環(huán)境科學(xué)類專業(yè)研究性實驗教學(xué)平臺的構(gòu)建與管理

王小治+柏彥超+趙海濤+封克+錢曉晴+單玉華+盛海君+尹微琴+陳小峰

摘要：以提高環(huán)境科學(xué)類專業(yè)實踐課程教學(xué)效果為目的，研究了環(huán)境科學(xué)類專業(yè)研究性實驗教學(xué)平臺的構(gòu)建與管理。環(huán)境科學(xué)類專業(yè)實驗教學(xué)平臺的構(gòu)建以制定研究性實驗平臺指南為依托，對環(huán)境科學(xué)類專業(yè)實驗教學(xué)平臺的設(shè)置和建立進(jìn)行了探索和思考，提出環(huán)境科學(xué)類專業(yè)實驗教學(xué)平臺建設(shè)的基本方式和主要內(nèi)容，加強平臺運行管理，改革了實驗教學(xué)體系，探索了與平臺運行相適應(yīng)的管理模式，同時結(jié)合教學(xué)實踐提出實驗教學(xué)平臺的建設(shè)方向和目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：環(huán)境科學(xué)類專業(yè);研究性;實驗教學(xué)平臺;構(gòu)建

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2015）25-0254-03

實驗教學(xué)改革是高校教學(xué)改革的十分重要的組成部分，實驗教學(xué)質(zhì)量是衡量高校教育質(zhì)量的關(guān)鍵。實驗課是學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后進(jìn)行科學(xué)實驗所開展基本訓(xùn)練的一門重要的基礎(chǔ)性實踐課程。實驗教學(xué)是大學(xué)生實踐教育的重要組成部分，它對培養(yǎng)學(xué)生實踐能力、創(chuàng)新能力，掌握基本技能和基本技術(shù)具有不可替代的作用。然而，受傳統(tǒng)教育觀念影響至深的環(huán)境科學(xué)類專業(yè)實驗教學(xué)，在內(nèi)容上大部分為驗證型實驗為主，學(xué)生在實驗前對實驗的結(jié)果十分清楚;在學(xué)習(xí)方式上，學(xué)生所受的束縛更多，他們被要求必須在規(guī)定的時間內(nèi)，按照教師或講義的要求，使用指定的儀器設(shè)備、實驗方法，完成規(guī)定的實驗內(nèi)容，然后按照固定的格式完成實驗報告。這種普通教學(xué)模式挫傷了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，完全把學(xué)生擺在了被動接受灌輸?shù)奈恢?。研究性實驗教學(xué)應(yīng)成為現(xiàn)代實驗教學(xué)理念的構(gòu)成要素，它是對傳統(tǒng)的傳遞式—被動接受式的教育理念的革新。研究性實驗教學(xué)和學(xué)習(xí)的實踐要求是把“答案”變成“問題”，進(jìn)而在對“問題”的追問中建構(gòu)實驗教學(xué)和學(xué)習(xí)的方法。研究性實驗教學(xué)就是通過實驗課程培養(yǎng)創(chuàng)新思維的學(xué)生，教會學(xué)生45分鐘之外的自主探索式學(xué)習(xí)。

一、環(huán)境科學(xué)類專業(yè)研究性實驗教學(xué)的指導(dǎo)思想

我國當(dāng)前本科教育領(lǐng)域存在的根本問題是過多地局限于教材知識的傳授，忽視對學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自主探究能力的培養(yǎng)。與西方教育相比，我們培養(yǎng)出的學(xué)生大多欠缺批判思維、想象力和科技創(chuàng)新能力。比如，我們的實驗教學(xué)模式比較單一，基本上是“講解—實驗—報告”的模式，學(xué)生通過教師講解來熟悉實驗原理，按照實驗教材上的實驗內(nèi)容和實驗步驟進(jìn)行實驗。這樣，學(xué)生在實驗過程中只是按實驗指導(dǎo)書的步驟開展實驗，容易因為追求實驗結(jié)果而忽視了實驗的過程，造成學(xué)生過分依賴講義和教師講解演示。要提高大學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，必須對現(xiàn)有的實驗教學(xué)模式進(jìn)行改革，通過在教育過程中貫穿理論與實踐結(jié)合、用科學(xué)研究的思維去指導(dǎo)實驗課的教學(xué)，才有可能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。

環(huán)境科學(xué)類專業(yè)是與人們社會實踐生活緊密相聯(lián)的應(yīng)用基礎(chǔ)類學(xué)科，其實驗課程的教學(xué)內(nèi)容比較寬泛，需要在學(xué)生掌握理論知識的過程中采用研究性實驗教學(xué)方法。這樣做一方面有利于激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和探究的動機;另一方面也可以培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、增強學(xué)生綜合競爭力的目的。

研究性實驗教學(xué)過程強調(diào)學(xué)生的意識是一個建構(gòu)客觀世界的概念體系，人有能力觀察與解釋世界，人對社會現(xiàn)實認(rèn)知的結(jié)果是獨特的，不能以任何所謂“客觀”的方式所共有。思維的發(fā)展與個人的親身經(jīng)歷相連，扎根于認(rèn)知者對于世界的觀察和建構(gòu)。認(rèn)知者的思維能力不是取決于客觀世界的統(tǒng)一性，而是取決于個人通過與他人的交流和合作而形成的理解。從這一點上看，人與人之間的知識結(jié)構(gòu)是不同的，評價學(xué)生對知識建構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)往往是看其對事物的理解和解決問題的能力。知識不是客觀的、絕對的。每個教師與學(xué)生對于同一知識都有著自己獨特的理解，每個學(xué)生頭腦中的知識結(jié)構(gòu)也有著獨特性。

研究性實驗教學(xué)過程強調(diào)知識的獲得是學(xué)生主動建構(gòu)的，而不是從外部直接灌輸給學(xué)生的。學(xué)習(xí)是一個主動的生成過程，不可由他人代替。外部信息本身沒有意義，意義是學(xué)習(xí)者通過新舊知識經(jīng)驗間反復(fù)的、雙向的相互作用過程而建構(gòu)的，學(xué)生對外部信息所做的是選擇性加工。新知識只有通過學(xué)習(xí)者大腦中認(rèn)知結(jié)構(gòu)的加工改造后才能被學(xué)習(xí)者所真正認(rèn)識和掌握。

研究性實驗教學(xué)過程強調(diào)學(xué)習(xí)總是與一定的情境相聯(lián)系的。在實際情境中進(jìn)行學(xué)習(xí)，可以利用生動、直觀的形象有效地激發(fā)聯(lián)想，喚醒長期記憶中有關(guān)的知識、經(jīng)驗或表象，從而使學(xué)習(xí)者能利用自己原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的有關(guān)知識與經(jīng)驗去同化當(dāng)前學(xué)習(xí)到的新知識，賦予新知識以某種意義?！皩W(xué)習(xí)過程既包括對新信息的意義的建構(gòu)，同時又包含對原有經(jīng)驗的改造和重組。學(xué)習(xí)者以自己的方式建構(gòu)對事物的理解，從而不同的人看到的是事物的不同方面。不同的學(xué)習(xí)者可以看到問題的不同側(cè)面和解決途徑，從而對知識產(chǎn)生新的洞察。

二、環(huán)境科學(xué)類專業(yè)研究性實驗教學(xué)平臺的構(gòu)建

（一）研究性實驗教學(xué)平臺的軟構(gòu)建

1.研究性實驗教學(xué)子平臺。環(huán)境科學(xué)類專業(yè)是研究人類社會發(fā)展活動與環(huán)境演化規(guī)律之間相互作用關(guān)系，尋求人類社會與環(huán)境協(xié)同演化、持續(xù)發(fā)展途徑與方法的科學(xué)。其學(xué)科構(gòu)成主要包括以下專業(yè)：環(huán)境科學(xué)、環(huán)境工程、環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境治理工程、環(huán)境監(jiān)控技術(shù)、環(huán)境監(jiān)測與治理、環(huán)境保護與監(jiān)測、環(huán)境凈化與監(jiān)測技術(shù)等。從這些專業(yè)的課程系列上看，均涉及大量的實驗課程，課程系列的特點既對與之相適應(yīng)的教學(xué)實驗體系及實驗平臺提出新的要求，又為優(yōu)化實驗資源配置、充分利用實驗設(shè)備，構(gòu)建綜合性、多功能實驗教學(xué)體系及實驗平臺提供了可能。目前，揚州大學(xué)環(huán)境科學(xué)類專業(yè)主要設(shè)有環(huán)境科學(xué)、環(huán)境工程、資源環(huán)境科學(xué)、給水排水工程、海洋資源環(huán)境科學(xué)五個專業(yè)，實驗教學(xué)領(lǐng)域主要涉及水環(huán)境、土壤環(huán)境、大氣環(huán)境、微生物資源、有機固廢資源化等幾個方面。我們在搭建研究性實驗教學(xué)平臺時，充分考慮了本院的專業(yè)設(shè)置和相關(guān)實際情況，搭建了五個研究性實驗教學(xué)子平臺，分別是：環(huán)境科學(xué)研究性實驗教學(xué)子平臺、環(huán)境工程研究性實驗教學(xué)子平臺、資源環(huán)境科學(xué)研究性實驗教學(xué)子平臺、給水排水工程研究性實驗教學(xué)子平臺、海洋資源環(huán)境科學(xué)研究性實驗教學(xué)子平臺。各子平臺所承擔(dān)的實驗教學(xué)領(lǐng)域不相互交叉，且相對獨立。在各子平臺功能分工的基礎(chǔ)上，對儀器設(shè)備等資源進(jìn)行了有機整合，實現(xiàn)了系統(tǒng)規(guī)劃，統(tǒng)籌兼顧，資源共享，管理體制和運行機制適應(yīng)人才培養(yǎng)目標(biāo)要求。不同專業(yè)的學(xué)生只要對該領(lǐng)域的實驗內(nèi)容感興趣，均可參加相應(yīng)平臺的實驗教學(xué)并利用其相關(guān)實驗資源，符合培養(yǎng)要求，滿足了學(xué)生求知識、求創(chuàng)新的愿望，發(fā)現(xiàn)和培養(yǎng)了個性化、創(chuàng)造性人才，實現(xiàn)了資源效益的最大化。endprint

2.研究性實驗教學(xué)內(nèi)容。研究性的實驗教學(xué)環(huán)節(jié)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實踐能力的重點和必要保證，它不僅能進(jìn)一步加深學(xué)生對所學(xué)理論知識的認(rèn)識，而且能提高學(xué)生對知識的思考，有助于培養(yǎng)學(xué)生獨立獲取新知識的能力，開闊視野，啟發(fā)創(chuàng)新思維，激發(fā)創(chuàng)造性。研究性實驗教學(xué)不能脫離學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，必須“循序漸進(jìn)”、“由淺入深”地設(shè)計實驗教學(xué)內(nèi)容。我校環(huán)境科學(xué)類專業(yè)研究性實驗教學(xué)平臺所開設(shè)的實驗主要有三類，按學(xué)生掌握難易度依次為：驗證性實驗、設(shè)計性實驗和綜合性實驗。其中驗證性實驗最簡單，這種實驗在教材中給出實驗要求、儀器和試劑，以及給出詳細(xì)的實驗步驟，要求學(xué)生按照教材要求，完成實驗;設(shè)計性實驗比前者稍難，這種實驗在教材中給出實驗要求以及給出實驗所需大致儀器和試劑，要求學(xué)生設(shè)計出操作步驟，并完成實驗;綜合性實驗最完整，這種實驗在教材中只給出實驗?zāi)康暮鸵?，需要學(xué)生自己選取和制定實驗儀器、試劑和操作步驟。

3.研究性實驗教學(xué)平臺管理。我校建成環(huán)境科學(xué)類研究性的實驗教學(xué)平臺后，制定了一系列具體的管理條例以促進(jìn)實驗平臺的高質(zhì)量和高效使用。一方面，明確要求各實驗教學(xué)子平臺的所有教學(xué)實驗室必須向全院各系科和各專業(yè)層次的學(xué)生開放;另一方面，各子實驗平臺均采取按計劃申請使用和臨時申請使用兩種方式：按計劃申請使用的方式，是在每學(xué)期初，各任課教師根據(jù)各課程實驗教學(xué)的需要，上報實驗子平臺使用的計劃及學(xué)生人數(shù)安排情況。臨時申請使用實驗子平臺的方式，則主要是由學(xué)生提出申請。各專業(yè)的學(xué)生往往在開展設(shè)計性和綜合性實驗時，可申請到各實驗子平臺進(jìn)行相關(guān)實驗。這種申請經(jīng)任課教師和相關(guān)實驗子平臺批準(zhǔn)后方可實施，這種實施多安排在晚上或周末。

4.研究性實驗教學(xué)平臺的保障。為了促進(jìn)實驗子平臺的有效運行及保障學(xué)生順利完成實驗課程，有必要建立研究性實驗教學(xué)平臺的保障制度，主要包括以下幾個方面：一是管理體制保障，建立科學(xué)的研究性實驗教學(xué)平臺管理體制和運行機制;二是實驗教學(xué)隊伍保障，建立實驗教師、實驗技術(shù)人員和實驗管理人員協(xié)調(diào)互動的實驗教學(xué)隊伍;三是實驗條件保障，包括實驗設(shè)備和軟件;四是質(zhì)量監(jiān)控保障，監(jiān)督和保證研究性實驗教學(xué)平臺高效運行;五是經(jīng)費保障，這里的經(jīng)費支撐包括了實驗平臺硬件設(shè)施的維護費、實驗耗材的購置費、實驗自制設(shè)備的制作費等。

（二）研究性實驗教學(xué)平臺的硬構(gòu)建

1.研究性實驗教學(xué)平臺的場地建設(shè)。作為研究性實驗教學(xué)的基本單位和功能主體，“平臺”的場地建設(shè)應(yīng)當(dāng)是各項建設(shè)任務(wù)中的重中之重。專一化教學(xué)實驗場地是研究性實驗教學(xué)平臺實施的重要保證。揚州大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院現(xiàn)有實驗室面積約2萬平米，每個研究性實驗教學(xué)子平臺均有多個實驗室，可獨立承擔(dān)相應(yīng)子平臺所開設(shè)的實驗課程。

2.研究性實驗教學(xué)平臺的儀器設(shè)備。將學(xué)院現(xiàn)有的大型儀器和通用儀器均集中于研究性實驗教學(xué)平臺，統(tǒng)籌規(guī)劃，集中管理，實現(xiàn)信息和資源共享。目前，揚州大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院環(huán)境科學(xué)類研究性實驗教學(xué)平臺教學(xué)與科研設(shè)施齊全，儀器及裝置設(shè)備先進(jìn)。利用國家、省和學(xué)校?？钪С制脚_建設(shè)，搭建了環(huán)境材料與環(huán)境工程省級重點實驗室、農(nóng)業(yè)環(huán)境安全技術(shù)服務(wù)中心省級公共科技服務(wù)平臺、環(huán)境科學(xué)與工程省級實驗教學(xué)中心和水污染控制與治理省級實踐教育中心。研究性實驗教學(xué)儀器設(shè)備資產(chǎn)從2000萬元，增加到3500萬元。

3.研究性實驗教學(xué)平臺的基地建設(shè)。校企合作共建研究性實驗教學(xué)實踐基地，創(chuàng)建以產(chǎn)業(yè)帶動人才培養(yǎng)，形成獨特的人才培養(yǎng)特點。在環(huán)境科學(xué)類專業(yè)人才培養(yǎng)中充分利用研究性實驗教學(xué)實踐基地，研究性實驗教學(xué)平臺可全面提高學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量;能較好地培養(yǎng)學(xué)生實際動手能力和創(chuàng)新思維，加深專業(yè)情感;學(xué)生也能夠通過在基地的實踐過程了解社會需求，樹立自我發(fā)展方向，全面提高自己的綜合素質(zhì)。

三、構(gòu)建環(huán)境科學(xué)類專業(yè)研究性實驗教學(xué)平臺在實驗教學(xué)中的成效

（一）提高了學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力

研究性實驗教學(xué)實施以來，本院在校生申請設(shè)計性、綜合性實驗和畢業(yè)實踐使用研究性實驗教學(xué)平臺的達(dá)100%。實踐證明，研究性實驗教學(xué)平臺的構(gòu)建培養(yǎng)了了學(xué)生求實務(wù)真的科研態(tài)度，學(xué)生由被動學(xué)習(xí)變成了主動學(xué)習(xí)，既提高了學(xué)生的動手和實踐能力，又增加了他們對專業(yè)知識學(xué)習(xí)的興趣。以資源環(huán)境科學(xué)專業(yè)為例，學(xué)生積極參加國家、省大學(xué)生科技創(chuàng)新項目，學(xué)生的畢業(yè)論文質(zhì)量有較大提高，部分學(xué)生的研究成果被公開發(fā)表;近3年，有3名獲得校級優(yōu)秀畢業(yè)論文，并有1位學(xué)生的論文被推薦參加省級優(yōu)秀畢業(yè)論文評選，6名學(xué)生主持國家、省大學(xué)生科技創(chuàng)新項目，本科生公開發(fā)表的研究論文近20篇。

（二）提高了實驗教學(xué)的質(zhì)量

各研究性實驗教學(xué)子平臺均能及時解決學(xué)生儀器設(shè)備使用和實驗中遇到的任何問題。以往的實驗體系大都在固定的時間內(nèi)完成固定的實驗課程，教師投入到實驗教學(xué)改革的動力不足，使得實驗教學(xué)禁錮在一定的模式中，不利于學(xué)生的技能培養(yǎng)和實踐訓(xùn)練。新構(gòu)建的環(huán)境科學(xué)類研究性實驗教學(xué)平臺，學(xué)生能夠循序漸進(jìn)，從驗證性實驗，到設(shè)計性實驗，再到綜合性實驗，能充分掌握相關(guān)實驗技能，培養(yǎng)實踐創(chuàng)新能力，切實提高實驗教學(xué)質(zhì)量。

（三）促進(jìn)了學(xué)科建設(shè)和發(fā)展

研究性實驗教學(xué)平臺不僅僅滿足本科生的實驗教學(xué)的順利開展，更為研究生的科學(xué)研究開辟了陣地，也為教師的科學(xué)研究提供了平臺。實驗平臺的儀器設(shè)備全面且開放，大大提高了儀器設(shè)備的利用率，充分發(fā)揮了教學(xué)資源的效益。

（四）培養(yǎng)了大批優(yōu)秀人才

研究性實驗教學(xué)平臺構(gòu)建以來，揚州大學(xué)環(huán)境科學(xué)類專業(yè)在校大學(xué)生人數(shù)維持在900人左右，學(xué)生學(xué)風(fēng)端正，學(xué)習(xí)成績良好。表現(xiàn)在絕大多數(shù)學(xué)生實踐創(chuàng)新能力有了很大的提高，學(xué)位授予率和一次就業(yè)率均穩(wěn)步提高。近4屆畢業(yè)生的考研錄取率分別為30%、46%、90%和75%;畢業(yè)生一次就業(yè)率分別為90%、100%、100%、100%;學(xué)位授予率分別為77%、92%、100%和98%。由于學(xué)生的科技創(chuàng)新能力、實驗室動手能力、分析和解決實際問題的能力較強，畢業(yè)生就業(yè)后受到了用人單位的廣泛好評。

四、結(jié)語

環(huán)境科學(xué)類研究性實驗教學(xué)平臺的構(gòu)建可提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，開拓學(xué)生的科學(xué)視野，全面提高實驗教學(xué)的質(zhì)量，能夠更好地為環(huán)境科學(xué)、環(huán)境工程、資源環(huán)境科學(xué)、給水排水工程、海洋資源環(huán)境科學(xué)等專業(yè)服務(wù)。學(xué)生也能夠通過研究性實驗的實驗設(shè)計、過程實施、結(jié)果評價等途徑正確認(rèn)識自己，了解自己實驗技能的掌握情況，充分發(fā)揮研究性實驗教學(xué)對學(xué)生實驗學(xué)習(xí)的導(dǎo)向功能、激勵功能，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展，使研究性實驗教學(xué)平臺真成為培養(yǎng)學(xué)生實驗技能的主陣地。

參考文獻(xiàn)：

[1]李予霞，李桂芳，高劍鋒.生物學(xué)開放研究型實驗教學(xué)平臺的建設(shè)與實踐[J].長沙大學(xué)學(xué)報，2012，26（5）：126-127.

[2]盧楠，劉憲華，魯逸人，秦璐璐，季民，趙林.創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式下的環(huán)境學(xué)科實驗教學(xué)平臺建設(shè)[J].高校實驗室工作研究，2011，108（2）：73-74，111.

[3]董先明，倪春林，禹筱元，羅穎，楊樂敏，劉作濤.農(nóng)林院校材料類專業(yè)實驗教學(xué)平臺的建設(shè)初探[J].實驗室科學(xué)，2013，16（4）：136-138，144.

[4]解麗芳，林宏輝.生物實驗教學(xué)中心創(chuàng)新人才實驗教學(xué)平臺建設(shè)[J].生物學(xué)雜志，2013，30（2）：92-94.

[5]王建林，何蘇勤，孫洪程.構(gòu)建實驗教學(xué)平臺，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實踐能力[J].實驗室技術(shù)與管理，2005，22（4）：9-11.

[6]楊晚生，梅勝，張吉光，夏蓓婭，郭晶.“建筑環(huán)境學(xué)”實驗教學(xué)平臺的設(shè)置于思考[J].廣東工業(yè)大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版），2006，（6）：118-120.

[7]張林，付衛(wèi)衛(wèi).構(gòu)建實驗教學(xué)平臺優(yōu)化實驗教學(xué)過程[J].實驗室研究與探索，2007，26（1）：9-15.

[8]叢蕾，蔣家慧，郭恩棉，劉平，劉福恒，劉智軍.實驗教學(xué)平臺運行機制與管理模式研究[J].實驗技術(shù)與管理，2014，31（2）：117-119，125.endprint