環境工程實驗室開放模式探索實踐

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摘要:結合本校建設廣東省高水平理工科大學的需要，分析了環境工程實驗室開放必要性，并從時間、實驗內容、范圍、儀器設備、教學模式和管理人員等方面探討了環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“基礎扎實、精于實踐、勇于創新、敢于創業”具有新工科特色的高素質環境工程專業應用型人才具有十分重要的意義。

關鍵詞:環境工程;實驗室開放;模式;綜合性;設計性;創新

實驗室是高校開展實驗教學與科學研究的重要場所，實驗室開放是培養高素質應用型創新人才的重要途徑［1－2］。環境工程專業作為一個典型的應用型工科專業，其特點是綜合性、實踐性很強［3］，因此，實驗教學環節顯得尤其重要。通過實驗教學，既能加深學生對基本理論知識的理解，又能培養學生的動手能力和創新能力。然而受傳統教學思想的束縛，重理論輕實踐，實驗課是為了驗證理論課而開設，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、設計性實驗，但是目前仍然以傳統的“照方抓藥”教學模式為主，導致學生依賴性強，缺乏創新思維，加上實驗室只有部分開放，造成實驗室利用率低，儀器設備閑置。這種現狀顯然已不適應新時代對高素質應用型環保人才培養的需要，進一步改革勢在必行。目前，本校正在努力建設廣東省高水平理工科大學，其中環境科學與工程是省級重點建設學科，其相應的環境工程專業是本校重點發展的典型新工科專業。該文結合本校建設廣東省高水平理工科大學的需要，以2017版本科人才培養方案修訂為契機，在改革實驗教學體系的同時，對環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“基礎扎實、精于實踐、勇于創新、敢于創業”具有新工科特色的高素質環境工程專業應用型人才的需要。

1環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評估中重要指標之一，也是高校實驗教學改革與發展的必然趨勢。通過環境工程實驗室開放，一方面提高實驗室利用率和儀器設備使用率，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，促進高素質應用型創新人才的培養。通過環境工程實驗室開放，還可以促進教學與科研的協調發展，并為社會提供環境監測與評價、城市污水處理、工業廢水治理、環境咨詢等服務，提高實驗室的社會效益和科研經濟效益。因此，實驗室開放顯得十分必要和緊迫。

2環境工程實驗室開放模式初探

本校環境工程實驗室總面積約為1200平方米，主要包括環境分析測試室、環境評價室、準備室、天平室、污染控制工程室、固廢處理與處置室、環保室、精密儀器室、樣品前處理室、環境材料與污染修復室、測量室、機房等10多個分室。環境工程實驗室除了承擔本專業全部實驗教學任務外，還對學生和老師開放，實驗室開放的內涵和形式多樣化，主要包括時間、實驗內容、范圍、儀器設備、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)定時開放根據實驗室的實驗教學安排，通過校園網公布固定的時間向學生開放，如環境分析測試室實行定時開放，主要是針對基礎型實驗項目，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，然后在設備處網站的實驗室管理系統中申請開放預約，最后實驗室根據實驗項目內容、預約時間，安排指導老師進行實驗項目的指導，如環保室、環境評價室、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軟件完成CAD制圖、課程設計、畢業設計、參加計算機技能競賽等。

2.2實驗內容開放

(1)結合計劃課程中綜合性、設計性實驗項目開放由于大部分課程如《現代測試技術實驗》、《環境監測實驗》、《環境工程微生物學》、《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、設計性實驗，但課時較少而實驗任務重、內容復雜，學生在課堂內不夠時間完成，因此實驗室采取定時開放與預約開放相結合的形式進行開放，統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，自己查閱相關資料，設計一套完整的實驗方案，進入實驗室完成實驗任務。如《環境監測實驗》中的“校園空氣環境質量監測”，屬于綜合性、設計性實驗，學生自己制訂監測方案，設計實驗路線，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、教工生活區、學生公寓、飯堂等多個采樣點采樣，測定TSP、PM10、PM2.5、SO2、NO2等指標，并綜合評價校園空氣環境質量狀況［5］。這實驗項目計劃學時為6，在課堂內根本無法完成，只有通過實驗室開放才能完成這一系列實驗過程。(2)結合課程設計、課程實習、科研訓練開放通過實驗室開放，完成的課程設計主要包括《水污染控制工程》、《大氣污染控制工程》、《環境影響評價》、《固體廢物處理與處置》等，完成的課程實習主要有《環境監測》和《測量學》等，每門課程設計一般是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，科研訓練旨在培養學生的科研能力和創新能力。(3)結合畢業論文(設計)開放畢業論文(設計)是學生進入大四的最后一個綜合性實踐教學環節，時間安排一般為15周。通過實驗室開放，學生可以帶著畢業論文(設計)題目進入實驗室，利用實驗室寬敞的場地、先進的儀器設備，完成畢業論文(設計)過程中的各項工作任務。近年來，環境工程專業有超過60%學生利用實驗室開放完成畢業論文(設計)，隨著學校招生規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論文(設計)的學生還會不斷增加。(4)結合大學生創新創業訓練、實驗室開放創新基金、學生學術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、國家級大學生創新創業訓練項目60多項，校級實驗室開放創新基金項目和學生學術基金項目30多項，申報項目以及參加人數逐年增多。(5)結合技能競賽、挑戰杯、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、節能減排競賽、挑戰杯等獲獎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污染源普查任務，本橫向課題經費接近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多家企業調查表數據錄入和統計工作，受到了禪城區環保局領導的高度表揚，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及重金屬元素的環境響應研究”、“佛山城區道路交通環境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，累計經費700多萬元。

2.3范圍開放

實驗室除了滿足環境工程專業本科生開放外，還對環境科學、人文地理與城鄉規劃兩個專業本科生開放，也對校內相關專業如化學工程與工藝專業本科生開放，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儀器設備開放

實驗室開放也包括了儀器設備開放，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，設置資源共享平臺，面向師生全面開放，更好地發揮儀器設備的使用效益。

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”轉變為“啟發式”，讓學生參與介紹預習的實驗內容，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，體現以學生為中心，服務于學生的教學理念，真正實現“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系，專職實驗員之間加強合作，共同管理實驗室。同時，設置勤工助學崗位作為助理實驗員，招收認真細致、責任心強的優秀學生作為助管參與實驗室開放管理工作，構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儀器設備使用安全方面

要求學生嚴格按照操作規程正確使用儀器設備，如使用烘箱、馬福爐、電爐、消解爐等高溫設備時，必須有專人看管，絕不允許高溫設備開著過夜，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，辦理相關審核審批手續，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、苯等揮發性試劑，或者有可能產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，定期交給有資質單位統一處理。3.4實驗室衛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，實驗結束后做好實驗室清潔衛生工作，保持實驗室整潔干凈。

4結語

經過近幾年環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、創新能力和科研能力，而且提高了實驗教學質量。實驗室開放是高校一項長期且有意義的工作，本校環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發展，為社會輸送一批又一批“基礎扎實、精于實踐、勇于創新、敢于創業”具有新工科特色的高素質環境工程專業應用型人才，滿足本校建設廣東省高水平理工科大學的需要。

參考文獻

［1］程吉泉，袁玉昊，穆泊宇，等.實驗室的開放與探索［J］.教育教學論壇，2017(39):277－278.

［2］姚俊.環境工程實驗室的開放與管理［J］.廣州化工，2014，42(6):166－167.

［3］梁志輝，羅群.開放環境工程實驗的探討［J］.東莞理工學院學報，2011，18(5):120－121.

［4］魯珍，王亞珍.綜合化學實驗室開放模式的探索［J］.廣東化工，2018，45(14):225－226.

［5］關共湊，魏興琥，徐頌.環境監測實驗教學改革的探索與實踐［J］.實驗科學與技術，2016，14(5):155－157.

作者：關共湊 徐頌 楊富國 單位：佛山科學技術學院環境與化學工程學院