綜合設計性實驗教學環境工程論文
綜合設計性實驗教學環境工程論文
1綜合設計性實驗實施過程
1.1任務的布置及方案的制定
實驗指導教師在設計實驗實施前三周對實驗任務進行布置，學生依據個人興趣圍繞著水體中微生物的檢測和高效功能菌的分離篩選兩個主題自主選擇。如水體中微生物的檢測，允許學生選擇自己感興趣的水體作為研究對象，如對宿舍、教室、圖書館等學生生活學習的區域進行生活飲用水的微生物學測定，監測大腸菌群總數和細菌菌落總數，依照國家標準對該生活飲用水進行評價，也可以選擇學校周邊的一些河、湖、庫(如瑪納斯河、蘑菇湖水庫、北湖等)水體作為研究的對象，進行實驗、分析及評價。高效功能菌的篩選是環境污染治理領域的關鍵環節，林下土壤中分離篩選纖維素高效降解菌，印染廠生產廢水中高效降解偶氮染料菌的分離與篩選等都是學生期望通過微生物的處理手段資源化有機廢棄物或降解有毒有害物質的設計思路。設計實驗研究對象與學生的生活、生產密切相關，有利于充分調動了學生的積極性，掌握學科的發展前沿。通過查閱文獻并與教師進行相應的溝通，每位同學在設計實驗開展前一周上交設計方案，避免了有些同學在實驗過程中常常將自己定位于“旁觀者”的地位，做到每位同學在實驗實施前都是“心中有數”。設計方案包括實驗目的、實驗材料、實驗步驟、實驗預期結果等。指導教師對設計方案進行匯總和分類，將設計方案相近的學生分為一組，同時要考慮學生能力的差異、性別的差異，每組3～4人，指定組長，組員們再次對整組的設計方案進行調整，進一步的完善和合理化，最終方案由指導教師審定后方能進行。
1.2設計性實驗的實施
設計實驗的實施階段，按照設計方案，各小組學生自己動手采集及預處理樣品，自己配制所需試劑及培養基，自己觀察分析實驗結果，自己確定實驗具體時間，教師只是從總體上把握實驗進程，不過多干預實驗，做教學過程的組織者、協調者和服務者。為保證實驗的實施，做到實驗室全天開發，有實驗指導教師、實驗員教師及學生班委輪流負責。教師“教”的地位的弱化并不等于將學生置于無人管理狀態，教師應對實驗中存在的普遍問題進行集中指導，對各小組的個別問題進行分散指導。與此同時，教師通過對各實驗小組實驗記錄的檢查加強實驗過程管理。要求學生每天實驗時，必須做好詳細的實驗記錄，包括實驗時間，實驗人員姓名，實驗具體內容，使用儀器設備及設定的參數，儀器狀態、出現的實驗現象以及可能出現的原因、實驗數據等，不僅能清楚的掌握實驗進展，了解每位學生的實驗情況，還能讓學生養成良好的實驗記錄習慣。微生物實驗豐富多彩，建議學生運用影像技術對微生物的形態、生長情況、采樣地點、處理結果等進行拍照，不僅生動形象地保留了原始記錄，更增強了學生的成就感。
1.3實驗報告的撰寫及實驗成績的評定
實驗部分整體結束后要求學生認真撰寫實驗報告。報告內容包括兩部分，一部分是對實驗數據和結果進行整理、歸納、統計和分析，并與預期結果進行對比;還有很重要的一部分內容是每位同學需要對實驗中的重點難點及關鍵環節進行總結，對實驗中的不足之處提出改進措施或建議。實驗報告的撰寫不僅提高了學生的數據處理能力，而且也培養了學生思考問題和解決問題的能力。實驗成績的評定圍繞整個實驗的全過程，占課程總成績的30%，主要包括實驗方案的制定20%、實驗實施過程中承擔的任務及表現30%、實驗記錄10%、實驗報告40%等，注重實驗過程和結果分析，而不是僅以是否達到預期實驗結果來給定成績。
2教學效果
學生在實驗結束后反映花費在綜合設計性實驗上的時間和精力遠超出他們之前的想象，但收獲頗多。首先在實驗技能上更加的嫻熟，操作上更加的規范;其次，在實驗實施過程中真正的實現了通過自己的思維加工將多門課程的知識有機的聯系起來;再有，學生自行完成了一次提出問題、發現問題、分析問題以及解決問題的能力鍛煉，也是對自我能力剖析、認識和肯定的一個過程。良好的教學效果在學生的本科畢業論文環節中也有所呈現。學生在開題報告的展示、論文主旨的把握、實驗操作能力及數據處理等方面普遍表現良好，畢業論文指導教師普遍反映學生的動手能力及分析解決問題的能力有很大程度的提高。同時，有更多的學生期望在專業方面有進一步深造的機會，我校2010級環境工程專業畢業生中碩士研究生錄取比率較往屆有很大的提高，而且報考及錄取院校大多是國內知名環境相關院校。
3教學思考
綜合設計性實驗對學生來說是實驗設計，而對指導教師而言是教學設計，是對學生的挑戰，同樣對教師也是挑戰。設計性實驗的教學過程比驗證性實驗更長，教學內容更豐富、更復雜，教學方法與組織形式更加多樣化，這就更需要教師精心安排和組織整個教學過程，否則，設計性實驗很有可能成了走過場，達不到預期的目的。
首先，指導老師應有很強的事業心和責任感。在設計實驗的過程中，教師要綜合考慮實驗室空間及設備、學生、周邊環境等因素選擇合適的設計題目，對學生設計的實驗方案進行整理分類，了解學生的基本情況來合理分組，特別是學生往往只能利用課余時間來完成實驗，只要學生做實驗，實驗室就要有教師，準確把握學生實驗的進展情況、每位學生的表現及試驗中普遍存在的問題，對實驗現象進行解答，并對實驗結果進行科學的評價。
每一個環節都需要教師花費大量的時間和精力，遠超過驗證性實驗，所以就需要指導教師充分發揮奉獻精神。當然，也需要學校相關政策的支持。我校近些年一直非常重視教學質量及教學改革，也制定了相關的政策。教師可以申報相關教學改革項目予以資助，并對教學效果良好的教改項目還會給予表彰，這都極大的促進了教學改革的進行。其次，教師要有足夠的專業素養。對半開發式的設計性實驗，學生的實驗方案、內容及涉及的實驗方法和儀器等都具有多樣化，這就要求教師在專業素養上有較高的造詣。不能憑空否定一個實驗方案，也不能任由學生的設計方案隨意進行。指導教師從實驗任務的提出開始，在實驗的實施、實驗結果及報告的撰寫等各環節中，始終在自己頭腦里有一個清晰的理論脈絡，有若干套可行的設計方案、實驗中可能出現的結果、產生的原因及解決的辦法等。教師具備這些素養才能保證綜合設計性實驗的順利展開，達到預期的教學目的。再有，教師要有把握好“指導者”的度。
對于設計性實驗，貫徹啟發性原則是教學的根本。對學生設計的實驗方案，提供一些啟發性的意見，避免意見具體化，否則學生很容易產生依賴心理，一旦試驗中出現問題，就希望從老師這里得到答案。教師不要包攬一切，放手讓學生去做，但也不能由著學生去做，充分發揮好指導者的作用。綜合設計性實驗各個試驗環節中都有可能出現失敗，經過幾次失敗后，有些學生會灰心喪氣，有些會否定自己，甚至對專業信念產生動搖，這時候就要求指導教師對學生進行心理上的疏導，鼓勵學生，同時客觀的評價學生在實驗過程中表現突出的方面以及需要強化的部分。
環境工程微生物學綜合設計性實驗的開設取得了一定的效果，但也存在一些問題。如微生物學設計性實驗是一個連續性的周期較長的實驗操作過程，部分學生由于時間安排上不夠完善，對實驗進度及結果造成了一定的影響;部分學生在實驗開始之初能夠較好的參與實驗，隨著時間的延長，積極性和熱情有所降低;實驗報告撰寫過程中同組同學內容抄襲情況任然存在等。如何使微生物學實驗教學更加適應高等教育人才培養的要求，我們還需要進一步的探索和實踐。
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