学生在实验课上的表现也没有量化的统一标准,导致考核分数不能完全反映出学生掌握该课程的真实水平。

二、“翻转课堂”教学模式在物理化学实验教学中的实践

1.“翻转课堂”教学模式。“翻转课堂”教学模式是指学生在课堂外完成知识的学习,这就要求学生在课前对知识进行初步学习,将难以解决的问题记录下来,在课堂上与老师交流讨论进而解决问题。而课堂变成了师生之间和学生之间互动的场所,包括答疑解惑、知识的运用等,从而达到更好的教育效果。这种教学模式翻转了传统的教学理念、教学流程以及教学参与者的角色,真正意义上体现了“学生为本”的思想。

“翻转课堂”教学模式实施对象为南京农业大学动物医药、生物工程、食品工程及食品安全、环境工程等专业的学生,每个班分为6组,每组4-5人。在实验课程开始之前就布置好任务,要求学生在备课时必须密切联系物理化学理论课的知识,每一组承担一个实验的讲解工作,小组内成员须分工合作,收集资料,讲授时间不超过20分钟。老师在课堂上的大部分时间用于对学生讲授内容的补充和深入交流,在此过程中教师和助教每个学生进行充分的互动交流,可以一对一的回答或帮助学生在实验过程中的具体问题,从而达到个性化教学的目的。

每一组讲解必须包含:实验目的、实验原理、操作步骤、仪器使用方法、数据处理方法、每个实验项目都说明本实验可能涉及的安全问题,包括仪器的安全操作和废弃物品回收等,以保证参加实验学生的安全。

2.“翻转课堂”教学模式的教学效果评价。(1)“翻转课堂”转换师生角色,更新教学理念。在“翻转课堂”的物理化学实验课中,课堂上的“以教师为主”转变为“以学生为主”,课堂大部分时间由学生主导。教师在课堂上的作用是回答学生的问题,与学生讨论,完成实验。“翻转课堂”教学模式使教师的教学理念发生转变,同时也改变了学生的学习方式,完全体现了个性化的教学和学习。(2)“翻转课堂”弥补课堂学时不足。“翻转课堂”可以适当弥补物理化学实验课课时不足的缺点,它颠覆了传统的教学结构和流程,将原本课堂讲授的知识转到课余时间完成,而课堂则变成了“讨论、交流”的时间,课堂大部分时间由学生主导。学生在实验的过程中教师可随时解答学生的疑问,帮助学生解决实验过程中遇到的问题,这种教学方式即节省了课堂上的时间,又增加了教师与学生之间的交流与互动,有利于学生更深入地学习以及对知识的深度理解,真正实验课教学的目的。(3)培养学生应用计算机软件处理实验数据的能力。物理化学实验结果的数据一般较多,并且数据处理一般需要用到计算机软件,有时候数据处理的数学方法不当还会使实验结果误差较大。所以在教学中要强调计算机软件在实验数据处理和图表绘制工作中的重要性,比如数据拟合中拟合公式的选择依据,反常数据的判断与取舍,图标绘制的注意事项等,这样不仅可以缩短数据处理的时间,提高数据处理的效率和有效性,更能准确反映实验数据的数学规律,得到科学规范正确的实验数据处理结果。(4)“翻转课堂”改变考核方式。“翻转课堂”教学模式的评价则贯穿于整个课堂的始终,教师在课堂上有时间充分的和学生进行交流,能够更清楚的掌握每一位学生真正的动手和解决问题的能力,考核评价的依据更科学合理,也更具有可靠性。在实验成绩评定过程中课堂学习表现占10%、动手操作能力占30%,以及独立解决问题的能力占20%的比例,实验报告占40%。这种考核方式重在全面考查学生的动手操作能力、解决问题和撰写报告等方面的能力,真正实现了评价的公平和合理性。(5)重视实验报告的撰写。实验报告是对整个实验的总结和反思,其内容应该包括实验的原理、实验的数据、图表绘制、结果讨论和文献引用等环节。物理化学实验课程要教会学生像科学工作者那样写作,而不是照搬实验书上的内容。

三、結论

本文在分析动物医药、生物工程、食品工程及食品安全环境工程等专业的物理化学实验教学现状的基础上,结合先进的教学设计理论和信息技术手段,在物理化学实验教学实践中运用“翻转课堂”教学模式,从“教师主导”变成了“学生为主”,从“知识传授”向“自学为主”的转变,使学生的学习能力、动手能力和合作能力等得到全面提高。为农业院校短学时物理化学实验的教学实践提供新的教学模式案例,提高教学质量,具有重要的实践意义。但是在实践中,“翻转课堂”对教师和学生都提出了更高的要求,教师如何加强开展翻转课堂的专业能力及如何公平合理地进行教学评价,学生如何提升自主学习能力,仍需要进一步的思考和完善。

参考文献:

[1]邹桂华,沈广志,等.制药工程专业物理化学实验的教学改革探讨[J].实验室科学,2015,18(1):103-105.

[2]许新华,王晓岗,王国平.中美物理化学实验教材内容的比较研究[J].中国大学教学,2016,(6):81-85.

[3]彭淑静,周迎春等.微课在材料专业物理化学教学中的应用初探[J].大学教育,2016,(2):117-118.

[4]许秀芳.物理化学理论课教学和实验课教学相结合的一些探索[J].大学化学,2016,31(3):17-22.

[5]李欣,赵玉红等.基础生物化学实验教学改革的探索与实践[J].实验室研究与探索,2016,35(3):161-165.

[6]王彦沙,刘松艳.翻转课堂教学模式在大学化学实验教学中的应用.大学化学[J],2016,31(4):17-21.

[7]许新华,王晓岗,王国平.中美物理化学实验教材内容的比较研究.中国大学教学[J],2016,(6):81-86.

Key words:flipped classroom;short credit- hour;Physical Chemistry Experiment

作者:陶亚奇 徐江艳

实验教学模式下环境工程论文 篇3:

关于优化大气污染与控制实验教学模式的探讨

摘要大气污染与控制实验是环境工程专业的主干课程。本文对这门课程的现状和存在问题进行了分析,提出了改进实验装置,调整实验教学内容,改进实验方法,优化实验教学模式的教学改革方法。对培养大气污染与控制工程领域高素质创新型人才具有指导作用,通过对大气污染与控制实验教学模式的探讨和优化,探索改革路线,提高学生的综合素质,实现充分共享实验教学资源,提高了学生的学习积极性,培养了学生的实践能力和创新能力,从而真正提升教学内涵与层次,为创新人才培养提供有力的支撑。

关键词 大气污染 实验课程建设 优化教学模式

Thoughts on the Construction of Experimental Teaching of Air Pollution Control Engineering in Colleges

DONG Kun[1], ZHU Zongqiang[1][2], LI Haixiang[1][2], LI Yanhong[1][2], Liang Yanpeng[1][2]

([1]CollegeofEnvironmentalScienceandEngineering,GuilinUniversityofTechnology,Guilin,Guangxi541006;

[2]Guangxi Key Laboratory of Environmental Control Theory and Technology, Guilin, Guangxi 541006)

隨着社会的发展和城市化进程的不断加快,全球化的环境问题日趋严重,而其中大气污染的问题不可忽视。[1]近些年来我国很多地区也出现了大规模雾霾天气、机动车尾气污染及燃煤污染等问题,这类问题已经由局部或区域性的污染扩展到全球性的大气污染防治问题,因此如何有效的控制治理大气污染、打好大气污染防治攻坚战成为当今国家的重大需要和国际上共同关注的关键点。

桂林理工大学“大气污染与控制工程”课程依托教育部“卓越工程师教育培养计划”专业环境工程专业,属于主干学位课程。作为配套实验教学,背靠自治区重点实验室(广西环境污染控制理论与技术实验室),“大气污染与控制工程”实验教学应当密切联系实际,紧跟当前国内外大气污染形势以及建设高水平一流学科的要求,创新教学理念,优化教学方法,丰富实践内容,并在实验课程教学设置,提高学生实践能力和科研能力等方面对课程加以完善和改革。本文结合高校“大气污染与控制工程”实验课程教学中存在的一些问题,并根据笔者在桂林理工大学实验室的工作经历,提出几点建议。

1实验课程中存在的问题

1.1过于侧重理论教学体系,缺乏实践教学

近些年来,我校大气污染与控制工程理论课程注重学生对大气理论知识的掌握,并且偏重理论知识的概念及定义特性,对相关的大气污染处理工艺流程、操作规范等实际问题传授较少,[2]只能通过对大气污染物成分组成、浓度等计算来巩固所学知识,并且课程设计大多以理论计算为主,学生在进行课程设计时,缺乏联系实际的经验,更多的是参考案例进行模仿,机械式的套用案例参考的公式、方法,重理论轻实践,实验内容相对简单。例如旋风除尘器性能的测定和烟气脱硫实验,这两个实验都是通过了解实验对象的结构和使用机理,找到其处理大气污染物的最佳效率。其不足之处在于:上述实验仍属于基础的验证性实验,内容无法与时俱进,不能真正与废气的实际处理工艺联系起来;且创新性实验较少,学生的积极性和主观能动性得不到充分发挥。大气污染与控制工程是一门发展迅速的学科,上述单一缺乏创新性的实验课程及传授内容已经无法满足拓宽学生视野,传授本学科发展最前瞻信息的要求,更无法满足新形势下社会对实践创新性人才的需求。

1.2仪器配套及实验时间不足,难以激发学生的求知欲

大气污染与控制工程实验课程所需要的仪器设备特点是花费较高且占地面积大,因此无法大批量采购,加之其与普通的环境工程基础性实验(例如水分析化学实验,水处理微生物实验)有着一定的区别,大气污染控制工程实验更注重对学生实践能力的培养,侧重考查学生将理论融会贯通到实践的能力。而由于受到仪器配套不足的限制,特别是旋风除尘器和烟气脱硫装置运行多年后,设备老化问题凸显且故障频发,加之受到大型仪器数量的限制,需要将学生分成几个大组进行实践教学,每个学生在课程当中实际参与实验时间仍然偏少,使得教学效率偏低,理论和实践无法高效的结合起来,最终流于形式,难以激发学生对“大气污染与控制工程”实验课程学习的求知欲,不利于课程的顺利开展。

1.3教学方法、实验内容单一,实验报告不规范

大气污染与控制工程实验课程所涵盖的内容非常丰富,该课程的实验教学模式主要以实验室实验教师通过现有仪器对学生进行传授讲解,学生在教师的指导下根据实验書进行实验操作,了解实验仪器设备的性能和使用方法,最终形成完整的实验报告。然而由于这些大多数实验学生在实验前已经可以知道结果,在课堂上只需要按照老师的要求“照葫芦画瓢”即可,导致学生被动参与实验,实验报告存在抄袭授课PPT、抄袭其他同学的作业的现象,上交的实验报告雷同现象较为严重,且课后题和讨论部分缺乏学生独立的思考,多数是借助网络得到的答案,这也导致实验老师在判定成绩时很难考察学生的实践能力、独立思考能力以提出问题、分析问题和解决问题的能力,最后导致学生参与实验课程的积极性降低,特别是该门课程主要是面向大三大四的高年级学生参与,如果对于该门课程的要求教学要求松懈,将会无法对这些高年级学生即将到来的课程设计和专业实习产生实质性的帮助。

1.4教学模式偏重实际分析与监测,实验内容对环境造成一定的污染

大气污染控制工程课程实验室拥有烟气脱硫装置,实验教学包括2个实验,分别为大气环境中SO2浓度监测和SO2的检验分析,该实验主要通过具有还原性的SO2气体与酸性高锰酸钾溶液反应使其褪色确定SO2的浓度。由于SO2是一种具有刺激性气味的有毒气体,故在实验课堂演示时极易造成SO2的扩散,对实验教室的课堂造成污染,严重威胁师生的健康;同时由于该门课学时较少,实验课过程的某些实验由教师进行操作,学生没有进行完整的实验操作流程,无法理解某些步骤的原理及方法。

2实验课程改革建议

2.1充实和调整实验教学内容,优化实验教学模式

近些年来,桂林理工大学秉承建设一流本科教育、全面提高实践教学水平和提高学生实践能力、综合素质的理念,结合当今世界范围内大气污染的现状及大气污染的新理念和新工艺,对“大气污染与控制工程”实验课程体系进行了优化,根据实际情况调整了教学内容,学院增设了大气环境中TSP、SO2和NOx浓度监测,室内空气污染检测等实验课程,与原来的开设的实验课程形成了互补,使理论课程得到了延续和提升,能够更好的帮助学生查缺补漏,掌握专业知识。

目前学校的实验教学主要以基础实验为主,为了提高学生的科研实践能力和培养学生的动手能力,达到优化实验教学模式的目的,可以让学生在实验课程当中按3-4人分成一个小组,让学生记下所有测试过程及实验数据,并对关键步骤及实验现象进行拍照记录,对于实验中出现的问题,应当先让学生进行独立思考,并形成书面记录反馈给老师,老师在传授过程中逐步引导学生找到解决问题的方法并就出现的问题针对性的进行讲解;同时在课下可以积极鼓励学生以帮助老师所带的研究生的形式参加老师的科研项目课题,不仅加深对实验的理解,还能提高学生的动手能力和专业水平。[3]

2.2改进实验设备装置,增加实验室大气教学仪器

为了解决实验仪器设备匮乏,桂林理工大学环境科学与工程学院广西环境污染控制理论与技术实验室通过中央与地方合作,依托桂林理工大学、广西师范大学、中国有色桂林矿产地质研究院有限公司,筹建经费2000余万,用于购置更新实验室设备,使实验室实验仪器更加丰富,实验室的功能性更强。一方面,实验室对原有大气实验课仪器进行设备配套的增加,让学生有更多的机会接触仪器设备,激发学生的学习兴趣,例如增加购置了LH-150型智能中流量空气悬浮颗粒物采样器、XWC-3型微机大气含尘浓度测定仪及TH-880IV型微电脑烟尘平行采样仪等仪器。另一方面,学校引入了“有机废气催化净化半实物实验装置”虚拟仿真软件辅助传统实验课程进行教学,以学生操作为主体,教师指导为辅,将教学、企业的需求直接转化成授课实验内容的设置安排,体现了岗位职业化需求。[4]这些举措为大气实验室的进一步建设和发展奠定了基础,同时也在一定程度上提高了大气实验教学的效率,得到了事半功倍的效果。

2.3改进实验方法,改革实验教学

通过实验课程的教学,使学生的动手能力和科研素质得到提高,是提升实验教学课堂质量的目标之一。为了使教师在课堂上的教学效果更好,我们改进了教学方法,通过推动学生参与大气实验完整的实验过程中,每次实验课前安排学生在教师的指导下进行仪器使用前调试等操作,并安排各组同学进行耗材准备、熟悉上机操作等步骤。同时为了增加学生操作仪器设备的时间,教师结合当前大气污染的现状和学生所学的基本大气实验技能,设置难度适中的实验项目,分为2-3人一组,在桂林理工大学内开展大气污染与控制实验检测项目,例如在校内根据各污染源的分布情况和结合校园各环境功能区的要求设置采样点,并在不同时间对不同污染源所排放的大气污染物进行监测和分析。

实验教学结束后,需要对学生进行实验考核,由于实验报告多数学生采用“照葫芦画瓢”的形式导致学生的实验报告内容基本都一致,故在设置实验报告和实验结果处理要求时应调整实验课成绩的分配,可以分为三部分,第一部分为教师在课上对学生的实验操作及参与现场回答关于实验问题的质量、动手实践能力、解决问题的能力打分;第二部分则是学生的实验报告完整程度及课后自主思考的题目的回答情况;第三部分则是为了培养学生的创新及自主探索的精神,设置一个课后拓展题,学生可开放式作答,例如给定每个学生不同的大气污染源浓度现状,让学生设计一个大气污染治理方案,三个部分可按7:2:1进行最后实验成绩的评定。

同时我们还可以通过多样化的教学手段对实验进行讲解,充分利用丰富的网络资源,在空间上打破教与学的束缚,例如在新冠病毒疫情期间无法进行线下教学,可以通过MOOC慕课、蓝墨云、雨课堂等线上教学平台与教学资源相结合,开设网络课堂。通过网络的形式传授实验基本操作的知识点,发布与大气实验相关的资源(例如课件、视频、作业等),并通过在线答疑的形式调动学生的积极性,帮助学生进一步巩固实验要领,提高了学生的学习效率。

2.4优化实验课程,开设虚拟仿真实践教学

大气污染控制工程课程实验具有很强的工程性,實验原理和设备操作复杂,实验过程时间较长,故可以对实验课课时进行优化,例如大气环境中SO2浓度监测和SO2的检验分析可以分为两门单独的课程,独立成课,确保每位学生在实验过程中有充足的时间进行实验操作,实验过程学生能够在独立认真思考的基础上加深对相关实验课程的理解,从而具备一定的实验技能基础;针对某些实验易对环境造成污染的问题,可以优化实验教学资源的配置,开设具有工程化、信息化和数字化的大气污染控制工程及工程处理虚拟仿真课程,在减少环境污染的基础上,培养学生的环保意识和实验动手能力,提高学生的综合素质。

3结束语

不断充实和调整实验教学内容,优化实验教学模式,使实验教学真正成为理论教学的延伸和拓展,是成为学生提高实践能力、掌握必要实验技能的重要途径,更是高校大气污染与控制工程实验教学的重要目的。一方面,通过改进实验设备,购置仪器、开展仿真教学等的方式,进一步建设和发展大气实验室,与科研紧密结合,不断提高教学效率。另一方面,通过改进教学方法,改革实验课程的方式,采用多元化的教学模式激发培养学生的学习兴趣。总之,我们还需要继续探索“大气污染与控制工程”实验课程的改革,在当前新工程改革、工程教育认证的背景下,探索改革路线,提高学生的综合素质,培养既有理论水平又有实践能力的高素质复合型人才,为祖国的伟大复兴做出贡献。

基金项目:1.广西高等教育本科教学改革工程项目“新工科背景下的地方高校环境类专业改造升级路径探索与实践”(2018JGZ120);2.广西高等教育本科教学改革工程项目“地方高校给排水科学与工程专业拔尖创新人才选拔与评价机制构建与实践”(2018JGB199);3.广西高等教育本科教学改革工程项目基于OBE理念的地方高校环境学科工程实训教学模式信息化改革与实践(2018JGB209);4.教育部高等学校给排水科学与工程专业教学指导分委员会教学改革项目“新工科背景下地方高校给排水科学与工程专业人才多维协同培养模式探索与构建”(GPSJZW2019-13);5.2021年广西壮族自治区教育厅“‘两性一度’视域下环境类专业虚拟仿真实验教学模式改革与实践”(项目编号2021JGA194)

参考文献

[1]潘奕雯,郑丽娜,姜慧,等.“生态文明”理念融入课程思政的教育教学探索——以大气环境专题为例[J].当代教育实践与教学研究, 2019(24):142-143+147.

[2]王琛,史永纯,邵成.“大气污染控制实验”课程教学模式的创新与实践[J].黑龙江生态工程职业学院学报,2017,30(03):110-111.

[3]魏建文,陈斯琪,耿琳琳,等.卓越工程师计划背景下的大气污染控制工程课程教学改革探索[J].教育教学论坛,2018(25):89-90.

[4]张庆,朱宗强,梁美娜,等.关于仪器分析实验教学中若干问题的建议[J].教育教学论坛,2017(50):276-277.

作者:董堃 朱宗强 李海翔 李艳红 梁延鹏

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