综合设计性实验

马喆+方樟+梁秀娟+肖长来

摘 要：综合设计性实验教学是本科高校专业教学的重要组成部分，也是专业技能培养不可缺少的教学环节。如何进行综合设计性实验，在实验教学中渗透新的教学思想和方法，体现素质教育和创新教育是一个值得探索的课题。通过实验内容的选定、相关文献的查阅、实验方案的制定、具体实验的操作，并最终完成实验。通过综合设计性实验整个过程的锻炼提高了学生的独立调研分析能力。对于深化水文与水资源工程专业本科生所学专业知识具有重要作用。

关键词：综合设计性实验  本科教学  水文与水资源工程

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）11（a）-0147-01

实验教学是教学过程的重要组成部分，同时又有其独立的组成体系。相对理论教学，它具有直观性、实践性、综合性、探索性和启发性，对于培养学生的综合素质和团队精神有着不可替代的作用[1-2]。在以往的教学工作中，实验教学的教学目标一直是为了加深学生对课堂所学的理论知识的理解和掌握，因此对于实验的设备认识以及实验技术的使用都是以验证理论为目的，内容与过程也是为了实现验证[3]。这种实验教学虽具有直观、验证、加深理解和巩固知识的功能，也有培养实验技能的作用，但单纯的技能操作模式不符合教学规律，教学模式陈旧，缺乏学科交叉性，已不能满足21世纪本科实验教学的需要。这些是造成目前学生综合素质差的一个重要原因。因此，如何优化实验教学内容，开设综合性设计性实验已成为本科教学实验改革的必然趋势。

综合实验之所以要有设计性是因为要将实验的准备工作与设计方案工作交到学生手中让他们做设计的主人，在做好这些前提性工作以后让他们学着自己去确定所需的设备规格，实验材料，使用合适的实验技术，最后完成实验报告并总结实验成果及存在问题。在水文与水资源工程专业本科教学中开展综合设计性实验更能增强学生对所学专业的兴趣，对知识体系的掌握具有事半功倍的作用。

1 综合设计性实验的实施方案

1.1 实验内容的选择

选题合适与否直接关系到整个实验过程最后会起到什么样的作用，提高实验教学的整体效果。所以说这种模式的实验一开始的主题确定是最关键的一项工作。选题必须要紧扣教学目标的实现，同时还要体现出与时俱进的精神，以学生已掌握的专业知识为基础。对于实验层次的要求可适当高于所学专业知识，有利于学生将已学过的知识系统化和实用化，启发学生探究学科理论。

由于综合性实验是由多种实验技术、实验手段和多层次实验内容组成的，所以优选实验内容，选择理论与实际结合紧密的课题是实验改革的关键。另外，学生可根据水文与水资源工程专业特点选择一些自己感兴趣的问题，寻找典型区，通过特征指标的水样和土样测试，对实验结果进行分析，总结归纳实验方法，研究这些问题的发生、发展过程及产生机理。

1.2 查阅文献

学生选好课题后，由老师提出相关要求，通过图书馆藏书及网络进行有目的的文献查阅工作，并安排实验指导教师与学生及时沟通，以保证在实验过程中遇到问题能及时作出调整，并最终保证设计实验的顺利进行，更好地完成实验设计。

1.3 设计实验方案及操作

这一阶段要求学生对所查阅的文献资料进行归纳总结，制定出集中实验方案并比较各种实验方案后确定最佳方案，列出实验药品和仪器清单。学生根据自己提出的实验方案，准备好仪器和药品，独立进行实验操作，在实验中遇到的反常现象和问题，由老师指导，学生独立思考并提出解决方法。通过这一过程使学生对整个实验过程更加明确，目的性更强。

1.4 实验总结

这一阶段学生已完成了实验操作过程，有了相应的实验结果，通过整理原始数据，分析实验结果，总结实验过程，讨论影响实验的关键因素，按照要求和格式编写完整的实验报告，并上交给老师审查。

2 实例—— 不同介质对伊通河水净化的试验研究

在本科野外认识实习过程中，学生发现伊通河不同区段水质存在较大的差异，伊通河水体污染对周边地下水水质产生影响。首先，通过调研区域水文地质条件，测量河水及井水水量水质各项相关指标，分析判断污染源对区域水量及水质的影响范围及程度;然后通过土柱模拟实验分别测定土的干容重、渗透系数（达西定律）、给水度（原柱）、颗粒分析、给水度（原柱）及水化学实验进行水样分析，测定水样的pH、电导率、K+、Na+、Ca2+、Mg2+、SO42-、Cl-、NO3-、NO2-、NH4+、Fe3+、Mn2+、F-等，了解河水的水化学成分，得到不同介质对污水的过滤净化能力的范围，运用多种方法进行水质评价，更全面的了解伊通河污染现状及不同介质对伊通河水的净化能力。最后，应用实验数据通过计算机软件模拟水质变化过程并进行长时间序列的预测分析。

3 实施效果

近年来，许多院校引进国外先进教学经验，开展启发式、讨论式等教学方法，收到了良好效果。但是，部分院校在实践教学中始终沿袭以教师为中心的单纯的技能操作模式。综合设计性实验通过多种手段研究，学生们一方面对各门专业课程特点之间融会贯通，对研究问题的方法有所了解，另一方面与生产实际相结合，直接解决生产中的一些问题。这种新型的教学模式主要有以下优点。

（1）有利于增强主动学习意识。在实验项目的设计、实施、评价、考核等过程中，提高了学生的学习兴趣，充分发挥其潜在的发现问题、解决问题、总结问题的能力，改变以往被动简单执行常规操作的局限性。

（2）培养学生的创新意识与能力。该文提到的实验模式，使学生发现理论学习中的问题，培养学生发现问题解决问题的能力，增强学生实验研究的兴趣。打破常规思维的束缚，最终实现创新能力的提高。

（3）提高学生的团体合作意识。在这种类型的实验模式中，学生需要共同合作，设计实验方案、互相配合搜索资料、互相帮助落实实验策略、实验备品及及仪器等环节中密切合作、高效快速解决实验问题、取得好成绩而共同努力。学生间、师生间沟通具体充分，可发挥学生的交流潜能。

参考文献

[1] 蔡莉莉，胡德志，彭涛.综合设计性实验对学生创新能力的培养[J].华北科技学院学报，2009，6（3）：91-93.

[2] 熊双丽，张建国，段宁，等.综合设计性实验的创新性教育[J].现代农业科技，2009（12）：263-264.

[3] 朱志彪，高山.设置综合设计性实验提高学生综合素质[J].实验室研究与探索，2010，29（7）：238-240.endprint