实验教学改革环境工程

2024-08-15

实验教学改革环境工程(精选12篇)

实验教学改革环境工程 篇1

创新是一个民族进步的灵魂。创新教育是以培养学生树立创新观念、培养学生创新意识和创新能力为目的的教育,是21世纪高等教育的主流[1]。高等学校的实验教学中心是培养学生科学素养、创新意识、综合素质和实践能力的重要基地[2]。将创新教育理念融入实验教学、构建实验教学创新体系是高校实验教学中心发展的核心,对高校创新型人才培养具有重要意义。

上海理工大学医疗器械与食品学院是一所专门培养医疗器械专业人才的本科学院。学院现有的医疗器械三大专业、七个专业方向几乎涵盖了医疗器械学科的各个分支,是国内高校专业最全、规模最大的医疗器械学科[3]。学院医疗器械工程实验中心在医疗器械、医学影像、医用电子等原有实验室的基础上组建而成。实验中心依托多学科交叉优势获得快速发展,已建成涵盖精密医械、临床工程、康复工程、医学信息、医学影像等专业方向在内的17个专业实验室,形成了较完备的医疗器械工程实验教学平台,成为我国医疗器械应用型人才的重要培养基地。根据上海高校实验教学示范中心建设要求和医疗器械产业对创新人才的需求,近几年实验中心在实验教学改革实践中,大胆探索,力求创新,形成了自己的特色。

1 实验教学创新理念和改革思路

实验中心以“集中管理、资源共享、思路创新、特色发展”的建设方针、“医工结合、强化实践、激发创新”的实验教学理念为指导,统一规划建设,引入企业软硬件资源构建与行业应用型人才相适应的实验教学新体系,目的是培养适合我国医疗器械行业实际需要、医工结合、具有较强实践技能的应用型人才。

实验教学改革总体思路:构建一体化、多层次、模块化、综合性实验教学体系;加强校企合作,引入企业软硬件资源建立实验教学平台;模拟医院环境进行实景化教学;建立全天开放式实验教学管理平台;加强实验教学队伍建设。

2 创新实验教学改革

2.1 构建创新实验教学体系

实验教学体系是高等教育质量工程改革的重点和热点;创新实验教学体系改革是一项系统工程[4]。实验中心根据医疗器械行业对人才的特殊需要,科学地设置实验项目,紧密结合理论教学和学科发展,加强实验教学内容和科研成果的衔接,构建一体化、多层次的实验教学体系。

从医疗器械工程各专业创新人才培养方案的整体考虑,不断完善教学大纲,改革教学内容,加强教材建设,制订一套统一的、完整的、系统的实验教学体系。在教学内容方面,结合各专业特点,强调医疗器械学科群建设,进行循序渐进的分层次教学。具体分为:基础实验、综合/设计实验、创新(创业)实验和职业技能培训四个层次。通过重组现有实验室资源,形成共享性公共实验和专业创新实验两大实验室模块架构体系。将两大实验室模块(图1)、四个层次实验(图2)在开放实验室信息集成管理平台上进行资源共享、集中管理[3]。

基本类实验紧密结合学生的主修专业,设立公共实验课程,从基础医学到医学影像、医用电子仪器、医学信息系统、精密医疗器械、医疗器械检测、康复工程、临床工程等都开设了系列实验,实验内容集基础性和应用性。设置的相关实验以演示性和验证性实验为主,使学生掌握基本实验原理、基本实验技术、基本实验方法,均衡发展学生的知识结构、能力结构和素质结构。

综合、设计类实验结合学生具体专业方向,设计了以专业为导向实验模块,7个模块共开出或更新实验项目166项。综合类实验针对某一门课程全部内容设计,是专业课重要的实训环节,如康复器械综合实验等;设计类实验是综合性最强的实验形式,须将多门或全部专业课组合在一起,对培养学生的综合应用能力具有重要的意义。如血液透析器溶血检测设计实验。

创新实验结合企业实际和科研课题,使学生的实际工作能力和创新能力得到切实的锻炼与提高。在注意实验平台层次性的同时,根据不同专业的特点和要求,对实验项目进行模块化组合,不但增加了大量模拟仿真的实验,还增加了综合交叉的、具有研究性、创业性特点的实验内容,如基于无线定位技术的患者看护系统设计,放射治疗中呼吸控制装置的设计等。

职业技能培训是为了提高学生实践技能,积极开展的职业技能证书培训(包括医疗器械维修操作技能培训、CAXA三维设计实训、三维CAD等),为学生创新设计打下必要的技能基础,为将来就业提高其竞争力。在教学计划外的时间授课,进行教师指导下的自主课外实验,积极组织学生参加国内外各种创新设计竞赛,为学生主动参与创新教育与创新能力训练创造机会。

2.2 优化实验教学方法与技术手段

实验中心把当前的多媒体和网络信息技术应用到实验教学过程中,教学实现了“多媒体再现、网络化传播”;另外,根据医疗器械教学的要求,建立了诊断、模拟手术和ICU实验室,实现了实验室与医院实景应用环境的“无缝对接”;依托门禁与监控系统的管理信息平台,建立了自主创新设计的基于校园一卡通的门禁授权与实时监控指导的全天开放实验管理系统。建立以学生为中心的自主式、引导式实验教学模式,激发学生的学习主动性与创新性。例如,在“医学数据库设计”的综合性实验中,教师布置实验基本要求和考核标准,2~3名同学自愿组成小组,从设计方案、数据库选择、编程语言等完全由学生自主决定和实施。实验教学活动的设计、协调、监督、控制与评估等职责主要由教师承担,而组织与实施由学生来承担。同时引入多元化的实验考核方式在原来平时考核、理论考核与技能操作考核的基础上,增加了课外自主参加开放实验的考核。

2.3 完善实验教学管理体制

实验中心实行校、院两级管理的体制,集中分散相结合的管理模式。为了提高运行效率,实验中心在人员、仪器设备、实验设施、教学安排等方面实行统一管理,各种资源如经费、人员、设备在全院范围内,不分专业由中心统一使用与调配。另一方面,实验室管理施行责任制,实验教师分别负责部分实验室,做到实验室使用和借用、大型设备使用、仪器设备借用有登记,保证设备运行完好,固定资产不流失。另外,在一定的范围内,实验室教师也可合理流动,对实验室交叉管理。各实验室对教师、学生均采取基于有效软硬件管理平台的开放式管理,使用校园一卡通,通过实验中心信息系统申请,可以相对自由地使用实验室及其所属仪器。通过建立实验室资源高度共享的实验教学体系管理和技术平台,有力地促进了实验教学改革。

为了加强实验教学的全面质量管理,中心建立了教学质量管理与督导制度,每年对实验教师进行业务考核,并形成一套专属的多元化、综合性考评体系,激励和监督教师搞好实验教学工作。

2.4 重视实验教学队伍建设

高水平的师资队伍是创新实验教学建设的重要保证[5]。实验中心一直特别重视师资队伍的培养和培训。通过教改项目带动、人才引进、人员培训、整合实验教师人力资源等措施,构建了一支具有现代教学理念和创新精神,形成一支结构合理、学术水平高,教学经验丰富,科研能力强,具有较强责任心的高素质实验教学队伍。其中专职实验教师高级职称占46.2%,大部分实验教师同时承担相关理论课教学,使理论和实践密切结合;实验中心同时聘请兼职教师参与实验教学工作,参与专业实验的组织、规划与设计。他们均为医疗器械相关专业的专家,有较高的学术造诣和长期的实验教学经历,积累了丰富的实验教学改革与创新经验;此外,中心建立了一支由资深教授组成的专家咨询组,对实验教学改革的重大事项进行决策把关,并对青年教师进行指导。

实验中心鼓励实验教师积极从事科学研究、教学改革和社会实践。近两年中心教师先后承担了30多项教学改革项目(其中7项市级以上),设计新实验项目50多项,发表论文30余篇,20多项专利,成果颇丰。

3 改革的成效与特色

医疗器械工程实验中心经过几年探索,以“深化内涵建设、争创一流实验平台、培养应用型创新人才”的指导思想,“培养创新人才,服务创新社会”为目标,在实验教学中不断改革,取得了一定成效,形成一定特色。(1)在实验内容上,综合性、设计性、创新性实验的比例不断提高,目前已达到全部实验的68%;成功完成3期职业技能培训。(2)利用中心创新实验平台,有近300多人次参与大学生创新基金项目的申报,获得国家级创新基金5项,市级项目20多项,校级项目40多项。近两年,在全国大学生数学建模竞赛和大学生三位数字创新设计大赛中获得全国二等奖、上海市特等奖、上海市一等奖等多个奖项。(3)与科研、工程和社会应用实践紧密结合是本中心一大亮点。在创新实验教学体系中,综合设计类与创新实验项目大部分来自企业、医院的实际应用与教师的科研课题。如:医疗器械工程实验中心先后与日本光电株式会社、德国德尔格医疗设备公司、德国卡尔史托斯内窥镜公司等国际著名医疗器械公司建立了“医学诊断实验室”、“模拟手术室”、“模拟ICU实验室”等模拟真实医院应用环境的实验室,极大地增强了学生对实验知识的理解深度;又与上海诺诚公司和上海纽曼公司分别共建“医用电子实验室”和“医学影像实验室”,大力实施校企共建实验室战略。此外,实验教师结合科研课题改革了一系列实验项目,自制了实验装置12多项用于本科实验教学。如“医用电气安全测试仪”是医疗器械检测方向的教师结合科研课题研制的典型本科实验教学装置,用于“医用电气安全分析”等实验。(4)实验中心建立的几乎覆盖医疗器械工程全学科群及医工专业基础的高水平实验室教学模块,为培养具有实践技能与创新能力的应用型医疗器械工程人才创造了条件。近两年来,作为国家食品药品监督管理局的培训基地,共有6期500多人来校培训;作为全国假肢师矫形器师执业资格考试培训基地与考点,每年有来自全国康复器具行业的100多名学员来实验室学习;作为国家信息化三维CAD培训基地,定期对校内外学生开设了CAD、CAXA软件及其在医疗器械中的应用培训班,为社会培养了该领域的高级人才。

4 结语

创新教育的实验教学改革是一项长期而复杂的系统工程,需在探索和实践中不断完善和修正。根据我国医疗器械产业亟待快速发展和创新的现状[6],实验中心继续积极探索多学科交叉、知识密集的应用型人才培养模式,进行多方面改革,发挥实验教师队伍的创新精神、建设创新教育管理平台;开展学生技能培养与创新活动,培养学生创新能力与激情;创新实验中心建设与管理机制,继续推行已取得重要进展的“校企共建实验室”战略;加强实验室内涵建设,使各项指标达到一个新的台阶,力争成为国内一流的高水平实验创新基地。

参考文献

[1]齐永钦.创新教育与高校实验教学改革[J].实验室研究与探索,2002,21(3):9-13.

[2]黄诗笺,谢志雄.武汉大学生物学实验教学中心创新实验教学建设[J].实验技术与管理,2009,26(2):9-11.

[3]喻洪流,赵展,胡秀枋,等.医疗器械专业群的实验室建设和教学改革[J].实验室研究与探索,2010,29(5):167-169.

[4]许家瑞,周勤,陈步云,等.构建创新实验教学体系的探索与实践[J].实验技术与管理,2009,26(5):1-4.

[5]张春丹,苏秀榕,樊艳凤.生物工程专业创新实验教学模式初探[J].高校实验室工作研究,2010,(2):17-18.

[6]刘宇静,张长虹,秦晓刚,等.我国医疗器械产业现状及技术发展[J].中国医学装备,2007,4(6):60-62.

实验教学改革环境工程 篇2

一、实验教学中存在的问题

1.实验教学体制过于传统,验证型实验过多传统实验教学模式过于死板,一定程度上限制了学生的积极性和创造性。而且大多数是验证型实验(如:化工原理实验、PLC编程原理实验等),都配有相应的实验指导书,学生只要按照实验步骤一步步操作就能完成实验任务。这种毫无探究性的实验只能训练学生的基本动手能力,而其思维和解决问题的能力得不到具体的应用,更不能培养学生的实践应用和创新能力。调查中还发现,课表安排的个别实验没能落实。如化工容器设计实验,由于是在高压下进行的,实验室空间有限,存在安全隐患,故没能按计划开设,一定程度上造成了教学资源的浪费。

2.实验成绩评估体系缺乏激励性

目前的实验成绩评定基本上都是根据实验报告质量的优劣或者实验结果正确与否来决定,而忽视了实验的操作情况,不能促使学生在操作过程中积极思考。在完成实验报告时,只要参考实验讲义或者其他同学的实验报告即可,从而造成抄袭现象严重,实验效果下降。

二、实验教学改革的措施

目前,高等教育改革正在全方位深入进行。其中,实验教学改革是重要的组成部分,实验室则是培养学生理论联系实际、建立创新意识、提高工程实验能力的重要实践基地。同时实验教学还可以培养学生科学求实的精神、严谨周密的工作作风和团结协作的精神。在提高实验教学地位的同时,要以学生为中心,构建学习知识、应用知识和创造新知识三个层次训练体系。还要对现行实验教学进行改革,丰富实验内容,改变实验教学方式,提升实验教师素质,在实验老师的指引下,让学生去积极思考、探索并动手完成实验,以达到培养学生的动手能力和创新能力的目的。具体改革措施如下:

1.完善传统的化工容器设计实验和无损检测实验

化工容器设计实验包括内压容器薄膜应力测定实验、外压容器失稳实验、内压厚壁容器爆破实验在内的三个经典实验。为能更好地配合此实验的`进行,在实验室建设过程中,已经配备对应的实验设备,只要做出具体的实验安全防范措施,严格遵守操作规范,即可进行实验。无损检测实验形成了八个经典实验,即超声波测标准试块的厚度、超声波探测试件内的缺陷、超声波探伤仪探头的标定、涡流法测金属裂纹、涡流法测金属电导率、超声波与涡流法探测实验比较、渗透探伤和磁粉法对焊缝探伤。在建立无损检测实验室时按照实验项目配备相应的实验设备,即可开设此实验。

2.建立计算机仿真实验室

计算机仿真实验是通过软件对物理设备及实验过程的虚拟仿真,利用计算机及相应的模拟程序,通过人机对话界面和动画仿真操作来完成实验过程。计算机仿真实验能够完成电工电路电子技术、自动控制原理、过程控制与DCS、过程装备传动控制等专业实验,弥补我们实验教学资源的短缺,实现教学资源的优化。

3.增加综合设计性实验数量

综合性实验是运用已开设课程内容综合分析某一问题或现象的实验。学生需要运用所学知识经过一定的分析思考和综合运用不同课程知识才能完成相关实验。通过实验,能够掌握不同设备的联合使用与操作,能培养学生的综合能力和知识应用与渗透能力。设计性实验是在学生明确实验目标的基础上,只为学生提供必需的仪器、材料,要求学生独立设计实验方案,亲自动手组装、操作仪器并完成实验报告的实验方法。在实验中学生可以根据自己的兴趣和知识的掌握程度进行方案设计,流程组装及测试分析,从而提高学生的兴趣,激发了他们上实验课的积极性和创造性,培养其综合实验能力。压缩验证性实验,增加综合设计性实验的个数,培养学生的创新思维和综合实践能力,这是我们实验教学改革的趋势。

4.开设选修实验课程,实验室面向学生开放开设选修实验课程,实验室面向学生开放具有以下三个方面的意义:

(1)将学生分散在不同的实验室,便于管理,实验效果也会相应提升。

(2)学生根据自己的兴趣爱好,选修一到两门研究性实验认真去完成。实验前通过设计实验方案,很大程度上提高了实验的效率,培养其综合应用基础知识、专业知识分析问题、解决问题的能力,更有利于培养学生的创新能力。

(3)充分利用实验室设备资源。如实验室拥有的THSA-1型过控综合自动化控制系统实验平台,一共可以做26个实验,但由于实验课时有限,平时只开设6个实验,这就造成实验资源的严重浪费。

三、结束语

实验教学改革环境工程 篇3

摘要:根据课程知识要点和实验教学的特点,进行实验项目资源建设,精心设计实验项目,增加综合性设计性实验,加强实践教学环节和技能训练,重视教材建设,不断提高实验教学质量,积极培养具有创新能力的人才。

关键词:实验教学;技能训练;创新能力

实验教学对学生的创新能力和实践能力的培养具有极为重要的作用。创新能力主要体现在学生具有发现问题、描述问题以及能找到解决问题的方法,即表现在科学与知识的创新层面。实验教学为学生提供了一个相对能自由发挥的平台和空间,学生在实验室可以感受发现问题、解决问题的过程,有利于形成创新思维的良好习惯,有助于提高实验技能和创新能力。

一、重视实验课程建设精心设计实验项目

在教学中,根据课程知识要点和实验教学的特点,进行实验项目资源建设,其目的是不断推动实验教学的研究和开发,探索实验课程与实验内容的改革,开展实验内容与方法、实验技术与方法的研究。环境工程微生物学实验课程属于环境科学和环境工程等专业的专业基础课(独立设课)。针对实验特点和实验资源的实际情况,以学科发展为背景,以学生能力培养为核心,以教学理论为指导,根据实验的系统性、层次性(复合性)和综合性等原则,去完成实验项目的设置和内容的不断更新。将相关的实验技术整合,开设综合性设计性实验,这样,可以使实验的连贯性和复杂性让学生进入研究性实验状态,虽然感到有难度甚至压力,但随之而来的是一种前所未有的学习动力,从而达到提高学生的创新精神和创造能力的目的,推进综合素质教育。

教学方法与手段服务于教学内容。实验项目的建立、实施和改进,一方面根据教学大纲的要求去调整或更新,同时也离不开与学生的交流与沟通。在师生共同参与的前提下,改革、实施各项实验教学环节,并经常开展教学研究活动,探索实验教学与学生学习的内在规律,不断更新、补充实验内容(教材建设),积极建设、制定实验项目,充分发挥实验教学环节在培养大学生创新精神和开拓能力中的作用。从而使教师更加明确地认识到岗位责任的重要:教师必须教会学生掌握学科必备的基本知识和实践能力;指导学生综合应用所学的知识去解决实际问题;引领学生去大胆探索,具备良好的科学素养。

二、加强智能与技能训练

现代科技发展的一个显著趋势就是高度综合化和整体化。实验过程由简单实验过渡到综合性训练。整个过程以培养学生的创新精神和实践能力为重点,对学生进行较全面的智能与技能训练。实验将基础理论、技能训练与环境实践相结合,对于提高实验教学水平、探求实践教学方法等方面具有重要意义。

1、优化实验内容适应创新要求

实验中,通过对学科前沿知识的介绍,引入能够反映环境领域的现代科技成果的实验技术和方法,激发学生探究知识的兴趣。综合性实验的目的是探索未知,其过程是从理论一实验一发现问题一描述问题一分析(解决)问题,其结果是不确定的。需要学生主动去探索、去观察和研究,以达到多样性的学习方式,提高学习素质和综合能力。2007年春夏之际,太湖、巢湖等发生了水体富营养化,我们将该水样作为实验材料结合在了实验中,丰富了实验内容,并将教学实验与环境实践的结合落实到了实处。尤其对学生来说,得到了较全面的智能与技能训练,加深了对造成水体富营养化的原因以及危害性的了解,既是一种知识的积淀,更能认识到所学专业的重要性和肩负的责任,可以从中得到教益和成长。

教学中,将“API 20E细菌鉴定系统”组合在微生物的分离培养实验中。API细菌鉴定系统(API System)的建立对原有的实验内容是一次更新和提高,并能使学生接触到环境中必须解决的实际问题。该实验的设计实际上也依赖于环境治理对该项目的需求,因为在环境治理中经常会涉及到微生物(主要是细菌)集群等有关问题,API 20E细菌鉴定实验可以使学生在学到新的实验技术的同时,也能让学生了解该知识领域的动向。并为学生的后续课程和从事科研、实践提供必要的基础。实验增加了密度和难度,实验提高了教学效率和水平。

2、强化实践环节提高综合能力

环境工程微生物学实验项目中涉及到生物相的观察项目,与环境生态有密切的关系。实验中学生凭借已有的知识去发现以前来曾接触过的环境问题。对一个特定的没有现成答案的水样(实验材料)进行分析、提出见解乃至解决方案。此过程需要具备丰富的想象力、好奇心与良好的知识迁移能力,需要较强的创新意识和思维能力。这项实验很好地将基础知识与实验、实践联系起来,相互渗透,在实验中取得了显著的效果。如遇到突发事件,也可用以上方法去了解水体中的微生物组成,去分析说明问题,并提出建议或提供解决实际问题的方法,此过程简单、直观,又能说明问题。但要完成这项实验,必须具备环境微生物学的基础知识,尤其是熟悉和掌握环境微生物形态学方面的有关信息,才能比较准确地观察和识别不同类群的微生物种类,然后作出判析、得出结论。这是通过实践培养其设计实验、组织实验、运用知识的能力的体现。通过多层次的实验教学,帮助学生将知识融会贯通,学生从中亲自感受、理解知识产生和发展的过程,对培养、形成创新思维的能力和习惯大有帮助。可进一步提高观察能力和分析问题的能力,提高理论联系实际的开拓能力。

三、打造精品教材不断提高和完善实验教学体系

《环境工程微生物学》教材历经40多年,经过几代人的努力,完成了从原先的讲义到高等教育出版社出版的一、二、三版的过渡,2008年出版的第三版教材在第二版(面向21世纪课程教材)的基础上,作者根据长期的教学成果的积累,结合学科发展,并汲取国内外环境工程微生物学的科研成果、教学经验,进一步完善和发展,实现教学和实验内容与学科发展水平一致。此教材被评为2008年度精品教材。

教材强调在继承基础知识和基本理论的前提下,保持环境工程微生物学领域传统内容基本不变,将微生物学新的科技理论、应用技术等纳入教材中。这对系统的学习和从事相关的研究具有重要的指导意义。尤其对于实现综合化教学,可以很好地将基础知识与实验、实践联系起来,在教学中取得了显著的效果。实验教学是理论结合实际的重要途径,也是一种模拟环境对于理论知识的应用。教材内容与环境实际、科学研究融会贯通,大大提高了学生的学习兴趣和实验积极性,在这过程中,还要尽可能使学生接触到最新的科学技术,了解发展趋势及动态,增强学生适应社会发展和科技进步的要求。所以对教材内容优化、组合,拓宽基础知识外延,引入能够反映现代科技成果的理论、实验技术和方法,这无论是对于知识的综合性还是拓宽专业口径都是至关重要的。通过教学实践,真正实现以学生为主体、教师为主导的新型教学形式。体现出以知识和基本技能为基础性内容、创新能力培养为中心内容的实验教学体系。

实验教学改革环境工程 篇4

1 环境微生物学实验课程改革的必要性

环境工程微生物学是西华师范大学生命科学学院开设环境工程专业以来的一门重要专业基础课,实验课教学体系参照生物科学专业的微生物学实验,增加了部分与环境工程相关的内容。首先,以验证性实验为主,不能充分锻炼学生的思维能力和创新能力。如细菌芽孢染色实验,利用细菌芽孢壁厚和细胞质浓厚而不易着色的特点,采用着色力强的染色剂和用加热等手段促使芽孢着色,并利用复染的方法对比原细菌菌体和芽孢,这只是简单的验证了理论知识,类似的实验还包括革兰氏染色、荚膜染色等。其次,各实验之间没有必然的联系。整个学期实验课结束以后,特别是毕业论文时,学生往往记不住以前做过的实验名称、药品和操作步骤,更不用说应用整体思维去思考。

实验课程的教学方法是按照设定的教学计划,由实验教师帮助学生完成很大一部分准备工作,学生在课堂上则只须花费很少的时间,按照教师讲解以及实验手册上的步骤和注意事项进行操作。学生一般是到了教室才关注实验的内容,对实验原理、研究背景和其他相关知识知之甚少。在整个实验进行过程中,学生被动听课和操作,几乎没有时间去思考该实验过程的来龙去脉。因此,传统的教学方法虽然在一定程度上能让学生学到一定的实验技能,巩固部分理论知识,但容易造成学生对实验原理理解不透彻,实验操作按部就班,对实验一知半解。

实验结束后大多数学生往往书写几近统一的实验报告,有的学生不忠实于真实的实验结果,无论实验成功还是失败都不太注重原因的分析。实验的考核也仅凭一纸实验报告。因此,容易忽略对学生真实的实验能力包括整体思维、实验态度、实验技能和创新能力的考核。

由此可见,这种教学方法难以培养学生对实验的兴趣,无法调动学生的主动性和积极性,不能真正培养学生的创造精神和创造能力。在课时逐渐减少,知识不断更新,环境问题日益突出和生物技术不断发展的今天,如何巧妙的安排实验课程,以提高学生实验的主动性和积极性,激发学生开放性思维,培养学生灵活运用知识分析问题和解决问题的能力,是非常值得思考的问题。围绕这个问题,笔者基于环境工程微生物学理论课和实验课教学,对当前环境工程微生物学实验课改革进行了一些探讨,以期达到提高实验课教学效果的目的。

2 环境微生物学实验课教学改革的新举措

2.1 优化实验内容,构建环境微生物学实验课程知识体系

环境工程微生物学涵盖的实验内容丰富,大纲要求具有一定的深度和广度,由于环境工程微生物学和其他的课程存在交叉重叠,有的内容和其他的课程有所重复,所以必须在内容的选择上有所取舍[5]。微生物学的基础操作,能验证一些重要的理论知识,所以要让学生牢固掌握这方面的技能,包括培养基的制备、微生物的接种、培养和保存、微生物的染色实验和微生物的观察实验。还要让学生明白,这些技能服务于所有实验,贯穿于整个实验体系。综合性实验包括环境微生物生态学的实验方法和技术、环境微生物的监测与评价、污染物的微生物处理技术和方法,比如环境因素对环境微生物生长和死亡的影响、富营养化湖泊中微生物的多样性的监测、污染物的微生物降解等。在这些综合性试验中,学生能够不断强化微生物的基础知识,融会贯通,加深对学科前沿发展状况的了解,培养科研意识,并开拓视野。

2.2 贴近生活,激发学生的兴趣

环境工程微生物学和实际生活联系非常紧密,在教学过程中注意缩小理论和实际的差距,培养学生应用知识关注现实和改善环境问题的能力,做到学以致用。在课程中通过白色污染、水体污染、大气污染、重金属污染、固体废弃物污染、甲型H1N1流感病毒和能源危机等现实社会环境问题的讲解,让学生意识到专业的重要性和肩负的责任;让学生了解生活中污染环境的微生物,比如学校食堂厨余中的微生物类群,酸奶里的微生物种类,发生霉变的食物中主要的微生物种类,腐败水果蔬菜中微生物种类,校园人工湖的微生态系统,教室和医院微生物菌群等,使知识融入到生活中,让生活中的现象点燃学生学习和探索知识的激情。

2.3 关注前沿科技,培养学生对尖端技术的操作能力

随着物理、化学和工程技术的发展,大大推动了生物科技的发展,新成就如雨后春笋,层出不穷。在微观方面,生物学已经从细胞水平进入到分子水平去探索生命的本质。以分子生物学为基础的生物技术促进了环境保护、农业、生态学和医学等各个领域的迅猛发展。在当代环境科学领域,DGGE和RFLP等技术已经成为研究环境中不可培养微生物有力的手段。可将一个班的同学分成4~6个小组,在老师的指导下,让各组同学独立设计,应用PCR-DGGE的方法研究污染河流不同河段的微生物区系,使学生接触前沿科学技术,并应用到解决环境问题中,能进一步把握微生物技术在环境工程领域发展的方向。这样的安排不仅使学生能掌握一些尖端技术的操作方法,也能增加学生的信息量,开拓学生的眼界,增加学习的兴趣。

2.4 开设综合性实验,提高学生创新能力

环境工程微生物学实验课程的目的还在于学生能够利用自己掌握的基本实验技术,对于自己感兴趣的领域和课题独立自主地进行分析和研究,进一步提高学生的学习能力和科研能力。比如在综合实验阶段,本课题组开设极具环保和经济价值的“蟋蟀虫生真菌的分离鉴定和生长特性研究”综合性实验,学生试图通过学习的微生物分离鉴定技术去认识和研究这种真菌,从而为生物农药的开发奠定基础。这就使得学生在课后多做功课,查阅文献,展开调查研究,制定并提交实验方案。上课时学生分小组讨论,然后提出小组实验方案。教师可以使用提问的方法检查学生的方案,纠正错误。这种方法不仅能够大大提高学生做实验的积极性,而且能够让学生变成自主的研究型学习。通过学生查阅文献,在相互讨论和交流的过程中,学生除了提高文化知识,还能促进团队合作,促进沟通能力和创新能力的形成。另外,这种互动也能促进教师更加积极的备课。因而形成一种师生共同进步的良性循环。

2.5 灵活制定考核机制,做好实验现场指导

实验课程的分数比重应该增大到30%,这样可以避免学生只会死记硬背,而不注重动手能力的培养。在实验过程中,进行现场指导,当场考核,不仅要看实验报告,更要依据出勤、现场实验操作和实验结果综合考核。比如除指导教师外,应有专门实验人员发放实验器材,进行出勤登记并纳入考核,占实验课成绩的10%。从制度上引起学生对实验课的重视。实验过程中,规范的操作和可靠的结果是考核的重点,各占实验课成绩的30%。对于实验报告,占实验课成绩的30%。应要求学生对实验过程和结果进行详细记录和分析,比如哪些操作步骤没有做好,或者在实验过程中容易出现什么问题,如何避免等,从而让学生养成一个善于分析问题和总结问题的好习惯。对于实验报告中的结果,要实事求是,严格杜绝相互抄袭现象。

在实验指导现场,对态度认真、操作规范的学生及时表扬,并号召其他学生观摩或欣赏,起到模范带头作用。有些操作较为繁琐的实验,个别学生总是失误,会产生厌烦心理,比如芽孢染色,要加以启发性的引导,帮助其顺利完成实验。由于学生经验不足,实验过程难免会有失误,实验结果有时不尽相同甚至会大相径庭。在这种情况下,不要急于批评学生,而要分析问题,找到原因。比如做细菌接种练习,一个班上总有1~2个学生平板上什么都没有长出来,这时候要鼓励学生勇于承认实验失误,还要让其回忆,实验失败是由于没有划线还是接了菌种以后再在火焰上灼烧而将微生物烧死。这样学生有深刻的印象,以后的操作也就不容易出现类似错误。有时候学生的失误,可能会出现一些意想不到的结果,这时候更要进行分析,帮助学生拓展思维。

3 实施改革后取得的效果与思考

这些改革措施的实施,使学生做实验更加主动和用心,大大减少了盲目操作的现象,提高了综合运用知识、分析和解决问题的能力,培养了严谨、钻研、科学的学风。在新的课程改革实施后,95%以上的学生认为微生物学和生活联系非常紧密。部分本科生已经参与到一些教师的科学研究中去,有的学生还能够设计完整的实验进程,或通过合作完成一些小型课题。同时,实验课程改革也对实验课教师提出了新的要求,使教师不断学习新的实验课程管理理念,不断开发新的研究课题,同环境工程微生物学的发展同步。在以后的教学过程中,还要不断探索,以取得更好的成效。

参考文献

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[3]刘桂香,李冬霞.食品微生物检验实验课教学改革的研究及实践[J].农产品加工.学刊,2009(6):123-124.

[4]殷月兰,焦新安,潘志明,等.微生物生物学研究型教学改革初探[J].微生物学通报,2008,35(12):1977-1979.

实验教学改革环境工程 篇5

摘要:PBL教学法是一种问题式教学方法,将PBL理念在土木工程实验实践教学中进行推广应用,从而探寻一条更好效果的实验教学方法,对于应用性要求较高的土木工程类专业课程具有非常重要的理论和现实意义,本课题在PBL及项目化得融合教育应用方面做了研究,以项目化为载体的PBL模式在土木工程实验教学的应用,还需要转变教学手段,适当地调整教学大纲,建立开放实验室,培养一流的实验教学团队和社会服务人才。

关键词:项目化教学;教学方法;教学观念

PBL(problem-basedlearning)是一种问题式教学方法,注重将学习过程放到有意义的实际环境中,培养学生获取新知识的能力,发展学生综合思考能力和解决实际问题能力,并在教师的辅导下解决真实问题的能力,根据宁波工程学院的实际情况,将PBL教学法引入到我院的土木工程实验教学中,并与项目化教学相结合,可以很大程度改变实验教学内容陈旧、方法僵死等问题,提高学生学习的积极性和主动性。项目化教学教学法非常适应于实践性较强的课程教学[1],和传统的教学方法相比,以项目化教学为载体的PBL教学法有着自己独特的优点,主要表现为直观性、综合性和典型性。

1PBL教学法的意义和价值

PBL工程教育模式是近年来工程教育改革的最新成果,具体到我校的土木专业实验教学则以实际项目为载体,让学生以主动的、实践的.方式学习和解决问题,掌握工程实际方法与步骤,学生需完成一个或多个项目,其中所用的项目最好来源于与真实的典型的范例工程,指导教师必须在充分调研和论证的基础上设计若干命题或导向性问题,并将学生组建为4-5人的小组,由学生小组采用协作的方式自主确定实验方案,在此过程中学生应注意与指导教师在沟通基础上开展实验,实验结束后,指导教师应对各实验小组进行评价和指导及纠正。在土木工程实验教学中采用以项目化为载体的PBL模式,可以让学生在学好理论知识的基础上,在以“自主学习+团队+典型项目”为主要载体的教学模式中得到成长[2],在不突破教学大纲的前提下进行一些教学革新,提高学生的工程素养和适应工作的能力,针对宁波工程学院的情况,可以在项目案例的主导下,辅以其他教学手段以期达到更好的教学效果[3]。同时可以培养一流的实验教学团队和社会服务人才,确立以能力为培养核心的教学理念。

2实施PBL教学法的主要内容和方法

结合我院的学生情况和现有条件,为了改变实验流于形式的现状和提高学生学习的积极性,在土木工程实验教学中实施项目案例法可以开展的工作主要有:

(1)实验教学内容的重新设置:根据土木工程的最新动态和发展需求,在关注新工艺、新技术、新材料、新方法的基础上,在教学大纲框架内整合和调整实验内容的项目和安排,并注重实验和理论的连贯性,更加强调实际运用能力和应用技能的培养。

(2)改新实验教学方法:未了改变土木工程实验教学以往的模式,根据不同的课程设置,可以在以养学生分析问题和工程综合应用能力的基础上,灵活运用包括实物教学法、演示教学法和实践教学法等,其中演示教学是土木工程实验教学的有效手段之一,能在较短的时间内更加迅速、准确地将实验内容传授给学生,提高学习的效率和效果。

(3)探索和改新学生实验过程:将项目化教学与PBL教学法进行有机地结合,在充分考虑我院实验学时和实验条件限制的基础上,注重实验的综合性和设计性,争取在有限的实验学时和内让学生更多的练习和培养灵活运用知识分析和解决问题的能力。

3PBL教学法的成果分析

在宁波工程学院级土木工程专业中,选择两个平行班级作为教学效果的考察对象,其中的一个班级采用了项目化与PBL模式相结合的实验教学模式,而在另外一个班则采用平常的教学方法,经过1个学期的教学和考察及问卷调查,最终得到的统计数据。

4结论

PBL教学法注重了学生解决实际问题的能力培养,体现了理论与实践教学以及学科建设的共同发展,并且实现了项目化教学和PBL教学的两种模式的有机结合,实现了知与行的的融合教育,走出了应用型院校过于追求理论忽视应用化的专业教育误区,同时在学时少、教学内容多的情况下积极进行教学改革和创新,及时调整和改革实验教学内容,并在教学实践中形成新的教学内容和教学体系。

参考文献:

[1]张望先,周立青.科学管理开放实验室,创建创新性实验平台[J].长江大学学报,(7):54-56.

[2]曾秋.土木工程专业实验拓展与能力培养[J].中华建设,(3):79.

细胞工程实验教学改革与探索 篇6

关键词:细胞工程;实验教学;开放式教学

中图分类号 G420 文献标识码 A 文章编号 1007-7731(2013)05-117-02

细胞工程是生物工程专业重要的专业课程,该课程涉及的技术是以细胞作为研究对象,以生物化学、细胞生物学、胚胎学为基础,通过生物学原理和工程手段按照人们意愿对细胞定向改造的一门应用课程。实验教学是细胞工程的一个重要的组成部分,对细胞工程课程授课效果具有至关重要的作用。中共中央国务院《关于深化教育改革全面推进素质教育的决定》中明确指出:“实行素质教育要以培养学生的创新精神和实践能力为重点”,“高等教育要重视培养大学生的创新能力、实践能力和创业能力”,并要求“加强课程的综合性和实践性,重视实验课教学,培养学生的实际操作能力”。一切创新都源于实践,在实践中检验,并最终应用于实践。因此,在充满竞争的知识经济时代,在素质教育和创新教育过程中,实验课和理论课具有相同的作用,不可偏颇。

1 细胞工程实验教学的传统模式

以往的细胞工程实验教学是一种“保姆式”和“填鸭式”的教学,所有的实验用具和方案设计都由老师来完成,学生只是机械地按老师的思路来做。实验教学是高等院校理工科教学的关键环节,通过不同实验项目的教学:一方面帮助学生巩固理论,另一方面培养学生的操作能力和解决实际问题能力。提高学生对课程的学习效果,促进学生发现问题、解决问题的基本素质的形成,在培养大学生动手能力和创新能力的同时引导他们养成科学求真的态度、 严谨周密的作风和团结协作的精神。近年来,我们在细胞工程实验教学中转变实验教学的指导思想,注重对学生能力的培养,采用开放式的实验教学方式,加大与科学研究的结合力度,建立实验教学评价体系,在培养学生的实验技能和综合能力方面作出了尝试,经过一系列的改革和探索,已取得初步成效。

2 细胞工程实验教学改革方法

2.1 注重对学生能力的培养 创新人才培养的核心问题是如何培养创新能力,而创新能力的基本组成是创新精神和实践能力。实验教学作为学生能力培养的重要教学环节,应正确处理知识传授与能力培养的关系。培养学生的能力与单纯传授知识相比,任务更为艰巨。为了培养学生的能力,实验教学方法也要随之改变,要从灌输式教学转到启发式教学上来。在实验教学过程中,作为教师不仅要向学生传授知识,更要注意传授方法,如在介绍杂交瘤细胞时与神州五号上天时搭载的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞联系起来,将杂交的亲本比喻成一对细胞新人,杂交过程用太空婚礼来形容。如此一来大大加深了学生的印象,收到了较好的教学效果。引导学生学以致用,留意身边与专业相关的信息,进一步提高学生分析问题和解决问题的能力;另外根据学生的学习情况和爱好特长,有针对性地引导他们进行一些开放的实验活动,如生物工程094班王志祥对树莓植物组织培养颇感兴趣,建议他利用业余时间参加老师相关的科研,使他们有施展才能的天地;在实验成绩评定过程中不仅看实验报告的撰写情况,更要参考实验过程中的表现。对学生实验成绩的考查,要从单纯考查模仿力转到重点考查分析能力、动手能力上来。

2.2 进行开放式实验教学 开放式实验教学突出开放和创新,把多个知识原形高度融合于应用领域,使学生能够从不同角度、不同侧面寻求解决问题的方案。开放式实验教学把学生推到实验的主体位置。例如,本课程实验“植物外植体消毒接种及愈伤组织诱导培养”,采用开放式实验教学,教师只向学生提出实验任务和要求,由学生自己选择仪器设备,制订实验步骤,处理和分析实验数据。这样学生在实验材料选取、培养基配制过程中就有较大的空间,提高了学习兴趣,对于实验过程中出现的愈伤组织不生长、培养基染菌等问题学生可以先独立思考,激励学生实验积极性、挖掘学生创新能力。与此同时,教师定期组织学生座谈会,及时解决学生提出的问题,从而不断完善开放实验教学的模式,实现教学相长。

2.3 加大与科学研究结合力度 科研和学科的发展密切相关,科研内容又可促进实验教学内容的更新以及教学质量的提高。实验教学应紧跟学科发展前沿,注意更新教学内容,加强教学与科研的相互促进。鼓励学生直接参与教师的科研课题中去,这是培养学生自主学习和创新意识的有效途径。如曾参加科研基金项目“Genome shuffling提高抗菌肽产量”的学生在“原生质体制备及活性鉴定”实验过程中就显得游刃有余,其可以将科研过程中的原生质体制备方法等相关操作用以解释实验中的对应内容,从而拉近课堂与科研的距离,引起学生对该学科的莫大兴趣。除此之外,实验教学过程中所涉及的植物组织培养、动物细胞贴壁培养等实验操作皆为相关科研项目的基本操作,通过参加科研项目,学生分析问题、解决问题的能力大大提高了。还有一部分对生物工程专业缺乏兴趣的学生,通过细胞工程实验教学过程,对本专业增强了信心,提高了学习兴趣。

2.4 建立合理的实验教学评价体系 实验教学质量是高校教学质量保证的一个重要内容,通过实验教学质量评价体系的构建和实施,使实验教学过程得到进一步改善。实验教学质量评价按照实验教学目标、实验教学准备、实验内容、实验指导、实验效果、实验创新等方面进行综合评价。建立以教师自评为主,学院、系、学生共同关注和参与的评价制度,使教师从多种渠道获得信息,对提出的问题要及时反省,及时改变教学目标、改善教学方法、完善教学内容,不断提高教学效果和教学水平。制定实验教学评价表,定期对实验教师进行评教,教师根据评教情况,调整今后的教学,促进实验教学不断优化。

3 教学效果

通过几年的实验教学改革,实验中心强化教学管理、注重实验教学质量,学生的学习效果普遍比较好;同时开放性实验的推出和网络教学资源的丰富,充分保障了学生的第二课堂学习;通过实验与科研的结合,学生实验设计、动手能力和观察分析能力增强,实验报告撰写规范,科学素质明显提高。调查显示,有84%的学生认为实验课学习效果很好,10%的学生认为实验课学习效果较好,6%认为实验课学习效果一般。与此同时,实验教师也深刻体会到实验教学改革的复杂性和挑战性,教师需要投入更大的热情、更多的精力到实验教学工作中,以适应高等教育素质教育的需要。

4 小结

随着科学技术的不断进步和人类对生物认识的不断深入,细胞工程研究的内容将更加广泛和系统,其研究方法也将更加成熟和完善,建设好高等院校的细胞工程实验课程是迫在眉睫的任务。总之,我们要注重细胞工程实验的特点,围绕细胞工程研究内容,加强实验教学建设,充分利用多媒体教学平台,改进和完善课堂教学体系,提高教学质量,达到高素质人才培养的目的和要求。

参考文献

[1]姚子昂.细胞工程实验教学的改革与实践[J].科技资讯,2010(3): 152.

[2]刘锴栋.细胞工程教学改革与探索[J].现代农业科技,2010(10): 30-32.

[3]李志勇.细胞工程[M].北京:科学出版社,2003.

[4]宋运贤,陈忠,薛建平.《细胞工程学》教学改革与探索[J].安徽农学通报,2009,15 (11): 209-211.

[5]许国安,徐华成.深化实验教学改革注重对学生能力的培养[J].实验技术与管理,2003,20(2): 112-115.

实验教学改革环境工程 篇7

环境工程是一门综合性较强的工科专业, 它的学科知识涉及化学、生物、水力及相关的工程领域, 内容涉猎面相当宽泛。针对学科的特点, 在培养环境工程专业学生时, 教师应该注重对学生综合素质和能力的培养, 学生在本科前三年的基础和专业知识学习之后, 在大四年级应该设置一门对学生专业综合能力培养的相关课程, 该课程应该对学生的已有知识体系起到综合归纳和动手实践综合运用的作用[1]。因此, 我校在环境工程专业的学生培养方案中, 在大四上学期开设了环境工程专业综合实验。

2 学生在实验课程中存在的问题和实验课程改革的意义

学生在之前的课程实验中, 由于学时的限制, 动手能力的锻炼是相当有限的, 在前期的基础试验中, 都是对实验现象的验证实验, 操作过程基本是按照书本内容按部就班, 如环境监测实验, 就是对各种指标BOD5、CODCr和SS等测定的实验内容, 再比如水污染控制工程实验, 仅仅是对每种处理单元方法的简单验证, 也没有养成独立思考和解决问题的能力, 这一点从综合实验课程的初期, 学生进入实验室, 就可初见一斑。针对该现象, 综合实验要解决的问题就是培养学生动手操作, 独立思考, 综合设计的能力。因此, 深化高等院校实验教学改革[2], 充分发挥实验教学的重要作用, 是当前高等院校实验教学面临的一项迫切任务[3,4]。

3 实验分层次教学与综合实验开设的体会和改革创新

3.1 专业实验分层次教学

在实际的教学过程中, 注意实验内容的安排上具有明显的层次性。根据实验操作的难易程度和实验本身的性质, 主要分为三个层次。

(1) 基础性实验该部分实验主要针对环境工程中的一些基本概念、基本原理问题而进行的实验, 如水污染控制工程实验中曝气池的充氧效果实验。该实验通过在不同填料填充条件下曝气池中溶解氧传质系数的变化, 使学生对曝气池充氧的传质过程及其影响因素有一个全面的认识, 有助于理解和解决曝气池在实际运行过程中发生的溶解氧分布不均匀、能耗过高等问题。

(2) 专业性实验所开实验均为环境工程中的主要工艺、设备的运行实验。要求学生掌握这些工艺或设备的运行方式、并摸索影响其运行效率的影响因素以及相应的变化规律, 活性炭吸附实验、混凝法处理浊度废水实验等均属此列。

(3) 综合设计性实验即针对某些具体教学内容及工程实际情况, 要求学生自行构思 (包括实验方法、实验方案等的选择) 、设计并实际运行的工艺实验。主要考察学生对环境工程学所涉及知识的掌握程度和综合运用能力。目前已开出校园空气质量环境监测、保兴焊环境综合监测、微生物絮凝剂制备、离子交换法制备去离子水、SBR工艺综合大实验、物化法处理多种工业废水等综合设计性实验。

根据实验教学内容明确不同的三种层次, 每一层次都有不同的实验内容。在教学时要求学生在每一层次选做1~2个实验, 所以学生可以充分结合自己的兴趣、爱好以及对某些工艺、设备的理解程度与偏爱, 挑选自己喜欢的实验, 选择余地大。这也是本实验教学的一次尝试和改革, 大大提高了学生在实验过程中的兴趣。当然, 此项举措也对教师提出了更高的教学要求, 至少在开设实验的数量上、实验内容的全面性上需作出充分的准备。

在综合设计性试验中, 还充分利用了模拟仿真实验系统。在实际工程实践中, 由于废水处理构筑物的结构只有在建设初期才能便于观察, 废水运行调试也只有在运行初期和废水水质水量波动时才能有机会实践, 这就造成了学生在学习实践中没有充分的机会接触工程实际。针对环境工程专业的这种特点, 在实验室中建立了仿真模拟系统, 例如:水环境工程仿真实验、水污染控制工程设计与实训等, 利用这些软件系统, 可以给学生一种水质水量, 要求在一定去除率等条件下, 对废水进行处理, 最终给出设计的运行条件参数等一系列数据, 这种训练使学生充分体验了实际废水处理厂中废水运行调试的过程, 解决了学生动手难的困难。

经过多年的改革和实践, 实验教学取得了非常好的效果。另外, 组织课外研究小组, 进行选修实验的同时, 让学生参与教改方面的创新型实验研究, 增强学生的积极参与性和创造性, 并且使创新实验更贴近于教学实际。

3.2 实验室建设

学校在发展建设过程中, 不断加大对实验室建设的资金投入, 改善现有的实验教学环境。近几年来, 学校对实验室的建设投入资金逐年增加, 环境工程实验室从实验室用房的建设到大型仪器、设备的更新均超过教育部规定的评估标准, 这为综合实验教学改革奠定了基础。

3.3 实验内容的先进性及与科研、工程实践的紧密结合

目前, 实验的开出与生产实际紧密结合, 因此, 实验题目的给出与教师的科研课题紧密的结合起来。在设置实验内容时, 全体教师共同讨论, 将一些多年积累的科研成果与工程实践应用到实验教学中, 自制的实验装置大多数也是教师根据科研与工程实践经验自行设计、加工的, 学生经过接触这些实验内容, 既有利于加快科研进程, 又达到了真枪实弹的锻炼学生、提升创新能力的目的。针对这一情况, 环境工程教研室通过开放实验室的方式, 给学生更宽松的实验环境, 使学生自主安排试验时间, 提高学生的积极性、主动性。开放实验室包括开放材料、设备及实验过程。由学生自己制定实验方案, 选择所需仪器设备, 解决实验中出现的问题。约有50%的实验内容对学生完全开放。学生们也可将难度较高, 有挑战性或自己感兴趣的课题带入实验室, 进行深入性探究, 教师努力配合他们完成其研究课题。这使综合实验从课内延伸到课外, 培养了学生的科学素养。

3.4 综合实验的实施效果和评价

根据环境工程专业的特点和目前实验教学中存在的问题, 在教学大纲的设置上, 首先必须把环境工程综合实验相关的各部分从理论课中剥离出来, 单独开课, 改变附属于理论课的地位, 使综合实验教学形成独立体系[5]。我校环境工程专业的综合实验课程安排在大四上学期, 学生经过前面的专业基础知识和专业实验技能的训练以及通过生产实习, 在现场直观的了解了各种废水处理工艺, 有了这些作为基础和前提, 在安排综合实验的过程中, 设置了96学时四周的实验教学, 一周时间内学生要完成一个综合实验, 四周结束学生共要完成四个综合实验。

学生在拿到实验题目后, 首先要通过独立的思考给出可行性方案, 指导教师与学生共同分析、探讨初步方案的意义、理论与实践的可行性, 根据实验室现有仪器、设备满足情况等给出结论。学生经反复多次整改后完成综合实验的设计方案, 写好试验计划路线。然后, 进行药品配制, 实验装置组装, 这个过程中, 教师在一旁指导, 学生独立动手操作。在实验过程中, 学生对实验的运行进行数据记录, 并且对实验现象及效果和存在的问题等也要做详细记录, 认真分析, 最后写好实验报告, 具体内容包括综合实验的意义, 原理、工艺流程, 所有仪器、设备、药品种类及用量, 操作步骤, 实验数据的分析, 评价综合实验的治理效率, 方案应用可行性, 存在问题, 改进意见及实验心得体会等。

由于综合实验的整个教学过程以学生自主实验为主, 指导教师仅起辅导作用, 实验中充分调动了学生的主观学习能动性, 提高了学生检索资料及获取知识能力、思考能力、设计能力, 解决综合实验过程中出现问题的应急能力、实验数据的分析处理能力及对所设计治理工艺的评估能力。实践证明, 这一综合实验过程对学生的最大益处在于, 每个实验每组同学由于所采用的具体工艺不同、处理深度不同、检测手段不同, 都会得到不同结果, 这样同学之间就会开展讨论, 加深了专业理论知识的掌握。

4 结论

环境工程综合实验是实验教学体系的重要组成部分, 在突破传统模式的实验教学改革中, 既要考虑到实验课时和内容, 又要考虑实验设备资源的许可, 还要顾及提高学生综合能力的训练和教学质量。因此, 我们在实验教学中, 克服客观困难, 制定了行之有效的实施方案, 使实验教学取得令人满意的效果。经过几年来的教学实施分析, 可以发现, 综合实验教学在培养学生的创新能力和科学素质上起到了重要作用, 既培养学生的创新精神和实践能力, 又激发学生的潜能, 以便能培养出适应社会需要、市场需求的、具有较强动手能力和创新精神、善于理论联系实际的环境工程专业毕业生, 为高校培养创新型人才奠定了坚实的实践基础。

参考文献

[1]曾令初, 孙连鹏, 张再利.环境工程专业实验教学改革的探索[J].实验室研究与探索, 2008 (3) :89-92.

[2]何德文, 柴立元, 彭兵, 等.特色环境工程专业创新人才培养模式的探索与实践[J].高等教育研究学报, 2007, 30 (1) :47-49.

[3]吴群英, 黄勤妮, 董克奇.深化实践教学改革, 培养学生创新精神和实践能力[J].实验技术与管理, 2005, 22 (7) :112-115.

[4]李莉娅, 郭进武.加强高校实验工作改革, 努力提高实验教学质量[J].高教论坛, 2007 (1) :58-60.

实验教学改革环境工程 篇8

环境工程是一门新兴的综合性学科,集自然科学、社会科学与技术科学为一体,提供多种跨学科的方法来研究环境系统,寻求人类社会与环境的协同演化和可持续发展的途径。环境工程专业为社会培养具备环境工程基本理论、知识和技能的高级专门人才,能够在科研院所、企事业单位及其他部门从事环境保护和环境管理工作。本学科是一门技术性和实践性很强的专业,除了对学生进行基本理论知识的传授,更重要的是培养具有应用研究和环境管理能力的人才,包括掌握环境监测与环境质量、环境健康质量评价的方法以及进行环境管理和规划的技能。相对于理论教学,实验教学更具有直观性、实践性和创新性,是培养学生实践能力和创新能力,使其掌握基本技能和基本技术的主要途径之一,在培养高素质应用创新人才过程中具有不可替代的作用。

随着近年来人类与环境之间的矛盾日益突出,环境学科专业人才逐渐成为社会紧需人才,因此,对环境专业人才素质的要求也越来越高。为了适应高速发展的社会及经济的需求,培养高素质、高能力的复合型环境专业人才,是高等院校环境学科面临的重要任务,有必要对现有环境学科的实验教学进行改革和探索。

本文结合近年来在环境工程专业实验教学中的经验与体会,对目前高等院校环境专业实验教学的现状进行思考,提出针对本专业实验教学的一些改革与探索,旨在为本专业实验教学的发展和创新提供参考,使学生通过本学科实验教学得到更加完善的训练,综合能力进一步提升。

2.环境学科实验教学的现状与存在的问题

2.1 教学内容固定单调

环境学科可开设实验课程较多,如“环境监测实验”“环境工程实验“”环境微生物”等。这些课程基本首先制定教材,根据教材编制实验讲义,多年重复使用,实验内容的选择及实验方法的选定较为固定和单一。以本学校“环境监测实验”为例,主要包括大气污染物(氮氧化物、二氧化硫等)及水中污染物(苯、挥发酚等)的监测。虽然实验内容涉及了多方面,但实验方案较为单一,大多采用分光光度法及滴定法进行。学生用到的仪器最多的就是分光光度计,对很多其他新型仪器设备基本没有概念。学生采用固定模式完成实验操作及实验报告,对实验方案的设计知之甚少,解决实际问题的能力没有得到锻炼。对于其他实验课程的内容,同样存在这样的问题。而且,对实验课程安排的课时不足,一些实验课往往只是做简单的了解和观摩,并不能真正的通过实验掌握实际能力。

2.2 课程设计缺少实践和研究性

环境问题是直接关系到社会发展和人类生存的实际问题,相对于其他学科而言,环境学科是一门年轻的学科,更具综合性和实用性,本专业的学生必须在实践中掌握基本技能。然而,目前高等院校对环境专业的实验教学还没有真正与实践相结合,更多的是局限于教材和讲义。对于一些环境污染物的监测,基于课时的限制,往往只是采用模拟性实验的方法在实验室中走完实验过程。而对于真正环境中面临的实际问题及环境现状,学生并没有得到真正的学习和了解。结合上一条问题,对实际环境中存在问题的解决方法,学生并没有建立起多方位思考、多途径解决的思路。这与本专业致力于培养实用型高素质环境工程科学人才的初衷相违背。

3.实验教学改革与探索

3.1 构建多级实验课程内容

打破传统教学模式,多级实验课程内容的构建,有助于培养学生的动手动脑能力。同样以环境监测实验课教学为例,可以构建如下三级实验课内容。(1)基础实验。基本知识和基础技能对学生来说是必不可少的。从实验原理出发,按照基本实验步骤设计实验方案,培养学生最基本的实验操作能力,掌握实验技巧。(2)扩展实验。针对实用性较强的实验内容,如环境噪声的监测与分析,采用不固定学时及地点的方法,让学生有充足的时间自行安排实验的进行,并通过团体合作的方式,对采集数据进行整合分析。(3)探索实验。除了实验课教学,大多学生还经过创新性实验等的培训,因此,将实验教学与学生的创新性相结合,鼓励学生进行探索性实验项目,有助于巩固和升华学生的研究思想。实验课教学中,针对某一项课题,比如环境中重金属离子的监测和处理,教师提出问题,学生解决问题。由学生自行设计实验方案并采集数据,教师进行评价。(4)综合实验。

3.2 开设研究性实验课程

研究性实验室及科研项目是高等院校特有的资源,在本科生的培养过程中也应当充分发挥其重要作用。而且,研究性实验课题已经成为现代实验课的重要构成要素,是对传统的传递式—被动接受式的教育理念的革新,教学方式由原来的固定式转化成开放式。鼓励学生参与教师尤其是青年教师的研究课题,针对前沿性科学问题展开思考,由被动接受转化成主动探索。指导教师应该把最新的实验方法和研究成果转化到实验教学中,让学生及时了解当前科技前沿知识,体会到科技的进步和竞争。而且,研究性实验课题的范围不仅仅局限在在实验室、校园,很多时候需要走出去,进入实际企业,了解企业需要,启发学生解决实际问题的能力。通过开放式教学培养学生的新思维和新能力,同时为研究型人才的培养打下基础。

3.3 多学科融合教学

实验性学科不同于纯理论学科,不能局限在课堂,局限在有限的知识框架里。随着环境问题的日益突出,对环境质量的关心已经走入普通居民家庭。环境工程人才培养最终是为社会培养实用性人才,理论与实际相结合,培养学生实际能力,就需要多学科资源的有效融合。比如,能源动力对环境的影响、高新材料在解决环境问题中的应用、土木电气等与环境的关系。环境学科本身属于新兴学科,也是一门综合性学科。实验教学过程主要针对当前最主流的环境问题,如大气固体颗粒物PM2.5、汽车尾气、室内甲醛等。除了掌握基本的处理技术,还应在多学科融合的学习过程中培养学生解决实际问题的能力。例如,对于水污染控制,就需要结合生物、化学、物理等知识和技术。在教学过程中可以分体系的指导学生利用多学科综合技术进行污水治理,既包括实验室基础技术,如采用最近研制的新功能性材料进行物理吸附,化学催化分解,同时带领学生利用建筑、能动等技术进行工程模拟实践。综合知识的学习及技能的培养是锻炼工程学科优秀人才的重要途径。

4.结语

实验教学改革环境工程 篇9

因此,煤炭特色高校环境工程专业承担着为国家和社会培养煤炭行业环境保护专业人才的艰巨任务。

煤炭开采和利用是一个传统的、注重生产实践的专业,环境工程专业是一个新兴的、同样注重实践的专业,我国大多煤炭特色高校的环境工程专业是按照综合性高校环境工程专业建设模式建设,这种建设模式较难培养出具有综合实践素质和创新能力的煤炭行业环境保护专门性人才,必须进行相应的改革,尤其是面向大学创新的实验教学改革。[1]

本文针对当前新形势下煤炭行业环境保护需求以及环境工程专业的发展现状,结合近年来笔者在煤炭特色高校环境工程专业实验教学改革与创新中的体会,提出面向大学创新的煤炭特色高校环境工程专业实验教学改革思路,旨在为煤炭特色高校环境工程专业实验教学体系的完善和发展提供参考,并为环境工程专业高质量创新型人才的培养提供借鉴。

1 教学理念中引入煤炭行业环保

目前,我国大多煤炭特色高校的环境工程专业是按照综合性高校环境工程专业建设模式建设,基本没有面向煤炭环保的教学理念。综合性高校环境工程专业主要是为国家和社会培养具有城市和城镇水、气、声、固体废物等污染防治、给排水工程、污染控制规划和水资源保护等方面的知识与较强专业实践技能的人才,而煤炭特色高校的环境工程专业主要是为工矿企业培养具有工业废水、矿区大气、厂区噪声、工业固体废物等污染防治的知识与较强专业实践技能的人才,培养对象具有较大的不同,但是长期以来教学理念却是一样的。这种教学理念与培养对象的不对应,也是造成我国煤炭特色高校环境工程专业培养的本科生就业困难的一个重要原因。

因此,我们应该明确煤炭特色高校环境工程专业的教学理念,坚持教学与科研统一的原则、坚持个人探索与学科主流研究方向一致的原则、坚持公益环保与煤炭行业环保相结合的原则,把煤炭特色高校环境工程专业的学生培养成煤炭行业环境保护领域的精英。

教学理念中引入煤炭行业环保,必然会带来一系列的改革。煤炭特色高校环境工程专业课程实验教学改革应坚持以解决矿业主要环境问题为特色,以服务地方和行业发展为宗旨,以强化综合性、创新性实验为手段,实现理论知识讲授与实验技能训练相结合、基础实验与综合性实验相结合、基础实验教学与教师的科学研究相结合,培养学生提出问题、分析问题和解决问题的能力(特别是创新意识和创新能力)。 [2,3]具体表现为:必须通过增加煤炭行业环保内容来完善本科生培养计划,通过修订本科生培养计划,以确立、加强煤炭行业环保教学内容在本科生培养体系中的地位;同时重视对学生动手能力和操作技能、探索精神、科学思维、创新能力的培养。[4]通过这些理念更新,初步形成了一定规模、面向煤矿环保的学生培养体系。

2 教学内容中引入煤炭行业环境保护科研课题

目前,环境工程专业教学所用的教材和实验讲义很少或者根本没有涉及煤炭行业环境工程的内容,很难应对日后煤炭行业环境保护的问题。因此,现阶段可以考虑在传统环境工程教学内容中引入煤炭行业环境保护的内容。通过课程改革,修订实验内容,在满足实验教学大纲的基础上,突出矿业环境保护的行业特色;特别是加强有关矿山环境保护的实验内容。根据基础实验、专业基础实验、综合实验和研究创新实验不同教学目的,精心设计每一个实验教学方案。最可行的方法是煤炭特色高校环境工程专业在教学实验中将煤炭行业环境保护科研课题或某一课题的若干阶段设计为实验教学内容,可以高效培养学生的创新能力、并实现科研资源的教学共享。把学校本科教学投入、“211”工程投入、“985”工程投入和环境工程系教师科研项目投入形成的实验室资源,实行分层次管理和开放,逐步实现实验室资源的优化配置,向本科教学全面开放,为大学生实践教学和科技创新活动提供实验平台。[5]

为此,我校环境工程专业充分利用教师承担的煤炭行业环境保护的课题,积极探索将科研课题内容转化为实验教学内容。具体表现在以下几个方面:

(1)在给水工程实验教学中,我们依托承担的国家自然科学基金课题《高浊高铁锰矿井水处理研究》,将环境工程专业传统的混凝沉淀、地表水过滤及反冲洗实验教学内容改为高浊度矿井水混凝沉淀、高铁锰矿井水过滤及反冲洗实验。在实验教学过程中,不仅讲授传统的混凝沉淀、过滤教学原理和内容,还补充煤矿矿井水的产生、排放和水质污染特征等知识。通过教学,使学生在掌握实验基础知识和基本技能的同时,对工业过程、工业污染特征以及工业污染防治有了初步的认识,不仅为学生将来的工作打下了基础,也增加了学生学习专业知识的兴趣。

(2)在排水工程实验教学中,我们结合国家高技术研究发展计划(863计划)《电化学氧化-生物强化A/O工艺处理焦化废水研究》,将原来SBR工艺处理生活污水实验教学内容改成SBR工艺处理焦化废水实验。这个实验内容的改变,让学生深刻地认识到工业废水和生活污水在处理技术方面有较大的区别,防止了课堂教学和实际工程出现较大的偏差,特别是水力停留时间、活性污泥比增长速率、挥发性悬浮固体浓度(MLVSS)等参数选择,为学生以后从事工业污水处理工作奠定了良好的基础。

(3)在环境监测实验教学中,我们结合国家自然科学基金课题《纳米Ru O2/Zr O2-Ce O2催化臭氧氧化深度处理焦化废水及废水中的POPs》,将原来的COD分析教学内容中的生活污水换成煤化工废水。这一实验内容的改变,使得研究对象由生活污水变成了受氯离子干扰严重的煤化工废水,让学生系统深刻地体会到了消解过程中沉淀产生的原因及其对分光光度法的干扰,以及滴定法和分光光度法各自的优缺点,并引导学生从一个简单的COD测试实验思考到各种环境工程原理。

此类教学内容的改变还有很多,比如,将矿井除尘装置、煤化工厂VOCs催化氧化分解装置和燃煤电厂脱硫脱硝装置引入到大气污染控制工程实验教学的演示实验中;将煤矸石简单制砖的内容引入到固废处理与处置实验教学中;将头发中汞含量的测定引入到环境化学实验教学中;将煤化工厂受污染土壤的气提修复装置引入到环境土壤学实验教学的演示实验中。通过这些来自于科研课题的实验,提高了学生的动手能力,培养了学生的创新思维,为他们将来开展实际的科研打下了良好的基础。

3 开展与煤矿区污染控制相关创新性实验

我校环境工程中心积极开展与煤矿区污染控制研究项目相关的创新性实验室,并以此为基础,确立本科生创新项目和毕业论文设计课题,全面培养学生的创新能力,成为学生完成综合设计性和研究型实验的重要基地。学生从大一开始进行查文献、写调研报告等基础训练,大二和大三开展具体实验,大四开展成果总结训练,学习撰写结题报告并发表论文。

我们的创新实验基本来源于科研项目,但是为了不给学生造成难度,又对科研项目进行了大量的改变,基本都是教师自己精心设计的面向本科生的创新性实验。图1是典型的创新实验设计过程。先根据传统的混凝和沉淀实验,添加矿井水污染治理的内容,设计创新实验的第一个研究内容,即混凝沉淀处理矿井水。然后根据课堂讲授的混凝沉淀水力梯度(G值)的理论知识,将混凝部分扩充为多级搅拌混凝实验;根据浅池理论,将沉淀内容扩充为斜板沉淀池设计。最后将所有的内容合并起来,形成实验名称为多级搅拌+混凝+斜板沉淀处理矿井水的创新性实验。在实验教学过程中,学生根据下达的科研任务要求,充分发挥个人智慧,设计系统的实验方案,并在充足的科研经费支持下,开发了用于实验过程的多套连续装置;独立分析整个实验过程所涉及的实验参数,完成了一个复杂的工艺实验研究,并提交系统的研究报告。这些改革既为教师和研究生完成科研任务提供了一定的参考依据和技术基础,并充分调动了本科生学习和参加科研的积极性,培养了他们的创新素质,既促进了科研任务的顺利完成,又提高了本科实验教学的含金量。

4 大力建设企业实践基地

煤炭特色高校培养的环境工程专业学生,将来主要针对过程污染控制和“三废”处理,因此在教学过程中首先要让学生接触和了解相关专业的典型生产过程污染控制,然后让他们掌握全面的末端控制技术。这就要求本科生必须到生产第一线参加一个完整的生产管理周期,必须要到实习基地参加实习。实习基地是全面贯彻教育方针的有效途径,同时为教师和学生理论联系实际创造了条件;是增强学校科研活力永不枯竭的源泉;是推动科学技术转化成现实生产力最佳途径。因此,我们先后同潞安集团司马矿、开滦集团、冀中能源集团、神华包头煤化工公司、华能高碑店热电厂、中关村环保科技园、北京市排水集团(北京高碑店污水处理厂、北京酒仙桥污水处理厂和北京清河污水处理厂)、邯郸东污水处理厂、邯郸西污水处理厂、首钢焦化厂、太原焦化厂、北京燕山石化总公司炼油厂、北京市垃圾渣土管理处和北京市鹫峰森林实习场等建立起长期稳定的合作关系,为学生进行专业实习创造有利条件。

在实践基地的学习过程中,我们尽可能安排学生轮流开展相应的工业性生产实验。如在首钢焦化厂实习时,学生在指导教师和工程师的指导下,采集并分析焦化废水处理构筑物中水样和泥样的化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)、悬浮固体(SS)和MLVSS等参数,在显微镜下观察活性污泥中的微生物。在工人师傅指导下,学会记录工艺参数、维护现场运行的工艺设备,调整水处理过程的药剂投加量、分析水处理装置自动化控制系统。在处理现场,充分了解污染防治工艺设备和单元构造,并进一步掌握污染控制过程工艺参数的基本取值范围和变化规律,帮助学生完成了“理论-实践-理论”的积累过程,全面提高了学生分析现场问题、解决实际问题的能力,培养了学生的创新意识和创新精神,有助于未来成为一名优秀的环保工程师。

实验教学改革环境工程 篇10

实验室作为高等学校教学和科研的重要基地,是新形势下培养高素质人才、出高水平成果、服务经济建设的主要场所。实验室建设和教学管理不仅是高等学校办学实力的标志,也是教学水平、科研水平和管理水平的重要体现。为了适应国家对实施素质教育要求的不断强化和高新技术的迅猛发展,2007年我院成立了建筑环境与设备工程实验室。实验教学是高等教育教学过程中实践性教学的一个重要环节,对于培养学生的创新能力、实践能力和创业精神有着不可替代的作用。如何加强实验室教学管理,提高实验教学质量已成为高校面临的一个重要课题。对山东英才学院来讲培养的是应用型的具有实践能力和创新能力的专门人才,实验环节的教学更不可忽视。另外,实验室不仅是高校培养高素质人才的实践基地也是学科建设、科研活动的坚实基础。是否有适合本学院发展的实验室及相应的教学管理严重影响着学校的发展。

1 山东英才学院(以下简称“我院”)建筑环境与设备工程实验室的现状和改革的必要性

我院2006年设置了供热通风与空调工程技术专业,2010年设置了建筑环境与设备工程本科专业。学校和院系非常重视建筑环境与设备工程专业的专业建设,也非常重视本专业的实验教学管理和教学改革探索,2007年成立了建筑环境与设备工程实验室,目前拥有21台仪器设备已基本满足本科教学要求,但是,建筑环境与设备工程专业是跨学科专业,随着社会经济的发展和生活水平的提高新技术新材料新产品不断出现,为适应社会和国民经济的发展和变化,建筑环境与设备工程越来越要求扩大专业范围,越来越需要与其他相关学科专业进行交叉和融合。

但是,目前我院还是采用的传统的实验教学理念,实验教学内容也比较陈旧,大部分是独立的演示型实验,教学方法和手段还采用的是教师讲学生听,教师操作学生看的原始的教学方法,实验教学管理制度也不规范,实验教学仪器设备还不完善,理论重于实践、课堂重于课外的教育思想还比较严重。这些问题不仅制约了实验教学的发展,而且也阻碍了学生实践能力的培养和创新性的发挥。学生一定程度上存在“知识”脱离“实践”的现象,缺乏将所学的理论知识应用与实践和创新的能力。我院建筑环境与设备专业培养的是工程应用型人才,涉及应用领域比较广泛,根据我院2009届、2010届本专业毕业生就业信息的反馈,大部分毕业生从事本专业或与本专业相关的工作。由于实践创新能力相对薄弱,学生融入社会和工作中的能力相对较差,他们必须把所学的知识再一点点的与实际工作相融合,延长了学生的实习期,加大了学生的工作难度。所以我们如何利用学院的实验室资源使学生将所学的知识更好地应用于实践,满足工作的需要,是我们需要解决的一个重要问题。

另外建筑环境与设备工程实验室同时还为本院建工学院的土木工程本科、建筑工程技术专科、工程造价专科、工程监理专科、建筑工程自考自考本科等专业提供实验服务,涉及范围较广、层次也较多,教学任务相对较重,因此,在实验室管理与实验教学方面的需要进行改革和完善。

2 实验教学内容的改革和相应实验设备的配套完善

2.1 实验内容需要进行优化根据我院建筑环境与设备工程实验室现有的实验设备,实验教学内容需要进行优化。

目前实验内容重复性较多,如流速、流量、压差、温度等参数的测量,几乎每个实验中都重复这些内容,使实验主次不明,琐碎占时。另外,目前的实验内容多为演示型、验证性实验,且内容单一,不利于发挥学生的主观能动性。同时,由于每个学生都要进行相同的实验,重复同一过程,现有的实验设备无法解决众多学生全部参与实验操作的需求,实际上多数实验成了演示性实验,未达到教学要求,不利于培养学生的创新能力、动手能力、独立分析问题解决问题的能力。通过对建筑环境与设备工程实验教学的内容进行优化,将培养出具有实践创新能力的人才。

我们利用校内资源和设施又结合学生的层次高低来分级设置实验内容:

2.1.1 基础实验内容:

针对专业基本技能进行训练,实验教学的进行是在指导教师讲解实验原理、方法及注事项后由学生在特定的时间里按步骤操作测量验证,使学生掌握本专业的基本实验理论知识和实验方法,多数为验证性实验。如:雷诺实验、伯努利方程仪实验、流速、流量、压差、温度、湿度等参数的测量实验,要求学生掌握各种场合下本专业基本参数的测量方法,达到熟练操作本专业常用仪器仪表进行测试的能力。

2.1.2 专业实验内容:

机械循环热水供热系统演示实验台、热网水力工况实验台、散热器热工性能实验台、中央空调模拟实验台、制冷循环演示仪、工业锅炉演示实验仪等必须单独进行实验,这些实验内容要求学生独立设计实验方案。

2.1.3 综合性实验:

综合实验教学内容重点培养学生分析问题和解决问题的能力,针对选定的专业方向问题,运用掌握的专业技能提出最终的解决方案。实验可给定实验目的、要求和实验条件,或指定实验仪器,由学生根据目的要求去独立查阅资料、制定实验方案,包括实验原理、实验仪器的选择、实验装置设计、实验步骤的拟订等。这类实验也可以是实验方法的改进。如:流体力学组合试验、空调房间温度湿度调节控制实验、室内空气质量检测实验、热水采暖系统安装、调试、运行实验、空调系统安装、调试、运行、实验等。通过实验使学生掌握大型设备性能的测试方法,对系统设备进行综合测试及初步分析和处理基本数据,以及掌握各设备的主要性能及影响因素。

2.1.4 设计创新性实验:

设计性创新性实验教学内容重点培养学生的科研创新能力,教师不给任何实验目的和要求,由学生自行研究自己感兴趣而在平时的实验时间内无法完成的实验。学生针对自己的实验命题,完全自主地运用各种方法进行实验研究,也可参与教师的科研。如:中央空调系统多工况调试、运行实验,地源热泵空调系统多工况调试、运行实验,中央空调自动控制系统的设计实验、将综合实验开发成虚拟实验系统等。

2.1.5 工程性实验:

工程性实验教学内容完全针对实际工程,全部由学生自己去发现问题、分析问题,独立提出可行的实验方案,并经过多次实验优化方案,最后解决问题,着重培养学生对实际工程的应用能力以及团队合作能力。充分利用校外教学实习基地、学院建筑等资源,由学生自行组织参观大型公共建筑中央空调,与运行管理人员交谈,了解空调运行状况,发现问题后及时提出设计方案,全过程有专门的老师进行相应的技术指导。如:中央空调系统工程实验、地源热泵空调系统工程实验等。

实验内容优化以后,大大减少了实验项目,但综合性、创新性、实用性显著加强大多是由学生自行设计实验方案,在教师的指导下,其主观能动性得以充分发挥,有利于对其动手能力、独立运用所学知识分析问题、解决问题能力的培养和锻炼,同时也将会大大调动学生的学习积极性,因而实验真正做到了向综合性、设计创新性、动手性方面的过渡。基础实验教学针对一、二年级的学生,专业实验教学针对二、三年级的学生,综合性、设计创新性、工程性实验教学内容针对四年级的学生。

2.2 实验设备做相应的调整和完善

过去,我院在实验室建设中,因建设经费不足、管理不规范等原因,主要购置了单一的模拟性、演示性和验证性实验设备。这些实验设备,实验单调,束缚了学生思维。设备使用率低,造成了教学资源的闲置和浪费。由于设备使用率低,容易老化,故障增多,维修工作量和维修成本增大。针对上述情况和未完成综合性、设计创新性、工程性实验我们需利用现有实验设备及相应的配套和完善建设一台多功能实验台,实现一机多能、一机多用,减少设备投资,同时又满足了学生的实验教学,为学生提供了认识实习、生产实习、毕业实习的场地,为教师科研提供实验基础。如何将设置方案具体化、相应的实验装置如何设计、设备如何配备,具体操作可视具体情况而定。

3 建立合理的实验教学考核标准

合理的实验教学考核标准对引导学生重视实验教学有很强的导向作用。据相关调查,学生对实验的重视程度不够,参与性不强,没有真正在实验环节中得到锻炼与实验成绩评定的合理性有很大关系,为此,我们将实验成绩评定分为四部分:(1)实验方案的考核。学生需要在查阅资料的基础上首先给出实验方案。(2)实验过程的考核。对学生在实验过程中独立分析问题、解决问题的能力进行考核。(3)实验结果的考核。对实验结果的正确程度及与正确值的偏差程度进行考核。(4)实验过程中精神的考核。每部分的得分权重需根据具体实验项目和不同专业、本专科不同层次的学生而定。

4 建立适合我院教学的实验室管理制度

新的实验内容体系以及新的实验设备应有配套的新的实验室管理制度,才能为创新人才的培养创造有利条件。目前的实验室管理主要还是按计划、按规定开放,平时学生不易进入实验室,即使进入实验室,老师也已经把实验仪器准备好,学生只需按照实验指导书根据实验步骤被动地做相关验证性实验,因此需建立新的规范化的实验室管理制度和具体的实施细则。

5 结语

总之通过改革我们会培养出一批能熟练操作本专业常用仪器仪表进行测试,能熟练测试本专业常规参数,能独立进行实验设计和对系统、设备及环境进行综合测试、研究数据处理,动手能力强,创新能力及分析问题、解决问题能力的强的优异人才。

摘要:随着社会、经济的发展和生活水平的提高,新技术、新材料、新产品不断出现,为适应社会和国民经济的发展和变化,本文根据山东英才学院建筑环境与设备工程实验室的现状,面对不同层次不同专业学生的实验教学情况,提出我院建筑环境与设备工程实验室的管理和实验教学需作相应的改革和完善。

关键词:民办院校建筑环境与设备工程实验室,应用型人才,优化实验内容,分层次教学和管理

参考文献

[1]张虎,鲁祥友,方武.建筑环境与设备工程专业实验教学体系探讨[J].中国电力教育,2010,(21):120-121.

[2]高寿云,俞锋,蒋金平.建筑环境与设备工程专业实验课程设置改革[J].实验室研究与探索,2005,24,(5):85-86.

[3]荆有印,杨先亮.建筑环境与设备工程专业示范性实验教学中心的建设与改革[J].中国电力教育,2007,(7):97-99.

[4]余晓平,彭宣伟,刘纯.现代暖通综合实验教学系统建设探讨[J].高等建筑教育,2008,17,(5):134-137.

微生物工程实验教学改革初探 篇11

关键词:微生物工程;实验教学;课题式实验

中图分类号 G420 文献标识码 A 文章编号 1007-7731(2013)11-139-02

《微生物工程》是生物技术专业的必修课程,重点介绍微生物工业生产技术的原理与方法[1]。随着现代社会对学生动手能力和综合素质的要求越来越高,实验教学受到了更高的重视。实验教学的目的是通过不同实验项目教学,在帮助学生巩固理论的同时培养学生的操作能力和解决实际问题能力。促进学生发现问题、分析问题、解决问题的能力得到提高。传统的实验教学内容几乎是清一色的验证性实验,实验内容分散,设计性内容少,与实际科研差距大,学生上课积极性不高。所以有必要对实验教学进行改革,使培养的学生更适合科研及生产的需求。

1 实验内容上的改革

微生物工程的实验项目一般包括基本实验、综合设计性实验和研究创新性实验。由于课时安排的时间有限,实验多以基本实验为主。每个实验以1个训练项目开展,实验材料事先准备好,保证在2节课的时间内能完成。学生通常是具备了某一项操作技能,而对实验前期的准备和后期处理一无所知,很多细节性操作不达标,无法完成大实验或课题的研究。同时学生做实验的积极性不高,对现在的实验是否做出结果往往不太关心。

为了改变这种状况,我们在实验项目的设置上以靠近科研课题为原则、以课题式综合性实验代替分散性基础实验。为了培养学生的科研技能,尽量安排具有热点的、有应用价值的课题作为综合设计性实验的主题内容。微生物工程生产涉及到有氧发酵和静置发酵,液体发酵和固体发酵等常规发酵方法,尽量在实验中有所体现。其中液体好氧发酵是工业生产的主要方式,所以作为重点实验内容。实际实验教学中以一个大的课题式实验为主,涵盖到微生物工程所涉及到的主要知识点,另外再以1~2个小课题实验体现其它知识点。

此次教学改革的大实验以生淀粉酶产生菌为研究对象。生淀粉糖化酶的作用特点是能够将淀粉糖化传统工艺中的糊化、液化、糖化三步合并为一步。因此其应用对于减少工艺流程、降低生产成本以及节能方面有相当大的优势[2-3]。目前高效的低温生淀粉糖化酶产生淀粉糖化酶的研究报道却很少,所以是目前微生物工业领域的研究热点之一。考虑到微生物工程所涉及到的各环节知识点,实验从菌种的筛选开始,实验内容包括了发酵菌种的自然选育、发酵菌种的初筛、酶活的测定、发酵菌种的保藏、培养基优化、生物量的测定、发酵条件优化、5L小试(熟悉发酵罐的操作)、发酵污染检测等所有微生物工程生产的环节。通过从菌种筛选到小试的系列实验,既可以让学生熟悉各阶段的实验操作技能,又能调动起学生的科研积极性。在此基础上,可以考虑以后的实验选题由学生自己定。

2 实验教学方法上的改革

传统的授课方式是实验教师把实验目的、原理、内容等讲清楚,在这个过程中教师是主角,实验步骤和实验条件都是教师选定的,学生只需要去操作1遍,验证一下。为了提高学生的科研能力,促成学生转换为主角。在实验性课题选定后,具体的实验方法、实验条件由学生自己确定。具体操作如下:

2.1 小组跟踪实验进程,实验时间有集中有分散 目前学校规定的实验教学时间仍为每周的固定时间,而微生物工程的实验都是连贯的、时间跨度大的类型,为了实现教学目标,采用小组跟踪实验进程的方式。重要操作环节的初次实验安排在上课时间,其它的重复性、跟踪性实验内容由学生根据课余时间灵活安排,如果时间不能恰好赶上上课时间,一般在重要操作前提早进行重要操作演示,并指导学生练习。为了更有效的提高学生的操作技能,相关专业的老师轮流在实验室值班,对学生实验中出现的疑问及时解答。实践中发现小组在业余时间来的比较分散,学生数比较少,指导效果较好。

2.2 实验方案的设计上鼓励学生多查资料,分组独立设计实验方案 重视学生的实验方案设计能力。凡是涉及到实验方法的选择、实验条件摸索的环节时,鼓励学生多查阅资料。通过小组讨论后,形成实验方案。实验方案要求包括实验原理、实验器材及试剂、实验操作的具体步骤和实验操作的关键点。最终的实验方案由小组的一名同学代表整理成文,并在课前发送电子邮件到老师邮箱。并在上课时由小组的代表陈述实验方案,解答其它组同学提出的问题。实践中发现集体讨论中学生思维更活跃,对于实验中可能出现的问题考虑的很周全。

2.3 阶段性进行实验结果总结,讨论各组实验成果及存在问题 重要的实验操作环节过后,及时组织各组学生交流实验过程中出现的现象及操作中存在的问题,鼓励学生通过查资料和反复实验的方式解决问题。对于小组难以解决的问题,由老师在上课前的讨论时间提出来,集体讨论解决。同时引导学生科学记录实验数据、书写实验总结以及科学处理实验数据,并在大实验最终结束时每组整理出1篇实验论文。

2.4 重视基础性操作,老师严格指导 培养学生操作技能是学生实验的目的之一,所以在课题式实验改革中通过多种方法来提高学生的基础性操作能力。课前的实验方案设计中要求实验步骤具体,并充分考虑操作的要求。重要实验操作由老师演示,并多次练习。实验过程中由老师全程指导操作细节。实验结束后的讨论中,由老师对操作中出现的问题进行提醒。确保学生掌握基本操作技能。

3 考核方式的改革

学生的实验成绩一般由平时成绩和期末成绩组成。传统的平时成绩主要是实验报告和出勤,学生多是应付,相互抄袭实验报告;而期末成绩采用笔试的形式,很难考察出学生的实验操作能力。

为了提高学生的实际操作能力和科研能力,此次实验教学改革主要对平时成绩进行了改革。平时成绩包括实验方案设计、实验操作表现、讨论中的表现、论文报告及出勤等,平时成绩占80%。其中论文报告要求以小组为单位,把大实验的实验结果以论文的形式呈现出来,同一个小组成员同一个成绩,占30%。这样既锻炼了学生的实验设计及动手能力,又锻炼了学生书写科研论文的能力,同时培养了学生的团队协作精神。期末考试成绩占20%,主要按照学校安排,进行理论考试。

4 实验教学改革成效

在微生物工程实验教学中引入课题式综合性实验,以课题为中心,在实践中增强了学生对理论知识的认识,提高了学生动手能力,取得了较为理想的实验效果。主要表现在:(1)学生的上课积极性明显提高。学生认识到了课题的价值,愿意从事探索性的实验。同时,一个实验没做好直接影响后续实验的开展,学生实验操作的积极性有很大提高。(2)学生的动手能力明显提高。因为大实验过程中的基本操作要经常进行,例如培养基的配制灭菌、接种、生物量测定等,基本操作的熟练程度明显提高。(3)学生的科研能力得到锻炼。通过资料的查阅、实验方案的实际和最终实验论文的书写,科研相关的项目都得到了一定程度的锻炼。

5 结语

通过实验改革既有利于良好的科学研究素养的形成,同时又提高了学生的基本操作能力,对微生物工程前沿信息了解也更进一步,极大地提高了学生兴趣。当然,实验改革是永无止境的,在日后的实验教学中更加注重实验的基础性和创新性,进一步提高学生运用所学知识解决实际问题的能力。

参考文献

[1]吴松刚. 微生物工程[M]. 北京: 科学出版社,2004.

[2]肖长青,戚天胜,赵海.生淀粉糖化酶产生菌Aspergillus niger(6#)的分离筛选及其产酶条件[J].应用与环境生物学报,2006,12(1):76-79.

[3]孙子羽,迟乃玉,王羽,等.低温生淀粉糖化酶菌株RS01分离及其酶学性质[J].微生物学通报,2010,37(6):798-802.

发酵工程实验教学改革与实践 篇12

笔者以生物技术专业和制药工程专业的大三学生为对象,对发酵工程实验教学时间的安排、教学的内容、成绩评定等进行了实践。现把几年来的经验和体会总结如下。

1 实验教学时间的改革

我院于2002年开始招收生物技术专业的学生,并于大三第一个学期开设了发酵工程这门课程,理论课与实验课是同时进行的,基本上了每个实验安排三个课时,但由于发酵实验周期比较长的特殊性,每个实验都没法在三个课时内完成,所以造成很多学生对发酵实验失去了兴趣,往往学生到实验室就等着下课;教学效果非常差。笔者根据这种现象在2003级及2004级的学生中进行实验教学时间的改革,首先是理论课的教学时间与实验课的教学时间分开,也就是在大三第一个学期开设理论课,第二个学期开设实验课,而且实验课的教学时间集中安排在七周时间内完成。学生在这七周所有的时间内都用来做发酵工程实验,这样学生的自主性,积极性就得到很好的激发。

2 教材的改革

以往教材都是选用正式出版的发酵工程实验教材,这些教材往往内容非常丰富也很完整,但课时有限不可能完全开出,而且其中有些实验内容也不符合本院的教学,所以造成实验开出率非常低,基本上一本教材只能开出一两个实验,其它实验老师自己设计,学生意见很大。根据这种情况,从2003级学生开始使用根据本院的教学条件结合笔者及我院其他老师的科研项目编写的实验教材,而且免费提供给学生使用。

3 实验教学内容改革

传统实验教学内容偏重验证性实验;综合性、设计性实验较少。实验项目的设置常常是按照教学大纲的要求机械设定,忽略实验项目之间的有机结合性和连贯性,存在实验项目之间相对孤立、缺乏内在联系的缺陷。实验材料常常是实验讲义中预设的,学生缺少自主选择实验材料与参与实验设计的空间,抹煞实验课的学生主体地位。实验结果仅以实验报告的形式体现,只要学生获得验证性实验的合理实验数据、完成实验报告,教师和学生即完成预定教学任务。由于实验教学成本不断增加,这种教师以完成教学任务为目标、学生以为做实验而做实验的传统教学模式,其实验结果常常是以验证为目的而没有实际学术价值的实验数据,实验的投入与产出不成比例,造成人力、物力资源的极大浪费。针对上述不足,实验教学内容的优化应当体现“基础性、系统性、高效性、实用性、科学性”的原则,减少验证性实验,淘汰过时的实验,增加综合性、设计性和创新性实验,以激发学生的学习兴趣。我们根据实验教学的目的、任务和特点,结合实验室具体条件及学生实际情况,对实验内容进行了多次选择和调整,形成了比较稳定的内容体系和安排方式,具有以下几方面的特点:

3.1 强化基本技能训练

发酵工程是一门实践性和应用性很强的课程,强化实验技能与动手能力的培养是该学科实验教学改革的重要环节。我们在发酵实验教学改革的过程中,强化了以下基本技能的训练:

3.1.1 筛选发酵微生物的技能

发酵工程的主体是利用微生物生长代谢活动产生的各种生理活性物质来生产商业产品,因此筛选所需发酵微生物是进行发酵工程生产研究的一项基本技能。在实验教学中我们通过“红色素产生菌的筛选”这一实验,使学生们掌握从自然界中筛选所需的发酵微生物这一基本技能。

3.1.2 菌种保藏技术的技能

在发酵生产中,菌种的优劣起着关键的作用。而一个菌种的优良性能的稳定是相对的,变异是绝对的。因此,要稳步提高发酵生产技术水平,必须经常对菌种进行分纯、筛选,挑选出活力强、产率高的优良菌种,以满足生产的不断需要。因此采用一种适宜的保藏方法来保藏菌种至关重要的。在实验教学中我们通过“红色素产生菌及其它菌种的保藏”这一实验,使学生掌握不同菌种的保藏方法这一基本技能。

3.1.3 发酵条件优化的技能

发酵条件(培养基的组成、温度、pH、溶氧)是影响产物生产能力的重要因素,因此发酵条件的优化是进行发酵工程生产研究的一项基本技能。在实验教学中我们通过“红色素发酵工艺的优化” 这一实验,使学生掌握能用合理的实验没计方法进行发酵工艺的优化这一基本技能。

3.1.4 菌种选育的技能

微生物茵种是发酵工业的基础,菌种筛选和持续不断的改良贯彻于发酵过程始终。通过对微生物菌种的选育可以有效提高产品产量和质量。菌种选育技术是发酵工程中最基本的一项技术,我们在实验教学中通过“红色素产生菌的诱变育种”实验,让学生掌握基本的选育理论及技术。

3.1.5 正确使用发酵罐

在发酵工业中,绝大多数的微生物的发酵过程是在发酵罐内完成的,这也是发酵工业的一个重要特征,因此正确的使用发酵罐是进行发酵工程生产研究的基本技能。在实验教学中,我们通过讲解实验室的两种不同类型的小型发酵的构造及使用方法,参观附近发酵工厂的大型发酵罐,使学生熟悉发酵罐的基本构造和正确的使用方法。

3.1.6 熟悉各种类型的发酵

在发酵工业中,根据微生物种类、发酵培养基的状态等的不同,可分为很多类型的发酵。每种发酵类型各有自己的特性和发酵方法,我们只有熟悉了各种类型的发酵的特点和发酵方法后才能对发酵过程进行有效的控制,因此熟悉各种类型的发酵的特点和发酵方法是十分重要的。在实验教学中,我们开设了固态发酵与液态发酵、好氧发酵与厌氧发酵类型的发酵实验,使学生熟悉每种发酵的特点和发酵方法。

3.2 加强实验内容之间的连续性

实验内容的连续性是让学生全面了解发酵工艺流程的保障,也是激发学生学习积极性的有力工具。我们在进行实验内容的编排上特别注重这方面的安排:红色素产生菌的筛选(红菇菌丝体的分离纯化)→红色素产生菌及其它菌种的保藏→红色素发酵工艺的优化→红色素产生菌的诱变育种→红色素小型发酵罐发酵(红曲红色素的固体发酵、酵母酒精发酵)→红色素的提取及其色价的测定(酒精蒸馏及酒度的测定)。

3.3 教学与科研相结合

发酵工程实验教学改革的一项重要任务就是根据学科的发展、社会的需求,及时进行实验教学内容的研究与更新,努力把科研成果转化为实验项目,将传统的以验证为主的实验转变为研究性实验。我们根据自身的教学科研条件,一方面将比较成熟的科研成果经过精选编入实验,学生模仿教师的科研进行实验,如红色素产生菌的筛选、红菇菌丝体的分离纯化这两个实验就是根据我们的一些科研成果编排的,这样既培养了学生科研兴趣,又对教师的科研结果进行了进一步验证;另一方面将教师正在进行的科研项目直接与实验教学相结合,学生参与到教师的科研中去,完成教师科研工作的一部分,既加强了学生实验的责任感,又充分利用了教学实验经费。如红色素产生菌的诱变育种、红色素小型发酵罐发酵、红色素的提取及其色价的测定这些实验内容就是笔者承担的厅级及院级课题的一部分。

4 完善实验教学管理

少数学生对实验课有浓厚兴趣,大部分学生上实验课只是为了不逃课,一上课就等着下课,实验过程只是简单重复,实验后又缺乏进一步思考和总结,没有知识的深化过程,学生这种被动的学习态度,使教学质量受到严重影响。针对这些情况,我们引入了工厂式的管理。学生进入实验室要刷卡(登记),离开实验室也要刷卡(登记),并严格记录在实验室所做的实验数据。特别是红色素小型发酵罐发酵过程中,连续实验五天,需要值中班及夜班;把每个大组分成四个小组,轮流值班,每班8 h,每隔1 h 进行发酵液光密度、pH值和残糖

含量的测定,每隔4 h进行色价的测定,并根据这些指标的变化及时流加营养物质,及时进行发酵参数的调整。因此每一组的同学必须通力合作,各组在交接班过程中严格进行交接班记录。

5 改革考核方式

我院传统的实验考核主要是根据学生完成实验报告的情况以及学生上实验课的出勤率来打分,并不能完全真实地反映学生的实际动手能力,因为实验是几个人一组,有的学生不动手只在一旁忙着写实验报告,等到实验结果出来,一抄而就。出勤率只能证明该学生人在实验室,却不能反映学生是否把心思放在实验上,是否动脑、动手做了实验。针对这些弊病做了以几个方面的改革:

(1)由于本课程是以实验技能训练为主的课程,因此实验态度及操作能力应是评价成绩的主要依据,教师加强在实验过程中的巡视,注意观察每位学生在实验中的表现,如是否积极动手操作,操作规不规范,对待实验的态度是马马虎虎,应付了事,还是细细琢磨。

(2)对实验报告的评价着重评价报告中实验数据的可信度和真实性,对问题的分析以及对所做的实验结果的分析判断,了解学生的分析能力。

(3)进行了书面测试,按照教学大纲和实验课的要求,将实验内容归纳成若干命题,建成实验测试试题库,实验考核以抽签

方式进行,学生从命题中抽取考核的题目,在规定时间完成实验的全过程,根据考生对实验的具体操作步骤、器材的正确使用、仪器的调试使用、操作的注意事项、独立分析实验结果、实验失败的因素分析、实验中可能出现的问题和解决办法以及实验结束后的清洗整理等掌握状况和熟练程度进行打分。

实践证明,实验教学新体系的建立,教改新措施的实行,受到了学生的普遍欢迎。经过这几年的探索、改革和实践,改变了过去实验以验证理论为主,学生只按实验指导书的步骤去做,被动学习的局面,而代之以实验内容丰富多样,理论与实践相连贯,培养了学生的创造能力和解决问题的能力,也提高了学生的学习积极性,达到了提高教学质量的目的。但现在有些教学内容与制药工程专业学生的课程体系不是很符合,也没有结合本地的特色资源来设计,且自主设计性实验还有限。今后要逐步增加一些与制药工程专业课程体系相符和与地方特色资源相结合的实验内容,比如结合玉林本地的特色资源――中草药,适当增加中药发酵内容的实验;结合玉林家禽业养殖和广西水产养殖业的特点,鼓励学生自主设计一些发酵性饲料的实验,与市场需要结合来设计实验更能激发学生的学习动力,以培养出更多适应市场经济需要的人才。在实验中尚未引入多媒体教学方法, 这有待于进一步争取在实验室安装多媒体设备才能实施。

摘要:发酵工程是一门具有较强操作性的学科,对学生的实验技能和专业基础要求较高。为进一步提高实验教学质量,必须改革实验课教学模式,更新实验课教学内容,改革考核方式。本文对该课程改革的思路和初步实践进行了有益的探索和总结。

关键词:发酵工程,实验教学,改革,实践

参考文献

[1]宫衡,陈长华,叶勤,等.发酵工程教学的改革与实践[J].化工高等教育,2005(2):36-38.

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