環境工程類開放性實驗室建設
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摘要:結合蘇州科技學院環境與市政工程綜合訓練中心的建設過程，探索開放實驗室建設如何從發揮學生的主動性、積極性著手，提高其對實驗的興趣，以加深對理論知識的理解，提高學生動手能力，促進本科生參與科研活動，撰寫科研成果，提高教學質量。
工程實驗是將理論教學與實際應用相結合的一個重要途徑，特別是對于環境工程類專業，其開設的實驗室項目內容直接影響到學生對處理工藝的理解、消化、使用等。蘇州科技學院環境與市政工程綜合訓練中心是2011年申報的江蘇省高等學校實驗教學與實踐教育中心建設項目，重點加強開放實驗室建設，建立了水污染控制工程、水質工程學、環境分析監測、生物微生物等開放實驗室，為學生進行創新項目研究、科研研究、學科競賽和自主創新活動提供了良好的平臺，極大地提高了學生思考、分析、解決問題的能力。從開放實驗室幾年的運行結果可知，其建設具有重要意義。
1環境工程類專業開放性實驗教學的優勢
環境工程類專業培養的學生主要是應用型人才，而目前該專業人才整體需求的企業崗位落實難，用人單位有崗位需求但無人可用，這就要從大學教育中反思。大學生對于專業實踐能力的獲得主要來源于課程實驗教學活動，而現今常規實驗的指導書中都有詳細的實驗目的、原理、方法步驟、儀器設備的使用方法、注意事項及所需測定的指標等，實驗教師按照指導書將全部內容直接灌輸給學生，大部分學生被動接受教師的講解，按照指導書的方法和步驟去操作，實驗過程無需多想，過程也會很順利。這樣導致學生對實驗的感受不深刻，對設備的運行原理、儀器的操作使用不熟悉，也發現不了實驗過程的問題，無法激發對實驗課程的積極性，對理論教學也沒有起到該有的輔助作用。真正能取得較好效果的實驗是靈活性強、允許學生自主進行設計的實驗。因此，需將一部分常規實驗逐步調整為開放性、設計性實驗，同時把實驗室建設為開放性實驗室［1－4］。開放性實驗有如下優勢:第一，能提高學生學習的主動性。開放性實驗可由學生自由組合成實驗小組，部分實驗項目由學生根據自己的興趣和需要自選，如此實驗就不是一件痛苦的事情了，學生也不會為逃避煩悶的實驗而尋找各種理由了。第二，能提高學生獨立工作及團隊協作的能力。實驗前，每位學生須對自己所選實驗的原理、方法、要求等進行充分的了解，尋找相關資料，了解實驗設備，準備實驗，組員間相互討論，從實驗器具的準備、試劑的配制、實驗過程的觀察、實驗數據的記錄到實驗結果的整理，都由學生獨立完成，使學生的獨立工作及團隊合作能力明顯提高。第三，使學生對科研有初步的認識。參與開放性實驗的學生，需要自己確定實驗項目，參與整個實驗的各環節，且還需與老師有較深的交流，已完成了簡單科研所需進行的一系列過程。第四，有利于提高教學質量。開設實驗課程的主要目的之一就是輔助課堂理論教學，使學生對所學理論知識有直觀的認識，保證教學效果。學生一旦認真進行實驗，既能接觸到一些與專業有關的設施，也能對理論知識更深入地了解，極大地加深了印象，并能對課堂上的理論學習產生更濃厚的興趣。經常參與開放性實驗的學生，動手動腦能力較強，對畢業論文的質量也是一種保證。
2開放性實驗的設置
開放性實驗室是一個平臺，但并不是簡單地將實驗室門打開，讓學生自由進出，而應該注重創建開放性實驗項目和對學生能力的培養［5－6］。
2．1設計綜合型實驗
主要是本科教學基礎性、論證性實驗的延伸。鼓勵學生根據實驗室內的設施，經本人申請、指導教師同意、實驗室審核后，應用所學專業知識自行設計實驗方案并自主完成。我校環境類開放的實驗室有水污染控制工程實驗室、水質工程學實驗室、環境監測實驗室等，學生進入后，可進行常規的混凝沉淀實驗、氣浮實驗、生活污水及工業廢水的生化處理實驗以及給水處理實驗等多項實驗的設計、實施、水質分析監測等，可以讓學生進一步熟練掌握各種實驗技術和方法，提高實驗能力。
2．2研究創新型實驗
結合大學生創新項目及教師科研項目，在教師指導下獨立進行實驗。學生可根據實際項目自行設計實驗項目，制作反應器、控制實驗參數等，以尋求到針對某種處理或者分析的新手段，可以用于改進教學方法、改良教學設備和制作教學課件等，可以獲得論文、研究報告，申報專利、獎項等成果。
3開放性實驗室建設的思路
3．1開放實驗從“小”開始
對于一個新建設的開放性實驗室，所的實驗應從小部分學生少量實驗開始。教師選擇少量學生進行實驗試做，尋找問題，并讓學生提出合理化建議，之后進行匯總，同時也能方便快速地解決出現問題，由此能摸索出一些學生的興趣點及存在的問題，讓實驗計劃更合理。每次開放實驗只上少量學生集中精力開始試做個別的開放性實驗，不能追求多量化、全面性。如環境工程專業類的混凝實驗，原是一個按部就班的驗證型實驗，通過調整后改為開放型實驗，全部由學生選擇實驗廢水類型與配制藥劑、控制各種反應條件等。通過單個的實驗，獲得最多的經驗，再逐步擴展到其他實驗。
3．2指導教師盡心盡責
3．2．1提高指導教師的積極性
開放性實驗會占據實驗指導教師大量的時間和精力，要求教師主動參與開放性實驗的教學，防止應付性地完成任務，避免開放性實驗有名無實、降低實驗的效果。學院應制定針對性的政策措施，如增加每個實驗的課時數及課時費等，提高教師指導開放性實驗的積極性。
3．2．2豐富指導教師的工程經驗
環境工程類實驗開放的目的是讓學生在大學期間掌握一定的實際操作技能，這就要求指導教師本身的實踐經驗較為豐富，能夠判斷學生所制定的實驗思路和步驟等是否合理，能解決實驗過程中出現的各種問題、現象。如教師本身沒有工程經歷，只停留在理論層面，那么在開放實驗過程中則無法指導學生去觀察實驗現象、判斷實驗結果，如混凝膠體的大小、生物菌的生長狀況、分析過程中各種影響因素的去除等，這都直接影響到實驗效果［7］。
3．2．3確保指導教師的實驗指導時間
開設開放性實驗，學生進行實驗的時間大大增加，而且很多實驗不能在8小時內完成，會占用晚上的時間，甚至包括周末等;同時，實驗設備一旦出現問題，也需要教師及時到場處理，使得指導教師的時間安排存在極大的不確定性。這就要求指導教師安排好自己的工作，確保實驗指導時間，防止實驗因時間長而導致失敗或者無法進行下去。蘇州科技學院的開放性實驗室引入了研究生協助管理體制，教師如遇特殊情況不能在實驗室，可安排指定的研究生負責管理，并將實驗情況向指導教師匯報。
3．3實驗管理系統高效運作
開放實驗室的最終落實在于網絡化的平臺管理，通過平臺使師生形成職責清晰、互動有序、運行有效的實踐組織體系。我校的環境與市政工程綜合訓練中心建立了一套完整的實驗管理系統平臺，實現了校內、校外隨時對中心的實驗設備、實驗項目等查詢，開放實驗的預約，實驗報告的提交，實驗成績的錄入等，為開放實驗室的高效運作提供了良好的保障［3］。
3．3．1實驗前期的預約
想要開放性實驗效果達到最佳，需要教師、學生、實驗室、實驗設備幾方面的完美融合。教師將能夠開放的實驗室、實驗設備都錄入系統，學生制定詳細的實驗方案及計劃后進行預約實驗，教師根據學生預約情況進行實驗的合理安排，這些內容及過程全部在實驗管理系統內完成，大大縮短了前期的時間。
3．3．2實驗過程的監督
在實驗進行過程中，要求進行實驗的學生隨時在系統內錄入實驗時間、實驗過程、實驗問題等內容，教師根據內容進行全程指導及監督，以確保實驗的效果。
3．3．3實驗完成的考核
蘇州科技學院建設的實驗教學管理系統有一套完善的實驗效果考核制度，包括從實驗預約至實驗成績考核的所有開放實驗過程信息，對學生實驗過程中的平時成績、實驗報告的結果進行評判，以起到督促學生的作用。
3．4實驗室安全管理嚴格規范
實驗室的正常運行首先基于實驗室不出現任何安全事故。因實驗室是24小時開放的，所需的水、電、藥等量較大，這就導致實驗室內存在大量的安全隱患，最近出現的某高校實驗室爆炸就是因為管理不善而導致。環境工程類的開放性實驗室安全隱患主要有以下幾個方面:1)易制毒、腐蝕性化學藥品如苯系物、硫酸、鹽酸等使用量非常大，且經常為大家所忽視;2)實驗過程中的爆炸性如化學反應過程、蒸餾過程等沒控制好;3)機械、電、燙傷等傷害，如被電機、攪拌機碰傷、高溫燙傷等。這就需要制訂非常完善、有效的管理制度，且要求實驗室管理員做到每日檢查匯總。
參考文獻:
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［3］黃方，李曉恩，周恒國．環境工程專業實驗教學與創新人才培養［J］．實驗技術與管理，2014(8):174－176．
［4］王伯光，尹華，張娜．環境科學與工程專業實驗教學改革理論探索與實踐［J］．云南農業大學學報，2008，2(1):68－71．
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［7］吳麗民，劉美龍，胡巧云．開放微生物實驗室的實踐與探討［J］．福建教育學院學報，2009(4):122－125．
作者：吳建華 劉鋒 單位：蘇州科技學院環境科學與工程學院
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