環境科學類專業研究性實驗教學平臺的構建與管理

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：以提高環境科學類專業實踐課程教學效果為目的，研究了環境科學類專業研究性實驗教學平臺的構建與管理。環境科學類專業實驗教學平臺的構建以制定研究性實驗平臺指南為依托，對環境科學類專業實驗教學平臺的設置和建立進行了探索和思考，提出環境科學類專業實驗教學平臺建設的基本方式和主要內容，加強平臺運行管理，改革了實驗教學體系，探索了與平臺運行相適應的管理模式，同時結合教學實踐提出實驗教學平臺的建設方向和目標。

關鍵詞：環境科學類專業;研究性;實驗教學平臺;構建

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

實驗教學改革是高校教學改革的十分重要的組成部分，實驗教學質量是衡量高校教育質量的關鍵。實驗課是學生進入大學后進行科學實驗所開展基本訓練的一門重要的基礎性實踐課程。實驗教學是大學生實踐教育的重要組成部分，它對培養學生實踐能力、創新能力，掌握基本技能和基本技術具有不可替代的作用。然而，受傳統教育觀念影響至深的環境科學類專業實驗教學，在內容上大部分為驗證型實驗為主，學生在實驗前對實驗的結果十分清楚;在學習方式上，學生所受的束縛更多，他們被要求必須在規定的時間內，按照教師或講義的要求，使用指定的儀器設備、實驗方法，完成規定的實驗內容，然后按照固定的格式完成實驗報告。這種普通教學模式挫傷了學生學習的積極性和主動性，完全把學生擺在了被動接受灌輸的位置。研究性實驗教學應成為現代實驗教學理念的構成要素，它是對傳統的傳遞式—被動接受式的教育理念的革新。研究性實驗教學和學習的實踐要求是把“答案”變成“問題”，進而在對“問題”的追問中建構實驗教學和學習的方法。研究性實驗教學就是通過實驗課程培養創新思維的學生，教會學生45分鐘之外的自主探索式學習。

一、環境科學類專業研究性實驗教學的指導思想

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

環境科學類專業是與人們社會實踐生活緊密相聯的應用基礎類學科，其實驗課程的教學內容比較寬泛，需要在學生掌握理論知識的過程中采用研究性實驗教學方法。這樣做一方面有利于激發學生自主學習和探究的動機;另一方面也可以培養學生的學習興趣和積極性，達到培養學生創新能力、增強學生綜合競爭力的目的。

研究性實驗教學過程強調學生的意識是一個建構客觀世界的概念體系，人有能力觀察與解釋世界，人對社會現實認知的結果是獨特的，不能以任何所謂“客觀”的方式所共有。思維的發展與個人的親身經歷相連，扎根于認知者對于世界的觀察和建構。認知者的思維能力不是取決于客觀世界的統一性，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構是不同的，評價學生對知識建構的標準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。每個教師與學生對于同一知識都有著自己獨特的理解，每個學生頭腦中的知識結構也有著獨特性。

研究性實驗教學過程強調知識的獲得是學生主動建構的，而不是從外部直接灌輸給學生的。學習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，意義是學習者通過新舊知識經驗間反復的、雙向的相互作用過程而建構的，學生對外部信息所做的是選擇性加工。新知識只有通過學習者大腦中認知結構的加工改造后才能被學習者所真正認識和掌握。

研究性實驗教學過程強調學習總是與一定的情境相聯系的。在實際情境中進行學習，可以利用生動、直觀的形象有效地激發聯想，喚醒長期記憶中有關的知識、經驗或表象，從而使學習者能利用自己原有認知結構中的有關知識與經驗去同化當前學習到的新知識，賦予新知識以某種意義。“學習過程既包括對新信息的意義的建構，同時又包含對原有經驗的改造和重組。學習者以自己的方式建構對事物的理解，從而不同的人看到的是事物的不同方面。不同的學習者可以看到問題的不同側面和解決途徑，從而對知識產生新的洞察。

二、環境科學類專業研究性實驗教學平臺的構建

（一）研究性實驗教學平臺的軟構建

1.研究性實驗教學子平臺。環境科學類專業是研究人類社會發展活動與環境演化規律之間相互作用關系，尋求人類社會與環境協同演化、持續發展途徑與方法的科學。其學科構成主要包括以下專業：環境科學、環境工程、環境監測、環境治理工程、環境監控技術、環境監測與治理、環境保護與監測、環境凈化與監測技術等。從這些專業的課程系列上看，均涉及大量的實驗課程，課程系列的特點既對與之相適應的教學實驗體系及實驗平臺提出新的要求，又為優化實驗資源配置、充分利用實驗設備，構建綜合性、多功能實驗教學體系及實驗平臺提供了可能。目前，揚州大學環境科學類專業主要設有環境科學、環境工程、資源環境科學、給水排水工程、海洋資源環境科學五個專業，實驗教學領域主要涉及水環境、土壤環境、大氣環境、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平臺時，充分考慮了本院的專業設置和相關實際情況，搭建了五個研究性實驗教學子平臺，分別是：環境科學研究性實驗教學子平臺、環境工程研究性實驗教學子平臺、資源環境科學研究性實驗教學子平臺、給水排水工程研究性實驗教學子平臺、海洋資源環境科學研究性實驗教學子平臺。各子平臺所承擔的實驗教學領域不相互交叉，且相對獨立。在各子平臺功能分工的基礎上，對儀器設備等資源進行了有機整合，實現了系統規劃，統籌兼顧，資源共享，管理體制和運行機制適應人才培養目標要求。不同專業的學生只要對該領域的實驗內容感興趣，均可參加相應平臺的實驗教學并利用其相關實驗資源，符合培養要求，滿足了學生求知識、求創新的愿望，發現和培養了個性化、創造性人才，實現了資源效益的最大化。endprint

2.研究性實驗教學內容。研究性的實驗教學環節是培養學生創新精神和實踐能力的重點和必要保證，它不僅能進一步加深學生對所學理論知識的認識，而且能提高學生對知識的思考，有助于培養學生獨立獲取新知識的能力，開闊視野，啟發創新思維，激發創造性。研究性實驗教學不能脫離學生的認知規律，必須“循序漸進”、“由淺入深”地設計實驗教學內容。我校環境科學類專業研究性實驗教學平臺所開設的實驗主要有三類，按學生掌握難易度依次為：驗證性實驗、設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，以及給出詳細的實驗步驟，要求學生按照教材要求，完成實驗;設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，要求學生設計出操作步驟，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目的和要求，需要學生自己選取和制定實驗儀器、試劑和操作步驟。

3.研究性實驗教學平臺管理。我校建成環境科學類研究性的實驗教學平臺后，制定了一系列具體的管理條例以促進實驗平臺的高質量和高效使用。一方面，明確要求各實驗教學子平臺的所有教學實驗室必須向全院各系科和各專業層次的學生開放;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，是在每學期初，各任課教師根據各課程實驗教學的需要，上報實驗子平臺使用的計劃及學生人數安排情況。臨時申請使用實驗子平臺的方式，則主要是由學生提出申請。各專業的學生往往在開展設計性和綜合性實驗時，可申請到各實驗子平臺進行相關實驗。這種申請經任課教師和相關實驗子平臺批準后方可實施，這種實施多安排在晚上或周末。

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

（二）研究性實驗教學平臺的硬構建

1.研究性實驗教學平臺的場地建設。作為研究性實驗教學的基本單位和功能主體，“平臺”的場地建設應當是各項建設任務中的重中之重。專一化教學實驗場地是研究性實驗教學平臺實施的重要保證。揚州大學環境科學與工程學院現有實驗室面積約2萬平米，每個研究性實驗教學子平臺均有多個實驗室，可獨立承擔相應子平臺所開設的實驗課程。

2.研究性實驗教學平臺的儀器設備。將學院現有的大型儀器和通用儀器均集中于研究性實驗教學平臺，統籌規劃，集中管理，實現信息和資源共享。目前，揚州大學環境科學與工程學院環境科學類研究性實驗教學平臺教學與科研設施齊全，儀器及裝置設備先進。利用國家、省和學校專款支持平臺建設，搭建了環境材料與環境工程省級重點實驗室、農業環境安全技術服務中心省級公共科技服務平臺、環境科學與工程省級實驗教學中心和水污染控制與治理省級實踐教育中心。研究性實驗教學儀器設備資產從2000萬元，增加到3500萬元。

3.研究性實驗教學平臺的基地建設。校企合作共建研究性實驗教學實踐基地，創建以產業帶動人才培養，形成獨特的人才培養特點。在環境科學類專業人才培養中充分利用研究性實驗教學實踐基地，研究性實驗教學平臺可全面提高學生的培養質量;能較好地培養學生實際動手能力和創新思維，加深專業情感;學生也能夠通過在基地的實踐過程了解社會需求，樹立自我發展方向，全面提高自己的綜合素質。

三、構建環境科學類專業研究性實驗教學平臺在實驗教學中的成效

（一）提高了學生的實踐創新能力

研究性實驗教學實施以來，本院在校生申請設計性、綜合性實驗和畢業實踐使用研究性實驗教學平臺的達100%。實踐證明，研究性實驗教學平臺的構建培養了了學生求實務真的科研態度，學生由被動學習變成了主動學習，既提高了學生的動手和實踐能力，又增加了他們對專業知識學習的興趣。以資源環境科學專業為例，學生積極參加國家、省大學生科技創新項目，學生的畢業論文質量有較大提高，部分學生的研究成果被公開發表;近3年，有3名獲得校級優秀畢業論文，并有1位學生的論文被推薦參加省級優秀畢業論文評選，6名學生主持國家、省大學生科技創新項目，本科生公開發表的研究論文近20篇。

（二）提高了實驗教學的質量

各研究性實驗教學子平臺均能及時解決學生儀器設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完成固定的實驗課程，教師投入到實驗教學改革的動力不足，使得實驗教學禁錮在一定的模式中，不利于學生的技能培養和實踐訓練。新構建的環境科學類研究性實驗教學平臺，學生能夠循序漸進，從驗證性實驗，到設計性實驗，再到綜合性實驗，能充分掌握相關實驗技能，培養實踐創新能力，切實提高實驗教學質量。

（三）促進了學科建設和發展

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

（四）培養了大批優秀人才

研究性實驗教學平臺構建以來，揚州大學環境科學類專業在校大學生人數維持在900人左右，學生學風端正，學習成績良好。表現在絕大多數學生實踐創新能力有了很大的提高，學位授予率和一次就業率均穩步提高。近4屆畢業生的考研錄取率分別為30%、46%、90%和75%;畢業生一次就業率分別為90%、100%、100%、100%;學位授予率分別為77%、92%、100%和98%。由于學生的科技創新能力、實驗室動手能力、分析和解決實際問題的能力較強，畢業生就業后受到了用人單位的廣泛好評。

四、結語

環境科學類研究性實驗教學平臺的構建可提高學生的科學素養，開拓學生的科學視野，全面提高實驗教學的質量，能夠更好地為環境科學、環境工程、資源環境科學、給水排水工程、海洋資源環境科學等專業服務。學生也能夠通過研究性實驗的實驗設計、過程實施、結果評價等途徑正確認識自己，了解自己實驗技能的掌握情況，充分發揮研究性實驗教學對學生實驗學習的導向功能、激勵功能，促進學生全面發展，使研究性實驗教學平臺真成為培養學生實驗技能的主陣地。

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