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实验教学体系
2012年05月21日

按照“以学生学习为主体、能力培养为核心”的教育教学理念,围绕培养高素质科学研究创新型人才和培养高素质工程技术研究应用型人才的目标,依据专业人才培养方案与学科发展规划,按照循序渐进、重实践、模块化、系列化的特点构建与理论教学互为依托、统筹协调的实验教学体系,即:强调实验教学与科学研究相结合、和工程实践相结合,按照专业基础、环境工程、给水排水、建筑环境四个模块,构建涵盖基础层、提高层和研究创新层的“两结合、三层次、四模块”的实验教学体系(见图2-3.1)。其特点是继承与创新并重,在保持传统实验教学优势同时,充分利用学科平台、重大科研项目和大型工程项目的资源,运用学生与教师的“双主合作”模式,同时发挥教师的主导作用和学生的认知主体作用,调动学生学习的主动性和创造性,使实验教学成为层次渐进,学生主动积极的探索过程。

(1)两结合

实验教学与科学研究相结合:按照学校科研“进课堂”、“进实验”、“进教材”、“进毕业设计(论文)”的思想,实验教学中心坚持以科研为载体,引领教学并推动学生科技立项 ,坚持教学和科研相互交融,使先进的科学思想和思维方式不断引入教学活动,促进了教师教学水平的提高和大学生综合能力的培养。依托实验教学中心的学科优势,充分利用实验教学中心丰富的教学和科研资源,使实验教学与科学研究紧密结合,取得了显著的效果。

城市建设与环境工程实验教学中心从教师近年的科研课题中提炼整理出一批研究创新性实验,例如:如准好氧填埋渗滤液回灌技术、水源热泵技术、生物操纵生态修复技术、高层建筑太阳能热水系统、水体的原位修复技术、光催化污水处理技术等等应用到本科生实验教学中,并结合科研项目开设了158项大学生科技创新实验项目,不仅提高了实验教学水平,而且培养了学生的综合素质、实践能力和创新精神。

实验教学与工程实践相结合:实验教学中心充分利用校外实习基地的实验教学资源,将污水处理厂、垃圾填埋场、设计院、环保公司作为课堂,拓展了本科实验教学领域,训练了学生的实践能力和创新精神,增强了工程意识。据统计,2004年以来,本科生的课程设计、毕业设计(论文)选题100%来源于实际工程项目和科研课题,如重庆市农牧科技大楼建筑给水排水工程、江津东部新城道路及管网工程设计、重庆市长生桥城市垃圾填埋场工程设计、重庆市某开发区水污染控制工程规划与设计、云南某县城水污染控制工程规划与设计、重庆市永川区城市污水处理厂项目环境影响评价、某中药厂污水处理站工程设计、荣县新城河西片区水污染控制工程规划与设计、某县城市生活垃圾填埋场工程设计、、酉阳县工业园区板溪片区污染控制工程设计、永川大安工业园区给水工程、重庆市界石组团排水工程、重庆市大学城给水工程设计、洪林宾馆建筑给水排水工程、重庆市某生态住宅区废水资源化利用工程设计等等,极大地培养了学生理论联系实际和解决实际工程问题的能力。

(2)三层次

基础层实验:主要由专业基础实验组成,是传统实验的继承和创新,是配合理论教学中重要的基础理论或知识点而设置的演示实验或验证实验。通过基础层实验的训练,引导学生学习前人的研究方法,巩固和加深基础理论知识,规范工科学生进入实验室的基本行为,掌握实验的基本方法、数据处理的知识和实验报告的撰写,学会常规实验仪器与装置的使用,为后续综合实验和研究创新性实验奠定基础。在近几年的实验教学系统改革过程中,我们发现只有经历了严格和规范的基础实验训练的学生,才可能在后续的提高实验环节中得心应手,达到提高综合素质和开发创新潜能的目的。专业基础实验属于学生必修内容,主要有环境监测实验、环境微生物学实验、流体力学实验、现代分析仪器实验等。

提高层实验:是介于验证性实验和研究创新性实验之间的实验教学活动,提高层实验项目常常融合了多门课程的相关内容,具有多个知识点支撑。通过提高层实验的训练,深化和拓展理论教学的内容,引导学生充分发挥自身的学习主动性,在指导教师选题下自行设计实验方案、选择实验设备和材料,并独立完成实验。通过提高层实验,培养学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力,使学生初步具备基本知识转移能力。根据工科专业性质,提高层实验选题尽可能与实际工程一致。目前,实验中心面向环境工程专业、给水排水专业、建筑环境与设备工程专业按照模块形式分别开设了系列独立设课的专业综合实验,在国内首创了完整的污水处理系统(小型处理厂),供水处理系统和垃圾处理处置系统大型综合实验,促进了科研实验装置向实验教学的转化。

研究创新层实验:包括大学生科技创新实验、科研实验、毕业论文实验等形式,实验内容紧密结合当今的科学研究和工程技术,形式包括学生自拟课题、指导教师结合科研课题和实际工程进行命题遴选——相当于给出学生项目指南。研究创新层的实验实质上是学生模拟科学研究的过程,要求学生能直面复杂的环境问题,提出既有创造性又具可行性的思想和方法,撰写项目申报书,学会涉及和开展科学研究工作。通过研究创新层实验的训练,促进学生主动学习,掌握基本的科学研究方法,培养学生创新思维、创新能力,培养学生的基本知识转移能力和基本研发能力。研究创新层实验没有纳入必修教学环节,仅针对部分有科学研究潜质和特殊兴趣爱好的一、二年级学生,通过科技创新实验的形式提前进入实验室,早期接触科学研究。更多的同学是在三、四年级通过综合实验、毕业设计和毕业论文实验,根据课题研究需要提出实验研究计划、进行研究创新性实验。

(3)四模块

实验中心充分考虑不同类型专业学生知识面和知识结构上的差异,根据各专业培养目标的需求,面向全校各专业设置了专业基础、环境工程、给水排水和建筑环境四个不同的模块实验,分类施教。