環境科學類專業研究性實驗教學平臺

王小治， 柏彥超， 趙海濤， 陳小鋒， 尹微琴， 盛海君， 張 鍵

(揚州大學 環境科學與工程學院，江蘇 揚州 225127)

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環境科學類專業研究性實驗教學平臺

王小治， 柏彥超， 趙海濤， 陳小鋒， 尹微琴， 盛海君， 張 鍵

(揚州大學 環境科學與工程學院，江蘇 揚州 225127)

為提高實驗教學效果、增強學生實踐能力，結合高校環境科學類專業實驗教學的開設情況，將研究性教學的理念貫徹于高校的實驗教學構建了環境科學類專業研究性實驗教學平臺，建立了相關的教學體系，并對平臺相對應的運行機制與管理模式進行了探索，保證了實驗教學平臺的正常運行，提高了平臺的利用效率、建設效益和對人才培養的服務支撐能力。

環境科學類專業； 研究性實驗； 教學平臺； 運行機制； 管理模式

0 引 言

創新人才的培養離不開實驗教學，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，理解基礎理論和掌握基本技術具有不可替代的作用[1]。研究性實驗教學平臺的建設和高效運行是實現高校研究性實驗教學的基本前提和重要保障。實驗教學平臺在高等教育中發揮著重要作用，它既是實驗教學的載體，又是保證實驗教學質量的前提，對于培養學生的創新意識、實踐能力以及提高學生的綜合素質均具有至關重要的作用[2-4]。為提高實驗教學效果、增強學生實踐能力，結合環境科學類專業實驗教學的開設情況，揚州大學環境科學與工程學院構建了為環境科學類專業服務的研究性實驗教學平臺，并已實際應用于相關專業學生的實驗教學，本文對研究性實驗教學平臺的構建，以及與平臺相適應的培養創新人才的管理模式和運行機制進行了實踐探索研究，以期為相關專業的實驗教學模式提供參考。

1 研究性實驗教學平臺的建設情況

“培養具有創新精神和實踐能力的高級專門人才”是高校研究性教學的任務和目標[5]。實驗教學是研究性教學的重要環節，實驗教學平臺是實驗教學的基地或場所，高質量的研究性實驗教學離不開建設合理并高效運行的研究性實驗教學平臺[6]。建設高水平的研究性實驗教學平臺是開展研究性實驗教學的重要保障，也是高校實驗教學水平及科研水平的重要標志，亦是提高教學質量、培養高素質人才和凝練高水平科研成果的前提。要真正發揮研究性實驗教學平臺在高校人才培養中的作用，必須建立與其相適應的科學的運行機制和管理模式。

我國高校實驗教學平臺建設具有多種形式，包括國家級、省級實驗教學示范中心，優勢學科實驗教學中心，校級實驗教學平臺，專業實驗教學平臺，課程實驗教學平臺等[7-9]。各高校實驗室教學平臺的建設管理、運行機制與管理模式沒有成熟的理論體系和統一的制度規范，不同管理體系與運行機制并存，在實驗教學平臺管理和運行等方面各行其道，在人才培養過程中所起到的作用也相差很大[10-11]。

目前國內高校實驗室及實驗教學歸口管理機構很多，主要有教務處、設備處、國資處、測試中心等，且不同高校的管理機構也有所差異。不同管理體系及運行模式在實驗教學平臺的利用率、開放度、產出率等方面效果各不相同。教務處側重實驗課程教學體系建設和學生培養質量，而對實驗教學平臺的建設與管理運行關注不夠；設備處注重儀器設備的添置等實驗教學平臺的原始建設，對平臺的管理運行和設備后期維護及維修關注不夠；國資處側重于實驗教學平臺的設備維護，對設備資源共享和整合關注不夠；測試中心主要負責實驗教學平臺部分公共設備的管理與使用，忽視了對平臺整體的管理與平穩運行。多部門建設，多部門管理，部門之間存在扯皮現象，阻礙了實驗教學平臺效益的發揮，進而影響了實驗教學的高質量開展和人才培養質量的提高。

2 環境科學類專業研究性實驗教學平臺建設

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，其課程體系中有大量實驗課程，為了提高實驗教學效果，優化實驗資源配置、充分利用實驗設備，揚州大學環境科學與工程學院在與校教務處、設備處、國資處等部門充分溝通，獲得支持的條件下，學院實驗教學中心構建了研究性實驗教學平臺。根據學院的專業設置、儀器設備資源配置等實際情況，該實驗教學平臺下設資源環境科學、環境科學、環境工程、海洋資源環境科學和給水排水工程等五個研究性實驗教學子平臺。各子平臺所承擔的實驗教學領域分工明確，按教學領域有機整合了人員和儀器設備等資源，實現了資源共享。

為了促進已構建的環境科學類專業研究性實驗教學平臺的高質量、高效率運行，學院先后制定并實施了一系列具體的管理措施和條例。各實驗教學子平臺的所有儀器設備及實驗場地面向全院全面開放，不同專業的學生只要對某一領域的實驗感興趣，均可選修相應平臺開設的實驗課程并利用該子平臺開展相關實驗，這樣滿足了不同專業學生的求知欲、創新欲，提高了學生參與實驗的熱情，有利于老師在參與實驗的學生中發現和培養個性化、創造性人才，明顯提高了學院實驗教學資源利用效率和效益。在人員配置方面，每個子平臺核定一名平臺管理人員，負責子平臺的正常運行，是子平臺管理的基本保障、提高教學和科研水平的關鍵。同時注意發揮研究生在平臺建設和管理中的作用，鼓勵研究生在實驗教學平臺承擔助教和助管等職務，積極讓研究生與平臺管理教師一起輔導本科生，在培養鍛煉研究生能力的同時，進一步加強實驗教學平臺的管理并有利于實驗教學過程的順利運行。

3 環境科學類研究性實驗教學平臺建設、運行

3.1 實驗教學平臺建設與定位

實驗教學平臺的場地建設是高校建設任務中重要內容之一。具有一定面積的專一化的實驗教學場地是研究性實驗教學平臺順利實施的重要保證。五個研究性實驗教學子平臺均有多個相對獨立的實驗室，各個實驗室均可獨立承擔相應子平臺所開設的實驗課程。學院針對學科專業和現有儀器的特點，統籌規劃，將現有的大型儀器和專用設備集中于研究性實驗教學平臺，進行統一集中管理，實現信息和資源共享，更好地適應人才培養目標要求。在研究性實驗教學平臺建設方面，堅持注重技術上的先進性、教學上的實用性和經濟上的合理性，面向同類多學科，逐年重點建設，打破了各實驗室界限，真正實現資源共享，既提高了實驗空間和儀器設備的利用率，又拓寬了平臺對學生的服務面。目前，揚州大學環境科學與工程學院利用國家中央財政、江蘇省實驗教學中心建設經費和揚州大學實驗室建設經費等專款支持平臺建設，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等，建成的環境科學類研究性實驗教學平臺具有較完備的教學與科研設施，配備了先進的儀器設備。經過近5年的建設，學院直接用于研究性實驗教學的儀器設備資產從2 000萬元，增加到3 500萬元。

校外教學實踐基地也是重要的實驗教學平臺之一，然而在前幾年學校為主體建設的以環境科學類專業人才培養的校外實驗平臺較少，且僅僅依靠學校單方面力量很難在短期內徹底改觀。學院積極探索校企共建實踐基地用于校外實踐實驗訓練，校企合作共建是一條最為理想且切實可行的校外實驗平臺建設的路子，形成獨特的人才培養特色。在環境科學類專業人才培養中充分利用好校外實驗教學平臺，校外研究性實驗教學平臺能較好地培養學生動手能力、解決實際問題能力和創新思維，有助于加深專業情感，進而全面提高學生的培養質量；學生也能夠通過在校外研究性實驗教學平臺的實踐了解社會需求，樹立自我發展方向，全面提高自己的綜合素質。

3.2 實驗教學平臺運行模式

實驗教學平臺的高效運行是培養學生創新精神和實踐能力的重點和必要保證。研究性實驗教學須。我校環境科學類專業研究性實驗教學平臺本著“由淺入深”、“循序漸進”理念的設計相關實驗教學內容，按對學生動手能力的訓練、思考問題解決問題能力的訓練、以及綜合知識的運用、對實驗掌握的難易度等因素，將所開設的實驗分為三類，包括：驗證性實驗、設計性實驗和綜合性實驗[12]，綜合性實驗學時占總實驗學時數的40%，其余兩類實驗各占30%。

(1) 驗證性實驗，熟悉平臺。學生根據實驗教師的講解，按規定的步驟，完成規定的實驗內容，并掌握實驗的基本原理，能夠解釋所獲得的實驗結果。通過驗證性實驗的鍛煉，學生對各實驗子平臺均有充分了解，并熟悉各平臺可開展的實驗方向，引導學生利用實驗平臺提出科學、合理的設計性實驗。

(2) 設計性實驗，整體掌握。學生根據教師指定的實驗課題的要求和實驗平臺現有條件，寫出實驗方案初稿，內容包括實驗理論依據，實驗步驟，儀器、藥品，實驗方法；平臺管理教師提出意見，修改實驗方案后再交給學生實施。學生到相關實驗平臺實施具體實驗前，需先進行預約登記[13]。為避免學生集中在某幾個實驗平臺，增加平臺的負擔，對各實驗平臺進行人數限制，即某一階段，某一實驗平臺預約的學生數不能超過額定人數的120%。登記預約的同學由該實驗平臺的教師或研究生統一管理，管理人員對同學提交的實驗方案初稿進行論證，結合實驗平臺的實際條件，對方案提出修改、優化。

(3) 綜合性實驗，創新培養。學生根據自己的專業特點、學習興趣，圍繞相關環境問題，自己擬定實驗題目和實驗的初步方案，實驗平臺管理教師指導學生完善實驗方案，并交由學生實施。該類型的實驗完成周期較長，有較充足的準備和實施時間，讓學生綜合多種已經做過的實驗進行綜合性實驗。部分學生不僅在一個實驗平臺多個實驗室，而且同其他平臺實驗室也進行合作研究，學生亦可以整夜在實驗平臺測試分析。實施過程中教師不做過多示范操作，全部由學生主導解決實驗中遇到的問題。三種類型的實驗從不同方面培養學生的實驗實踐能力，大大提高了學生實驗課程學習熱情和主動性，收到了很好的學習效果，學生有較好的反饋。

3.3 實驗教學平臺教學和管理體系

實驗教學平臺通過整合全院各專業資源，構建了“專業基礎、專業技能、專業綜合、科技創新”四個訓練模塊的實踐教學體系，使學生在學科綜合訓練中掌握本專業技術發展、工藝路線和技術應用。通過上述三個不同類型的實驗教學，培養學生的基礎能力、應用能力和創新能力，提高學生的綜合素質。

實驗管理體系應有利于實驗教學平臺建設，有利于平臺的管理運行，有利于教學教育資源的共享，有利于實驗教學的創新改革，有利于創新人才的培養。在學院實驗教學總平臺統籌規劃、統一協調的基礎上，確定各子平臺的職能、承擔的教學領域和具體的實驗訓練項目，充分發揮各專業系科在實驗教學平臺管理中的作用，調動各系科在實驗教學平臺建設與管理中的積極性和能動性。同時根據子平臺的側重點不同，鼓勵子平臺特色發展和實驗內容交叉，促進子平臺間的聯合管理，提高實驗平臺管理效率。

4 環境科學類研究性實驗教學平臺管理措施

(1) 實驗平臺架構調整。在原來本科實驗室建設的基礎上，按照研究性創新人才培養的要求，對實驗室的類型、作用進行重新歸類，通過實驗課程的梳理整合，結合不同專業的培養方向，重新整合實驗室資源，調整實驗室結構及功能，避免不同課程間實驗項目的重復設置，進一步提高了儀器設備和實驗場地等資源的利用效率。將實驗課與理論課剝離，獨立設置實驗課程，增加本科教學實驗課程比重，進一步增加平臺的利用效率，發揮實驗平臺對學生掌握理論知識和實踐訓練的綜合作用。

(2) 多層次研究性實驗教學內容架構[14]。改變以往實驗課與理論課同屬一門課程的狀況，單獨設置實驗課程，單獨修訂實驗教學大綱，加大實驗課程改革力度，按照研究性創新人才培養需求優化教學內容，加強實驗課程的督導檢查，強化實驗課程教學。除必需的驗證性實驗以外，特別注重設計性實驗和綜合性實驗的開設。驗證性實驗培養的是學生的基本功，讓學生掌握基本的實驗原理，具備一定的課程實驗技能。設計性實驗是學生在具有一定的實驗技能的基礎上再進行的科研能力的培訓。綜合性實驗使學生學會尋找實驗課題和科學研究的切入點，使學生進入探索和研究的空間，發揮出學生學習的主動性和創造性，進而提高學生的綜合素質。

(3) 多種管理方式并存模式。開放式管理與集中管理有機結合，呈現實驗教學平臺總體開放、部分集中的管理模式[15,16]，做好各個子平臺的信息溝通，提高儀器設備等平臺資源的利用效率，營造高效率的實驗教學平臺。實驗平臺實驗室開放式管理，面向全院本科生、研究生全天24小時開放；大型儀器室、有毒有害試劑室，則采取集中管理模式。為了保證正常的實驗教學平臺的安全，在各開放實驗室安裝智能電子門禁系統，用于記錄學生來往實驗室的情況。

(4) 組建實驗課程團隊。在每個子平臺上，按照不同教學領域組建實驗課程團隊，定期開展實驗課程的教研討論，重點討論實驗教學內容的設計、操作細節、學生實驗成績考核、學生學習實際效果等。研究性實驗課程設計由“課程團隊”實施。每門專業課程均由熟悉實驗教學平臺定位和功能的2名以上專業教師組成課程團隊，負責課程設計和實施教學活動。多次反復地動員和部署研究性專業建設工作，并針對具體課程開展“教學研討”，共同商定教學方案。讓每位教師都清楚現有的實驗教學平臺具有哪些功能，各子平臺定位如何，自己會開展哪門課程的研究性教學工作，能做到心中有數、提前準備、各就各位、按章施教。

5 結 語

通過建立健全平臺的建設管理模式與運行機制，保證環境科學類研究性實驗教學平臺的正常運行，加強學生實踐技能的培養和訓練，加強實驗教學環節，調整實驗教學內容、改變不合理的知識技能結構和實驗室功能布局，提高平臺的利用效率、建設效益和對人才培養的服務支撐能力。充分調動各專業系科的積極性、能動性，發揮系科在實驗教學平臺管理中的作用。研究性實驗教學平臺可全面提高實驗教學質量，開拓學生視野，提高學生科學素養，更好地為高校創新人才培養服務。建立以“培養具有創新精神和實踐能力的高級專門人才”為重點的研究性實驗教學平臺，形成特色鮮明、優勢明顯的實驗教學示范中心，對培養具有創新精神和實踐能力的環境科學類高級專門人才具有十分重要的意義。

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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

江蘇省高等教育教改重點資助項目(2013JSJG029)；揚州大學教改課題資助(YZUJX2013-4A)

王小治(1975-)，男，江蘇新沂人，博士，教授，副院長，主要從事資源環境科學方面的教學科研工作。

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

G 642.0；G 482.0

A

1006-7167(2016)01-0202-04