探究“引导型、自主式”实验教学

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1、探究“引导型、自主式”实验教学一、概述　　环境工程学实验是武汉大学资源与环境科学学院环境工程本科专业的一门理论性和实践性都很强的实验课，也是一门综合性的技术基础课程，它需要物理、化学、生物等基础知识，以及实验装置的设计和数据分析等方面所涉及到的基础理论，这些基础理论知识在理论课上都已经学过，但许多课堂上学到的实验理论和方法只有通过实际验证才能加深理解并真正掌握。实验课程的目的就是使学生加深理解所学基础知识，掌握相关知识的基本原理和适用范围;具备实验数据处理和误差分析能力;得到基本实验技能的训练与分析能力的训练，使本科生初步掌握环境工程中水、气、固废处理的基本方法，对

2、各门知识能够融会贯通，并且加深对理论知识的理解。　　对于高校本科生教育，尤其是理工科教育，实验教学不仅可以培养学生掌握当前所学的科学技术，同时能让学生在实践中拓展思路，创造出新的技术，培养学生尽快的成材成长。与此同时，合理的教学方法可以事半功倍，因此完善本科教学方法也是任重而道远。　　二、实验教学理念　　环境工程学实验是环境工程专业一门非常重要的专业实验课程。我们的教学理念是指导学生开拓实验思路，培养学生对实验方法、实验步骤、结果分析评判等基础知识的掌握，更让学生学会并能够设计出完整的实验方案。　　由于实验方案是需要学生自己设计的，指导老师只讲解相关实验的仪器的操作

3、，而实验具体的操作步骤和流程设计以及数据处理方法都是需要学生自己课下查阅资料和相关书籍，学习相关的实验知识，然后根据实验室所提供的仪器设备和所需达到的目标，来设计出最佳的实验方案，所以说有可能每个学生设计出来的方案都是不一样的，在实际实验操作中再对比标准方案对自己的思路进行评判，让学生通过实验对整个实验过程有自己真实的体会，使学生不仅仅是掌握本课程中开出的这些实验，更学会通过一些新原理方法设计出理想的实验方案，创造出更好更有效的处理方法和处理工艺。本门课程更强调学生对实验的自助设计和思考的能力，实验环节的改变，使实验教学由灌输式转变为引导自主式实验。　　在本门课程中

4、，将课堂的理论知识与实际实验操作的实践相结合，了解它们之间的异同点，也将使学生们更清楚地认识到，理论学习与实践操作之间存在着怎样的差距，从而更加灵活的利用已掌握的专业知识，去解决未知的问题，更多的思考现存的技术方法的优点和不足之处，进而加以改进和补充。　　三、具体实施方法　　对每个实验安排三个环节。第一环节，在实验前阶段向学生提供该实验处理对象、应用的原理、材料和设备等条件清单，用一个学时的时间向他们介绍设备使用的注意事项，并提供一个其它的标准实验方案为他们作为模板，要求学生自行查阅资料，设计出一个初步的实验方案。然后再进入实验第二环节实验室实验，首先，向学生提供标

5、准的实验方案，并对一些关键步骤进行讲解，然后开始实验，并纠正他们在实验中出现的一些错误和解答疑问，收回他们设计的实验方案，实验环节结束后，是第三环节，实验总结--撰写实验报告，总结实验中出现的问题，分析实验结果等，并让学生针对该实验提出一些建议和想法，鼓励学生提出新的处理方法、工艺，或者对实验设备进行提出改进建议等。对于学生而言，每次实验都可分为5个步骤：　　1.实验前的预习并查找资料回顾实验所用的原理(理论课上已经学过)(实验前课余时间完成);　　2.到实验室熟悉实验器材及使用方法，可提出一些自己的疑问(一次课时间);　　3.熟悉了实验器材后根据教师提供的材料，结

6、合查找的资料，进行实验方案设计(课余做);　　4.根据所设计的实验方案进行实验，得到实验数据(一次课时间);自主研究的结果，学生自主设计实验并作实验;5.相互讨论或与教师讨论实验数据的合理性及其他问题。例如：电路元件伏安特性的测绘实验，我们设计的引导性思路(板书)是：　　①.探究交流配置与直流在台面上的显示有何不同?学会识别;②.探究交流配置与直流配置的配线有何不同?学会识别并会使用;③.找出直流电源、电表的位置;④.在台面上找出200Ω、1KΩ、1N4407及2CW51等元件并记住其位置;⑤.研究上述元件的线性与否;⑥.设计并作测量线性元件

7、的实验;⑦.设计并作测量非线性元件的实验;⑧.讨论实验数据的合理性。　　(二)以学生自主探究为主线的授课形式　　在上节流程的框架下及教师的引导性思路提示下，学生学会自主发现仪器的缺陷、自主设计矫正仪器缺陷所带来的数据偏差的途径及实验步骤或流程。　　如：在电压源与电流源的等效变换实验中，我们设计的引导性思路(板书)是：1.根据台面上提供的元件资源，自主建构一个电压源或电流源;2.以上述电源及自选的元件连成一个实际电源为电源的电路;3.设计验证理想电压源与理想电流源的外特性(如电压或电流)是否匹配，如不匹配请提出校准方案;4.在上述电路中设计测量外电路伏安特性曲线的