環境工程實驗教學示范中心的建設與實踐

呂綠洲　林海　陳秀枝　周遠松　馮瑞　劉娉婷

[摘 要]該研究闡述了環境工程實驗教學示范中心的建設實踐，對實驗教學體系、隊伍建設、資源整合、管理及運行模式等方面進行探索，提高了教學效果，具有很好的借鑒意義。

[關鍵詞]實驗室改革；隊伍建設；實驗教學；示范中心

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2017）11-0066-03

實驗教學具有直觀性、實踐性、綜合性與創新性等特點，在加強對學生的素質教育與創新能力方面有著重要的、不可替代的作用。[1][2]北京科技大學環境工程實驗教學示范中心（下文簡稱示范中心）作為北京市級實驗教學示范中心，幾年來通過在教學體系、隊伍建設、管理與運行機制等方面進行綜合的改革與創新，在人才培養上取得了顯著成效。

一、實驗教學改革

（一）構建實驗教學新體系

社會發展需要高素質的綜合性人才，這樣的人才不僅要有較強的動手實踐能力，更要具有一定的創新精神。然而在我國高等教育的傳統理念中，實驗教學作為高等教育的輔助手段，只是依附于理論教學，實驗教學對人才實踐與創新能力培養的作用沒有得到充分的認識；教學內容大都是演示性、驗證性實驗，涉及的只是單一的知識點；實驗教學的系統性不強，缺乏綜合性、設計性、創新性、研究性的實驗；實驗教學以教師講解、演示為主，學生處于被動接受知識的狀態，學生的創新積極性不高。這些嚴重影響了高校實驗教學質量的提高，以及對學生綜合實踐能力、創新意識和創新能力的培養。示范中心自成立以來，嘗試對傳統實驗教學課程體系進行改革，完善實驗教學體系，實行“全程化、多層次”教學，并取得顯著成效。

“全程化”是經過能源與環境工程學院和示范中心的共同努力，創造條件，使本科生在大學四年期間都能方便開展實驗、實踐、創新活動，實現實驗教學全程化。

實驗教學新體系按照知識、能力、素質并重的人才培養要求，依據教學目標、有關知識點的數量及難易程度和對學生實驗技能的要求，將實驗課程按照循序漸進的原則進行設置，分為基礎實驗，綜合性、設計性實驗，創新性實驗。在課程設置中應盡量減少單一的基礎性實驗，增加綜合性、創新性的實驗比例。三個層次的實驗內容設置要求由低到高，從基礎知識和技能訓練到綜合能力培養，形成了階梯式的實驗課程體系，在提高學生的實踐技能、培養學生的研究能力方面發揮了重要作用。

在實驗教學改革中，示范中心把重心放在實驗項目的開發與創新上。示范中心的人員通過與任課教師展開廣泛交流而制定的實驗內容大都取材于實際工程、科研項目和生活中的常見現象。不斷地通過巧妙設計，將有關的科研項目和研究成果，開發為本科生的科技創新項目，極大地提高了學生的學習興趣和創新意識。

示范中心加大綜合性、設計性實驗的開設力度。在教學活動中，改革傳統實驗教學內容，增設綜合性、設計性和研究性實驗，把科學訓練和學生創新精神培養放到突出的位置上，充分發揮學生的創新主觀能動性，突出培養學生對所學知識的融會貫通，發現、分析和解決問題的能力，全面提高學生的綜合素質。

（二）改革實驗教學的方法與手段

1.變“實驗教學”為“試驗教學”

環境工程研究與設計是針對我校環境工程專業辦學特色而開設的獨有的課程，對這門課程的教學內容、實驗內容、設計內容進行整體設計，將分散的專業課教學內容按照基本原理—工藝—設備—工程應用系統化[3]，使學生將所學知識有機融合在一起并在三維空間展開，充分體現了我校環境工程專業以環境治理為教學中心任務的辦學特色。

環境工程是實驗科學，我校在與環境工程研究與設計課程配套的實驗課研究方法訓練中將“實驗教學”改為“試驗教學”，確定要求后，由學生自己設計實驗內容、制訂實驗方案并且開展實驗。學生在實驗過程中不斷發現問題，改進實驗，提高了發現、分析、解決問題的能力。在研究方法訓練考核中，不單單強調實驗結果的正確性，更注重對實驗過程的考核。教師要引導學生真正動腦思考，自己動手去做，用心去觀察。開放式實驗室的建立和不斷完善，使得學生可以在一定程度上自主確定實驗方案，增加實驗內容，改進試驗的研究方法。

2.實驗要求與考核方式

將學生定位為實驗設計者，把每一個具體的實驗項目視為一個載體，通過這一載體，不僅使學生熟悉儀器的功能及使用方法，掌握實驗方法，并且通過實驗中的數據采集和處理，實驗現象的記錄和描述，實驗結果的分析和表達，使學生的觀察、分析及研究能力得到很大提高。

倡導探究性自主學習，加強討論環節。實驗過程和實驗數據檢查環節加強了引導和討論，培養了學生的探究性實驗思維。

在多年實驗考核方式改革經驗的基礎上，改變只憑實驗報告決定實驗成績的舊方法，提出以“實驗設計+實驗操作+實驗報告”的綜合評價方式評定學生的學期成績。鼓勵學生有自己的想法，有自己的側重點和特色。

二、師資隊伍建設

建設一支高水平的實驗教學師資隊伍是順利開展實驗教學改革的關鍵，也是教學質量可持續提高的根本保證。示范中心制定人才培養計劃，采用“外引內培”的方針建設實驗教學師資隊伍。（1）內部培養。鼓勵青年教師繼續進修，在職攻讀博士、碩士學位；鼓勵和支持骨干教師、學術帶頭人從事實驗教學，將科研成果引入實驗教學；每年定期組織教師進行實驗技能培訓和技術交流，不斷提高實驗室人員的素質和工作水平。（2）外部引進。有計劃地從國內外其他高校引進一批博士、碩士到示范中心從事實驗教學工作。對新進教師進行崗位培訓，采用實驗教學試講、專家點評與教學規范化學習相結合的方式。（3）制定示范中心人才培養計劃以及教師個人發展規劃，使示范中心人才培養按照知識結構、學歷結構、年齡結構合理配置的良性循環運行。

三、創新管理與運行模式

（一）開展管理模式改革

示范中心由以前依附在各個系下的9個實驗室整合而成，實行院校兩級管理的主任負責制。由1名副院長擔任示范中心主任，另設1名常務副主任。主任負責實驗中心的發展規劃和人力資源，為示范中心的發展把握方向；常務副主任負責示范中心的日常管理，執行國家和學校的政策措施，制訂具體的實施方案，提出實驗改革思路。各實驗室主任對示范中心常務副主任負責，示范中心常務副主任對示范中心主任負責。這就打破了環境工程實驗室依附于環境工程系，實驗教學依附于理論教學的傳統格局，管理更直接更高效。endprint

（二）資源重組，優化配置

我院現有環境工程、生物技術、生態工程、土木工程、礦物資源工程、安全工程這6個本科專業。從學科性質上看，各個專業之間跨度較大，因此擁有的儀器設備多樣化。示范中心將6個專業的儀器設備整合起來統一管理，實現了資源共享，使實驗資源得到了充分的利用。并且在教學上相互借鑒，相互滲透，對培養綜合性人才起到了良好作用。

（三）實驗室開放運行[4]

1.時間開放。公共實驗室實行全天24小時開放制度。除開展實驗教學外，還為本科生科技創新實驗、畢業論文設計及教師科研實驗提供實驗場地。

2.設備開放。大型儀器設備建立共享平臺，對全社會開放，并定期組織設備操作技術培訓與講座。

3.實驗內容開放。實驗教學中給學生更多的主動權，學生可以選擇自己感興趣的課題，從制訂實驗方案到實施實驗計劃再到總結匯報均由學生自己解決。實驗教師僅給予有限的啟發引導。

4.對外開放。示范中心除完成規定的實習、實驗和相關實驗教學任務外還面向全校為科研服務，對社會開放，實現資源共享，避免了重復建設。尤其是大型儀器設備，包括寒暑假在內全天候為學生、教師和社會開放，提高了實驗和設備的利用率。[5]

（四）構建實驗教學信息服務平臺

示范中心還建立了實驗教學信息服務平臺，該平臺面向全校師生開放。通過該平臺實現制度、文件的在線共享，實時發布各種公告通知，并實現師生教與學的在線交流，拓展了實驗教學的空間。

該平臺還向全校師生提供各種教學資源，如精品課程視頻、講義、實驗設備的操作規程、試題庫等，并且開通了網上實驗室安全教育與考試系統及危化品的采購與管理平臺。

四、教學改革成果

示范中心經過多年的教學改革實踐，取得了許多教學成果：承擔國家級、省部級、校級教學研究項目28項，獲省級教學成果獎1項；承擔科研項目448項，其中國家級52項，省部級141項；承擔橫向項目255項；承擔省部級及以上相關項目26項，獲得專利5項。支撐本科生創新項目83項，指導學生獲得成果73項，公開發表論文42篇。新出版實驗教材17部，新編寫實驗講義9部，發表教學研究論文27篇。

示范中心的學生科技創新教學體系建設特色明顯，吸引了清華大學、北京航空航天大學、北京農業大學、山東大學等學校來校交流。示范中心自主研發的監測實驗教學設備得以應用于電力、冶金、化工、鋼鐵等行業的監測、化驗分析方面，實現了科研、教學成果化。

示范中心5年來承辦國際交流220人次，接待了來自美國、德國、澳大利亞、日本等國的多名環境學界學者參觀訪問，并與德國斯圖加特大學、美國耶魯大學、德國國家UFZ環境研究中心、意大利國家研究委員會、臺灣屏東大學、臺灣朝陽科技大學、香港科技大學等著名大學、研究機構建立全面合作關系，大大提升了院校的國際知名度。

五、結語

通過多年建設，示范中心的軟硬件條件得到了很大改善，實驗隊伍不斷壯大[6]，已有一定的基礎和實力，但距世界一流實驗室還有一定距離。實驗室建設既是一項系統工程[7]，也是一項長期工程，需要國家及學校的大力支持和全體教師不懈的努力。示范中心將以質量工程建設為契機，不斷深化實驗教學改革，進一步完善實驗室管理機制，加強與國內外同行的交流與合作，發揮實驗室的最大功效，為全國高等學校實驗教學改革提供示范經驗，為培養具有國際競爭能力的優秀人才做出更大的貢獻。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 錢新明，宋慶，白玉白，等. CdS敏化對TiO2納米薄膜電極光生電荷轉移特性的影響[J].高等學校化學學報，2000（2）：295-297.

[2] Yang ZH， Zhang P. Modification of surface morphology and optoelectronic response in porousSi films by electrochemical methods[J]. JVac SciTechnolB， 1997（5）：1604-1606.

[3] 滕利榮，孟慶繁，逯家輝，等.國家級生物實驗教學示范中心建設的研究與實踐[J].中國大學教學，2007（7）：36-38.

[4] 陳劍鋒.搞好省級實驗教學示范中心建設 提高學生動手實踐能力[J].中國現代教育裝備，2011（9）：40-42.

[5] 錢大益，孫建林，劉云，等.材料實驗教學示范中心建設的啟示[J].實驗技術與管理，2009（5）：114-117.

[6] 盧佃清，李新華，王勇，等.大學物理實驗教學示范中心建設的實踐與思考[J].實驗室研究與探索，2011（6）：108-111.

[7] 劉榮英，朱燕君.高校實驗教學示范中心建設的思考[J]. 理工高教研究，2008（2）：127-129.

[責任編輯：龐丹丹]endprint