环境科学类专业研究性实验教学平台

王小治， 柏彦超， 赵海涛， 陈小锋， 尹微琴， 盛海君， 张 键

(扬州大学 环境科学与工程学院，江苏 扬州 225127)



环境科学类专业研究性实验教学平台

王小治， 柏彦超， 赵海涛， 陈小锋， 尹微琴， 盛海君， 张 键

(扬州大学 环境科学与工程学院，江苏 扬州 225127)

为提高实验教学效果、增强学生实践能力，结合高校环境科学类专业实验教学的开设情况，将研究性教学的理念贯彻于高校的实验教学构建了环境科学类专业研究性实验教学平台，建立了相关的教学体系，并对平台相对应的运行机制与管理模式进行了探索，保证了实验教学平台的正常运行，提高了平台的利用效率、建设效益和对人才培养的服务支撑能力。

环境科学类专业； 研究性实验； 教学平台； 运行机制； 管理模式

0 引 言

创新人才的培养离不开实验教学，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，理解基础理论和掌握基本技术具有不可替代的作用[1]。研究性实验教学平台的建设和高效运行是实现高校研究性实验教学的基本前提和重要保障。实验教学平台在高等教育中发挥着重要作用，它既是实验教学的载体，又是保证实验教学质量的前提，对于培养学生的创新意识、实践能力以及提高学生的综合素质均具有至关重要的作用[2-4]。为提高实验教学效果、增强学生实践能力，结合环境科学类专业实验教学的开设情况，扬州大学环境科学与工程学院构建了为环境科学类专业服务的研究性实验教学平台，并已实际应用于相关专业学生的实验教学，本文对研究性实验教学平台的构建，以及与平台相适应的培养创新人才的管理模式和运行机制进行了实践探索研究，以期为相关专业的实验教学模式提供参考。

1 研究性实验教学平台的建设情况

“培养具有创新精神和实践能力的高级专门人才”是高校研究性教学的任务和目标[5]。实验教学是研究性教学的重要环节，实验教学平台是实验教学的基地或场所，高质量的研究性实验教学离不开建设合理并高效运行的研究性实验教学平台[6]。建设高水平的研究性实验教学平台是开展研究性实验教学的重要保障，也是高校实验教学水平及科研水平的重要标志，亦是提高教学质量、培养高素质人才和凝练高水平科研成果的前提。要真正发挥研究性实验教学平台在高校人才培养中的作用，必须建立与其相适应的科学的运行机制和管理模式。

我国高校实验教学平台建设具有多种形式，包括国家级、省级实验教学示范中心，优势学科实验教学中心，校级实验教学平台，专业实验教学平台，课程实验教学平台等[7-9]。各高校实验室教学平台的建设管理、运行机制与管理模式没有成熟的理论体系和统一的制度规范，不同管理体系与运行机制并存，在实验教学平台管理和运行等方面各行其道，在人才培养过程中所起到的作用也相差很大[10-11]。

目前国内高校实验室及实验教学归口管理机构很多，主要有教务处、设备处、国资处、测试中心等，且不同高校的管理机构也有所差异。不同管理体系及运行模式在实验教学平台的利用率、开放度、产出率等方面效果各不相同。教务处侧重实验课程教学体系建设和学生培养质量，而对实验教学平台的建设与管理运行关注不够；设备处注重仪器设备的添置等实验教学平台的原始建设，对平台的管理运行和设备后期维护及维修关注不够；国资处侧重于实验教学平台的设备维护，对设备资源共享和整合关注不够；测试中心主要负责实验教学平台部分公共设备的管理与使用，忽视了对平台整体的管理与平稳运行。多部门建设，多部门管理，部门之间存在扯皮现象，阻碍了实验教学平台效益的发挥，进而影响了实验教学的高质量开展和人才培养质量的提高。

2 环境科学类专业研究性实验教学平台建设

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，其课程体系中有大量实验课程，为了提高实验教学效果，优化实验资源配置、充分利用实验设备，扬州大学环境科学与工程学院在与校教务处、设备处、国资处等部门充分沟通，获得支持的条件下，学院实验教学中心构建了研究性实验教学平台。根据学院的专业设置、仪器设备资源配置等实际情况，该实验教学平台下设资源环境科学、环境科学、环境工程、海洋资源环境科学和给水排水工程等五个研究性实验教学子平台。各子平台所承担的实验教学领域分工明确，按教学领域有机整合了人员和仪器设备等资源，实现了资源共享。

为了促进已构建的环境科学类专业研究性实验教学平台的高质量、高效率运行，学院先后制定并实施了一系列具体的管理措施和条例。各实验教学子平台的所有仪器设备及实验场地面向全院全面开放，不同专业的学生只要对某一领域的实验感兴趣，均可选修相应平台开设的实验课程并利用该子平台开展相关实验，这样满足了不同专业学生的求知欲、创新欲，提高了学生参与实验的热情，有利于老师在参与实验的学生中发现和培养个性化、创造性人才，明显提高了学院实验教学资源利用效率和效益。在人员配置方面，每个子平台核定一名平台管理人员，负责子平台的正常运行，是子平台管理的基本保障、提高教学和科研水平的关键。同时注意发挥研究生在平台建设和管理中的作用，鼓励研究生在实验教学平台承担助教和助管等职务，积极让研究生与平台管理教师一起辅导本科生，在培养锻炼研究生能力的同时，进一步加强实验教学平台的管理并有利于实验教学过程的顺利运行。

3 环境科学类研究性实验教学平台建设、运行

3.1 实验教学平台建设与定位

实验教学平台的场地建设是高校建设任务中重要内容之一。具有一定面积的专一化的实验教学场地是研究性实验教学平台顺利实施的重要保证。五个研究性实验教学子平台均有多个相对独立的实验室，各个实验室均可独立承担相应子平台所开设的实验课程。学院针对学科专业和现有仪器的特点，统筹规划，将现有的大型仪器和专用设备集中于研究性实验教学平台，进行统一集中管理，实现信息和资源共享，更好地适应人才培养目标要求。在研究性实验教学平台建设方面，坚持注重技术上的先进性、教学上的实用性和经济上的合理性，面向同类多学科，逐年重点建设，打破了各实验室界限，真正实现资源共享，既提高了实验空间和仪器设备的利用率，又拓宽了平台对学生的服务面。目前，扬州大学环境科学与工程学院利用国家中央财政、江苏省实验教学中心建设经费和扬州大学实验室建设经费等专款支持平台建设，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等，建成的环境科学类研究性实验教学平台具有较完备的教学与科研设施，配备了先进的仪器设备。经过近5年的建设，学院直接用于研究性实验教学的仪器设备资产从2 000万元，增加到3 500万元。

校外教学实践基地也是重要的实验教学平台之一，然而在前几年学校为主体建设的以环境科学类专业人才培养的校外实验平台较少，且仅仅依靠学校单方面力量很难在短期内彻底改观。学院积极探索校企共建实践基地用于校外实践实验训练，校企合作共建是一条最为理想且切实可行的校外实验平台建设的路子，形成独特的人才培养特色。在环境科学类专业人才培养中充分利用好校外实验教学平台，校外研究性实验教学平台能较好地培养学生动手能力、解决实际问题能力和创新思维，有助于加深专业情感，进而全面提高学生的培养质量；学生也能够通过在校外研究性实验教学平台的实践了解社会需求，树立自我发展方向，全面提高自己的综合素质。

3.2 实验教学平台运行模式

实验教学平台的高效运行是培养学生创新精神和实践能力的重点和必要保证。研究性实验教学须。我校环境科学类专业研究性实验教学平台本着“由浅入深”、“循序渐进”理念的设计相关实验教学内容，按对学生动手能力的训练、思考问题解决问题能力的训练、以及综合知识的运用、对实验掌握的难易度等因素，将所开设的实验分为三类，包括：验证性实验、设计性实验和综合性实验[12]，综合性实验学时占总实验学时数的40%，其余两类实验各占30%。

(1) 验证性实验，熟悉平台。学生根据实验教师的讲解，按规定的步骤，完成规定的实验内容，并掌握实验的基本原理，能够解释所获得的实验结果。通过验证性实验的锻炼，学生对各实验子平台均有充分了解，并熟悉各平台可开展的实验方向，引导学生利用实验平台提出科学、合理的设计性实验。

(2) 设计性实验，整体掌握。学生根据教师指定的实验课题的要求和实验平台现有条件，写出实验方案初稿，内容包括实验理论依据，实验步骤，仪器、药品，实验方法；平台管理教师提出意见，修改实验方案后再交给学生实施。学生到相关实验平台实施具体实验前，需先进行预约登记[13]。为避免学生集中在某几个实验平台，增加平台的负担，对各实验平台进行人数限制，即某一阶段，某一实验平台预约的学生数不能超过额定人数的120%。登记预约的同学由该实验平台的教师或研究生统一管理，管理人员对同学提交的实验方案初稿进行论证，结合实验平台的实际条件，对方案提出修改、优化。

(3) 综合性实验，创新培养。学生根据自己的专业特点、学习兴趣，围绕相关环境问题，自己拟定实验题目和实验的初步方案，实验平台管理教师指导学生完善实验方案，并交由学生实施。该类型的实验完成周期较长，有较充足的准备和实施时间，让学生综合多种已经做过的实验进行综合性实验。部分学生不仅在一个实验平台多个实验室，而且同其他平台实验室也进行合作研究，学生亦可以整夜在实验平台测试分析。实施过程中教师不做过多示范操作，全部由学生主导解决实验中遇到的问题。三种类型的实验从不同方面培养学生的实验实践能力，大大提高了学生实验课程学习热情和主动性，收到了很好的学习效果，学生有较好的反馈。

3.3 实验教学平台教学和管理体系

实验教学平台通过整合全院各专业资源，构建了“专业基础、专业技能、专业综合、科技创新”四个训练模块的实践教学体系，使学生在学科综合训练中掌握本专业技术发展、工艺路线和技术应用。通过上述三个不同类型的实验教学，培养学生的基础能力、应用能力和创新能力，提高学生的综合素质。

实验管理体系应有利于实验教学平台建设，有利于平台的管理运行，有利于教学教育资源的共享，有利于实验教学的创新改革，有利于创新人才的培养。在学院实验教学总平台统筹规划、统一协调的基础上，确定各子平台的职能、承担的教学领域和具体的实验训练项目，充分发挥各专业系科在实验教学平台管理中的作用，调动各系科在实验教学平台建设与管理中的积极性和能动性。同时根据子平台的侧重点不同，鼓励子平台特色发展和实验内容交叉，促进子平台间的联合管理，提高实验平台管理效率。

4 环境科学类研究性实验教学平台管理措施

(1) 实验平台架构调整。在原来本科实验室建设的基础上，按照研究性创新人才培养的要求，对实验室的类型、作用进行重新归类，通过实验课程的梳理整合，结合不同专业的培养方向，重新整合实验室资源，调整实验室结构及功能，避免不同课程间实验项目的重复设置，进一步提高了仪器设备和实验场地等资源的利用效率。将实验课与理论课剥离，独立设置实验课程，增加本科教学实验课程比重，进一步增加平台的利用效率，发挥实验平台对学生掌握理论知识和实践训练的综合作用。

(2) 多层次研究性实验教学内容架构[14]。改变以往实验课与理论课同属一门课程的状况，单独设置实验课程，单独修订实验教学大纲，加大实验课程改革力度，按照研究性创新人才培养需求优化教学内容，加强实验课程的督导检查，强化实验课程教学。除必需的验证性实验以外，特别注重设计性实验和综合性实验的开设。验证性实验培养的是学生的基本功，让学生掌握基本的实验原理，具备一定的课程实验技能。设计性实验是学生在具有一定的实验技能的基础上再进行的科研能力的培训。综合性实验使学生学会寻找实验课题和科学研究的切入点，使学生进入探索和研究的空间，发挥出学生学习的主动性和创造性，进而提高学生的综合素质。

(3) 多种管理方式并存模式。开放式管理与集中管理有机结合，呈现实验教学平台总体开放、部分集中的管理模式[15,16]，做好各个子平台的信息沟通，提高仪器设备等平台资源的利用效率，营造高效率的实验教学平台。实验平台实验室开放式管理，面向全院本科生、研究生全天24小时开放；大型仪器室、有毒有害试剂室，则采取集中管理模式。为了保证正常的实验教学平台的安全，在各开放实验室安装智能电子门禁系统，用于记录学生来往实验室的情况。

(4) 组建实验课程团队。在每个子平台上，按照不同教学领域组建实验课程团队，定期开展实验课程的教研讨论，重点讨论实验教学内容的设计、操作细节、学生实验成绩考核、学生学习实际效果等。研究性实验课程设计由“课程团队”实施。每门专业课程均由熟悉实验教学平台定位和功能的2名以上专业教师组成课程团队，负责课程设计和实施教学活动。多次反复地动员和部署研究性专业建设工作，并针对具体课程开展“教学研讨”，共同商定教学方案。让每位教师都清楚现有的实验教学平台具有哪些功能，各子平台定位如何，自己会开展哪门课程的研究性教学工作，能做到心中有数、提前准备、各就各位、按章施教。

5 结 语

通过建立健全平台的建设管理模式与运行机制，保证环境科学类研究性实验教学平台的正常运行，加强学生实践技能的培养和训练，加强实验教学环节，调整实验教学内容、改变不合理的知识技能结构和实验室功能布局，提高平台的利用效率、建设效益和对人才培养的服务支撑能力。充分调动各专业系科的积极性、能动性，发挥系科在实验教学平台管理中的作用。研究性实验教学平台可全面提高实验教学质量，开拓学生视野，提高学生科学素养，更好地为高校创新人才培养服务。建立以“培养具有创新精神和实践能力的高级专门人才”为重点的研究性实验教学平台，形成特色鲜明、优势明显的实验教学示范中心，对培养具有创新精神和实践能力的环境科学类高级专门人才具有十分重要的意义。

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Research-based Experiment Teaching Platform in Environmental Sciences

WANGXiao-zhi,BAIYan-chao,ZHAOHai-tao,CHENXiao-feng,YINWei-qin,SHENGHai-jun,ZHANGJian

(College of Environmental Science and Engineering, Yangzhou University, Yangzhou 225127，China)

To improve the environmental sciences experiment teaching effect, the construction, operation and management of research-based experiment teaching platform in environmental sciences were studied. Based on environmental science specialty experiment teaching platform with accurate positioning, operation and management of the platform were innovated, research-based experimental teaching system was established, and the operational mechanism and management mode of the platform were explored. The experimental teaching platform provided a good experimental teaching environment, improving the quality if experimental teaching.

environmental science majors; research; experimental teaching platform; operating mechanism; management mode

2015-08-06

江苏省高等教育教改重点资助项目(2013JSJG029)；扬州大学教改课题资助(YZUJX2013-4A)

王小治(1975-)，男，江苏新沂人，博士，教授，副院长，主要从事资源环境科学方面的教学科研工作。

Tel.: 15252783699; Email: xzwang@yzu.edu.cn

G 642.0；G 482.0

A

1006-7167(2016)01-0202-04