環(huán)境工程實驗室開放模式探索實踐

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摘要:結(jié)合本校建設(shè)廣東省高水平理工科大學的需要，分析了環(huán)境工程實驗室開放必要性，并從時間、實驗內(nèi)容、范圍、儀器設(shè)備、教學模式和管理人員等方面探討了環(huán)境工程實驗室開放模式并付諸于實踐，同時提出了實驗室開放的幾點需要注意的事項。實驗室開放對培養(yǎng)“基礎(chǔ)扎實、精于實踐、勇于創(chuàng)新、敢于創(chuàng)業(yè)”具有新工科特色的高素質(zhì)環(huán)境工程專業(yè)應用型人才具有十分重要的意義。

關(guān)鍵詞:環(huán)境工程;實驗室開放;模式;綜合性;設(shè)計性;創(chuàng)新

實驗室是高校開展實驗教學與科學研究的重要場所，實驗室開放是培養(yǎng)高素質(zhì)應用型創(chuàng)新人才的重要途徑［1－2］。環(huán)境工程專業(yè)作為一個典型的應用型工科專業(yè)，其特點是綜合性、實踐性很強［3］，因此，實驗教學環(huán)節(jié)顯得尤其重要。通過實驗教學，既能加深學生對基本理論知識的理解，又能培養(yǎng)學生的動手能力和創(chuàng)新能力。然而受傳統(tǒng)教學思想的束縛，重理論輕實踐，實驗課是為了驗證理論課而開設(shè)，雖然之前已做了幾次改革，減少了一些驗證性實驗，增加綜合性、設(shè)計性實驗，但是目前仍然以傳統(tǒng)的“照方抓藥”教學模式為主，導致學生依賴性強，缺乏創(chuàng)新思維，加上實驗室只有部分開放，造成實驗室利用率低，儀器設(shè)備閑置。這種現(xiàn)狀顯然已不適應新時代對高素質(zhì)應用型環(huán)保人才培養(yǎng)的需要，進一步改革勢在必行。目前，本校正在努力建設(shè)廣東省高水平理工科大學，其中環(huán)境科學與工程是省級重點建設(shè)學科，其相應的環(huán)境工程專業(yè)是本校重點發(fā)展的典型新工科專業(yè)。該文結(jié)合本校建設(shè)廣東省高水平理工科大學的需要，以2017版本科人才培養(yǎng)方案修訂為契機，在改革實驗教學體系的同時，對環(huán)境工程實驗室開放模式進行探索并付諸于實踐，以滿足本校培養(yǎng)“基礎(chǔ)扎實、精于實踐、勇于創(chuàng)新、敢于創(chuàng)業(yè)”具有新工科特色的高素質(zhì)環(huán)境工程專業(yè)應用型人才的需要。

1環(huán)境工程實驗室開放必要性

實驗室開放是教育部普通高校本科教學專業(yè)評估中重要指標之一，也是高校實驗教學改革與發(fā)展的必然趨勢。通過環(huán)境工程實驗室開放，一方面提高實驗室利用率和儀器設(shè)備使用率，做到資源共享，另一方面提高學生實驗動手能力和分析解決問題能力，促進高素質(zhì)應用型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。通過環(huán)境工程實驗室開放，還可以促進教學與科研的協(xié)調(diào)發(fā)展，并為社會提供環(huán)境監(jiān)測與評價、城市污水處理、工業(yè)廢水治理、環(huán)境咨詢等服務，提高實驗室的社會效益和科研經(jīng)濟效益。因此，實驗室開放顯得十分必要和緊迫。

2環(huán)境工程實驗室開放模式初探

本校環(huán)境工程實驗室總面積約為1200平方米，主要包括環(huán)境分析測試室、環(huán)境評價室、準備室、天平室、污染控制工程室、固廢處理與處置室、環(huán)保室、精密儀器室、樣品前處理室、環(huán)境材料與污染修復室、測量室、機房等10多個分室。環(huán)境工程實驗室除了承擔本專業(yè)全部實驗教學任務外，還對學生和老師開放，實驗室開放的內(nèi)涵和形式多樣化，主要包括時間、實驗內(nèi)容、范圍、儀器設(shè)備、教學模式和管理人員等方面的開放［4］。

2.1時間開放

采用定時開放、預約開放和全天開放等模式。(1)定時開放根據(jù)實驗室的實驗教學安排，通過校園網(wǎng)公布固定的時間向?qū)W生開放，如環(huán)境分析測試室實行定時開放，主要是針對基礎(chǔ)型實驗項目，讓學生進行一些基本實驗操作技能訓練，既提高學生操作技能熟練程度，又加強操作規(guī)范性。(2)預約開放通常是以研究型立項項目的形式進行，學生首先要填寫開放實驗項目申請表，交實驗室主任審批，然后在設(shè)備處網(wǎng)站的實驗室管理系統(tǒng)中申請開放預約，最后實驗室根據(jù)實驗項目內(nèi)容、預約時間，安排指導老師進行實驗項目的指導，如環(huán)保室、環(huán)境評價室、污染控制工程室、精密儀器室一般是實行預約開放。(3)全天開放每天(除上課時間和寒、暑假外)從早上8點到晚上10點對學生開放。如機房實行全天開放，主要是給學生利用機房的專業(yè)軟件完成CAD制圖、課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計、參加計算機技能競賽等。

2.2實驗內(nèi)容開放

(1)結(jié)合計劃課程中綜合性、設(shè)計性實驗項目開放由于大部分課程如《現(xiàn)代測試技術(shù)實驗》、《環(huán)境監(jiān)測實驗》、《環(huán)境工程微生物學》、《水力學與水泵》、《污染控制工程實驗》、《測量學》等的實驗課減少了驗證性實驗，增加了綜合性、設(shè)計性實驗，但課時較少而實驗任務重、內(nèi)容復雜，學生在課堂內(nèi)不夠時間完成，因此實驗室采取定時開放與預約開放相結(jié)合的形式進行開放，統(tǒng)籌安排學生實驗時間和實驗室開放時間，讓學生在老師的指導下，自己查閱相關(guān)資料，設(shè)計一套完整的實驗方案，進入實驗室完成實驗任務。如《環(huán)境監(jiān)測實驗》中的“校園空氣環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測”，屬于綜合性、設(shè)計性實驗，學生自己制訂監(jiān)測方案，設(shè)計實驗路線，并親自配制試劑，選擇儀器，分若干個小組在校園主干道、教學科研區(qū)、教工生活區(qū)、學生公寓、飯?zhí)玫榷鄠€采樣點采樣，測定TSP、PM10、PM2.5、SO2、NO2等指標，并綜合評價校園空氣環(huán)境質(zhì)量狀況［5］。這實驗項目計劃學時為6，在課堂內(nèi)根本無法完成，只有通過實驗室開放才能完成這一系列實驗過程。(2)結(jié)合課程設(shè)計、課程實習、科研訓練開放通過實驗室開放，完成的課程設(shè)計主要包括《水污染控制工程》、《大氣污染控制工程》、《環(huán)境影響評價》、《固體廢物處理與處置》等，完成的課程實習主要有《環(huán)境監(jiān)測》和《測量學》等，每門課程設(shè)計一般是2～3周，課程實習一般是1～2周。另外，學期末安排2周的科研訓練，一般也是通過實驗室開放來完成，科研訓練旨在培養(yǎng)學生的科研能力和創(chuàng)新能力。(3)結(jié)合畢業(yè)論文(設(shè)計)開放畢業(yè)論文(設(shè)計)是學生進入大四的最后一個綜合性實踐教學環(huán)節(jié)，時間安排一般為15周。通過實驗室開放，學生可以帶著畢業(yè)論文(設(shè)計)題目進入實驗室，利用實驗室寬敞的場地、先進的儀器設(shè)備，完成畢業(yè)論文(設(shè)計)過程中的各項工作任務。近年來，環(huán)境工程專業(yè)有超過60%學生利用實驗室開放完成畢業(yè)論文(設(shè)計)，隨著學校招生規(guī)模擴大以及實驗室開放力度加大，利用實驗室開放完成畢業(yè)論文(設(shè)計)的學生還會不斷增加。(4)結(jié)合大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練、實驗室開放創(chuàng)新基金、學生學術(shù)基金等項目開放近三年(2016－2018年)，通過實驗室開放，完成了校級、省級、國家級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練項目60多項，校級實驗室開放創(chuàng)新基金項目和學生學術(shù)基金項目30多項，申報項目以及參加人數(shù)逐年增多。(5)結(jié)合技能競賽、挑戰(zhàn)杯、第二課堂活動開放通過實驗室開放，近三年(2016－2018年)學生參加化學實驗技能大賽、節(jié)能減排競賽、挑戰(zhàn)杯等獲獎20多項。另外，利用實驗室開放的時間組織學生參加第二課堂活動，如酸雨監(jiān)測、土壤污染修復、納米催化劑研制、水污染處理等，充實了學生的課余生活。(6)結(jié)合老師科研課題開放將實驗室向老師科研課題(包括橫向和縱向)開放，一方面對老師的科研課題順利完成提供良好的實驗室資源，另一方面提高參與老師課題的學生科研能力。如2018年的第二次全國污染源普查，本學院承擔了佛山市禪城區(qū)污染源普查任務，本橫向課題經(jīng)費接近500萬元，共有300多名學生和60多名老師參加，利用機房開放，如期完成8400多家企業(yè)調(diào)查表數(shù)據(jù)錄入和統(tǒng)計工作，受到了禪城區(qū)環(huán)保局領(lǐng)導的高度表揚，學生也得到了很好的鍛煉。近三年(2016－2018年)，通過實驗室開放，完成了“基于水動力過程的粵北巖溶區(qū)土地利用方式對鈣遷移、沉積影響機制研究”、“病死豬炭及其改性對重金屬污染土壤的修復機理研究”、“生物質(zhì)炭對酞酸酯類增塑劑污染土壤的原位修復及機理研究”、“新型摻雜鈮(鉭)酸鹽的合成及對氯代酚類持久性污染物的降解研究”、“感潮河涌沉積物中AVS及重金屬元素的環(huán)境響應研究”、“佛山城區(qū)道路交通環(huán)境PM2.5中離子濃度和重金屬污染研究”等20多項國家級、省級、市級縱向科研課程，累計經(jīng)費700多萬元。

2.3范圍開放

實驗室除了滿足環(huán)境工程專業(yè)本科生開放外，還對環(huán)境科學、人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃兩個專業(yè)本科生開放，也對校內(nèi)相關(guān)專業(yè)如化學工程與工藝專業(yè)本科生開放，同時還對本校市政工程方向的碩士生以及與其他兄弟院校聯(lián)招的碩士、博士生開放，也對從事科學研究的老師開放。

2.4儀器設(shè)備開放

實驗室開放也包括了儀器設(shè)備開放，不管是通用儀器(如分析天平、分光光度計、pH計、電導率儀、大氣采樣器、烘箱、馬福爐等)還是大型精密儀器(如原子吸收光譜儀、電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀、元素分析儀、離子色譜儀、高效液相色譜儀、氣相色譜儀、總有機碳分析儀等)，都做到公開化，設(shè)置資源共享平臺，面向師生全面開放，更好地發(fā)揮儀器設(shè)備的使用效益。

2.5教學模式開放

教學模式做到開放，改變原有的“照方抓藥”教學模式，并由“填鴨式”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皢l(fā)式”，讓學生參與介紹預習的實驗內(nèi)容，示范實驗操作，老師提出問題，讓學生帶著問題去做實驗，啟發(fā)學生獨立思考，最后解決問題。整個實驗過程的教學模式靈活多樣，體現(xiàn)以學生為中心，服務于學生的教學理念，真正實現(xiàn)“學生為主體、教師為主導”的“開放式”實驗教學模式，提高實驗教學質(zhì)量。

2.6管理人員開放

打破原來各自為政、一人只負責管理各自實驗分室的模式，建立實驗分室之間的橫向聯(lián)系，專職實驗員之間加強合作，共同管理實驗室。同時，設(shè)置勤工助學崗位作為助理實驗員，招收認真細致、責任心強的優(yōu)秀學生作為助管參與實驗室開放管理工作，構(gòu)建高效的開放管理模式。

3實驗室開放注意事項

在實驗室開放的同時，還需要注意以下幾方面事項。

3.1儀器設(shè)備使用安全方面

要求學生嚴格按照操作規(guī)程正確使用儀器設(shè)備，如使用烘箱、馬福爐、電爐、消解爐等高溫設(shè)備時，必須有專人看管，絕不允許高溫設(shè)備開著過夜，又如使用大型精密儀器時要有操作資格證專職人員指導，保證各類儀器設(shè)備安全、良好運行。

3.2危險化學品管理方面

為避免危險化學品帶來的安全隱患，要強化易燃易爆性、毒性、放射性等危險化學品的管理，從購買、儲存、使用到實驗后處理，整個過程都要嚴格把關(guān)，辦理相關(guān)審核審批手續(xù)，并做好記錄。

3.3三廢排放方面

在實驗中用到的如液氨、鹽酸、乙醇、乙酸、苯等揮發(fā)性試劑，或者有可能產(chǎn)生有毒有害氣體的實驗(如土壤重金屬含量測定需要酸式消解)，都要求在通風櫥內(nèi)操作，嚴格控制有毒有害氣體的排放。實驗中的各種有害廢液、固體廢棄物嚴禁亂排、亂丟，一定要用專門容器收集，定期交給有資質(zhì)單位統(tǒng)一處理。3.4實驗室衛(wèi)生方面在加強學生實驗室安全教育的同時，還要求學生不得帶任何食物、飲料進入實驗室，不得亂丟垃圾，實驗結(jié)束后做好實驗室清潔衛(wèi)生工作，保持實驗室整潔干凈。

4結(jié)語

經(jīng)過近幾年環(huán)境工程實驗室開放模式的探索與實踐，開放的成效顯著，成果喜人。實驗室開放不僅提高了學生的動手能力、創(chuàng)新能力和科研能力，而且提高了實驗教學質(zhì)量。實驗室開放是高校一項長期且有意義的工作，本校環(huán)境工程實驗室開放模式還需要重點思考，不斷探索與實踐。相信只要師生們共同努力，繼續(xù)加強實驗室開放管理，進一步完善實驗室開放機制，就能推進實驗室開放的可持續(xù)發(fā)展，為社會輸送一批又一批“基礎(chǔ)扎實、精于實踐、勇于創(chuàng)新、敢于創(chuàng)業(yè)”具有新工科特色的高素質(zhì)環(huán)境工程專業(yè)應用型人才，滿足本校建設(shè)廣東省高水平理工科大學的需要。

參考文獻

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作者：關(guān)共湊 徐頌 楊富國 單位：佛山科學技術(shù)學院環(huán)境與化學工程學院