环境科学专业开放性实验初探

　　随着社会的发展，国家对高等教育提出了更高的要求,学生的实践能力和创新能力日益受到重视,实践教学体系在高校人才培养中占有的地位也越来越重要。各高校的实验教学改革已在以各种形式展开,开放实验是实验教学改革中的一项重要内容。开放实验突破传统封闭式实验教学的限制，是一种动态、开放、自主、多元的全新实验教学模式m。在开放式实验教学模式中，不同层次的学生可以依据自己的兴趣爱好，自主选择实验内容、实验时间和实验方案等，可以培养学生的动手操作能力、科研能力、分析问题和解决问题的能力。因此,我们在专业实验教学中，一方面加强基本实验技能训练、完成基础实验教学,另一方面将实验教学大纲所规定的实验进行调整,尝试将部分实验项目改为开放实验。

　　1环境科学专业实验教学的现状

　　环境科学是一门正在发展中的新兴学科,环境问题的出现往往是多种因素相互作用的结果。环境问题的解决也往往是基于对多种因素之间相互联系和相互作用的分析，具有高度的综合性和实践性。这就要求培养出的学生不仅具有扎实的理论基础，而且要具有分析环境问题和解决环境问题的综合技能。我校环境科学专业的历史较长,而本科生的招生是从2004年开始，虽然办学基础好,但环境科

　　学专业实验教学环节还有很多要改进的地方。目前,环境科学的专业实验是独立设课，专业实验课程名称为“环境科学专业综合实验”112个学时，其中，验证性及演示实验约占70%,综合性、设计性实验约占30%,综合性、设计性实验的比例偏低，这对培养学生独立解决实际问题的能力及创新能力不利。

　　2开放性实验项目的确定

　　开放实验包括时间与空间的开放、实验内容的开放和教学环境的开放[3-4],需要建立相关的体系和硬件条件的支撑。所以，开放模式和开放程度要根据实际情况进行才能取得较好的效果。笔者根据本院自身的实际情况，结合传统的实验教学尝试性将部分实验改为开放性实验。目前,专业实验课程中的验证及演示实验比例太高，这部分实验大部分需进行整合、调整，综合性、设计性实验也需进行优化。我们的改革思路一是对一些操作简单、步骤少、耗时短的实验可以将几个实验整合成一个实验。如大气中总悬浮颗粒物(TSP)的测定原为一个4学时的独立实验,该实验非常简单,装上滤膜将采样器启动后学生就没有多少需动手操作的环节了。因此,将它与同是监测大气指标的实验如大气中二氧化硫的测定合在一起在4个学时内完成，因这两个指标的监测都是用大气采样器，可同时进行采样。节省下来的学时可以用来安排开放性实验。二是将一些验证或演示实验直接转化成开放实验，如SBR法处理废水工艺实验是演示实验，因为课时数的限制,原来该实验只是演示工艺流程，改成开放实验的话,学生可选择不同种类的废水进行实验,研究各工艺参数对废水处理的影响。通过对原实验项目和内容的整合、调整，确定4个实验项目作为开放实验，这4个实验项目分别为土壤中重金属的测定、SBR法处理废水工艺实验、土壤中有机污染物的测定和环境样品中多氯联苯（PCBs)的测定。

　　3开放性实验教学过程

　　开放性实验教学模式是相对于传统封闭式实验模式而言的，它的主要特点是以学生为主体,注重在实验过程中锻炼创新思维，培养发现新问题和解决问题的能力，教师只起启发与引导的作用,要求学生有一定的专业实验基础。所以，我们的开放性实验安排在学生已完成专业实验课程学习，掌握了环境领域中常用的各种指标如COD、BOD、三氮、总磷等的测定方法以后。开放实验的整个流程如图1所示,首先学生根据自己的爱好从4个开放实验项目中选择2个,通过查阅文献，设计好实验方案;然后与实验中心的教师讨论确定最终实验方案,预约实验时间，并自行准备实验所需的所有试剂和其它实验材料、自主完成实验装置的组装、仪器设备的调校,独立操作实验装置和仪器；实验完成后进行实验数据整理和数据处理分析并写出实验研究报告和心得体会。

　　4开放性实验所需具备的条件

　　4.1 实验仪器设备和实验材料的保障

　　环境科学是多学科相互渗透、高度综合的交叉科学,科研和教学涉及到的实验设备和分析仪器不仅种类多，而且对仪器的灵敏度和配置要求高。开放性实验教学的目的是要培养学生的综合素质、创新能力及独立分析和解决问题的能力，开放性实验要想取得好的效果，就必需有这些现代化的仪器设备作为支撑。经过“985工程“211工程”及学校新校区的建设后，我院教学平台配备了一批日常教学所需的仪器设备和装置，科研平台配备有一批现代化的大型仪器如红外光谱仪、元素分析仪、ICP、GC-MS、LC-MS、TOC分析仪、孔径及比表面积测定仪、激光粒度测定仪及荧光显微镜、电子显微镜等。仪器设备的硬件条件可保障开放实验的顺利施行。另外，学校也非常重视实验教学的改革,鼓励各学院实验中心开设开放性实验。因开放性实验教学相对于传统实验教学,实验材料消耗高,设备处设有开放实验专项的资金资助，各学院可以申请开放实验的经费。

　　4.2 开放科研平台

　　科研平台的先进大型仪器是科研工作的重要基础,主要为本院的教师、研究生的科研工作提供服务,并收取一定的仪器维护费和实验耗材费用。这些大型仪器因为价值较大、操作复杂、维护、使用费用高及单台性,很少在本科实验教学中使用。本科教学实验所使用的仪器设备一般是国产的，都比较简单,而且相对落后。而在科技发展日新月异的今天,学生在学校不仅是学习经典的基础理论,更应学习新的科学技术，了解学科发展的动向和前沿。开放性实验是本科生利用科研平台、学习和掌握大型仪器的使用、提升综合能力的机会。目前科研平台有专人管理,有完善的管理制度及仪器分析测试程序,每台仪器还配有仪器协管员1~2名，具有向本科生开放的条件和基础，采取向研究生开放的方式对本科生免费开放。

　　4.3制订实验室开放管理制度

　　制订实验室管理制度是实验室开放的保障。针对实验室开放的具体事宜，制订实验室守则、实验室安全管理制度、仪器设备使用守则、大型仪器设备管理办法、大型仪器设备对外开放制度、仪器设备损坏丢失赔偿制度、低质易耗器皿赔偿制度、实验室卫生制度、实验室使用登记、实验室药品使用记录等,用健全的规章制度保障开放性实验的顺利实施。

   4.4加强实验团队建设

　　因为实验教学内容的更新、实验教学模式和管理模式的改变,对实验团队成员提出了更高的要求,只有稳定的、高素质的、有创新能力实验团队才能满足开放性实验的高标准要求M。所以,一方面学校要提供培训进修机会给实验团队的教师，提高实验团队的业务水平；另一方面,教师也要提高对自己的要求，加强自身的学习修养，提高自身素质。另外,因为开放实验学生不是集中实验而是比较分散，而且实验室开放时间也延长了很多，所以，需要更多的实验指导教师。但因编制问题，增加实验室教师的人数非常困难。为了解决这个问题,近年来,我校鼓励博士研究生、硕士研究生到实验室当助理,研究生助理在实验室经过培训，工作一段时间后,就可胜任开放性实验的指导工作。

　　5结束语

　　开放性实验教学是以培养学生的综合素质、专业能力、创新能力及独立工作能力为目标的教学体系,在教学改革中具有重要意义。目前,我院的开放性实验教学尚属初步探索阶段,还存在一些要改进的地方,如开放实验项目的数量需增加和优化,实验室的内部管理需要加强、实验室的各项规章制度需要完善、实验室队伍的建设还需加强。我们将针对目前存在的问题在今后开放性实验探索中不断完善和补充,让学生通过开放性实验实践能力真正得到锻炼、综合素质得到提升。