環境監測實驗教學瓶頸及改進方法

劉德新 段海靜 楊東陽

摘要：環境監測實驗是一門基礎性強、應用性廣的課程，對環境學類相關專業的學生就業或繼續深造十分重要。本文總結了目前課程教學過程中考核標準單一、實驗環節包含不完整、缺乏正式出版的權威實驗教材等一系列問題，提出建立以學生為主、教師為輔的教學方法，建立完整有序的實驗教學內容和全過程成績評價標準，以及加快環境監測實驗權威教材的出版等對策，力爭滿足我國環保事業對綜合性、研究性專業人才培養的需求，實現成果導向型的教育目標。

關鍵詞：環境監測;實驗教學;教學瓶頸;改進方法

基金項目：河南省大氣污染綜合防治與生態安全重點實驗室開放基金項目（PAP201801）

中圖分類號：? X830-4;G642.4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：? A ? ? ? ? ? ?DOI編號：? ?10.14025/j.cnki.jlny.2019.22.060

近年來，由于經濟的快速發展和城市化進程的不斷加快，大氣、水、土壤污染等環境問題不斷加劇，乃至威脅人類健康。隨著當前日益嚴峻的環境形勢和人們對生活質量需求的不斷提高，對高校環境科學、環境工程等相關專業人才培養的要求也逐漸完善，更加注重理論與實踐的結合。環境監測是利用物理、化學或生物手段確定環境質量的一門綜合性學科，其既是環境科學的重要分支，又是環境科學其他分支學科（如環境工程、環境管理和環境化學等）的專業基礎。因此，環境監測是高校環境相關專業的必修課程之一，開設時間通常在本科生第三、四學期。一方面，旨在通過理論課程學習使學生對不同環境介質（水、土、氣等）的特點有所了解，進而掌握相應的環境監測方法;另一方面，通過實驗課程使學生得到基本的實驗技能訓練，培養良好的科研思維及創新意識，進而增強分析、解決問題的綜合能力[1-2]。

然而，近年來隨著理論課程及專業課程門類的增多，致使高校環境實驗課程的課時有所壓縮，課程容量進一步受到限制[3-4]。因此，探討高效的實驗教學方法，科學合理地安排授課內容、設置實驗項目，突出重點和難點，并及時總結實驗教學過程中的經驗與不足，進而高水平且高效地完成實驗教學任務，是提高實驗教學質量的重要途徑。本研究根據筆者在河南大學環境與規劃學院數年來的《環境監測實驗》課程教學和科研經驗，在分析總結環境監測實驗課程教學瓶頸的基礎上，結合當前社會對環境科學相關人才的需求，探討了課程可改進的創新性教學方法，旨在提高教學質量，適應“雙一流”建設背景下我國高校人才培養目標。

1 環境監測實驗教學瓶頸

1.1實驗課程考核標準單一，重視程度不夠

就目前而言，教師和學生對實驗課程的重視程度還遠遠不夠，由于該課程期末結課時成績評定方式主要以實驗報告為參考，導致了部分學生認為只要每次實驗課之后能上交一份較好的實驗報告即可獲得理想的分數，而在實驗課堂上不認真甚至不動手做實驗。顯然，學生最終的成績并不能真實的反映其實際水平，畢業后從事環境相關行業的工作也缺乏動手能力。在這一背景下，高校很難為國家培養綜合性、應用型環境專業人才。

1.2教學手段相對單一，實驗環節不完整

在實驗課時不足的背景下（每周2～3學時），環境監測實驗仍以傳統的教學方式為主：在上實驗課之前，實驗教師和助理做好試劑配制、儀器準備等實驗前期準備工作;實驗課上，教師一般會花費10～20分鐘時間給學生講解實驗目的、原理、步驟、操作及注意事項，之后學生再進行實驗，最后提交實驗報告。顯然，在這種教學模式下，學生很難理解實驗的準備工作，對實驗的認識也難免簡單化，畢業后也不具備解決實際環境問題的能力。

1.3缺乏正式出版的權威實驗教材

沒有正式出版的權威教材是當前諸多高校環境監測實驗課程面臨的共性問題。一般來說，學生使用的實驗參考材料都是實驗教師根據環境監測理論以及國家標準、地方標準、環境標準等自編形成。目前發行的環境監測實驗教材也多是按照有關標準匯編而成，以驗證性實驗為主，缺乏綜合性實驗，很難培養學生的綜合素質。

2 環境監測實驗教學的改進方法

2.1 建立以學生為主、教師為輔的教學方法

為培養學生協作精神和便于管理，采用分組教學（2～4人為宜），以學生為主、教師為輔的方法，讓學生完整地參與到實驗之中。在教學準備階段，每組至少分派一名學生參與實驗準備和預實驗，目的是熟悉實驗流程、及時發現實驗過程中可能出現的問題;實驗課上，參加預實驗的同學可更為順暢的開展實驗，同時還可協助其他學生。在實驗過程中要求學生實事求是，遇到錯誤的實驗結果也要認真分析，并討論其原因。實驗結束后，要求學生在實驗教學日志上及時記錄數據和實驗現象。

2.2建立完整有序的實驗教學內容

經過多位教師十余年來的教學經驗與積淀，目前，該校環境監測實驗凝練了三類教學內容（如表1所示）。一是基礎性實驗。該部分內容是整個實驗課程的基礎，目的是讓學生在熟悉實驗室安全知識的基礎上，掌握各類實驗用水制備、基礎儀器清洗及使用、試劑配制等基本技能。該階段內容有助于培養學生規范操作等良好的實驗習慣，是環境類相關專業學生的必備技能;二是驗證性實驗。該部分內容是環境監測實驗教學的主體，目的是培養學生的實驗技能，學會對目標污染物的監測。該校共設置了氣、土、水等不同介質的9個驗證型實驗，所選實驗方法均是按照國家標準或環境標準執行。該階段內容有助于培養學生的監測技能，包括從樣品采集、預處理、污染物監測、數據處理及分析等方面訓練學生的實驗能力;三是綜合性/研究性實驗。該部分內容是實驗課程的延伸與實踐拓展，學生根據所給課題（氣、土、水等介質）自行設計實驗方案，方案需涵蓋樣點布設、樣品采集、預處理、監測方法、試劑選擇等完整的實驗流程。該階段往往依托學校大學生創新項目進行，學生可根據愛好自由申請，學校提供大型儀器設備等優越的實驗條件。經過研究性實驗的訓練，學生不僅培養了基本的獨立科研監測能力，還掌握了大型儀器的操作方法，成效尤為顯著。

2.3 建立環境監測全過程成績評價標準

為了提高學生對實驗課程的重視程度，建立貫穿環境監測全過程的成績評價標準（如表2所示）。為保證完整有序的教學內容的順利實施，在考勤的基礎上，要求學生積極參加實驗準備及預實驗，并撰寫預習報告。當然，實驗操作的規范性是環境監測結果可靠的重要保障，課堂上教師要處處留心學生的實驗流程，涉及到的重要操作步驟要更注意。實驗報告的格式、思路、結果呈現及分析是評分重要依據，尤其遇到在報告中有較為深入討論的學生，要酌情加分。綜合性/研究性實驗論文考核所占比重較大，主要是初步考察學生的寫作水平及分析能力，促使學生形成積極的學習態度和科學的探究精神。

表2 環境監測實驗成績評定標準

2.4 加快環境監測實驗權威教材的出版

實驗教材是開展實踐創新教育的載體[5]。在教學內容上，環境監測實驗教材要涵蓋氣、水、土等多介質的基礎性實驗、驗證性實驗、綜合性或研究性實驗;在教學方法上，應包含重量法、電化學法、光譜法、色譜法、質譜法等;在教材設計上，要簡潔明了、圖文并茂，讓學生既能讀下去，又容易掌握。此外，教材內容還應與當今典型的環境事件相聯系，增加與之相關的案例分析;編者應聯合相關院校教師共同編著，相互補充，將教材交付權威的出版社出版。

3 結語

環境監測實驗是一門基礎性強、應用性廣的課程。無論對學生畢業后直接從事環境監測、環境影響評價等相關工作，還是攻讀研究生繼續深造，該課程的重要性都不言而喻。盡管教學過程中還存在諸多問題，但只要建立合理的教學方法、完整有序的教學內容、合適的評價標準，同時應用權威的實驗教材，仍能滿足我國環保事業對綜合性、研究性專業人才培養的需求，實現成果導向型的教育目標。

參考文獻

[1]奚旦立，孫裕生.環境監測（第四版）[M].北京：高等教育出版社，2010.

[2]段鳳魁，余剛，黃俊，等.環境監測實驗課程教學環節與教學方法[J].實驗室研究與探索，2014，33（1）：173-176.

[3]王開勇，楊樂，張鳳華，等.環境監測實驗能力培養研究.教育教學論壇，2018（33）：277-278.

[4]郭興強.環境監測實驗課程建設探討[J].教育現代化，2017（35）：48-49.

[5]胡磊，紀靚靚，袁旭音，等.基于OBE理念的環境監測實驗教材建設的思考.教育教學論壇，2017（09）：212-213.

作者簡介：劉德新，博士，講師，研究方向：環境演變。

通訊作者：段海靜，博士，講師，研究方向：環境化學分析。