生態(tài)文明新時(shí)代下環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

譚峰　張新

[摘要]課題組以大連理工大學(xué)環(huán)境學(xué)院環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例，就環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式及評(píng)價(jià)體系進(jìn)行改革，旨在提高環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和解決復(fù)雜環(huán)境監(jiān)測(cè)問題的能力，培養(yǎng)生態(tài)文明建設(shè)新時(shí)代下的現(xiàn)代環(huán)境監(jiān)測(cè)人才。

[關(guān)鍵詞]環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn);教學(xué)改革;創(chuàng)新能力;生態(tài)文明

[中圖分類號(hào)]G642.0 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)]2095—3437（2021）01—0069—03

環(huán)境監(jiān)測(cè)是環(huán)境科學(xué)、環(huán)境工程等相關(guān)專業(yè)的一門基礎(chǔ)專業(yè)課程。與之配合開設(shè)的環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)則是一門將環(huán)境監(jiān)測(cè)的理論知識(shí)進(jìn)行實(shí)踐，加深學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)理論知識(shí)的理解和掌握，培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行環(huán)境污染物監(jiān)測(cè)的基本技能、創(chuàng)新思維和解決復(fù)雜環(huán)境監(jiān)測(cè)問題的綜合能力，為將來從事環(huán)境監(jiān)測(cè)相關(guān)的工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)課程。

隨著我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)的不斷深入，如何培養(yǎng)符合新時(shí)代要求的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)人才，是環(huán)境監(jiān)測(cè)和環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)任課教師必須面對(duì)的課題。課程組教師根據(jù)多年從事環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革進(jìn)行了深入思考，提出環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的思路和措施，并對(duì)大連理工大學(xué)環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行實(shí)踐，旨在提高環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)符合新時(shí)代要求的現(xiàn)代環(huán)境監(jiān)測(cè)人才。

一、環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題和改革的必要性

（一）實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)重視不夠

實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)涉及教學(xué)隊(duì)伍、實(shí)驗(yàn)室硬件條件、實(shí)驗(yàn)教材等多方面內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要理論水平較高、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的教師擔(dān)任。實(shí)驗(yàn)教學(xué)的工作量大，導(dǎo)致很多教師優(yōu)先選擇理論課教學(xué)而不愿從事實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作。由于考核、評(píng)職稱等方面存在重理論、輕實(shí)驗(yàn)的觀念，任課教師很難投入大量時(shí)間和精力進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課程的建設(shè)，以改善和提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果與水平。實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要大量的設(shè)備，很多學(xué)校在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方面經(jīng)費(fèi)投入不足，部分實(shí)驗(yàn)所需的設(shè)備臺(tái)/套數(shù)較少，導(dǎo)致學(xué)生分組人數(shù)太多，教學(xué)效果較差。相比于理論課程，實(shí)驗(yàn)課程的優(yōu)秀教材較少，同一實(shí)驗(yàn)課程各個(gè)學(xué)校開設(shè)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容差別較大。實(shí)驗(yàn)課程注重學(xué)生參與，部分學(xué)生只注重寫、抄實(shí)驗(yàn)報(bào)告，而對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)過程重視不夠，很多實(shí)驗(yàn)做完后就忘了，沒有真正獲得實(shí)驗(yàn)操作技能。因此，必須樹立正確的實(shí)驗(yàn)教學(xué)觀念，重視實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)。

（二）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、教學(xué)手段更新緩慢

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，一些新的監(jiān)測(cè)原理、設(shè)備不斷出現(xiàn)，并迅速應(yīng)用到環(huán)保監(jiān)測(cè)部門、工廠企業(yè)的日常環(huán)境監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中，監(jiān)測(cè)過程向自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展。但在學(xué)校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，為保證教學(xué)效果，受實(shí)驗(yàn)室條件的限制，很多實(shí)驗(yàn)仍采用傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法、設(shè)備，學(xué)生不能接觸到當(dāng)前主流的、最新的監(jiān)測(cè)方法、設(shè)備，這導(dǎo)致學(xué)校培養(yǎng)的環(huán)境監(jiān)測(cè)人才與社會(huì)需求脫節(jié)。此外，近些年一些新興污染物逐漸被納入環(huán)境監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中，但由于實(shí)驗(yàn)室缺乏相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)條件，新的監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容開設(shè)不足，學(xué)生不能學(xué)習(xí)到新的污染物監(jiān)測(cè)知識(shí)和操作技能。

（三）創(chuàng)新能力培養(yǎng)不足

環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)的總學(xué)時(shí)較少，課程安排上多為2學(xué)時(shí)、4學(xué)時(shí)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，只培養(yǎng)學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能。學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作不了解，大多數(shù)學(xué)生認(rèn)為整個(gè)實(shí)驗(yàn)只是像在課堂上完成的那樣，對(duì)監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)的簡(jiǎn)單化，養(yǎng)成眼高手低的習(xí)慣。一些設(shè)計(jì)性、綜合性的實(shí)驗(yàn)難以開展，學(xué)生缺乏全面、綜合訓(xùn)練的機(jī)會(huì)，不能充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造力。此外，實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程缺少討論環(huán)節(jié)，不利于培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。有必要改變課時(shí)安排，增加綜合性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和討論環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合分析解決問題的能力。

（四）考核形式不科學(xué)

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核仍然以實(shí)驗(yàn)報(bào)告為主，學(xué)生不重視課前預(yù)習(xí)和實(shí)驗(yàn)操作過程。部分學(xué)生不動(dòng)或少動(dòng)手，卻能交上一份很好的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，導(dǎo)致最后考核成績(jī)不能真實(shí)反映學(xué)生知識(shí)水平和實(shí)驗(yàn)技能。

二、環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與實(shí)踐

（一）重視實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣

針對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)教師隊(duì)伍建設(shè)，必須改變重理論、輕實(shí)驗(yàn)的觀念，調(diào)整現(xiàn)有的工作量考評(píng)體系，調(diào)動(dòng)廣大實(shí)驗(yàn)任課教師的積極性。以學(xué)部制改革和管理中心下移為契機(jī)，大連理工大學(xué)環(huán)境學(xué)院制訂了新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作量考評(píng)體系，鼓勵(lì)任課教師把實(shí)驗(yàn)開得小而精，實(shí)行小班教學(xué)，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果和水平。加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)教師和理論課教師的隊(duì)伍建設(shè)，構(gòu)建一個(gè)理論水平和實(shí)踐水平高的教學(xué)團(tuán)隊(duì)。目前環(huán)境學(xué)院所有實(shí)驗(yàn)課程均由1～3名教授、副教授擔(dān)任任課教師，充分發(fā)揮各位教師的專長(zhǎng)，鼓勵(lì)實(shí)驗(yàn)任課教師開展教學(xué)改革研究，不斷提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平。

在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方面，近幾年，在中央高校改善基本辦學(xué)條件專項(xiàng)資金的支持下，大連理工大學(xué)環(huán)境學(xué)院環(huán)境實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心購(gòu)置了大量新的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，如大氣顆粒物自動(dòng)連續(xù)監(jiān)測(cè)儀、總有機(jī)碳分析儀、高效液相色譜儀、氣相色譜一質(zhì)譜聯(lián)用儀和固廢、大氣及水處理實(shí)驗(yàn)設(shè)備等，極大地改善了環(huán)境教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心的條件。這些設(shè)備除用于本科生實(shí)驗(yàn)教學(xué)外，還用于大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)、本科生畢業(yè)論文研究，以及研究生的實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作，提高了儀器的使用效率。

一方面，教師要積極引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的實(shí)驗(yàn)課程觀念。在課堂教學(xué)過程中，向?qū)W生講解實(shí)驗(yàn)課程與科研實(shí)驗(yàn)的關(guān)系、區(qū)別，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到掌握基本的環(huán)境監(jiān)測(cè)技能，對(duì)今后開展科研創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)、畢業(yè)論文研究及研究生科研實(shí)驗(yàn)的重要性。另一方面，任課教師要切實(shí)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程控制，比如簽到制度、課前預(yù)習(xí)檢查制度、實(shí)驗(yàn)小組成員分工協(xié)作等措施，確保學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中做到勤思考、多動(dòng)手，真正得到鍛煉，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中有獲得感。

興趣是學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。為調(diào)動(dòng)學(xué)生對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)的興趣，課題組教師搜集了近年來典型的環(huán)境污染案例，如2011年中石油大連石化公司起火事故對(duì)大連環(huán)境的污染、過度裝修導(dǎo)致的室內(nèi)甲醛超標(biāo)等環(huán)境污染事件資料。通過這些環(huán)境污染事故案例，向?qū)W生講解環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)的重要性，并與學(xué)生一起分析、討論這些污染事故發(fā)生的可能原因、事故的環(huán)境危害，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)理論、實(shí)踐知識(shí)，思考對(duì)事故泄露的有毒污染物、空氣質(zhì)量、水體質(zhì)量的分析監(jiān)測(cè)方案。我校環(huán)境專業(yè)學(xué)生在大三學(xué)期末需進(jìn)行為期四周的生產(chǎn)實(shí)習(xí)，主要內(nèi)容是實(shí)地考察當(dāng)?shù)丨h(huán)境監(jiān)測(cè)中心、污水和固廢處理廠等企業(yè)。因此，在進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，要告知學(xué)生以后的實(shí)習(xí)計(jì)劃。這樣，學(xué)生在掌握基本環(huán)境監(jiān)測(cè)知識(shí)、技能后，再去參觀考察環(huán)境監(jiān)測(cè)中心等機(jī)構(gòu)時(shí)，就會(huì)主動(dòng)與監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)的技術(shù)人員進(jìn)行交流，并就監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，儀器操作、運(yùn)行等方面提出問題。

（二）革新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)條件

環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容非常廣泛，除化學(xué)需氧量（BOD）、生物需要量（BOD）、重金屬等傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)內(nèi)容，近年來一些新型污染物如新型持久性有機(jī)污染物、大氣顆粒物（PM2.5）等也逐漸被納入日常的環(huán)境監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中。因此，環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)也必須與時(shí)俱進(jìn)，不斷更新教學(xué)內(nèi)容。對(duì)傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，任課教師要掌握目前主流的監(jiān)測(cè)方法、手段，并在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中對(duì)其積極采用，增加實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果和先進(jìn)性，使學(xué)生接觸到目前主流的監(jiān)測(cè)方法、設(shè)備，這有利于學(xué)生畢業(yè)后順利適應(yīng)工作崗位要求。對(duì)于一些新型污染物，要充分利用各種教學(xué)資源（包括科研儀器），積極探索開設(shè)新的環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，讓學(xué)生學(xué)習(xí)到新的環(huán)境監(jiān)測(cè)知識(shí)和技能。

為支持環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，學(xué)校批準(zhǔn)立項(xiàng)購(gòu)買了大氣顆粒物自動(dòng)連續(xù)監(jiān)測(cè)儀（含氣象五參數(shù)測(cè)試儀），建設(shè)大氣顆粒物自動(dòng)連續(xù)監(jiān)測(cè)站，用于環(huán)境專業(yè)學(xué)生開展大氣顆粒物監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)。通過該實(shí)驗(yàn)，學(xué)生掌握利用B射線法進(jìn)行大氣顆粒物（PM2.5，PM10）監(jiān)測(cè)原理及儀器使用、維護(hù)的學(xué)習(xí)，同時(shí)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析，分析大氣顆粒物濃度變化與氣象參數(shù)的關(guān)系，探討可能引起大氣顆粒物濃度變化的環(huán)境因素。而大氣顆粒物自動(dòng)聯(lián)系監(jiān)測(cè)站也可作為實(shí)訓(xùn)實(shí)踐基地，為本專業(yè)學(xué)生開展科研創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)、畢業(yè)論文研究提供幫助。二苯碳酰二肼光度法測(cè)定水中六價(jià)鉻是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法（GB 7467-87），該方法在環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)中被采用多年，教學(xué)效果較好。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，一些新的監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)方法不斷出現(xiàn)，如2005年和2018年，環(huán)保部分別頒布了火焰原子吸收分光光度法（HJ 757-2015）和流動(dòng)注射—二苯碳酰二肼光度法（HJ 908-2017）測(cè)定水中總鉻和六價(jià)鉻的方法。為了讓學(xué)生學(xué)習(xí)這些新監(jiān)測(cè)方法，我們新增了原子吸收光度法測(cè)定水中鉻的實(shí)驗(yàn)，傳授給學(xué)生利用原子吸收光度法測(cè)定重金屬的知識(shí)和操作技能。

（三）探索新的教學(xué)方法，加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

創(chuàng)新能力培養(yǎng)是實(shí)踐教學(xué)的核心。在環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，要注重啟發(fā)式、討論式教學(xué)，注重真實(shí)環(huán)境條件下的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、操作。如空氣中氮氧化合物測(cè)定實(shí)驗(yàn)，教師在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前與學(xué)生討論采樣時(shí)間，讓學(xué)生知道根據(jù)實(shí)際天氣情況靈活調(diào)整采樣時(shí)間（參考當(dāng)天氣象預(yù)報(bào)的空氣質(zhì)量指數(shù)），而不是照搬書本設(shè)定的采樣時(shí)間。實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生按照2～3人分成若干個(gè)小組，設(shè)置不同的采樣地點(diǎn)（如操場(chǎng)、馬路上、建筑工地等），最后根據(jù)各個(gè)小組的測(cè)定結(jié)果，獲得區(qū)域內(nèi)氮氧化合物濃度情況，引導(dǎo)學(xué)生討論周邊環(huán)境對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響。學(xué)生還可以將自己的實(shí)驗(yàn)測(cè)定結(jié)果與氣象部門預(yù)報(bào)的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，分析二者測(cè)定結(jié)果的差異。

環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐性強(qiáng)，但由于教學(xué)課時(shí)的限制，課堂教學(xué)的內(nèi)容相對(duì)比較簡(jiǎn)單，實(shí)驗(yàn)中使用的測(cè)試樣品為實(shí)驗(yàn)室配置的模擬樣品，不能反映真實(shí)環(huán)境條件下的測(cè)試情況。可以通過創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)、環(huán)境監(jiān)測(cè)技能大賽等形式，引導(dǎo)學(xué)生利用課余時(shí)間進(jìn)行校園環(huán)境的監(jiān)測(cè)。比如對(duì)校園噪聲環(huán)境的監(jiān)測(cè)、校園河水水質(zhì)指標(biāo)（pH、常見重金屬、COD、BOD等）的測(cè)定。通過學(xué)生對(duì)身邊真實(shí)環(huán)境質(zhì)量的監(jiān)測(cè)，不僅能鍛煉學(xué)生解決實(shí)際環(huán)境監(jiān)測(cè)問題的綜合能力，還有利于培養(yǎng)學(xué)生的科研興趣。

（四）提升考核方式的科學(xué)性

課題組教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程發(fā)現(xiàn)，部分學(xué)生只注重寫、抄實(shí)驗(yàn)報(bào)告，而不注重實(shí)驗(yàn)過程、動(dòng)手能力的鍛煉。為此，我們?cè)诮虒W(xué)過程不斷探索實(shí)驗(yàn)教學(xué)的考評(píng)方式，將以實(shí)驗(yàn)報(bào)告為主的考核方式改成以課前預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)報(bào)告各占一定權(quán)重的綜合考評(píng)體系。環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)涉及7個(gè)單項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，包括驗(yàn)證性、綜合性和設(shè)計(jì)性三類實(shí)驗(yàn)，后兩類實(shí)驗(yàn)注重對(duì)學(xué)生綜合素質(zhì)、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，在相同課時(shí)情況下適當(dāng)增加了綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的權(quán)重，使最終的考評(píng)成績(jī)能夠反映學(xué)生在環(huán)境監(jiān)測(cè)方面的綜合技能和創(chuàng)新思維能力。此外，要注重對(duì)學(xué)生操作技能的訓(xùn)練，課堂上及時(shí)糾正學(xué)生錯(cuò)誤的實(shí)驗(yàn)操作，強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、結(jié)果的準(zhǔn)確性，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到嚴(yán)格按照規(guī)范認(rèn)真進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作的重要性。

三、結(jié)語(yǔ)

通過有效合理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，改善了環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，充分發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動(dòng)性，增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)興趣，強(qiáng)化了學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)操作技能，使學(xué)生的環(huán)境監(jiān)測(cè)綜合素質(zhì)和創(chuàng)新思維能力得到提高，為培養(yǎng)新時(shí)代環(huán)境監(jiān)測(cè)人才奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

[責(zé)任編輯：鐘嵐]