關(guān)于淺談引導型自主式實(shí)驗教學(xué)的論文

　　一、概述

　　環(huán)境工程學(xué)實(shí)驗是武漢大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院環(huán)境工程本科專(zhuān)業(yè)的一門(mén)理論性和實(shí)踐性都很強的實(shí)驗課，也是一門(mén)綜合性的技術(shù)基礎課程，它需要物理、化學(xué)、生物等基礎知識，以及實(shí)驗裝置的設計和數據分析等方面所涉及到的基礎理論，這些基礎理論知識在理論課上都已經(jīng)學(xué)過(guò)，但許多課堂上學(xué)到的實(shí)驗理論和方法只有通過(guò)實(shí)際驗證才能加深理解并真正掌握。實(shí)驗課程的目的就是使學(xué)生加深理解所學(xué)基礎知識，掌握相關(guān)知識的基本原理和適用范圍;具備實(shí)驗數據處理和誤差分析能力;得到基本實(shí)驗技能的訓練與分析能力的訓練，使本科生初步掌握環(huán)境工程中水、氣、固廢處理的基本方法，對各門(mén)知識能夠融會(huì )貫通，并且加深對理論知識的理解。

　　對于高校本科生教育，尤其是理工科教育，實(shí)驗教學(xué)不僅可以培養學(xué)生掌握當前所學(xué)的科學(xué)技術(shù)，同時(shí)能讓學(xué)生在實(shí)踐中拓展思路，創(chuàng )造出新的技術(shù)，培養學(xué)生盡快的成材成長(cháng)。與此同時(shí)，合理的教學(xué)方法可以事半功倍，因此完善本科教學(xué)方法也是任重而道遠。

　　二、實(shí)驗教學(xué)理念

　　環(huán)境工程學(xué)實(shí)驗是環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)一門(mén)非常重要的專(zhuān)業(yè)實(shí)驗課程。我們的教學(xué)理念是指導學(xué)生開(kāi)拓實(shí)驗思路，培養學(xué)生對實(shí)驗方法、實(shí)驗步驟、結果分析評判等基礎知識的掌握，更讓學(xué)生學(xué)會(huì )并能夠設計出完整的實(shí)驗方案。

　　由于實(shí)驗方案是需要學(xué)生自己設計的，指導老師只講解相關(guān)實(shí)驗的儀器的操作，而實(shí)驗具體的操作步驟和流程設計以及數據處理方法都是需要學(xué)生自己課下查閱資料和相關(guān)書(shū)籍，學(xué)習相關(guān)的實(shí)驗知識，然后根據實(shí)驗室所提供的儀器設備和所需達到的目標，來(lái)設計出最佳的實(shí)驗方案，所以說(shuō)有可能每個(gè)學(xué)生設計出來(lái)的方案都是不一樣的，在實(shí)際實(shí)驗操作中再對比標準方案對自己的思路進(jìn)行評判，讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗對整個(gè)實(shí)驗過(guò)程有自己真實(shí)的體會(huì )，使學(xué)生不僅僅是掌握本課程中開(kāi)出的這些實(shí)驗，更學(xué)會(huì )通過(guò)一些新原理方法設計出理想的實(shí)驗方案，創(chuàng )造出更好更有效的處理方法和處理工藝。本門(mén)課程更強調學(xué)生對實(shí)驗的自助設計和思考的能力，實(shí)驗環(huán)節的改變，使實(shí)驗教學(xué)由“灌輸式”轉變?yōu)椤耙龑ё灾魇健睂?shí)驗。

　　在本門(mén)課程中，將課堂的理論知識與實(shí)際實(shí)驗操作的實(shí)踐相結合，了解它們之間的異同點(diǎn)，也將使學(xué)生們更清楚地認識到，理論學(xué)習與實(shí)踐操作之間存在著(zhù)怎樣的差距，從而更加靈活的利用已掌握的專(zhuān)業(yè)知識，去解決未知的問(wèn)題，更多的思考現存的技術(shù)方法的優(yōu)點(diǎn)和不足之處，進(jìn)而加以改進(jìn)和補充。

　　三、具體實(shí)施方法

　　對每個(gè)實(shí)驗安排三個(gè)環(huán)節。第一環(huán)節，在實(shí)驗前階段向學(xué)生提供該實(shí)驗處理對象、應用的原理、材料和設備等條件清單，用一個(gè)學(xué)時(shí)的時(shí)間向他們介紹設備使用的注意事項，并提供一個(gè)其它的標準實(shí)驗方案為他們作為模板，要求學(xué)生自行查閱資料，設計出一個(gè)初步的實(shí)驗方案。然后再進(jìn)入實(shí)驗第二環(huán)節——實(shí)驗室實(shí)驗，首先，向學(xué)生提供標準的實(shí)驗方案，并對一些關(guān)鍵步驟進(jìn)行講解，然后開(kāi)始實(shí)驗，并糾正他們在實(shí)驗中出現的一些錯誤和解答疑問(wèn)，收回他們設計的實(shí)驗方案，實(shí)驗環(huán)節結束后，是第三環(huán)節，實(shí)驗總結--撰寫(xiě)實(shí)驗報告，總結實(shí)驗中出現的問(wèn)題，分析實(shí)驗結果等，并讓學(xué)生針對該實(shí)驗提出一些建議和想法，鼓勵學(xué)生提出新的處理方法、工藝，或者對實(shí)驗設備進(jìn)行提出改進(jìn)建議等。對于學(xué)生而言，每次實(shí)驗都可分為5 個(gè)步驟：

　　1. 實(shí)驗前的預習并查找資料回顧實(shí)驗所用的原理(理論課上已經(jīng)學(xué)過(guò))(實(shí)驗前課余時(shí)間完成);

　　2. 到實(shí)驗室熟悉實(shí)驗器材及使用方法，可提出一些自己的疑問(wèn)(一次課時(shí)間);

　　3. 熟悉了實(shí)驗器材后根據教師提供的材料，結合查找的資料，進(jìn)行實(shí)驗方案設計(課余做);

　　4. 根據所設計的實(shí)驗方案進(jìn)行實(shí)驗，得到實(shí)驗數據(一次課時(shí)間);

　　5. 撰寫(xiě)實(shí)驗報告。

　　四、實(shí)驗教學(xué)方法優(yōu)點(diǎn)

　　在第一步回顧原理中，使學(xué)生重新回顧鞏固了一遍基礎知識，并實(shí)際的將理論知識運用到實(shí)驗中，加深了學(xué)生對書(shū)本知識的理解。第二步熟悉器材的過(guò)程讓學(xué)生了解了今后在實(shí)驗工作中可能會(huì )用到的儀器，給了學(xué)生很好的學(xué)習機會(huì )。在設計實(shí)驗方案的過(guò)程中考驗了學(xué)生獲取、提煉信息的能力，可以提高學(xué)生的自主學(xué)習的能力，加深了學(xué)生對實(shí)驗的理解，從被動(dòng)學(xué)習變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習，也在潛移默化的過(guò)程中強化了學(xué)生科學(xué)思考、獨立解決問(wèn)題的能力。在做實(shí)驗的過(guò)程中，因為是多人一個(gè)小組，考驗了學(xué)生團隊協(xié)作的能力，也給學(xué)生創(chuàng )造了和其他同學(xué)溝通交流的機會(huì )，在這種互相討論中可以看到自己沒(méi)有考慮到的方面，學(xué)習別人的長(cháng)處，認識自己的不足;同時(shí)，在實(shí)驗中鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手能力和解決突發(fā)問(wèn)題的能力，在實(shí)驗過(guò)程中不可避免的會(huì )遇到一些阻力，這需要學(xué)生自己摸索、思考來(lái)解決，這個(gè)過(guò)程很有意義。最后在撰寫(xiě)實(shí)驗報告的過(guò)程中，鍛煉了學(xué)生處理數據，找出問(wèn)題，總結結果，吸取經(jīng)驗的能力，這個(gè)過(guò)程給了學(xué)生一個(gè)總結反思整個(gè)過(guò)程的機會(huì )，幫助學(xué)生再一次鞏固知識，總結經(jīng)驗教訓，也可以意識到實(shí)際實(shí)驗過(guò)程中可能遇到的問(wèn)題，學(xué)習解決的方法以及幫助學(xué)生形成自己的思維方式。

　　同時(shí)，每個(gè)實(shí)驗的安排都具有一定的目的性和合理性。例如混凝沉淀法處理高濁度水實(shí)驗設計，實(shí)驗的主要設備是六聯(lián)攪拌機和濁度儀。由于膠體顆粒具有帶電性，投加混凝劑的多少，會(huì )直接影響混凝的效果，投加量不足，或者投加量過(guò)多，均不能獲得良好的混凝效果。不同水質(zhì)對應的最優(yōu)混凝劑投加量也各不相同，需要通過(guò)實(shí)驗的方法加以確定。這個(gè)實(shí)驗的注意事項就是向各燒杯加藥劑時(shí)盡可能同時(shí)投加，避免因時(shí)間間隔過(guò)長(cháng)，各水樣加藥后反應時(shí)間長(cháng)短相差太大，會(huì )造成混凝效果懸殊。而在酸性廢水中和過(guò)濾吹脫實(shí)驗設計，則需要注意控制好進(jìn)水出水流速，防止酸性廢水溢出，由于這個(gè)設備在設計的時(shí)候并沒(méi)有設計氣液分離器，需要學(xué)生自己課下查閱相關(guān)資料和書(shū)籍來(lái)自行設計。同樣，在堿液吸收氣體中的二氧化硫實(shí)驗中，學(xué)生通過(guò)實(shí)驗會(huì )學(xué)習掌握氣體采樣器的用法，并且熟練掌握了碘量法滴定二氧化硫的方法，這是建立在大二已經(jīng)學(xué)習了基本的化學(xué)知識和掌握了滴定實(shí)驗的基礎上的。

　　五、結束語(yǔ)

　　本實(shí)驗教學(xué)方法有利于改革高校實(shí)驗教學(xué)的內容與方法，增強學(xué)生的自主思考及實(shí)驗能力，培養本科生在實(shí)驗課程中掌握先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，同時(shí)讓他們在實(shí)踐中拓展思路，對各門(mén)知識得到融會(huì )貫通的認識和掌握，加深對理論知識的理解，從而創(chuàng )造出新的技術(shù)，培養更全面的應用型人才，使實(shí)驗教學(xué)由“灌輸式”轉變?yōu)椤耙龑�型”、“自主式”�?shí)驗，從而激發(fā)本科生對實(shí)驗課程的興趣，在潛移默化的過(guò)程中強化了學(xué)生科學(xué)思考、獨立解決問(wèn)題的能力。

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