综合设计性实验教学环境工程论文

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1综合设计性实验实施过程

1.1综合设计性实验题目的选择选题是综合设计性实验能否顺利开展的前提。设计内容的选择受到多方面因素的影响。首先，高校的实验教学场所、仪器设备和实验教学经费等都有一定的限制，好的想法、好的题目，没有实验仪器设备和经费的支持是难以实施的。所以，设计实验的选题，既要有科学性、新颖性，还要符合高校实验室的实验条件［3］。其次，实验内容应具有一定的深度与广度。一个较好的设计性实验题目应具有知识的综合性和内容的探索性，学生在实验实施阶段能够带着问题主动从各知识点中建立相互联系，全面理解理论知识和灵活应用验证性实验技术。但同时需要考虑任务难度大、周期太长的设计性实验容易挫伤学生学习的热情，分散学生的注意力，不利于实验教学的实施。基于以上两方面的原因，我校环境工程专业学生开设的设计性实验题目围绕着水体中微生物的检测、高效功能菌的分离和筛选两个主题开展。该实验教学开设在大三上学期，位于环境监测、环境工程微生物学及微生物验证性实验之后，学生已经掌握了环境样品的采集、前处理等基本操作以及环境工程微生物学的理论知识及实验基本技能，足以保证设计性实验的开展。

1.2任务的布置及方案的制定实验指导教师在设计实验实施前三周对实验任务进行布置，学生依据个人兴趣围绕着水体中微生物的检测和高效功能菌的分离筛选两个主题自主选择。如水体中微生物的检测，允许学生选择自己感兴趣的水体作为研究对象，如对宿舍、教室、图书馆等学生生活学习的区域进行生活饮用水的微生物学测定，监测大肠菌群总数和细菌菌落总数，依照国家标准对该生活饮用水进行评价，也可以选择学校周边的一些河、湖、库(如玛纳斯河、蘑菇湖水库、北湖等)水体作为研究的对象，进行实验、分析及评价。高效功能菌的筛选是环境污染治理领域的关键环节，林下土壤中分离筛选纤维素高效降解菌，印染厂生产废水中高效降解偶氮染料菌的分离与筛选等都是学生期望通过微生物的处理手段资源化有机废弃物或降解有毒有害物质的设计思路。设计实验研究对象与学生的生活、生产密切相关，有利于充分调动了学生的积极性，掌握学科的发展前沿。通过查阅文献并与教师进行相应的沟通，每位同学在设计实验开展前一周上交设计方案，避免了有些同学在实验过程中常常将自己定位于“旁观者”的地位，做到每位同学在实验实施前都是“心中有数”。设计方案包括实验目的、实验材料、实验步骤、实验预期结果等。指导教师对设计方案进行汇总和分类，将设计方案相近的学生分为一组，同时要考虑学生能力的差异、性别的差异，每组3～4人，指定组长，组员们再次对整组的设计方案进行调整，进一步的完善和合理化，最终方案由指导教师审定后方能进行。

1.3设计性实验的实施设计实验的实施阶段，按照设计方案，各小组学生自己动手采集及预处理样品，自己配制所需试剂及培养基，自己观察分析实验结果，自己确定实验具体时间，教师只是从总体上把握实验进程，不过多干预实验，做教学过程的组织者、协调者和服务者。为保证实验的实施，做到实验室全天开发，有实验指导教师、实验员教师及学生班委轮流负责。教师“教”的地位的弱化并不等于将学生置于无人管理状态，教师应对实验中存在的普遍问题进行集中指导，对各小组的个别问题进行分散指导

。与此同时，教师通过对各实验小组实验记录的检查加强实验过程管理。要求学生每天实验时，必须做好详细的实验记录，包括实验时间，实验人员姓名，实验具体内容，使用仪器设备及设定的参数，仪器状态、出现的实验现象以及可能出现的原因、实验数据等，不仅能清楚的掌握实验进展，了解每位学生的实验情况，还能让学生养成良好的实验记录习惯。微生物实验丰富多彩，建议学生运用影像技术对微生物的形态、生长情况、采样地点、处理结果等进行拍照，不仅生动形象地保留了原始记录，更增强了学生的成就感。

1.4实验报告的撰写及实验成绩的评定实验部分整体结束后要求学生认真撰写实验报告。报告内容包括两部分，一部分是对实验数据和结果进行整理、归纳、统计和分析，并与预期结果进行对比;还有很重要的一部分内容是每位同学需要对实验中的重点难点及关键环节进行总结，对实验中的不足之处提出改进措施或建议。实验报告的撰写不仅提高了学生的数据处理能力，而且也培养了学生思考问题和解决问题的能力。实验成绩的评定围绕整个实验的全过程，占课程总成绩的30%，主要包括实验方案的制定20%、实验实施过程中承担的任务及表现30%、实验记录10%、实验报告40%等，注重实验过程和结果分析，而不是仅以是否达到预期实验结果来给定成绩。

2教学效果

学生在实验结束后反映花费在综合设计性实验上的时间和精力远超出他们之前的想象，但收获颇多。首先在实验技能上更加的娴熟，操作上更加的规范;其次，在实验实施过程中真正的实现了通过自己的思维加工将多门课程的知识有机的联系起来;再有，学生自行完成了一次提出问题、发现问题、分析问题以及解决问题的能力锻炼，也是对自我能力剖析、认识和肯定的一个过程。良好的教学效果在学生的本科毕业论文环节中也有所呈现。学生在开题报告的展示、论文主旨的把握、实验操作能力及数据处理等方面普遍表现良好，毕业论文指导教师普遍反映学生的动手能力及分析解决问题的能力有很大程度的提高。同时，有更多的学生期望在专业方面有进一步深造的机会，我校2010级环境工程专业毕业生中硕士研究生录取比率较往届有很大的提高，而且报考及录取院校大多是国内知名环境相关院校。

3教学思考

综合设计性实验对学生来说是实验设计，而对指导教师而言是教学设计，是对学生的挑战，同样对教师也是挑战。设计性实验的教学过程比验证性实验更长，教学内容更丰富、更复杂，教学方法与组织形式更加多样化，这就更需要教师精心安排和组织整个教学过程，否则，设计性实验很有可能成了走过场，达不到预期的目的。

首先，指导老师应有很强的事业心和责任感。在设计实验的过程中，教师要综合考虑实验室空间及设备、学生、周边环境等因素选择合适的设计题目，对学生设计的实验方案进行整理分类，了解学生的基本情况来合理分组，特别是学生往往只能利用课余时间来完成实验，只要学生做实验，实验室就要有教师，准确把握学生实验的进展情况、每位学生的表现及试验中普遍存在的问题，对实验现象进行解答，并对实验结果进行科学的评价。每一个环节都需要教师花费大量的时间和精力，远超过验证性实验，所以就需要指导教师充分发挥奉献精神。当然，也需要学校相关政策的支持。我校近些年一直非常重视教学质量及教学改革，也制定了相关的政策。教师可以申报相关教学改革项目予以资助，并对教学效果良好的教改项目还会给予表彰，这都极大的促进了教学改革的进行。其次，教师要有足够的专业素养。对半开发式的设计性实验，学生的实验方案、内容及涉及的实验方法和仪器等都具有多样化，这就要求教师在专业素养上有较高的造诣。不能凭空否定一个实验方案，也不能任由学生的设计方案随意进行。

指导教师从实验任务的提出开始，在实验的实施、实验结果及报告的撰写等各环节中，始终在自己头脑里有一个清晰的理论脉络，有若干套可行的设计方案、实验中可能出现的结果、产生的原因及解决的办法等。教师具备这些素养才能保证综合设计性实验的顺利展开，达到预期的教学目的。再有，教师要有把握好“指导者”的度。对于设计性实验，贯彻启发性原则是教学的根本。对学生设计的实验方案，提供一些启发性的意见，避免意见具体化，否则学生很容易产生依赖心理，一旦试验中出现问题，就希望从老师这里得到答案。教师不要包揽一切，放手让学生去做，但也不能由着学生去做，充分发挥好指导者的作用。

综合设计性实验各个试验环节中都有可能出现失败，经过几次失败后，有些学生会灰心丧气，有些会否定自己，甚至对专业信念产生动摇，这时候就要求指导教师对学生进行心理上的疏导，鼓励学生，同时客观的评价学生在实验过程中表现突出的方面以及需要强化的部分。环境工程微生物学综合设计性实验的开设取得了一定的效果，但也存在一些问题。如微生物学设计性实验是一个连续性的周期较长的实验操作过程，部分学生由于时间安排上不够完善，对实验进度及结果造成了一定的影响;部分学生在实验开始之初能够较好的参与实验，随着时间的延长，积极性和热情有所降低;实验报告撰写过程中同组同学内容抄袭情况任然存在等。如何使微生物学实验教学更加适应高等教育人才培养的要求，我们还需要进一步的探索和实践。

作者：易丽娟童延斌李姗蔓单位：石河子大学化学化工学院