基于综合理论与设计实验的水环境评价与保护创新性实践教学

摘 要：综合设计性实验是培养学生实践和创新能力的重要环节。针对水环节评價与保护实验教学存在的问题与不足，提出了水环境评价与保护实验在教学理念、教学模式及考核方法等方面进行创新和实践，以激发学生自主创新兴趣，培养学生创造性思维能力、创新性实验能力、科学研究能力。

关键词：综合设计性实验；水环境评价与保护；创新性；实践

实验教学是实施素质教育和创新人才培养目标、加强学生实践能力和创新能力培养的重要环节，综合性设计性实验是实验教学内容、方法和手段改革的重要内容之一[1，2]，也是高等院校培养动手能力、创新能力和综合素质应用型人才的重要途径[3]。水环境评价与保护课程是水务工程以及水文水资源工程专业本科学习的必修课程，该课程具有应用广泛、工程实践性强以及理论概念性复杂的特点，要求学生知识面相对宽广的同时，对水资源保护和环境调查、分析评价等实际工程的操作实践能力也要求较强。近几年，河海大学在规范实验教学管理规定的基础上，提出创新性教学实验改革，以推动开放式实验教学改革，形成动态、开放、自主、多元的实验教学模式，激发学生自主创新兴趣，培养学生创造性思维能力、创新性实验能力、科学研究能力。本文基于作者多年来从事水环境评价与保护教学经验，从创新型人才培养目标角度，探索水环境评价与保护创新性实验教学改革。

1 传统的教学存在的问题与不足

传统的水环境评价与保护教学主要从课堂理论概念方法着手，实践教学依附于理论教学，实用性的综合性实验较少，缺少必要的监测、取样、调查、数据处理和计算机辅助计算等实验环节，对一些水环境评价的新方法的创新性教学无法展开。演示性的实验教学过程难以达到启发学生思维和培养他们设计实验的能力以及独立进行有关研究性实验的能力。这种单一的教学模式极大地制约了学生动手能力和创新能力的培养，难以调动学生的积极性和主动性，更不利于培养学生分析解决问题能力和创新能力[3]。传统的考核机制以实验结果或实验报告作为主要依据，容易出现改动数据或抄袭实验报告等不良现象。

2 水环境评价与保护教学改革

针对上述问题，需要改变传统的实践教学依附于理论教学的现状，开设实验课程体系。在具体教学内容实施时，针对不同专业和不同层次的学生的教学需要，开展基于综合设计性实验的水环境评价与保护创新性实践教学，其中包括调查取样分析、数据处理、仿真实验及分析评价结果的处理和发布等实验环节，全面地从改进教学理念、教学形式、实验教材及考核方法等方面进行创新和实践。

2.1 改进实验教学理念

基于综合设计性实验的水环境评价与保护创新性实践教学是以培养学生创新素质为目标的教学举措，要求老师和学生根据课堂理论教学的进度，由教师提出一组与工程实践紧密联系的实用性课题，由若干名学生自由组合成一个研究小组，自主完成有关课题的文献查阅，学会选择可行的研究方法并独立制定研究方案，搭建实验平台、进行数据测试、数据分析整理等。在整个过程中，教师和研究生作为指导者及共同的学习者，对学生整个实验过程进行跟踪和评估。实验完成后，要求学生将研究结果按照研究论文的格式整理出来并加以陈述，从而完成理论学习到实验过程这样一个综合性的创新性教学训练，培养学生综合运用基础理论进行创新研究的能力，也培养了学生查阅文献、科学求知和撰写科技论文的能力。

2.2 改进实验教学模式

把传统的灌输式实验教学模式转变为学生为主题、教师为主导的模式，构建以学生自主活动为基础的新型教学过程[3]。在指导教师的指导下，课内教学和课外自主学习相结合，本科生和研究生课题研究相结合开展本科生的研究性实验教学，演示教学和学生独立自主取材设计实验相结合，不仅培养了学生专业技能、创新能力和工程实践能力的重要手段，也可以大大减轻学生毕业设计时自主学习、自主设计和自主完成一项工程设计任务时茫然不知所从的现象发生，切实促进水环境评价与保护课程教学质量的提升，提高学生的科研素质，增强学生的动手能力。

将实践实验教学（包括调查取样分析、数据处理、仿真实验及分析评价结果的处理和发布等实验环节）应用于专业课教学中的各个环节，构建实践教学设计、实践教学实施和教学评价体系中，课内教学和课外自主学习相结合，而不是单纯地评价书本卷面成绩，进一步强化对有关基础性理论的认识，培养基本的实验技能技巧、动手能力，避免学生死读书、读死书，充分调动学生专业学习兴趣和广趣。

2.3 改进考核办法

传统的考核机制以实验结果或实验报告作为主要依据，将综合设计性实验引入的水环境评价与保护，考核办法不能只依赖实验结果或实验报告，而应该综合学生在设计、准备、操作及结果的分析和实验讨论几个方面的表现，对学生的独立自主学习及研究能力进行综合评定，按照一定的百分比将各环节成绩进行综合。这种改进的考核办法不仅能够全面、客观地反映出学生的实验情况和能力水平，也切实促进水环境评价与保护课程教学质量的提升。

3 综合设计性实验教学实践

将基于综合设计性实验的水环境评价与保护创新性教学在我校水务工程专业2014级学生四个班进行实践，收到了良好的教学效果。针对原有的单纯的理论教学的现状，利用4个学时开设了水环境监测、采样和处理分析的试验教学，使学生了解掌握了分光光度计测定COD氨氮＼总磷＼硝酸盐氮等要素，学会了便携式pH计、溶解氧仪、多参数水质分析仪、冷冻干燥箱、烘干法试验等相关的样本采集、处理及检测数据分析等技术方法。

同时，通过机房学生用软件模拟水环境，从而实现模拟预测的仿真。由此教师提出一组与工程实践紧密联系的实用性课题，由若干名学生自由组合成一个研究小组，自主完成有关课题的文献查阅，学会选择可行的研究方法并独立制定研究方案，搭建实验平台、进行数据测试、数据分析整理等。通过实际工程案例的讲解和演示，激发学生自己动手进行数据处理、增强学生的动手能力，与理论教学同步实验。开放实验，除理论教学，设计部分开放实验拓展学生的动手能力、创新能力以及融会贯通能力。

4 结束语

实践证明，开设综合性设计性实验是实验教学的改革方向。改革后的水环境评价与保护注重对学生实践能力的培养，有利于提高教学质量，培养学生实践动手能力、创新能力以及解决实际问题的能力，有利于提高学生的综合素质。然而，实验教学改革是一项复杂的系统工程，不仅需要长时间的探索，也需要得到学校、院系各级领导的高度重视，以及老师和学生的相互配合方能得以实现。因此，水环境评价与保护综合设计性实验教学改革之路仍在探索和尝试，还需要不断总结经验逐步完善，让学生综合素质和创新能力培养真正落到实处。

参考文献

[1]田运生，刘维华，王景春.综合性设计性实验项目建设的探索与实践[J].实验技术与管理，2012（02）：126-129.

[2]刘广容，张弦，周为，等.水质科学综合性设计性实验的教学实践[J].实验技术与管理，2013（10）：161-163.

[3]关共凑，魏兴琥，徐颂.环境监测实验教学改革的探索与实践[J].实验科学与技术，2016（05）：155-157.

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