環(huán)境工程類開放性實驗室的建設(shè)①

吳建華，劉鋒

(蘇州科技學院環(huán)境科學與工程學院，江蘇蘇州215009)

工程實驗是將理論教學與實際應(yīng)用相結(jié)合的一個重要途徑，特別是對于環(huán)境工程類專業(yè)，其開設(shè)的實驗室項目內(nèi)容直接影響到學生對處理工藝的理解、消化、使用等。蘇州科技學院環(huán)境與市政工程綜合訓練中心是2011年申報的江蘇省高等學校實驗教學與實踐教育中心建設(shè)項目，重點加強開放實驗室建設(shè)，建立了水污染控制工程、水質(zhì)工程學、環(huán)境分析監(jiān)測、生物微生物等開放實驗室，為學生進行創(chuàng)新項目研究、科研研究、學科競賽和自主創(chuàng)新活動提供了良好的平臺，極大地提高了學生思考、分析、解決問題的能力。從開放實驗室?guī)啄甑倪\行結(jié)果可知，其建設(shè)具有重要意義。

1 環(huán)境工程類專業(yè)開放性實驗教學的優(yōu)勢

環(huán)境工程類專業(yè)培養(yǎng)的學生主要是應(yīng)用型人才，而目前該專業(yè)人才整體需求的企業(yè)崗位落實難，用人單位有崗位需求但無人可用，這就要從大學教育中反思。大學生對于專業(yè)實踐能力的獲得主要來源于課程實驗教學活動，而現(xiàn)今常規(guī)實驗的指導書中都有詳細的實驗目的、原理、方法步驟、儀器設(shè)備的使用方法、注意事項及所需測定的指標等，實驗教師按照指導書將全部內(nèi)容直接灌輸給學生，大部分學生被動接受教師的講解，按照指導書的方法和步驟去操作，實驗過程無需多想，過程也會很順利。這樣導致學生對實驗的感受不深刻，對設(shè)備的運行原理、儀器的操作使用不熟悉，也發(fā)現(xiàn)不了實驗過程的問題，無法激發(fā)對實驗課程的積極性，對理論教學也沒有起到該有的輔助作用。

真正能取得較好效果的實驗是靈活性強、允許學生自主進行設(shè)計的實驗。因此，需將一部分常規(guī)實驗逐步調(diào)整為開放性、設(shè)計性實驗，同時把實驗室建設(shè)為開放性實驗室［1－4］。開放性實驗有如下優(yōu)勢:第一，能提高學生學習的主動性。開放性實驗可由學生自由組合成實驗小組，部分實驗項目由學生根據(jù)自己的興趣和需要自選，如此實驗就不是一件痛苦的事情了，學生也不會為逃避煩悶的實驗而尋找各種理由了。第二，能提高學生獨立工作及團隊協(xié)作的能力。實驗前，每位學生須對自己所選實驗的原理、方法、要求等進行充分的了解，尋找相關(guān)資料，了解實驗設(shè)備，準備實驗，組員間相互討論，從實驗器具的準備、試劑的配制、實驗過程的觀察、實驗數(shù)據(jù)的記錄到實驗結(jié)果的整理，都由學生獨立完成，使學生的獨立工作及團隊合作能力明顯提高。第三，使學生對科研有初步的認識。參與開放性實驗的學生，需要自己確定實驗項目，參與整個實驗的各環(huán)節(jié)，且還需與老師有較深的交流，已完成了簡單科研所需進行的一系列過程。第四，有利于提高教學質(zhì)量。開設(shè)實驗課程的主要目的之一就是輔助課堂理論教學，使學生對所學理論知識有直觀的認識，保證教學效果。學生一旦認真進行實驗，既能接觸到一些與專業(yè)有關(guān)的設(shè)施，也能對理論知識更深入地了解，極大地加深了印象，并能對課堂上的理論學習產(chǎn)生更濃厚的興趣。經(jīng)常參與開放性實驗的學生，動手動腦能力較強，對畢業(yè)論文的質(zhì)量也是一種保證。

2 開放性實驗的設(shè)置

開放性實驗室是一個平臺，但并不是簡單地將實驗室門打開，讓學生自由進出，而應(yīng)該注重創(chuàng)建開放性實驗項目和對學生能力的培養(yǎng)［5－6］。

2．1 設(shè)計綜合型實驗

主要是本科教學基礎(chǔ)性、論證性實驗的延伸。鼓勵學生根據(jù)實驗室內(nèi)的設(shè)施，經(jīng)本人申請、指導教師同意、實驗室審核后，應(yīng)用所學專業(yè)知識自行設(shè)計實驗方案并自主完成。

我校環(huán)境類開放的實驗室有水污染控制工程實驗室、水質(zhì)工程學實驗室、環(huán)境監(jiān)測實驗室等，學生進入后，可進行常規(guī)的混凝沉淀實驗、氣浮實驗、生活污水及工業(yè)廢水的生化處理實驗以及給水處理實驗等多項實驗的設(shè)計、實施、水質(zhì)分析監(jiān)測等，可以讓學生進一步熟練掌握各種實驗技術(shù)和方法，提高實驗能力。

2．2 研究創(chuàng)新型實驗

結(jié)合大學生創(chuàng)新項目及教師科研項目，在教師指導下獨立進行實驗。學生可根據(jù)實際項目自行設(shè)計實驗項目，制作反應(yīng)器、控制實驗參數(shù)等，以尋求到針對某種處理或者分析的新手段，可以用于改進教學方法、改良教學設(shè)備和制作教學課件等，可以獲得論文、研究報告，申報專利、獎項等成果。

3 開放性實驗室建設(shè)的思路

3．1 開放實驗從“小”開始

對于一個新建設(shè)的開放性實驗室，所發(fā)布的實驗應(yīng)從小部分學生少量實驗開始。教師選擇少量學生進行實驗試做，尋找問題，并讓學生提出合理化建議，之后進行匯總，同時也能方便快速地解決出現(xiàn)問題，由此能摸索出一些學生的興趣點及存在的問題，讓實驗計劃更合理。

每次開放實驗只上少量學生集中精力開始試做個別的開放性實驗，不能追求多量化、全面性。如環(huán)境工程專業(yè)類的混凝實驗，原是一個按部就班的驗證型實驗，通過調(diào)整后改為開放型實驗，全部由學生選擇實驗廢水類型與配制藥劑、控制各種反應(yīng)條件等。通過單個的實驗，獲得最多的經(jīng)驗，再逐步擴展到其他實驗。

3．2 指導教師盡心盡責

3．2．1 提高指導教師的積極性

開放性實驗會占據(jù)實驗指導教師大量的時間和精力，要求教師主動參與開放性實驗的教學，防止應(yīng)付性地完成任務(wù)，避免開放性實驗有名無實、降低實驗的效果。學院應(yīng)制定針對性的政策措施，如增加每個實驗的課時數(shù)及課時費等，提高教師指導開放性實驗的積極性。

3．2．2 豐富指導教師的工程經(jīng)驗

環(huán)境工程類實驗開放的目的是讓學生在大學期間掌握一定的實際操作技能，這就要求指導教師本身的實踐經(jīng)驗較為豐富，能夠判斷學生所制定的實驗思路和步驟等是否合理，能解決實驗過程中出現(xiàn)的各種問題、現(xiàn)象。如教師本身沒有工程經(jīng)歷，只停留在理論層面，那么在開放實驗過程中則無法指導學生去觀察實驗現(xiàn)象、判斷實驗結(jié)果，如混凝膠體的大小、生物菌的生長狀況、分析過程中各種影響因素的去除等，這都直接影響到實驗效果［7］。

3．2．3 確保指導教師的實驗指導時間

開設(shè)開放性實驗，學生進行實驗的時間大大增加，而且很多實驗不能在8小時內(nèi)完成，會占用晚上的時間，甚至包括周末等;同時，實驗設(shè)備一旦出現(xiàn)問題，也需要教師及時到場處理，使得指導教師的時間安排存在極大的不確定性。這就要求指導教師安排好自己的工作，確保實驗指導時間，防止實驗因時間長而導致失敗或者無法進行下去。蘇州科技學院的開放性實驗室引入了研究生協(xié)助管理體制，教師如遇特殊情況不能在實驗室，可安排指定的研究生負責管理，并將實驗情況向指導教師匯報。

3．3 實驗管理系統(tǒng)高效運作

開放實驗室的最終落實在于網(wǎng)絡(luò)化的平臺管理，通過平臺使師生形成職責清晰、互動有序、運行有效的實踐組織體系。我校的環(huán)境與市政工程綜合訓練中心建立了一套完整的實驗管理系統(tǒng)平臺，實現(xiàn)了校內(nèi)、校外隨時對中心的實驗設(shè)備、實驗項目等查詢，開放實驗的預約，實驗報告的提交，實驗成績的錄入等，為開放實驗室的高效運作提供了良好的保障［3］。

3．3．1 實驗前期的預約

想要開放性實驗效果達到最佳，需要教師、學生、實驗室、實驗設(shè)備幾方面的完美融合。教師將能夠開放的實驗室、實驗設(shè)備都錄入系統(tǒng)，學生制定詳細的實驗方案及計劃后進行預約實驗，教師根據(jù)學生預約情況進行實驗的合理安排，這些內(nèi)容及過程全部在實驗管理系統(tǒng)內(nèi)完成，大大縮短了前期的時間。

3．3．2 實驗過程的監(jiān)督

在實驗進行過程中，要求進行實驗的學生隨時在系統(tǒng)內(nèi)錄入實驗時間、實驗過程、實驗問題等內(nèi)容，教師根據(jù)內(nèi)容進行全程指導及監(jiān)督，以確保實驗的效果。

3．3．3 實驗完成的考核

蘇州科技學院建設(shè)的實驗教學管理系統(tǒng)有一套完善的實驗效果考核制度，包括從實驗預約至實驗成績考核的所有開放實驗過程信息，對學生實驗過程中的平時成績、實驗報告的結(jié)果進行評判，以起到督促學生的作用。

3．4 實驗室安全管理嚴格規(guī)范

實驗室的正常運行首先基于實驗室不出現(xiàn)任何安全事故。因?qū)嶒炇沂?4小時開放的，所需的水、電、藥等量較大，這就導致實驗室內(nèi)存在大量的安全隱患，最近出現(xiàn)的某高校實驗室爆炸就是因為管理不善而導致。環(huán)境工程類的開放性實驗室安全隱患主要有以下幾個方面:1)易制毒、腐蝕性化學藥品如苯系物、硫酸、鹽酸等使用量非常大，且經(jīng)常為大家所忽視;2)實驗過程中的爆炸性如化學反應(yīng)過程、蒸餾過程等沒控制好;3)機械、電、燙傷等傷害，如被電機、攪拌機碰傷、高溫燙傷等。這就需要制訂非常完善、有效的管理制度，且要求實驗室管理員做到每日檢查匯總。

［1］吳寶鎖．關(guān)于開放性實驗室教育的探討［J］．教育創(chuàng)新，2005(9):125－126．

［2］馬忠麗，董宇艷，董國強．高校開放性實驗室建設(shè)探討［J］．實驗技術(shù)與管理，2005(7):112－115．

［3］黃方，李曉恩，周恒國．環(huán)境工程專業(yè)實驗教學與創(chuàng)新人才培養(yǎng)［J］．實驗技術(shù)與管理，2014(8):174－176．

［4］王伯光，尹華，張娜．環(huán)境科學與工程專業(yè)實驗教學改革理論探索與實踐［J］．云南農(nóng)業(yè)大學學報，2008，2(1):68－71．

［5］潘楊，黃勇，沈耀良，等．水污染控制工程實驗教學改革初探［J］．實驗科學與技術(shù)，2011，9(2):139－140．

［6］梁志輝，羅群．開放環(huán)境工程實驗的探討［J］．東莞理工學院學報，2011，18(5):120－122．

［7］吳麗民，劉美龍，胡巧云．開放微生物實驗室的實踐與探討［J］．福建教育學院學報，2009(4):122－125．