地表水樣采集實(shí)驗(yàn)融入環(huán)境監(jiān)測實(shí)驗(yàn)課程的探索

景　江,谷　儷,周　箏,王付軍,吳菊珍

(成都工業(yè)學(xué)院，成都　610000)

· 環(huán)境監(jiān)測 ·

地表水樣采集實(shí)驗(yàn)融入環(huán)境監(jiān)測實(shí)驗(yàn)課程的探索

景江,谷儷,周箏,王付軍,吳菊珍

(成都工業(yè)學(xué)院，成都610000)

環(huán)境監(jiān)測實(shí)驗(yàn)課程是環(huán)境專業(yè)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程，是培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)實(shí)驗(yàn)技能、技巧的重要途徑。將地表水樣的采集實(shí)驗(yàn)加入到環(huán)境監(jiān)測實(shí)驗(yàn)過程中，水樣采集由學(xué)生自己動(dòng)手完成，由此大大提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣及動(dòng)手能力，同時(shí)也促進(jìn)了實(shí)驗(yàn)教師專業(yè)水平和綜合管理素質(zhì)的提高，為提高環(huán)境監(jiān)測實(shí)驗(yàn)課程整體質(zhì)量起到了積極的作用。

地表水樣的采集；課程體系；環(huán)境監(jiān)測實(shí)驗(yàn)；探索

1　引　言

環(huán)境監(jiān)測是環(huán)境科學(xué)與環(huán)境工程等相關(guān)專業(yè)的必修課之一。環(huán)境監(jiān)測實(shí)驗(yàn)課程是將環(huán)境監(jiān)測理論知識付諸實(shí)踐的重要途徑之一，目標(biāo)是使學(xué)生掌握環(huán)境監(jiān)測的基本理論和知識，以污染物為主線，掌握從布點(diǎn)、采樣、樣品保存及前處理到選擇科學(xué)的分析方法和數(shù)據(jù)處理的環(huán)境監(jiān)測全過程，使學(xué)生具備從事環(huán)境監(jiān)測工作的能力及素質(zhì)[1～3]。2009年，我校的環(huán)境監(jiān)測課程被評為教育部環(huán)保與氣象類教指委精品課程。

2　目前環(huán)境監(jiān)測實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的主要問題

傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測實(shí)驗(yàn)教學(xué)，實(shí)驗(yàn)所需的監(jiān)測樣品和試劑往往由實(shí)驗(yàn)教師準(zhǔn)備好，然后由學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行操作。整個(gè)過程是機(jī)械式的、死板的，對待測樣品從何而來？如何而來？沒有深刻的認(rèn)識。與環(huán)境監(jiān)測的實(shí)際情況相距很大[4～6]，導(dǎo)致學(xué)生對實(shí)驗(yàn)課的興趣不高，嚴(yán)重影響了實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的提升，最終編寫出全班相似的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式僵化[7～9]，實(shí)驗(yàn)考評制度不能激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性等問題[10，11]。因此，通過加入戶外采集實(shí)驗(yàn)來提高學(xué)生的積極性、和責(zé)任心，并以此來推動(dòng)環(huán)境監(jiān)測實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探討是非常必要的。

3　實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置

環(huán)境監(jiān)測實(shí)驗(yàn)課程主要根據(jù)理論課的內(nèi)容設(shè)置實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，采取循序漸進(jìn)、先易后難的原則。目前共設(shè)置10個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，分為基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，涵蓋水、氣、聲等領(lǐng)域。其中，又以基礎(chǔ)性和綜合性實(shí)驗(yàn)為主，而基礎(chǔ)性和綜合性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中近80%都是水體指標(biāo)的測定，見表1。因此，環(huán)境監(jiān)測實(shí)驗(yàn)課程選擇地表水體作為學(xué)生戶外采集的對象。加入地表水樣的采集實(shí)驗(yàn)后，本課程實(shí)驗(yàn)變成了4個(gè)大類，分為戶外實(shí)驗(yàn)、基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目增加到11個(gè)。

表1　環(huán)境監(jiān)測實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

4　地表水樣的采集項(xiàng)目

地表水樣的采集實(shí)驗(yàn)是環(huán)境監(jiān)測實(shí)驗(yàn)專周的第一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，也是唯一一個(gè)戶外實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。實(shí)驗(yàn)的目的一是讓學(xué)生真實(shí)了解待測水樣從哪里來，通過自己動(dòng)手采集水樣，認(rèn)識環(huán)境監(jiān)測的內(nèi)容和程序。二是每個(gè)實(shí)驗(yàn)小組后面幾天都必須用自己采集的水樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。學(xué)生對通過自己動(dòng)手采集的水樣都格外的珍惜，實(shí)驗(yàn)的認(rèn)真程度很高，責(zé)任心也很強(qiáng)。

4.1教材與教案

實(shí)驗(yàn)教材采用我校內(nèi)部編寫的《環(huán)境監(jiān)測實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書》，主要是根據(jù)環(huán)境監(jiān)測理論課以及相關(guān)的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)編寫而成[12～14]。另外配套有《環(huán)境監(jiān)測實(shí)驗(yàn)報(bào)告》，將每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目給學(xué)生流出了填寫數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理、畫圖貼圖、粘貼照片等位置。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是：每個(gè)學(xué)生將其水樣照片(粘貼標(biāo)簽紙)、溫度顯示照片、pH試紙(用膠水黏貼)等貼在實(shí)驗(yàn)報(bào)告的附圖處，要求每個(gè)學(xué)生必須自己動(dòng)手完成采樣實(shí)驗(yàn)、處理實(shí)驗(yàn)結(jié)果、完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。杜絕了學(xué)生間的互相抄襲行為；實(shí)驗(yàn)報(bào)告的封面、大小、格式等整齊劃一，便于收集、歸檔。

4.2實(shí)驗(yàn)過程

實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生3人一組，站位成三角形。其中一名小組長負(fù)責(zé)指揮協(xié)調(diào)工作，并做好現(xiàn)場描述、采樣記錄、拍照取證。一名采水員負(fù)責(zé)采集水樣，并讀取水溫。還有一名取水員負(fù)責(zé)將水樣取入采樣容器中，然后根據(jù)水樣用途加入保護(hù)劑、調(diào)節(jié)pH等，貼好標(biāo)簽、封存水樣。每一組學(xué)生做平行實(shí)驗(yàn)3次，每次實(shí)驗(yàn)互換角色。

采樣地點(diǎn)在我校內(nèi)部的一處人工湖泊岸邊。水深1.5m，水質(zhì)良好，周圍沒有動(dòng)、植物，便于實(shí)驗(yàn)操作，也便于清潔打掃。

(1) 儀器和試劑

采水器(2500ml/L有機(jī)玻璃采水器)；采樣容器(500ml/L試劑瓶)；硫酸(1+1)；廣泛pH試紙；標(biāo)簽紙；其他防護(hù)用品。

(2) 采樣步驟

采樣前準(zhǔn)備：選擇并洗凈采水器、采樣容器；配制水樣保護(hù)劑；攜帶pH廣泛試紙和水樣防護(hù)必須品。

采樣：在規(guī)定的采樣點(diǎn)，規(guī)定的采樣深度(水塘深小于2m)，用水樣將采水器和裝水樣容器洗滌3遍，采集水樣、平行樣和現(xiàn)場空白樣各一個(gè)，加入保護(hù)劑，調(diào)節(jié)pH，作好現(xiàn)場描述和采樣記錄，貼好標(biāo)簽，對水樣采取適當(dāng)保護(hù)措施，將水樣安全帶回實(shí)驗(yàn)室。

(3) 注意事項(xiàng)

采樣的一般安全預(yù)防措施；注意水文特征的影響及描述；注意避免樣品被污染；注意保持采樣現(xiàn)場的環(huán)境衛(wèi)生。

4.3現(xiàn)場演示與管理

在現(xiàn)場，指導(dǎo)教師通過自身的實(shí)驗(yàn)操作，讓學(xué)生觀看到規(guī)范和完整的實(shí)驗(yàn)操作與步驟。學(xué)生可以結(jié)合實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書以及自己分組情況、分組角色，很快了解到自己的實(shí)驗(yàn)操作流程和實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

現(xiàn)場管理的目的一是檢查學(xué)生的操作是否規(guī)范并給與糾正，解答學(xué)生的提問，通過觀察學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作，對學(xué)生的現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)進(jìn)行評價(jià)。二是做好實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場的安全工作，維護(hù)現(xiàn)場的紀(jì)律。將現(xiàn)場劃分為實(shí)驗(yàn)區(qū)、等待區(qū)、討論區(qū)，不同實(shí)驗(yàn)進(jìn)程的同學(xué)必須待在各自的區(qū)域。實(shí)驗(yàn)區(qū)最靠近水邊，也最危險(xiǎn)，等待的同學(xué)不準(zhǔn)進(jìn)去實(shí)驗(yàn)區(qū)，并嚴(yán)禁學(xué)生嬉戲、打鬧。三是保護(hù)好現(xiàn)場的自然環(huán)境，取水時(shí)盡量不要擾動(dòng)湖泊內(nèi)的底泥和水生生物，清洗用水不準(zhǔn)倒入湖泊，實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的廢物廢水統(tǒng)一回收處置。

4.4實(shí)驗(yàn)報(bào)告的制作與批改

由于是采樣實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)報(bào)告制作的格式與方式也有所不同。實(shí)驗(yàn)報(bào)告以表格的方式形成，在表格中學(xué)生需要填寫采樣人員、采樣步驟、現(xiàn)場描述、采樣記錄等內(nèi)容，采樣結(jié)果欄中則需要黏貼水樣照片、水樣標(biāo)簽照片、水樣與人員合照、pH試紙照片(照片以A4的紙打印)。這樣就保障了每個(gè)同學(xué)都必須參與到實(shí)驗(yàn)中，實(shí)實(shí)在在地完成實(shí)驗(yàn)、形成實(shí)驗(yàn)結(jié)果，也杜絕了個(gè)別同學(xué)偷懶、抄襲實(shí)驗(yàn)報(bào)告的行為。

5　水樣采集對環(huán)境監(jiān)測實(shí)驗(yàn)課程的影響

5.1增加了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)積極性

通過觀察，學(xué)生在戶外采集水樣的過程中情緒都較高，每一個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟都希望自己親力親為，有時(shí)甚至出現(xiàn)互相爭搶操作的情況。戶外實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的新鮮感對學(xué)生實(shí)驗(yàn)興趣的增加起到了很好的促進(jìn)作用。二是學(xué)生第一次以專業(yè)實(shí)驗(yàn)的方式接觸自然、采集地表水體樣品，在這個(gè)過程中會(huì)產(chǎn)生一種成就感，使學(xué)生覺得可以學(xué)以致用，理論與實(shí)踐相結(jié)合，提高了實(shí)驗(yàn)積極性。通過第一天的戶外采樣，都會(huì)將學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣調(diào)動(dòng)起來，他們對自己采集的水樣都有一份感情和期待，這份感情和期待推動(dòng)著他們在整個(gè)環(huán)境監(jiān)測專周中保持高度的實(shí)驗(yàn)關(guān)注度和積極的實(shí)驗(yàn)態(tài)度。

通過問卷調(diào)查的方式，統(tǒng)計(jì)了學(xué)生對水樣的采集實(shí)驗(yàn)的評價(jià)。通過圖1可以看出實(shí)驗(yàn)改革后，學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的興趣程度有了整體的提高，一半以上的同學(xué)都對實(shí)驗(yàn)很感興趣。

圖1　學(xué)生對實(shí)驗(yàn)興趣評價(jià)Fig.1　Evaluation of students' interest in experiment

5.2加深了學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的了解，提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績

通過自己動(dòng)手采集水樣，學(xué)生深刻認(rèn)識了實(shí)驗(yàn)待測水樣從哪里來，也在一定程度上加深了對環(huán)境監(jiān)測的內(nèi)容和程序的認(rèn)識。學(xué)生對自己的水樣狀況了解得十分清楚。例如，在實(shí)驗(yàn)水中溶解氧的測定中，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前發(fā)現(xiàn)了水樣中有沉淀，最終的實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明誤差很大。根據(jù)學(xué)生的回憶和分析，認(rèn)為在采樣時(shí)不慎將水中的底泥或大塊懸浮物采入水樣，因此產(chǎn)生了干擾，最終導(dǎo)致結(jié)果不準(zhǔn)確。

可見，自己采集水樣用于實(shí)驗(yàn)，可以使學(xué)生對其他實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有更深層次的了解和分析，他們可以自己融會(huì)貫通，對其他實(shí)驗(yàn)的化學(xué)反應(yīng)、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)?zāi)康亩贾鲃?dòng)的深入思考。

通過對幾屆學(xué)生實(shí)驗(yàn)成績的統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，加入水樣的采集實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目后，學(xué)生的整體實(shí)驗(yàn)成績有了一定的提高，如圖2所示，85分以上(優(yōu))所占的比例提高了一倍左右，70分～80分(良)所占的比例也有所提高。

5.3增強(qiáng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識，提高了學(xué)生的動(dòng)手能力

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課程中，學(xué)生一般是分為兩人一組或一人一組來完成實(shí)驗(yàn)，一人一組的模式中，學(xué)生幾乎沒有協(xié)作的機(jī)會(huì)。兩人一組的模式中，往往會(huì)出現(xiàn)兩級分化的情況，其中實(shí)力強(qiáng)的同學(xué)喜歡自己包攬，不太喜歡別人插手，實(shí)力弱的同學(xué)也正好樂得清閑，在一旁袖手旁觀。這種情況在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程中是常見的，也是很難控制和避免的。

圖2　學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績分析Fig.2　Analysis of students' experimental grades

如前所述，水樣采集實(shí)驗(yàn)實(shí)行3人一組，3人的分工和角色各不一樣，用客觀條件約束了學(xué)生自己的“懶惰”和相互間的“推諉”，促使他們相互協(xié)作，按照程序完成實(shí)驗(yàn)，同時(shí)提高了他們的動(dòng)手能力。

5.4促進(jìn)了實(shí)驗(yàn)教師自身素質(zhì)水平的提高，提高了環(huán)境監(jiān)測實(shí)驗(yàn)課程的整體質(zhì)量

戶外實(shí)驗(yàn)不但豐富了學(xué)生的知識，同時(shí)也對實(shí)驗(yàn)教師提出了更高的要求。在教學(xué)過程中，教師必須在現(xiàn)場進(jìn)行演示，每個(gè)步驟和程序都要邊做邊講，每個(gè)動(dòng)作都要做到位、做標(biāo)準(zhǔn)。在現(xiàn)場，要將相關(guān)的水文、地理、環(huán)境方面的知識介紹給學(xué)生，還補(bǔ)充一些環(huán)境監(jiān)測工作、環(huán)境考察方面的案例。實(shí)驗(yàn)過程中教師的精神高度緊張。因此，實(shí)驗(yàn)教師不能只局限于實(shí)驗(yàn)知識、實(shí)驗(yàn)原理、儀器使用，還要努力提高自己的專業(yè)水平和綜合管理素質(zhì)。

表2為實(shí)驗(yàn)教師課后對實(shí)驗(yàn)課程的整體評價(jià)，通過評價(jià)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的專注程度、教師自身的實(shí)驗(yàn)參與程度以及實(shí)驗(yàn)課程的整體質(zhì)量，反應(yīng)教師對實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的認(rèn)可程度。

表2　實(shí)驗(yàn)教師評價(jià)

6　結(jié)　語

水樣采集實(shí)驗(yàn)加入到環(huán)境監(jiān)測實(shí)驗(yàn)課程中給這門課程帶了正面的、積極的影響，帶動(dòng)了整個(gè)實(shí)驗(yàn)課程往良好的方向發(fā)展。尤其是在提高學(xué)生興趣方面，比傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課程給學(xué)生的感官?zèng)_擊更大、操作要求更具體，更能激發(fā)學(xué)生的興趣點(diǎn)和主觀能動(dòng)性。同時(shí)，對實(shí)驗(yàn)教師也提出了更高的要求，實(shí)驗(yàn)教師也必須努力提高自己的專業(yè)水平和綜合管理素質(zhì)才能跟上高校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革。因此，水樣采集實(shí)驗(yàn)是一種相互的、雙贏的作用，為提高環(huán)境監(jiān)測實(shí)驗(yàn)課程整體質(zhì)量起到了積極的作用。

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Exploration on the Environmental Monitoring Experiment Course Integrated with Surface Water Sampling Experiment

JING Jiang，GU Li，ZHOU Zheng，WANG Fu-jun，WU Ju-zhen

(ChengduTechnologicalUniversity,Chengdu610000,China)

Environmental monitoring experiment course is the basic experimental course of environmental specialty. It is an important way to develop students’ experimental skills. Add the surface water sampling experiment to environmental monitoring experiment course, let the students themselves to complete water sampling. It can largely develop students’ ability and interest in the experiment, as well as enhance the teachers’ professional level and comprehensive management ability, and then positively improve the overall quality of the environmental monitoring experiment course.

Surface water sampling; course system; environmental monitoring experiment; exploration

2015-06-17

四川省科技廳重點(diǎn)項(xiàng)目(2011ZR0139)。

景江(1982-)，陜西子長人，2007年畢業(yè)于華中科技大學(xué)環(huán)境生態(tài)學(xué)專業(yè)，碩士，講師，研究方向?yàn)榈乇硭h(huán)境，藍(lán)藻水華治理。

X832

A

1001-3644(2015)04-0075-04