环境科学类专业研究性实验教学平台的构建与管理

王小治+柏彦超+赵海涛+封克+钱晓晴+单玉华+盛海君+尹微琴+陈小峰

摘要：以提高环境科学类专业实践课程教学效果为目的，研究了环境科学类专业研究性实验教学平台的构建与管理。环境科学类专业实验教学平台的构建以制定研究性实验平台指南为依托，对环境科学类专业实验教学平台的设置和建立进行了探索和思考，提出环境科学类专业实验教学平台建设的基本方式和主要内容，加强平台运行管理，改革了实验教学体系，探索了与平台运行相适应的管理模式，同时结合教学实践提出实验教学平台的建设方向和目标。

关键词：环境科学类专业;研究性;实验教学平台;构建

中图分类号：G642.0     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2015）25-0254-03

实验教学改革是高校教学改革的十分重要的组成部分，实验教学质量是衡量高校教育质量的关键。实验课是学生进入大学后进行科学实验所开展基本训练的一门重要的基础性实践课程。实验教学是大学生实践教育的重要组成部分，它对培养学生实践能力、创新能力，掌握基本技能和基本技术具有不可替代的作用。然而，受传统教育观念影响至深的环境科学类专业实验教学，在内容上大部分为验证型实验为主，学生在实验前对实验的结果十分清楚;在学习方式上，学生所受的束缚更多，他们被要求必须在规定的时间内，按照教师或讲义的要求，使用指定的仪器设备、实验方法，完成规定的实验内容，然后按照固定的格式完成实验报告。这种普通教学模式挫伤了学生学习的积极性和主动性，完全把学生摆在了被动接受灌输的位置。研究性实验教学应成为现代实验教学理念的构成要素，它是对传统的传递式—被动接受式的教育理念的革新。研究性实验教学和学习的实践要求是把“答案”变成“问题”，进而在对“问题”的追问中建构实验教学和学习的方法。研究性实验教学就是通过实验课程培养创新思维的学生，教会学生45分钟之外的自主探索式学习。

一、环境科学类专业研究性实验教学的指导思想

我国当前本科教育领域存在的根本问题是过多地局限于教材知识的传授，忽视对学生自主学习、自主探究能力的培养。与西方教育相比，我们培养出的学生大多欠缺批判思维、想象力和科技创新能力。比如，我们的实验教学模式比较单一，基本上是“讲解—实验—报告”的模式，学生通过教师讲解来熟悉实验原理，按照实验教材上的实验内容和实验步骤进行实验。这样，学生在实验过程中只是按实验指导书的步骤开展实验，容易因为追求实验结果而忽视了实验的过程，造成学生过分依赖讲义和教师讲解演示。要提高大学生的科学素养，必须对现有的实验教学模式进行改革，通过在教育过程中贯穿理论与实践结合、用科学研究的思维去指导实验课的教学，才有可能培养学生的创新精神。

环境科学类专业是与人们社会实践生活紧密相联的应用基础类学科，其实验课程的教学内容比较宽泛，需要在学生掌握理论知识的过程中采用研究性实验教学方法。这样做一方面有利于激发学生自主学习和探究的动机;另一方面也可以培养学生的学习兴趣和积极性，达到培养学生创新能力、增强学生综合竞争力的目的。

研究性实验教学过程强调学生的意识是一个建构客观世界的概念体系，人有能力观察与解释世界，人对社会现实认知的结果是独特的，不能以任何所谓“客观”的方式所共有。思维的发展与个人的亲身经历相连，扎根于认知者对于世界的观察和建构。认知者的思维能力不是取决于客观世界的统一性，而是取决于个人通过与他人的交流和合作而形成的理解。从这一点上看，人与人之间的知识结构是不同的，评价学生对知识建构的标准往往是看其对事物的理解和解决问题的能力。知识不是客观的、绝对的。每个教师与学生对于同一知识都有着自己独特的理解，每个学生头脑中的知识结构也有着独特性。

研究性实验教学过程强调知识的获得是学生主动建构的，而不是从外部直接灌输给学生的。学习是一个主动的生成过程，不可由他人代替。外部信息本身没有意义，意义是学习者通过新旧知识经验间反复的、双向的相互作用过程而建构的，学生对外部信息所做的是选择性加工。新知识只有通过学习者大脑中认知结构的加工改造后才能被学习者所真正认识和掌握。

研究性实验教学过程强调学习总是与一定的情境相联系的。在实际情境中进行学习，可以利用生动、直观的形象有效地激发联想，唤醒长期记忆中有关的知识、经验或表象，从而使学习者能利用自己原有认知结构中的有关知识与经验去同化当前学习到的新知识，赋予新知识以某种意义。“学习过程既包括对新信息的意义的建构，同时又包含对原有经验的改造和重组。学习者以自己的方式建构对事物的理解，从而不同的人看到的是事物的不同方面。不同的学习者可以看到问题的不同侧面和解决途径，从而对知识产生新的洞察。

二、环境科学类专业研究性实验教学平台的构建

（一）研究性实验教学平台的软构建

1.研究性实验教学子平台。环境科学类专业是研究人类社会发展活动与环境演化规律之间相互作用关系，寻求人类社会与环境协同演化、持续发展途径与方法的科学。其学科构成主要包括以下专业：环境科学、环境工程、环境监测、环境治理工程、环境监控技术、环境监测与治理、环境保护与监测、环境净化与监测技术等。从这些专业的课程系列上看，均涉及大量的实验课程，课程系列的特点既对与之相适应的教学实验体系及实验平台提出新的要求，又为优化实验资源配置、充分利用实验设备，构建综合性、多功能实验教学体系及实验平台提供了可能。目前，扬州大学环境科学类专业主要设有环境科学、环境工程、资源环境科学、给水排水工程、海洋资源环境科学五个专业，实验教学领域主要涉及水环境、土壤环境、大气环境、微生物资源、有机固废资源化等几个方面。我们在搭建研究性实验教学平台时，充分考虑了本院的专业设置和相关实际情况，搭建了五个研究性实验教学子平台，分别是：环境科学研究性实验教学子平台、环境工程研究性实验教学子平台、资源环境科学研究性实验教学子平台、给水排水工程研究性实验教学子平台、海洋资源环境科学研究性实验教学子平台。各子平台所承担的实验教学领域不相互交叉，且相对独立。在各子平台功能分工的基础上，对仪器设备等资源进行了有机整合，实现了系统规划，统筹兼顾，资源共享，管理体制和运行机制适应人才培养目标要求。不同专业的学生只要对该领域的实验内容感兴趣，均可参加相应平台的实验教学并利用其相关实验资源，符合培养要求，满足了学生求知识、求创新的愿望，发现和培养了个性化、创造性人才，实现了资源效益的最大化。endprint

2.研究性实验教学内容。研究性的实验教学环节是培养学生创新精神和实践能力的重点和必要保证，它不仅能进一步加深学生对所学理论知识的认识，而且能提高学生对知识的思考，有助于培养学生独立获取新知识的能力，开阔视野，启发创新思维，激发创造性。研究性实验教学不能脱离学生的认知规律，必须“循序渐进”、“由浅入深”地设计实验教学内容。我校环境科学类专业研究性实验教学平台所开设的实验主要有三类，按学生掌握难易度依次为：验证性实验、设计性实验和综合性实验。其中验证性实验最简单，这种实验在教材中给出实验要求、仪器和试剂，以及给出详细的实验步骤，要求学生按照教材要求，完成实验;设计性实验比前者稍难，这种实验在教材中给出实验要求以及给出实验所需大致仪器和试剂，要求学生设计出操作步骤，并完成实验;综合性实验最完整，这种实验在教材中只给出实验目的和要求，需要学生自己选取和制定实验仪器、试剂和操作步骤。

3.研究性实验教学平台管理。我校建成环境科学类研究性的实验教学平台后，制定了一系列具体的管理条例以促进实验平台的高质量和高效使用。一方面，明确要求各实验教学子平台的所有教学实验室必须向全院各系科和各专业层次的学生开放;另一方面，各子实验平台均采取按计划申请使用和临时申请使用两种方式：按计划申请使用的方式，是在每学期初，各任课教师根据各课程实验教学的需要，上报实验子平台使用的计划及学生人数安排情况。临时申请使用实验子平台的方式，则主要是由学生提出申请。各专业的学生往往在开展设计性和综合性实验时，可申请到各实验子平台进行相关实验。这种申请经任课教师和相关实验子平台批准后方可实施，这种实施多安排在晚上或周末。

4.研究性实验教学平台的保障。为了促进实验子平台的有效运行及保障学生顺利完成实验课程，有必要建立研究性实验教学平台的保障制度，主要包括以下几个方面：一是管理体制保障，建立科学的研究性实验教学平台管理体制和运行机制;二是实验教学队伍保障，建立实验教师、实验技术人员和实验管理人员协调互动的实验教学队伍;三是实验条件保障，包括实验设备和软件;四是质量监控保障，监督和保证研究性实验教学平台高效运行;五是经费保障，这里的经费支撑包括了实验平台硬件设施的维护费、实验耗材的购置费、实验自制设备的制作费等。

（二）研究性实验教学平台的硬构建

1.研究性实验教学平台的场地建设。作为研究性实验教学的基本单位和功能主体，“平台”的场地建设应当是各项建设任务中的重中之重。专一化教学实验场地是研究性实验教学平台实施的重要保证。扬州大学环境科学与工程学院现有实验室面积约2万平米，每个研究性实验教学子平台均有多个实验室，可独立承担相应子平台所开设的实验课程。

2.研究性实验教学平台的仪器设备。将学院现有的大型仪器和通用仪器均集中于研究性实验教学平台，统筹规划，集中管理，实现信息和资源共享。目前，扬州大学环境科学与工程学院环境科学类研究性实验教学平台教学与科研设施齐全，仪器及装置设备先进。利用国家、省和学校专款支持平台建设，搭建了环境材料与环境工程省级重点实验室、农业环境安全技术服务中心省级公共科技服务平台、环境科学与工程省级实验教学中心和水污染控制与治理省级实践教育中心。研究性实验教学仪器设备资产从2000万元，增加到3500万元。

3.研究性实验教学平台的基地建设。校企合作共建研究性实验教学实践基地，创建以产业带动人才培养，形成独特的人才培养特点。在环境科学类专业人才培养中充分利用研究性实验教学实践基地，研究性实验教学平台可全面提高学生的培养质量;能较好地培养学生实际动手能力和创新思维，加深专业情感;学生也能够通过在基地的实践过程了解社会需求，树立自我发展方向，全面提高自己的综合素质。

三、构建环境科学类专业研究性实验教学平台在实验教学中的成效

（一）提高了学生的实践创新能力

研究性实验教学实施以来，本院在校生申请设计性、综合性实验和毕业实践使用研究性实验教学平台的达100%。实践证明，研究性实验教学平台的构建培养了了学生求实务真的科研态度，学生由被动学习变成了主动学习，既提高了学生的动手和实践能力，又增加了他们对专业知识学习的兴趣。以资源环境科学专业为例，学生积极参加国家、省大学生科技创新项目，学生的毕业论文质量有较大提高，部分学生的研究成果被公开发表;近3年，有3名获得校级优秀毕业论文，并有1位学生的论文被推荐参加省级优秀毕业论文评选，6名学生主持国家、省大学生科技创新项目，本科生公开发表的研究论文近20篇。

（二）提高了实验教学的质量

各研究性实验教学子平台均能及时解决学生仪器设备使用和实验中遇到的任何问题。以往的实验体系大都在固定的时间内完成固定的实验课程，教师投入到实验教学改革的动力不足，使得实验教学禁锢在一定的模式中，不利于学生的技能培养和实践训练。新构建的环境科学类研究性实验教学平台，学生能够循序渐进，从验证性实验，到设计性实验，再到综合性实验，能充分掌握相关实验技能，培养实践创新能力，切实提高实验教学质量。

（三）促进了学科建设和发展

研究性实验教学平台不仅仅满足本科生的实验教学的顺利开展，更为研究生的科学研究开辟了阵地，也为教师的科学研究提供了平台。实验平台的仪器设备全面且开放，大大提高了仪器设备的利用率，充分发挥了教学资源的效益。

（四）培养了大批优秀人才

研究性实验教学平台构建以来，扬州大学环境科学类专业在校大学生人数维持在900人左右，学生学风端正，学习成绩良好。表现在绝大多数学生实践创新能力有了很大的提高，学位授予率和一次就业率均稳步提高。近4届毕业生的考研录取率分别为30%、46%、90%和75%;毕业生一次就业率分别为90%、100%、100%、100%;学位授予率分别为77%、92%、100%和98%。由于学生的科技创新能力、实验室动手能力、分析和解决实际问题的能力较强，毕业生就业后受到了用人单位的广泛好评。

四、结语

环境科学类研究性实验教学平台的构建可提高学生的科学素养，开拓学生的科学视野，全面提高实验教学的质量，能够更好地为环境科学、环境工程、资源环境科学、给水排水工程、海洋资源环境科学等专业服务。学生也能够通过研究性实验的实验设计、过程实施、结果评价等途径正确认识自己，了解自己实验技能的掌握情况，充分发挥研究性实验教学对学生实验学习的导向功能、激励功能，促进学生全面发展，使研究性实验教学平台真成为培养学生实验技能的主阵地。

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