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藥學(xué)類高校環(huán)境化學(xué)實驗教學(xué)改革初探論文
【摘要】傳統(tǒng)的環(huán)境化學(xué)實驗課程設(shè)置無法充分體現(xiàn)藥學(xué)類高校環(huán)境科學(xué)專業(yè)的學(xué)科特色。為充分調(diào)動學(xué)習積極性和加深對環(huán)境化學(xué)內(nèi)容的理解，以“觀察” - “設(shè)計”-“實驗”-“總結(jié)”四步為實驗課程改革基本原則，提高學(xué)生自主設(shè)計實驗和解決實際問題的能力，做到理論聯(lián)系實際并增加畢業(yè)生的就業(yè)籌碼。
關(guān)鍵詞環(huán)境化學(xué) 設(shè)計性 實踐 芬頓法
【基金項目】本文系中國藥科大學(xué)校級教學(xué)改革研究課題“以制藥污染物處理為核心的環(huán)境化學(xué)實驗課程改革研究”階段性成果之一。
【中圖分類號】G643【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）43-0230-01
前言：
環(huán)境化學(xué)實驗是環(huán)境學(xué)核心專業(yè)實驗課之一，是掌握環(huán)境科學(xué)、環(huán)境工程等專業(yè)知識的基礎(chǔ)，也是今后環(huán)境類本科畢業(yè)生在就業(yè)中常用的一門課程，具有較高的實用性，因此在各大高校環(huán)境科學(xué)或環(huán)境工程專業(yè)中，環(huán)境化學(xué)及環(huán)境化學(xué)實驗均是核心課程之一，在專業(yè)知識中占有重要地位[1]。傳統(tǒng)的環(huán)境化學(xué)實驗教學(xué)主要根據(jù)環(huán)境化學(xué)理論教學(xué)進行，所涉及的實驗操作主要屬于驗證性實驗，重點側(cè)重于提高學(xué)生對環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)理論的掌握理解能力，而忽略了對專業(yè)技能與綜合實驗素養(yǎng)的提高，且部分實驗與環(huán)境化學(xué)最新研究進展聯(lián)系不夠緊密，且與實際應(yīng)用尚有一定距離。
中國藥科大學(xué)環(huán)境科學(xué)本科專業(yè)創(chuàng)建于2009年，在我國制藥產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展、環(huán)境中藥源性污染形勢加劇的大背景下，培養(yǎng)制藥環(huán)保人才，體現(xiàn)中國藥科大學(xué)“不唯藥，需圍藥，應(yīng)為藥”的辦學(xué)宗旨[2]。與大多數(shù)開設(shè)環(huán)境專業(yè)的高校一樣，中國藥科大學(xué)環(huán)境科學(xué)開設(shè)的環(huán)境化學(xué)實驗主要包括水環(huán)境化學(xué)、土壤環(huán)境化學(xué)和大氣環(huán)境化學(xué)的分析和監(jiān)測實驗，側(cè)重于環(huán)境介質(zhì)典型污染物的測試和遷移轉(zhuǎn)化等。
1.目前環(huán)境化學(xué)實驗課程設(shè)置存在的問題
1.1實驗課程設(shè)置陳舊
目前環(huán)境化學(xué)實驗主要根據(jù)環(huán)境化學(xué)理論教學(xué)同步進行，所開設(shè)的項目主要為驗證性實驗，缺少設(shè)計性實驗。而設(shè)計性實驗是提高學(xué)生創(chuàng)新和創(chuàng)造能力的重要途徑，在掌握專業(yè)理論知識和實驗內(nèi)容的基礎(chǔ)上，通過設(shè)計性實驗，能提高學(xué)生思考和學(xué)習能力，同時培養(yǎng)積極和主動探索的科學(xué)素養(yǎng)。另外，實驗課程中加入探索性實驗，將環(huán)境化學(xué)較新的科研成果引入本科實驗教學(xué)中，也能體現(xiàn)實驗室的專業(yè)水平，同時幫助學(xué)生掌握最新研究進展。
1.2 實驗內(nèi)容未體現(xiàn)藥學(xué)特色
目前環(huán)境化學(xué)實驗，針對藥源性污染的實驗內(nèi)容較少。如以芬頓法去除水體中有機污染物的實驗為例，芬頓反應(yīng)屬水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)內(nèi)容，同時在制藥工業(yè)廢水組合處理中也有一定的應(yīng)用。盡管在理論學(xué)習中，強調(diào)了針對制藥廢水處理的常見方法以及芬頓反應(yīng)在制藥廢水中的利用及其關(guān)鍵機制。但在往年的實驗課程中，所用模擬廢水為常見的有機染料等，學(xué)生在實驗過程中無法意識到芬頓法在制藥廢水組合處理工藝中的優(yōu)勢；另外，利用芬頓法處理廢水需要根據(jù)廢水水量和水質(zhì)進行預(yù)處理，而用模擬廢水進行實驗教學(xué)對真正掌握芬頓法的原理及其在制藥廢水處理中的應(yīng)用是不夠的。因此為提高學(xué)生的學(xué)習和實驗興趣并促進畢業(yè)生在就業(yè)后能迅速進入狀態(tài)，需要在實驗過程內(nèi)容中體現(xiàn)藥學(xué)特色，密切圍繞藥源性污染物等內(nèi)容進行。
2.環(huán)境化學(xué)實驗課程改革方案
2.1 實驗課程改革方案
環(huán)境化學(xué)實驗課程設(shè)置除需要幫助學(xué)生掌握基礎(chǔ)理論外，更需要注重培養(yǎng)實際應(yīng)用能力。因此在實驗項目確定以及實驗教學(xué)過程中一定要圍繞藥源污染物，注重藥學(xué)特色。以水環(huán)境化學(xué)部分實驗為例，通過加強與藥企的聯(lián)系，結(jié)合“觀察” - “設(shè)計”-“實驗”-“總結(jié)”四步開展環(huán)境化學(xué)實驗課程改革：
（1）“觀察”，通過參觀藥企污水處理各環(huán)節(jié)，幫助學(xué)生觀察生產(chǎn)實例和污水處理現(xiàn)場運行情況，結(jié)合理論知識，使學(xué)生認識到藥企污水處理的關(guān)鍵問題并促進對基礎(chǔ)知識的掌握[3]。
�。�2）“設(shè)計”，在參觀藥企污水處理實例的基礎(chǔ)上，將學(xué)生分為不同小組查閱文獻資料，結(jié)合理論知識，自主設(shè)計實驗。以原實驗內(nèi)容中TOC的測試為例，舊的實驗中僅介紹TOC測試基本原理及TOC自動測定儀的操作，學(xué)生掌握儀器使用和數(shù)據(jù)處理方法即可。而在實驗改革中，教師有意識引導(dǎo)學(xué)生思考TOC監(jiān)測在制藥廢水處理中的意義，結(jié)合藥企污水處理現(xiàn)場的相關(guān)知識，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計相關(guān)實驗，如類Fenton法處理制藥廢水并通過監(jiān)測TOC的變化進行效果評估。在學(xué)生自主設(shè)計相關(guān)實驗的基礎(chǔ)上，教師及教研室等對學(xué)生設(shè)計的實驗方案進行適當修改并上報教務(wù)處審批，確保實驗的科學(xué)性、綜合性和嚴肅性。
�。�3）“實驗”，以往實驗均由教師配置試劑和進行準備，學(xué)生動手能力無法得到最大程度鍛煉。而在自主設(shè)計實驗后，實驗試劑配置、樣品預(yù)處理、儀器調(diào)試等均由學(xué)生進行，教師場外技術(shù)指導(dǎo)和答疑工作，學(xué)生在實驗結(jié)束后撰寫報告，從而最大化的鍛煉學(xué)生的實驗既能和自主思考能力。
�。�4）“總結(jié)”，實驗結(jié)束后，教師針對實驗過程中出現(xiàn)的問題，尤其是針對實驗失敗的問題重點講解。以芬頓法處理污水為例，所用廢水為藥廠污水，水質(zhì)狀況復(fù)雜。芬頓法對水體pH有較嚴格要求，但發(fā)現(xiàn)某組同學(xué)在做實驗過程中，預(yù)習不到位，未測定和調(diào)節(jié)水體pH，導(dǎo)致處理效果不佳。實驗教師在發(fā)現(xiàn)問題時，不是像以往那樣立即指出錯誤，而是在學(xué)生實驗結(jié)束后，根據(jù)實驗結(jié)果結(jié)合芬頓法的基本原理，逐條提問，并請學(xué)生回憶實驗步驟，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，以此來加深學(xué)生對實驗過程的理解。
3.實驗教學(xué)改革關(guān)鍵問題
合理的實驗設(shè)計是環(huán)境化學(xué)教學(xué)改革的關(guān)鍵問題。設(shè)計性實驗是提高學(xué)生綜合能力和創(chuàng)新能力的重要途徑。設(shè)計實驗方案以及完成設(shè)計性實驗，要求學(xué)生能綜合利用應(yīng)用環(huán)境化學(xué)專業(yè)知識并充分結(jié)合制藥廢水處理實例。因此針對這類實驗，需要實驗指導(dǎo)教師針對前期的現(xiàn)場調(diào)研，提出既能體現(xiàn)環(huán)境化學(xué)學(xué)科發(fā)展又能聯(lián)系實際的備選課題，學(xué)生以實驗小組為單位，課后查閱文獻、自主設(shè)計詳細實驗方案后提交，然后全班不同小組之間進行討論和比較，最終確定實驗內(nèi)容。如原有的環(huán)境化學(xué)實驗有“水體BOD的測定” 、“水樣COD的測定” “水體DO的測定”等[4]，而在實驗改革中，學(xué)生提出以上三個實驗可以充分結(jié)合，通過討論將之設(shè)計成“頭孢類制藥廢水的可生化性評估”綜合性實驗，該實驗包含頭孢類制藥廢水的預(yù)處理、DO、COD和 BOD的測定等基礎(chǔ)內(nèi)容，既與制藥廢水處理實際應(yīng)用結(jié)合，又包含環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)內(nèi)容，有較高的綜合性和實用性。
4.展望
作為理論性和實踐性很強的學(xué)科，環(huán)境化學(xué)實驗是促進學(xué)生掌握基礎(chǔ)理論知識和提高實際動手能力的重要手段，在環(huán)境科學(xué)專業(yè)教學(xué)中有非常重要的地位。但目前環(huán)境化學(xué)實驗課程的改革仍在探索中，需要不斷的進行嘗試和積累經(jīng)驗。在環(huán)境化學(xué)實驗教學(xué)中不斷強調(diào)學(xué)生的自主能力，通過設(shè)計性實驗和開放性實驗，加強對學(xué)生的訓(xùn)練和培養(yǎng)，尤其是在幫助學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識的前提下，不斷增加學(xué)生自主解決實際問題的能力，將是今后環(huán)境化學(xué)實驗教學(xué)的重要方面。
參考文獻：
[1]戴樹桂.環(huán)境化學(xué).第2版[M].高等教育出版社，2006.
[2]陳建秋，沈衛(wèi)陽，陳家全，等.藥學(xué)類高校開設(shè)環(huán)境相關(guān)專業(yè)的意義和必要性[J].市場周刊，2009（12）：123-124.
[3]葉琳琳，劉波，蔣慧.環(huán)境監(jiān)測實驗教學(xué)改革探討[J].實驗室科學(xué)，2014， 17（4）：135-137.
[4]悉旦立.環(huán)境監(jiān)測（修訂版）[M].高等教育出版社，1995.
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