綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)

馬喆+方樟+梁秀娟+肖長(zhǎng)來(lái)

摘 要：綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)是本科高校專業(yè)教學(xué)的重要組成部分，也是專業(yè)技能培養(yǎng)不可缺少的教學(xué)環(huán)節(jié)。如何進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中滲透新的教學(xué)思想和方法，體現(xiàn)素質(zhì)教育和創(chuàng)新教育是一個(gè)值得探索的課題。通過(guò)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選定、相關(guān)文獻(xiàn)的查閱、實(shí)驗(yàn)方案的制定、具體實(shí)驗(yàn)的操作，并最終完成實(shí)驗(yàn)。通過(guò)綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)整個(gè)過(guò)程的鍛煉提高了學(xué)生的獨(dú)立調(diào)研分析能力。對(duì)于深化水文與水資源工程專業(yè)本科生所學(xué)專業(yè)知識(shí)具有重要作用。

關(guān)鍵詞：綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn) ?本科教學(xué) ?水文與水資源工程

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）11（a）-0147-01

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是教學(xué)過(guò)程的重要組成部分，同時(shí)又有其獨(dú)立的組成體系。相對(duì)理論教學(xué)，它具有直觀性、實(shí)踐性、綜合性、探索性和啟發(fā)性，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和團(tuán)隊(duì)精神有著不可替代的作用[1-2]。在以往的教學(xué)工作中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教學(xué)目標(biāo)一直是為了加深學(xué)生對(duì)課堂所學(xué)的理論知識(shí)的理解和掌握，因此對(duì)于實(shí)驗(yàn)的設(shè)備認(rèn)識(shí)以及實(shí)驗(yàn)技術(shù)的使用都是以驗(yàn)證理論為目的，內(nèi)容與過(guò)程也是為了實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證[3]。這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)雖具有直觀、驗(yàn)證、加深理解和鞏固知識(shí)的功能，也有培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)技能的作用，但單純的技能操作模式不符合教學(xué)規(guī)律，教學(xué)模式陳舊，缺乏學(xué)科交叉性，已不能滿足21世紀(jì)本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需要。這些是造成目前學(xué)生綜合素質(zhì)差的一個(gè)重要原因。因此，如何優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，開(kāi)設(shè)綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)已成為本科教學(xué)實(shí)驗(yàn)改革的必然趨勢(shì)。

綜合實(shí)驗(yàn)之所以要有設(shè)計(jì)性是因?yàn)橐獙?shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備工作與設(shè)計(jì)方案工作交到學(xué)生手中讓他們做設(shè)計(jì)的主人，在做好這些前提性工作以后讓他們學(xué)著自己去確定所需的設(shè)備規(guī)格，實(shí)驗(yàn)材料，使用合適的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，最后完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告并總結(jié)實(shí)驗(yàn)成果及存在問(wèn)題。在水文與水資源工程專業(yè)本科教學(xué)中開(kāi)展綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)更能增強(qiáng)學(xué)生對(duì)所學(xué)專業(yè)的興趣，對(duì)知識(shí)體系的掌握具有事半功倍的作用。

1 綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的實(shí)施方案

1.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選擇

選題合適與否直接關(guān)系到整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程最后會(huì)起到什么樣的作用，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的整體效果。所以說(shuō)這種模式的實(shí)驗(yàn)一開(kāi)始的主題確定是最關(guān)鍵的一項(xiàng)工作。選題必須要緊扣教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，同時(shí)還要體現(xiàn)出與時(shí)俱進(jìn)的精神，以學(xué)生已掌握的專業(yè)知識(shí)為基礎(chǔ)。對(duì)于實(shí)驗(yàn)層次的要求可適當(dāng)高于所學(xué)專業(yè)知識(shí)，有利于學(xué)生將已學(xué)過(guò)的知識(shí)系統(tǒng)化和實(shí)用化，啟發(fā)學(xué)生探究學(xué)科理論。

由于綜合性實(shí)驗(yàn)是由多種實(shí)驗(yàn)技術(shù)、實(shí)驗(yàn)手段和多層次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容組成的，所以優(yōu)選實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，選擇理論與實(shí)際結(jié)合緊密的課題是實(shí)驗(yàn)改革的關(guān)鍵。另外，學(xué)生可根據(jù)水文與水資源工程專業(yè)特點(diǎn)選擇一些自己感興趣的問(wèn)題，尋找典型區(qū)，通過(guò)特征指標(biāo)的水樣和土樣測(cè)試，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，總結(jié)歸納實(shí)驗(yàn)方法，研究這些問(wèn)題的發(fā)生、發(fā)展過(guò)程及產(chǎn)生機(jī)理。

1.2 查閱文獻(xiàn)

學(xué)生選好課題后，由老師提出相關(guān)要求，通過(guò)圖書館藏書及網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有目的的文獻(xiàn)查閱工作，并安排實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師與學(xué)生及時(shí)溝通，以保證在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到問(wèn)題能及時(shí)作出調(diào)整，并最終保證設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行，更好地完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

1.3 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案及操作

這一階段要求學(xué)生對(duì)所查閱的文獻(xiàn)資料進(jìn)行歸納總結(jié)，制定出集中實(shí)驗(yàn)方案并比較各種實(shí)驗(yàn)方案后確定最佳方案，列出實(shí)驗(yàn)藥品和儀器清單。學(xué)生根據(jù)自己提出的實(shí)驗(yàn)方案，準(zhǔn)備好儀器和藥品，獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，在實(shí)驗(yàn)中遇到的反常現(xiàn)象和問(wèn)題，由老師指導(dǎo)，學(xué)生獨(dú)立思考并提出解決方法。通過(guò)這一過(guò)程使學(xué)生對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程更加明確，目的性更強(qiáng)。

1.4 實(shí)驗(yàn)總結(jié)

這一階段學(xué)生已完成了實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程，有了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，通過(guò)整理原始數(shù)據(jù)，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，總結(jié)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，討論影響實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵因素，按照要求和格式編寫完整的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并上交給老師審查。

2 實(shí)例—— 不同介質(zhì)對(duì)伊通河水凈化的試驗(yàn)研究

在本科野外認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生發(fā)現(xiàn)伊通河不同區(qū)段水質(zhì)存在較大的差異，伊通河水體污染對(duì)周邊地下水水質(zhì)產(chǎn)生影響。首先，通過(guò)調(diào)研區(qū)域水文地質(zhì)條件，測(cè)量河水及井水水量水質(zhì)各項(xiàng)相關(guān)指標(biāo)，分析判斷污染源對(duì)區(qū)域水量及水質(zhì)的影響范圍及程度;然后通過(guò)土柱模擬實(shí)驗(yàn)分別測(cè)定土的干容重、滲透系數(shù)（達(dá)西定律）、給水度（原柱）、顆粒分析、給水度（原柱）及水化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行水樣分析，測(cè)定水樣的pH、電導(dǎo)率、K+、Na+、Ca2+、Mg2+、SO42-、Cl-、NO3-、NO2-、NH4+、Fe3+、Mn2+、F-等，了解河水的水化學(xué)成分，得到不同介質(zhì)對(duì)污水的過(guò)濾凈化能力的范圍，運(yùn)用多種方法進(jìn)行水質(zhì)評(píng)價(jià)，更全面的了解伊通河污染現(xiàn)狀及不同介質(zhì)對(duì)伊通河水的凈化能力。最后，應(yīng)用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件模擬水質(zhì)變化過(guò)程并進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間序列的預(yù)測(cè)分析。

3 實(shí)施效果

近年來(lái)，許多院校引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，開(kāi)展啟發(fā)式、討論式等教學(xué)方法，收到了良好效果。但是，部分院校在實(shí)踐教學(xué)中始終沿襲以教師為中心的單純的技能操作模式。綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)通過(guò)多種手段研究，學(xué)生們一方面對(duì)各門專業(yè)課程特點(diǎn)之間融會(huì)貫通，對(duì)研究問(wèn)題的方法有所了解，另一方面與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合，直接解決生產(chǎn)中的一些問(wèn)題。這種新型的教學(xué)模式主要有以下優(yōu)點(diǎn)。

（1）有利于增強(qiáng)主動(dòng)學(xué)習(xí)意識(shí)。在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、實(shí)施、評(píng)價(jià)、考核等過(guò)程中，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，充分發(fā)揮其潛在的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題、總結(jié)問(wèn)題的能力，改變以往被動(dòng)簡(jiǎn)單執(zhí)行常規(guī)操作的局限性。

（2）培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)與能力。該文提到的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ剑箤W(xué)生發(fā)現(xiàn)理論學(xué)習(xí)中的問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)題的能力，增強(qiáng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)研究的興趣。打破常規(guī)思維的束縛，最終實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新能力的提高。

（3）提高學(xué)生的團(tuán)體合作意識(shí)。在這種類型的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ街?，學(xué)生需要共同合作，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、互相配合搜索資料、互相幫助落實(shí)實(shí)驗(yàn)策略、實(shí)驗(yàn)備品及及儀器等環(huán)節(jié)中密切合作、高效快速解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題、取得好成績(jī)而共同努力。學(xué)生間、師生間溝通具體充分，可發(fā)揮學(xué)生的交流潛能。

參考文獻(xiàn)

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