關(guān)于淺談引導(dǎo)型自主式實驗教學(xué)的論文
一、概述
環(huán)境工程學(xué)實驗是武漢大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院環(huán)境工程本科專業(yè)的一門理論性和實踐性都很強的實驗課，也是一門綜合性的技術(shù)基礎(chǔ)課程，它需要物理、化學(xué)、生物等基礎(chǔ)知識，以及實驗裝置的設(shè)計和數(shù)據(jù)分析等方面所涉及到的基礎(chǔ)理論，這些基礎(chǔ)理論知識在理論課上都已經(jīng)學(xué)過，但許多課堂上學(xué)到的實驗理論和方法只有通過實際驗證才能加深理解并真正掌握。實驗課程的目的就是使學(xué)生加深理解所學(xué)基礎(chǔ)知識，掌握相關(guān)知識的基本原理和適用范圍;具備實驗數(shù)據(jù)處理和誤差分析能力;得到基本實驗技能的訓(xùn)練與分析能力的訓(xùn)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，對各門知識能夠融會貫通，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，實驗教學(xué)不僅可以培養(yǎng)學(xué)生掌握當(dāng)前所學(xué)的科學(xué)技術(shù)，同時能讓學(xué)生在實踐中拓展思路，創(chuàng)造出新的技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生盡快的成材成長。與此同時，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(yuǎn)。
二、實驗教學(xué)理念
環(huán)境工程學(xué)實驗是環(huán)境工程專業(yè)一門非常重要的專業(yè)實驗課程。我們的教學(xué)理念是指導(dǎo)學(xué)生開拓實驗思路，培養(yǎng)學(xué)生對實驗方法、實驗步驟、結(jié)果分析評判等基礎(chǔ)知識的掌握，更讓學(xué)生學(xué)會并能夠設(shè)計出完整的實驗方案。
由于實驗方案是需要學(xué)生自己設(shè)計的，指導(dǎo)老師只講解相關(guān)實驗的儀器的操作，而實驗具體的操作步驟和流程設(shè)計以及數(shù)據(jù)處理方法都是需要學(xué)生自己課下查閱資料和相關(guān)書籍，學(xué)習(xí)相關(guān)的實驗知識，然后根據(jù)實驗室所提供的儀器設(shè)備和所需達到的目標(biāo)，來設(shè)計出最佳的實驗方案，所以說有可能每個學(xué)生設(shè)計出來的方案都是不一樣的，在實際實驗操作中再對比標(biāo)準(zhǔn)方案對自己的思路進行評判，讓學(xué)生通過實驗對整個實驗過程有自己真實的體會，使學(xué)生不僅僅是掌握本課程中開出的這些實驗，更學(xué)會通過一些新原理方法設(shè)計出理想的實驗方案，創(chuàng)造出更好更有效的處理方法和處理工藝。本門課程更強調(diào)學(xué)生對實驗的自助設(shè)計和思考的能力，實驗環(huán)節(jié)的改變，使實驗教學(xué)由“灌輸式”轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙龑?dǎo)自主式”實驗。
在本門課程中，將課堂的理論知識與實際實驗操作的實踐相結(jié)合，了解它們之間的異同點，也將使學(xué)生們更清楚地認(rèn)識到，理論學(xué)習(xí)與實踐操作之間存在著怎樣的差距，從而更加靈活的利用已掌握的專業(yè)知識，去解決未知的問題，更多的思考現(xiàn)存的技術(shù)方法的優(yōu)點和不足之處，進而加以改進和補充。
三、具體實施方法
對每個實驗安排三個環(huán)節(jié)。第一環(huán)節(jié)，在實驗前階段向?qū)W生提供該實驗處理對象、應(yīng)用的原理、材料和設(shè)備等條件清單，用一個學(xué)時的時間向他們介紹設(shè)備使用的注意事項，并提供一個其它的標(biāo)準(zhǔn)實驗方案為他們作為模板，要求學(xué)生自行查閱資料，設(shè)計出一個初步的實驗方案。然后再進入實驗第二環(huán)節(jié)——實驗室實驗，首先，向?qū)W生提供標(biāo)準(zhǔn)的實驗方案，并對一些關(guān)鍵步驟進行講解，然后開始實驗，并糾正他們在實驗中出現(xiàn)的一些錯誤和解答疑問，收回他們設(shè)計的實驗方案，實驗環(huán)節(jié)結(jié)束后，是第三環(huán)節(jié)，實驗總結(jié)--撰寫實驗報告，總結(jié)實驗中出現(xiàn)的問題，分析實驗結(jié)果等，并讓學(xué)生針對該實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，或者對實驗設(shè)備進行提出改進建議等。對于學(xué)生而言，每次實驗都可分為5 個步驟：
1. 實驗前的預(yù)習(xí)并查找資料回顧實驗所用的原理(理論課上已經(jīng)學(xué)過)(實驗前課余時間完成);
2. 到實驗室熟悉實驗器材及使用方法，可提出一些自己的疑問(一次課時間);
3. 熟悉了實驗器材后根據(jù)教師提供的材料，結(jié)合查找的資料，進行實驗方案設(shè)計(課余做);
4. 根據(jù)所設(shè)計的實驗方案進行實驗，得到實驗數(shù)據(jù)(一次課時間);
5. 撰寫實驗報告。
四、實驗教學(xué)方法優(yōu)點
在第一步回顧原理中，使學(xué)生重新回顧鞏固了一遍基礎(chǔ)知識，并實際的將理論知識運用到實驗中，加深了學(xué)生對書本知識的理解。第二步熟悉器材的過程讓學(xué)生了解了今后在實驗工作中可能會用到的儀器，給了學(xué)生很好的學(xué)習(xí)機會。在設(shè)計實驗方案的過程中考驗了學(xué)生獲取、提煉信息的能力，可以提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)的能力，加深了學(xué)生對實驗的理解，從被動學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)，也在潛移默化的過程中強化了學(xué)生科學(xué)思考、獨立解決問題的能力。在做實驗的過程中，因為是多人一個小組，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，在這種互相討論中可以看到自己沒有考慮到的方面，學(xué)習(xí)別人的長處，認(rèn)識自己的不足;同時，在實驗中鍛煉了學(xué)生的動手能力和解決突發(fā)問題的能力，在實驗過程中不可避免的會遇到一些阻力，這需要學(xué)生自己摸索、思考來解決，這個過程很有意義。最后在撰寫實驗報告的過程中，鍛煉了學(xué)生處理數(shù)據(jù)，找出問題，總結(jié)結(jié)果，吸取經(jīng)驗的能力，這個過程給了學(xué)生一個總結(jié)反思整個過程的機會，幫助學(xué)生再一次鞏固知識，總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，也可以意識到實際實驗過程中可能遇到的問題，學(xué)習(xí)解決的方法以及幫助學(xué)生形成自己的思維方式。
同時，每個實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驗設(shè)計，實驗的主要設(shè)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，會直接影響混凝的效果，投加量不足，或者投加量過多，均不能獲得良好的混凝效果。不同水質(zhì)對應(yīng)的最優(yōu)混凝劑投加量也各不相同，需要通過實驗的方法加以確定。這個實驗的注意事項就是向各燒杯加藥劑時盡可能同時投加，避免因時間間隔過長，各水樣加藥后反應(yīng)時間長短相差太大，會造成混凝效果懸殊。而在酸性廢水中和過濾吹脫實驗設(shè)計，則需要注意控制好進水出水流速，防止酸性廢水溢出，由于這個設(shè)備在設(shè)計的時候并沒有設(shè)計氣液分離器，需要學(xué)生自己課下查閱相關(guān)資料和書籍來自行設(shè)計。同樣，在堿液吸收氣體中的二氧化硫?qū)嶒炛�，學(xué)生通過實驗會學(xué)習(xí)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(xí)了基本的化學(xué)知識和掌握了滴定實驗的基礎(chǔ)上的。
五、結(jié)束語
本實驗教學(xué)方法有利于改革高校實驗教學(xué)的內(nèi)容與方法，增強學(xué)生的自主思考及實驗?zāi)芰�，培養(yǎng)本科生在實驗課程中掌握先進的科學(xué)技術(shù)，同時讓他們在實踐中拓展思路，對各門知識得到融會貫通的認(rèn)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(yǎng)更全面的應(yīng)用型人才，使實驗教學(xué)由“灌輸式”轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙龑?dǎo)型”、“自主式”實驗，從而激發(fā)本科生對實驗課程的興趣，在潛移默化的過程中強化了學(xué)生科學(xué)思考、獨立解決問題的能力。
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