摘要大学是创新人才培养的重要基地,而实验教学是培养学生创新能力的平台,综合性设计实验教学是培养创新型、应用型人才的重要手段。实验项目由验证性向综合性设计性转变,能充分发挥学生分析问题、解决问题的综合应用能力及创新意识和设计能力,达到高素质应用型人才培养的目标。根据目前水质监测课程出现的问题,提出优化、整合实验内容,开发综合性设计性实验,并对其提出相应的实验教学方案。
关键词水质监测;综合性设计实验;教学改革
abstractuniversity is an important base used to cultivate innovative talents,and experimental teaching applies an innovative platform for students,especially the comprehensive experiment teaching is an important method used in cultivating innovative and application-oriented talents. the change,from the confirmatory experiments to the comprehensive ones,may bring problem-analyzing and problem-solving of students into full play,the awareness of innovation and design capability also get developped in the process,so as to meet the objective of high-quality application-oriented personnel training. comprehensive experiments were given on the basis of problems found in the courses.experimental teaching programs were promoted and discussed.the corresponding teaching plans were put forward.
key wordswater quality monitoring;comprehensive design experiment;teaching reform
随着科学技术的发展,社会对人才实践能力和创新能力的要求越来越高,当代大学生不仅要掌握基础知识,还必须具有能够灵活应用本专业基础理论知识的能力、动手能力和创新意识,以适应社会发展和经济建设需要。wWw.133229.COm如何培养新形势下具有创新能力的高素质应用型人才,是目前高校教育改革的主要目标。大学是创新人才培养的重要基地,而实验教学是培养学生创新能力的平台,综合性设计性实验教学是培养创新型、应用型人才的重要手段。实验教学和实践教学环节在整个本科教学过程中具有课堂讲授不可替代的作用[1-4],这就要求教师必须重视实验教学工作,改进现有的教学模式,积极探索出实验教学新途径。
水质监测是一门实践性较强的课程,单纯靠课堂教学,学生很难掌握关健技术,因此这门课程的实验学时占总课时的2/3。水质监测课程不同于其相关的水分析化学;该课程偏重于采样前的现场调查、监测项目的选择、布点、采样、样品预处理方法的选择及其实施,分析方法的准确选择、分析测试及其综合评价等一系列过程的综合训练。因此,要求学生:在熟练掌握基本化学操作技能的前提下,严格规范地进行实验操作;系统掌握水质监测各个环节,包括方案设计、采样、分析、数据处理、报告编制等;在数据处理上,要树立科学、公正、准确的意识,掌握计算机统计实验数据能力;不仅要掌握普通分析仪器的使用方法,还要熟悉如激光粒度分析仪、离子色谱、原子吸收分光光度计等大型仪器的原理及使用方法。综合性设计实验是高等教育实验体系的发展趋势,实验教学作为实践教学的重要环节,培养学生的综合素质与创新能力,在本科教学过程中具有不可替代的作用。
1存在的问题
经过几年的教学实践,发现存在以下几个问题:一是实验教学体系不统一。普通化学实验、水分析化学实验作为水质监测的先导课,与水质监测课程密切相关,但各实验课程强调课程的独立性,对不同课程的衔接和结合重视不够,侧重点不明确,实验内容存在重复现象。二是实验过程不全面。实验中所用试剂及实验待测样品都是由实验教师配制,学生得不到采样、样品预处理环节的锻炼,势必会造成与实际监测工作相脱节。三是教学方法和手段单一。学生按照实验指导书,循规蹈矩,限制了其主观能动性的发挥。学生遇到实际样品时很盲目,机械性地按照标准方法进行操作,不充分考虑实验结果的可信度。必要的实验步骤必须按国家相关标准进行操作,但实际样品往往是复杂的,很少完全按照指导书实施,由于污染物含量不同,同一监测项目具有不同的监测方法,因此需要为每一个测试项目选择合适的方法,监测方案中每项内容的确定是保证测试结果好坏的前提。四是验证性实验多,综合性、设计性实验少。
2教学改革措施
2.1教师转变观念
传统的实验教学模式是以教师为中心,学生按照教师提前安排好的步骤,逐项完成,学生没有自由发挥的余地。素质教育模式要求教师转变观念,强调科学思维能力和创新能力的培养,由接受知识型转为综合能力型。以学生为中心,在整个教学过程中,教师是组织、指导、帮助和促进者,利用各种教学方式充分发挥学生的主动性和积极性,实现对所学知识的构建;同时对教师的素质也提出了更高的要求。
2.2优化、整合实验内容,开发综合设计性实验
所谓综合性实验是指在学生具有一定基础知识和基本操作技能的基础上,运用某一门课程或多门课程的综合知识对学生实验技能和实验方法进行综合训练的一种复合性实验。设计性实验是指给定实验目的、要求和实验条件,由学生自行设计实验方案、选择或制作仪器并加以实现的实验。开设综合性设计性实验的目的在于培养学生的综合分析、实验动手、数据处理、查阅文献资料和独立解决问题、创新、团队协作、组织协调和科研的能力。
实验内容多、课时少,是目前水质监测实验课程突出的矛盾,为适应培养综合性创新人才的需要,必须对现有的实验项目进行优化、整合。综合性设计性实验是优化和整合实验教学内容的重要途径。在删减重复性或实验效果差、耗时多的实验的同时,将单一技术整合到相关实验中,将相关联的实验内容整改为综合性设计实验。如:将原来的实验项目“水样cod的测定”和“水样bod的测定”设计成与工程结合的综合实验项目“废水可生化性评价”,实验样品可由学生自行采集,测定样品后,学生们可根据cod/bod测定值,评价其可生化性;将“纳氏试剂比色测定氨氮”和“水样总氮测定”综合成设计性实验“废水样品中的全氮分析”,由学生自行设计废水氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、凯氏氮、有机氮、总氮的测定方法。并由测定的结果评价水体自净情况,培养学生的综合设计实验及优化分析方案的能力。
2.3改进验证性实验教学方法
在水质监测课讲授理论的同时,安排验证性实验,使学生掌握基本实验技能,为随后的综合性设计性实验的教学打下基础。教师提前1周布置学生预习实验教学的内容,提出问题。学生分组与教师一同做好准备和预备实验,写出预习报告。课前检查学生的预习情况,即预习报告、回答问题、叙述实验原理、操作过程和结果的预分析。将该过程作为对学生考核的一部分,由于充分的预习,验证性实验就能顺利进行。通过这一全过程加深了理论知识的理解,同时调动学生的积极性和主动性,在教师的引导下,学生们带着思考和创新想法自然过渡到综合性设计性实验中。
3实例分析
综合性设计实验在一定程度上给学生增加了难度和挑战,大量的前期验证性实验已为综合性设计实验奠定基础。因此,在验证性实验后授课教师应以专题的形式介绍综合性设计实验的目的、意义和要求、相关项目的研究进展及发展概况,并详细介绍学校目前的仪器设备状况。激发学生的积极性,增加学生分析和解决问题的信心。
3.1实验项目
实验项目可自拟,如:“某地综合污水中污染指标的监测”,“某河段水质调查和评价”。
3.2实验内容
一是查阅资料。根据兴趣选择实验项目后,查阅相关资料为今后确定实验方法及数据整理作好准备。二是根据所学知识及相关标准确定监测内容。确定采集样品按照常规应测定的项目;根据样品的特殊性选做测试项目。三是样品采集应考虑的问题。哪些水样可采集同一瓶中,哪些需要分别采样,并作标记,采样前应准备好保护剂及用量;根据水样中待测组分浓度确定水样的采集量;生活废水的采集布点及采集水样种类,给出水样采集与保护汇总表;四是对样品进行必要的测定前的预处理。确定样品的预处理方法;项目测定时,干扰的消除方法;预处理样品时使用的试剂、仪器;给出样品处理安排汇总表。五是确定测定项目的分析方法。由样品待测组分的含量来决定每个项目的分析方法。准备每一项目测定时所要用到的药品与仪器,配制好所需的试剂。六是样品中的各个项目指标监测。对所有项目分成若干个小组,对有关的主要指标进行监测,结果汇总在表格中,其数据项目组共享。七是完成实验报告。实验报告的内容包括:监测项目、水样采集与保护相关安排、水样预处理相关安排、水样监测方法的选择、监测结果报告及其相关分析、综合设计实验总结报告等。
3.3考核与评价
对于综合性设计实验的考核以成果为标准,注重过程评价;考核的主要方法有提交论文与答辩,实验设计方法、实验步骤报告与答辩,撰写实验报告与答辩相结合。也可以采用无标准答案试题,着重考核学生的思维方法与实验过程,以检验学生发现问题、分析问题和解决问题的综合能力,激发学生的创新意识。另外,不单纯以考核分数来衡量学生,而要科学全面地评价一个学生的综合素质,对在实验中能够独立提出新问题、新思路、新方法、新见解、新结论的创新行为,教师给予积极的评价,并将其作为考核指标。
4结语
在综合性设计实验的进行过程中,可能会出现许多问题。一是由于学生以前从未进行过此类实验,学生有些盲目,不能全面考虑样品的复杂性,会出现选择监测项目不合理、预处理方法不合理等。这需要学生相互探讨并在教师的指导下,对所做的方案加以完善。二是综合性设计实验所涉及的实验条件很多,比如化学药品的配备、实验仪器的正常运行、足够的实验空间等,如同时进行可能有些困难,实验室需要根据学生申请的实验时间,统筹安排、有条不紊,合理地利用现有的实验装备资源。组与组相互协作,密切配合,大型仪器采取预约制,以确保实验的正常进行。
综合性设计实验的过程主要是它的目的性,在有限的实验学时中将理论知识与实践有机的联系,完成多项指标的监测其效果是显著的。经过这样一个综合训练过程,使学生系统的消化所学的专业知识,深化课堂的理论学习,能极大地调动学生的积极性,提高学生的参与、协作、动手的能力。学生在对某一样品进行监测时,能够对监测对象有整体的把握,全面考虑各种可能的影响因素,以保证自己所分析的结果的可信度,客观地反映样品的实际情况。综合性设计性实验为学生提供了自主创新的空间,提高了学生分析问题解决问题的能力,增强了系统的科学思维方法,培养了学生创新能力和科研能力,为今后的课程设计、毕业设计、毕业论文以及给毕业后从事科研工作打下基础。
5参考文献
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