馬喆+方樟+梁秀娟+肖長來

摘 要：綜合設計性實驗教學是本科高校專業(yè)教學的重要組成部分，也是專業(yè)技能培養(yǎng)不可缺少的教學環(huán)節(jié)。如何進行綜合設計性實驗，在實驗教學中滲透新的教學思想和方法，體現(xiàn)素質教育和創(chuàng)新教育是一個值得探索的課題。通過實驗內容的選定、相關文獻的查閱、實驗方案的制定、具體實驗的操作，并最終完成實驗。通過綜合設計性實驗整個過程的鍛煉提高了學生的獨立調研分析能力。對于深化水文與水資源工程專業(yè)本科生所學專業(yè)知識具有重要作用。

關鍵詞：綜合設計性實驗 ?本科教學 ?水文與水資源工程

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）11（a）-0147-01

實驗教學是教學過程的重要組成部分，同時又有其獨立的組成體系。相對理論教學，它具有直觀性、實踐性、綜合性、探索性和啟發(fā)性，對于培養(yǎng)學生的綜合素質和團隊精神有著不可替代的作用[1-2]。在以往的教學工作中，實驗教學的教學目標一直是為了加深學生對課堂所學的理論知識的理解和掌握，因此對于實驗的設備認識以及實驗技術的使用都是以驗證理論為目的，內容與過程也是為了實現(xiàn)驗證[3]。這種實驗教學雖具有直觀、驗證、加深理解和鞏固知識的功能，也有培養(yǎng)實驗技能的作用，但單純的技能操作模式不符合教學規(guī)律，教學模式陳舊，缺乏學科交叉性，已不能滿足21世紀本科實驗教學的需要。這些是造成目前學生綜合素質差的一個重要原因。因此，如何優(yōu)化實驗教學內容，開設綜合性設計性實驗已成為本科教學實驗改革的必然趨勢。

綜合實驗之所以要有設計性是因為要將實驗的準備工作與設計方案工作交到學生手中讓他們做設計的主人，在做好這些前提性工作以后讓他們學著自己去確定所需的設備規(guī)格，實驗材料，使用合適的實驗技術，最后完成實驗報告并總結實驗成果及存在問題。在水文與水資源工程專業(yè)本科教學中開展綜合設計性實驗更能增強學生對所學專業(yè)的興趣，對知識體系的掌握具有事半功倍的作用。

1 綜合設計性實驗的實施方案

1.1 實驗內容的選擇

選題合適與否直接關系到整個實驗過程最后會起到什么樣的作用，提高實驗教學的整體效果。所以說這種模式的實驗一開始的主題確定是最關鍵的一項工作。選題必須要緊扣教學目標的實現(xiàn)，同時還要體現(xiàn)出與時俱進的精神，以學生已掌握的專業(yè)知識為基礎。對于實驗層次的要求可適當高于所學專業(yè)知識，有利于學生將已學過的知識系統(tǒng)化和實用化，啟發(fā)學生探究學科理論。

由于綜合性實驗是由多種實驗技術、實驗手段和多層次實驗內容組成的，所以優(yōu)選實驗內容，選擇理論與實際結合緊密的課題是實驗改革的關鍵。另外，學生可根據水文與水資源工程專業(yè)特點選擇一些自己感興趣的問題，尋找典型區(qū)，通過特征指標的水樣和土樣測試，對實驗結果進行分析，總結歸納實驗方法，研究這些問題的發(fā)生、發(fā)展過程及產生機理。

1.2 查閱文獻

學生選好課題后，由老師提出相關要求，通過圖書館藏書及網絡進行有目的的文獻查閱工作，并安排實驗指導教師與學生及時溝通，以保證在實驗過程中遇到問題能及時作出調整，并最終保證設計實驗的順利進行，更好地完成實驗設計。

1.3 設計實驗方案及操作

這一階段要求學生對所查閱的文獻資料進行歸納總結，制定出集中實驗方案并比較各種實驗方案后確定最佳方案，列出實驗藥品和儀器清單。學生根據自己提出的實驗方案，準備好儀器和藥品，獨立進行實驗操作，在實驗中遇到的反?，F(xiàn)象和問題，由老師指導，學生獨立思考并提出解決方法。通過這一過程使學生對整個實驗過程更加明確，目的性更強。

1.4 實驗總結

這一階段學生已完成了實驗操作過程，有了相應的實驗結果，通過整理原始數據，分析實驗結果，總結實驗過程，討論影響實驗的關鍵因素，按照要求和格式編寫完整的實驗報告，并上交給老師審查。

2 實例—— 不同介質對伊通河水凈化的試驗研究

在本科野外認識實習過程中，學生發(fā)現(xiàn)伊通河不同區(qū)段水質存在較大的差異，伊通河水體污染對周邊地下水水質產生影響。首先，通過調研區(qū)域水文地質條件，測量河水及井水水量水質各項相關指標，分析判斷污染源對區(qū)域水量及水質的影響范圍及程度;然后通過土柱模擬實驗分別測定土的干容重、滲透系數（達西定律）、給水度（原柱）、顆粒分析、給水度（原柱）及水化學實驗進行水樣分析，測定水樣的pH、電導率、K+、Na+、Ca2+、Mg2+、SO42-、Cl-、NO3-、NO2-、NH4+、Fe3+、Mn2+、F-等，了解河水的水化學成分，得到不同介質對污水的過濾凈化能力的范圍，運用多種方法進行水質評價，更全面的了解伊通河污染現(xiàn)狀及不同介質對伊通河水的凈化能力。最后，應用實驗數據通過計算機軟件模擬水質變化過程并進行長時間序列的預測分析。

3 實施效果

近年來，許多院校引進國外先進教學經驗，開展啟發(fā)式、討論式等教學方法，收到了良好效果。但是，部分院校在實踐教學中始終沿襲以教師為中心的單純的技能操作模式。綜合設計性實驗通過多種手段研究，學生們一方面對各門專業(yè)課程特點之間融會貫通，對研究問題的方法有所了解，另一方面與生產實際相結合，直接解決生產中的一些問題。這種新型的教學模式主要有以下優(yōu)點。

（1）有利于增強主動學習意識。在實驗項目的設計、實施、評價、考核等過程中，提高了學生的學習興趣，充分發(fā)揮其潛在的發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、總結問題的能力，改變以往被動簡單執(zhí)行常規(guī)操作的局限性。

（2）培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識與能力。該文提到的實驗模式，使學生發(fā)現(xiàn)理論學習中的問題，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題解決問題的能力，增強學生實驗研究的興趣。打破常規(guī)思維的束縛，最終實現(xiàn)創(chuàng)新能力的提高。

（3）提高學生的團體合作意識。在這種類型的實驗模式中，學生需要共同合作，設計實驗方案、互相配合搜索資料、互相幫助落實實驗策略、實驗備品及及儀器等環(huán)節(jié)中密切合作、高效快速解決實驗問題、取得好成績而共同努力。學生間、師生間溝通具體充分，可發(fā)揮學生的交流潛能。

參考文獻

[1] 蔡莉莉，胡德志，彭濤.綜合設計性實驗對學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[J].華北科技學院學報，2009，6（3）：91-93.

[2] 熊雙麗，張建國，段寧，等.綜合設計性實驗的創(chuàng)新性教育[J].現(xiàn)代農業(yè)科技，2009（12）：263-264.

[3] 朱志彪，高山.設置綜合設計性實驗提高學生綜合素質[J].實驗室研究與探索，2010，29（7）：238-240.endprint