《環境監測》課程創新性實驗教學改革＊

李榮喜，雷 敏，余取民，楊 珊，宋 勇

(長沙大學生物工程與環境科學系，湖南 長沙 410003)

《環境監測》課程創新性實驗教學改革＊

李榮喜，雷 敏，余取民，楊 珊，宋 勇

(長沙大學生物工程與環境科學系，湖南 長沙 410003)

遵從我校環境工程專業定位，利用學校的天然條件，以培養綜合性、創新性大學生為目的，針對《環境監測》實驗教學所存在的一些問題，提出了一些具體的教學改革方案和措施，將環境監測實驗教學與周邊環境相結合起來，服務于地方發展.

實驗教學;綜合創新性;教學改革;環境監測

我校環境工程專業是立足長沙，面向湖南經濟和社會發展需要，培養基礎厚實、適應能力強、具有良好科學人文素養的環境工程學科高級工程技術人才.培養學生適應社會主義建設需要，德智體全面發展，具有創新精神和實踐能力，要求學生重點掌握環境污染控制原理、污染物治理技術和工程設計等系統的環境工程專業理論知識.而環境監測是一個涵蓋監測網設計、采用與分析技術方法、質量控制與質量保證以及信息管理的系統性學科，是環境類專業必修課，也是學習環境類其他課程的基礎，環境工程學、環境化學、環境物理學、環境生態學、環境地學、環境經濟學和環境管理學等都需要在了解、評價環境質量及其變化趨勢的基礎上進行［1］.因此，真正掌握這門課程并能加以實際應用對環境科學和環境工程專業的學生極其重要.

由于環境監測在專業培養中具有重要意義，如何進行教學改革，特別是實驗教學，使學生掌握扎實的監測技術，更好的服務社會是一個重要的問題.

1 實驗教學改革的必要性

《環境監測》是以監測技術為主的課程，涉及到水和廢水監測、空氣和廢氣監測、固體廢物監測、土壤質量監測、噪聲監測、生態學監測、放射性污染監測以及監測質量保證和評價等多方面，可見其涉及范圍非常廣泛，如何在實驗教學中培養學生的動手能力，培養學生綜合、創新性設計能力，提高學生解決實際問題、解決環境污染應急監測問題的能力已經成為專業課程共同探討的問題［2，3］.

綜合、創新性實驗是學生在掌握理論知識的基礎上，通過查閱資料和參考文獻，設計出一種相對科學的實驗方案，涉及實驗目的、實驗方法、實驗實施、結果與分析，并在指導老師的修訂下，使實驗方案具有較高的可行性，然后由學生獨立完成實驗任務，并在實施的過程中主動學習，不斷進取［4］.

2 教學存在的問題

目前，我校所開設的實驗項目為32個學時，與理論課時48學時的比例為2:3，占總學時40%，所占比例相當大，突出我校培養學生實際動手能力的重要性與關注度.盡管如此，但還是存在如下問題:

2.1 教學手段單一

由于實驗條件的限制，實驗內容一般是由指導老師采用黑板講解，從實驗目的、原理、操作步驟和注意事項，然后學生按照講義一步步完成實驗，但是一些工藝原理比較復雜、抽象化的東西，學生根本就得不到很好的理解，這種注入式的講解教學手段雖然讓學生完成了實驗操作，卻不能激發學生在實驗過程中的求知欲望與激情，始終處于一種被動的狀態.一個實驗完成后，實驗成功了，學生得到數據，卻不會分析;實驗失敗了，學生不知從何找原因.而環境監測實驗是一門專業基礎課程，涉及的知識面寬、影響實驗因素多.學生在基礎課程學習階段經過了分析化學、儀器分析等實際操作的訓練后，使學生產生了一種習慣性的依賴思維，能夠利用原有的實驗基本技能完成操作，但是缺乏獨立思考能力，缺乏解決問題的能動性.許多學生在做畢業論文時都反映，在平時的專業實驗中什么都沒學到，什么都不記得了，又要重新查找與探討.

2.2 實驗內容簡單，綜合性不強

環境監測教學內容較多，涉及到水、氣、固、土壤、放射性五大區域內的各類樣品的采樣、處理方法、檢測方法、儀器工作原理等多方面.由于課時有限，課時的規范性，老師按本宣科，只能選擇一些具有代表性的實驗項目，實驗內容如表1所示，學生按部就班完成實驗，缺少綜合、連貫性學習.

表1 環境監測實驗內容

從以上的項目可知，實驗都是針對一些具體的實驗指標進行測定，是對書本的一種直觀復述，缺乏設計性實驗.學生通過實驗掌握了實驗技能，但是卻不能運用到實際生活中，如要學生對“湖泊水體富營養化評價”、“校園空氣質量評價”等，學生則不知從何入手.

3 創新性教學改革

環境監測是一門實踐性很強的專業技術課，實驗教學不再是過去驗證性實驗，從實驗內容的設計、實驗過程的組織實施到實驗教學考核的整個過程，應始終以人才培養目標為導向，強化學生的能力培養.

3.1 因材施教，設計教學內容

合理設置該課程的教學內容，提高學生實際應用能力.實驗教材是實驗課的指南，實驗教材應突出技術與方法，在編寫上著眼于課程本身和專業定位的特點.因此，我們編寫了一本針對我校環境工程專業實驗教學特點的《環境監測實驗講義》，實驗內容既有基礎性的實驗，又有綜合性、設計性實驗，同時，實驗內容緊跟環境監測發展方向，引導學生注意把握環境監測技術的發展方向，并能舉一反三.該教材經過06、07、08三級本科生使用，取得了良好的效果.

3.2 教學手段多樣化

采用傳統教學和多媒體教學相結合的方式進行授課.簡單明了的以及邏輯性強的知識點，如在反應過程中發生的化學反應方程式，采用黑板講解;若是涉及到復雜的反應、儀器設備運行抽象的可采用動畫演繹;實驗優化條件控制以及實驗數據處理利用計算機模擬;模擬實驗可用于實驗設計控制與結果分析.

積極鼓勵學生參與到實驗準備工作中，玻璃器皿的清洗與準備、標準溶液的配制、實驗試劑的配制、儀器設備的運行維護等.如在BOD5的測定實驗中，需要準備氧化劑硫酸錳，在標準方法中直接配制，但實際上在配制溶液時需要加入一定量的酸，以防水解，這樣就能培養學生解決實驗準備過程中碰到的各類問題的能力［5］.

3.3 改革實驗模式，以學生為中心

以往的實驗教學模式，都是教師要求學生按照實驗教科書的規定進行指定的實驗，雖然對提高學生實驗技能具有一定的價值，但是在能力培養上存在局限性.我們應遵從專業培養的目的，對實驗進行改革，由完全的操作性實驗上升為綜合性實驗、設計性實驗相結合，培養學生的綜合能力.如，提供一些儀器，由學生自由選擇，4－5人一組，設計一個實驗方案.為了完成這個任務，學生分工合作，查找資料，設計實驗，選擇實驗地點、時間，設計擬解決的問題，并提供實施技術方案.

湖泊水體富營養化評價:

1)實驗目的:對湖泊水體進行評價;2)對象:湖泊;

3)采樣:監測布點及采樣依據;

4)水體富營養化形成及其規律，相關控制指標為TP、TN.各指標分析方法的選擇及選擇依據，一般選擇易于操作、對環境無二次污染的方法、靈敏度較高的分析方法，確定后，還需對實驗儀器設備、試劑的配置、樣品的前期處理等方面進行準備;

5)水體營養化程度評價，采用國家標準方法和行業標準方法;

6)水體富營養化的特征;

7)水體富營養化的污染來源及其污染控制對策分析;

8)水體富營養化的形成機制及其防治;

9)監測結果報告及相關分析;

10)實驗設計綜合報告.

3.4 設立綜合、創新性實驗基地，培養學生創新能力

在專業實驗現有條件的基礎上，設立綜合、創新性實驗基地，為學生提供一個理論聯系實踐、綜合運用知識、進行技術創新的平臺，發揮學生的積極性和主動性，培養學生的團隊意識，并為理論教學提供支撐，最終提高學生的全面綜合素質.采用“基礎專業”，“實驗實踐創新 清潔生產”的培訓方式，涵蓋基礎實驗訓練、專業實驗訓練、結合校外基地的實習、大學生創新項目的申請、清潔產品的研發等內容.如:①湖泊水體富營養研究;②空氣質量監測及評價;③水體質量監測及評價;④區域環境質量監測與評價.

通過多種方式的訓練，學生的實踐和創新能力得到提高，同時學生在此過程中所學習到的又可以嵌入到環境工程專業教學計劃中，使人才培養方案不斷優化，使理論課程教學與實踐運用在不斷的調整中優化.

3.5 實驗教學與周邊環境相結合

實驗教學的最終目的是要讓學生能夠運用到科研和實際工作中，同時還能為地方經濟服務.我們根據學校依傍瀏陽河和學校環境的實際情況，將周邊的水體環境、大氣環境等納入到學生實驗中.如，1)對新裝修房屋室內污染物監測.常見的監測指標有甲醛、苯等揮發性有機物，發現污染源和確定污染程度后，提供簡單的消除污染技術，如采用活性炭吸附這些污染物，活性炭吸附飽和后可加熱解析，再次利用.實驗的目的既讓學生掌握了實際課題的處理方法，學會室內布點、采樣、采樣器的調節使用、數據處理以及監測評價等內容.2)對瀏陽河水體的監測及評價.瀏陽河屬于地表水，通過pH、濁度、溫度、色度等物理性指標，可從表觀上觀察水質是否有污染現象，通過對 COD、BOD、TP、TN、重金屬含量等分析，進一步確定瀏陽河是否受污染，以及污染的程度，學校處于瀏陽河下游段，有污水排放口，這就涉及到采樣點的布設、采樣及其保存、樣品的前期處理、樣品的分析方法、數據處理及評價標準，從而得出結論，提出污染防治的措施.這樣既有利于學生既能在實際應用中做出快速反應，又能在實驗室內掌握技術與方法.

4 結語

通過實驗教學項目的改革和實踐，希望該種實驗形式能夠擴展到其它課程的實驗教學中，通過調整實驗內容和采用先進、簡單、無二次污染的分析方法使學生提高實踐能力，掌握課題設計和實施完成的研究思路，提高解決問題的能力，從而在畢業論文、工作和研究生學習中更好的運用所學到的技能，適應地方專業人才培養的需要.

［1］奚旦立，孫裕生，劉秀英.環境監測(第三版)［M］.北京:中國環境科學出版社，2004.

［2］蔣欣，聶麥茜.“環境監測”課程綜合設計性實驗方式及內容的改革實踐［J］.高校實驗室工作研究，2006，(1):18 －20.

［3］蔡艷榮.設計性實驗在環境監測實驗課中的應用［J］.實驗室科學，2007，(4):12 －13.

［4］段曉英，姚天明，楊勇，等.巧設綜合實驗 提升綜合能力［J］.實驗室研究與探索，2008，(4):97 －99.

［5］國家環境保護總局.水和廢水監測分析方法(第四版)［M］.北京:中國環境科學出版社，2002.

G642

A

1008－4681(2012)02－0119－02

2011－12－05

湖南省科技廳項目(批準號:2011sk3113);長沙市科技計劃項目(批準號:K110710－31).

李榮喜(1966－)，女，湖南桃源人，長沙大學生物工程與環境科學系副教授，碩士.研究方向:環境監測、廢水處理技術.

(作者本人校對)