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实验演示法在《环境监测》课程教学中的实践和思考

魏东 黄林显 冯锐

济南大学,水利与环境学院,山东济南,250022

摘要: 我国持续推进社会主义生态文明建设,不断加强生态环境保护,对环境中污染物的控制要求不断提高,环境监测已经发展成为绝大多数高校环境工程专业教学大纲中的一门重要专业课。针对环境监测课程综合性强、实践操作性强和学生无法紧密参与课程的特点,在教学过程中引入演示法教学模式,通过现场实验演示加强学生对基础知识的理解,并提高学生对课堂的自主参与能力。经过一段时间的实践,该方法能有效带动环境监测的课堂教学气氛,提高学生思考和解决问题的能力。
关键词: 环境监测;课堂教学;实验演示教学
DOI:10.12721/ccn.2024.157174
基金资助:济南大学教学研究项目(J2248)
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《环境监测》课程是绝大数高校环境工程专业必修的一门专业基础课,课程的理论性强,同时又特别注重实践教学,通常也会配套有环境监测实验 [1]。主要授课内容包括:水和废水环境监测、空气和废气环境监测、固体废物监测、土壤监测、生物监测、噪声监测、监测过程的质量保证以及连续自动监测和简易监测等。通过本课程的学习,主要培养学生具有组织并进行对环境及污染物监测工作的能力,对监测结果能进行综合分析,初步判断环境质量,可以使学生在将来的工作与学习中能自觉地运用该课程的基本原理与知识去观察,研究与解决实际环境问题[2]。整体来说,环境监测综合性较强,尤其是涉及到实验环节教学较为枯燥和乏味,学生难以理解,如何提高学生的上课参与程度,是《环境监测》课程教学质量效果的关键。本文采用演示法教学模式,在教学过程中引入专业实验演示教学,让学生切实体会环境监测解决问题的过程,进而提高学生的学习兴趣。

1、环境监测现行教学问题分析

1.1 学生学习的特点

大三的学生已经基本适应了大学生活,是价值观念逐步确立的关键时期,思想较成熟,对社会问题等有着自己的观察和思考。这一阶段,环境工程类专业的学生专业课相对较多,要学习环境化学、环境学导论、环境工程微生物学、环境监测、大气污染控制工程、水污染控制工程、固体废物处理处置工程等课程[3]。环境类专业课程教学普遍没有学生可以在生活中接触到的场景,仅仅依靠教师的讲授、网络视频相关内容等来传授,教授方式单一,学生上课很难参与到课堂,无法提高自己对环境监测课程的认知能力 [4]。

1.2 课程教学中存在的问题

众所周知,环境监测这一门课程拥有极强的实践操作性,关联众多的物理、数学、化学、电子、电工、计算机等其他学科,需要掌握环境监测基本程序、点位布设原则与方法、样品采集与保存方法、数据处理与评价等理论知识,还包括对水污染、土壤和空气污染物中有机污染物和无机污染物的监测,并且该课程涉及到各个环境测试指标的测试过程,对实验能力要求很高。创新教育环境下,我们应全面培养学生的综合素质、强化学生的实践技能操作、不断拓展学生的思维发展[5]。传统的环境监测教学过程,大多都是授课老师进行讲授,对物质的测试过程进行讲解,重点指出方法的测试要点,学生根据实验指导书进行实验,然后撰写实验报告。学生感受到最大的问题就是在讲授监测仪器的同时,没有见到真正实物并且进行实际操作,故常常印象不深,逐渐对课程失去了兴趣。

通过以上分析可以看出,将演示式教学模式引入到《环境监测》课程教学中是非常必要的,同时也是有效激发学生的学习热情和积极性。

2、实验演示法教学案例探索

2.1演示法教学简介

演示法是教师把实物或实物的影像展示给学生观察,或通过示范性的实验,使学生更加的直观的获取知识的一种教学方法。这种方法直观形象,有鲜明的真实感,能引起学生学习新知识的兴趣,使学生能感知到现象的多种联系,观察到事物的发展变化过程,从而使学生更易理解新知识,更能形成正确的概念,确信所学的多种原理、法则的正确性[6]。

2.2 实验演示法教学案例研究

《环境监测》课程教学内容紧扣当下社会环境热点,结合实际环保事件,将演示实验与环境监测教学紧密结合,提高学生对环境监测课程内容的理解和分析。比如在环境监测课程的水环境监测过程中,采用国家标准纳氏试剂分光光度法测试氨氮,其方法和原理是,首先配置纳氏试剂,以游离态的氨或铵离子等形式存在的氨氮会与纳氏试剂发生显色反应,生成淡黄色络合物,显示时间为10 min,该络合物的吸光度与水体中的氨氮浓度成正比,最大吸收波长为420 nm。在分析化学或环境分析化学实验教学活动中,分光光度法是最为重要的检测仪器,也是学生环境监测实验必须熟练掌握的基本仪器之一。然而,分光光度法的原理是无机及分析化学的讲授课程,很多学生在大二期间并没有很好的掌握仪器的使用原理和规范,更有很多学生在高中阶段没有选修化学,到大学以后重新学习化学,由此可以想象学生的化学基础非常一般,这严重影响了学生的听课效率和理解程度。针对这个问题,在环境监测授课过程中,采用实验演示法进行这一章节的授课。课堂期间,携带便携式分光光度计以及纳氏试剂显色剂,通过教师或者助课研究生的现场显示,使得学生充分的理解吸光度的定义、光吸收基本定律、分光光度法的操作和显色时间和原理等,进而对水环境中氨氮的测试理解更加深刻。

3、结语

综上,《环境监测》是一门实践操作很强的专业课程,涉及内容复杂,知识面广,信息量大,概念抽象难以理解,学生在有限的时间内达到课程教学目标难度较大。传统讲授法已不能满足课堂教学的需要,无法调动学生学习主动性和积极性。通过引入演示教学方法,有助于激发学生学习兴趣,活跃课堂气氛,加深学生对教学内容的理解,启发促进学生思考和培养学生探索和创新精神,提高教学效果。

参考文献: 

[1] 赵欣, 王灿. 新工科背景下“环境分析监测”课程教学的发展需求与实践[J]. 科教文汇. 2023(20): 85-87.

[2] 黄晓东. 新工科背景下《环境监测及实验》课程改革的研究[J]. 化学工程与装备. 2023(10): 268-270.

[3] 黄蕾, 刘发强, 韩文娟. 应用型本科院校实践教学改革研究-以环境工程实践课程为例[J]. 广东化工. 2022, 49 (09): 225-226.

[4] 杨涛, 郭琳, 李玉瑛. 地方应用型本科院校“环境监测”教学改革初探-以五邑大学为例[J]. 教育教学论坛. 2023(39): 73-76.

[5] 姬燕培. 应用型高校环境监测实践教学改革与探索[J]. 广东化工. 2023,50(18): 221-222+217.

[6] 张婧, 张帅, 张奎, 王双寿, 叶明富. 演示实验在普通化学教学中的应用及思考[J]. 化工设计通讯. 2023,49(09): 109-111.

作者简介:魏东(1985-),男,山东济南人,副教授,博士,从事污水处理教学与研究。