新工科背景下環境監測實驗教學改革探索*

劉奕禎，劉 卉，鄧 斌

(湘南學院化學生物與環境工程學院，湖南 郴州 423000)

隨著生態文明建設的大力推進，保護生態環境已成為我國基本國策，我國對環境專業人才的需求量急增，同時也對從業人員的素質有了更高的要求。為了滿足社會需求，環境生態工程專業日趨成為熱門“新工科”專業，建設“新工科”要求工科專業的課程更注重實用性、綜合性和創新性，旨在培養創新型工程科技人才[1-2]，正契合目前高等教育應用型改革和市場經濟發展的需要。地方應用型本科院校環境生態專業教學改革的主要目的是結合專業特點、利用地方產業及學校優勢推動轉型發展，為地方經濟社會服務，培養應用型技術人才。

環境監測作為環境類的專業基礎課，是一門以實驗為基礎的課程，是培養環境監測人才的必修課，也為后續專業課程如水、大氣污染控制提供必要的理論基礎。環境監測實驗可加深學生對理論知識的理解和鞏固，又能培養學生動手能力及分析問題、解決問題的能力[3]。

傳統的環境監測實驗教學模式很難培養創新型工程科技人才，為了培養創新型人才并更好服務社會，對實驗教學模式進行科學改革已勢在必行。

1 環境監測實驗教學現狀

傳統環境監測實驗教學與新工科的要求不匹配，主要表現在以下幾個方面。

1.1 實驗內容單一

環境監測包含水、氣、聲、固廢等方面污染指標的監測，但傳統的環境監測實驗項目單一，一般只涉及水污染指標的監測，內容覆蓋面窄，且實驗內容只涉及分析監測部分，與分析化學實驗類似，差異僅是測試項目的不同，但真實環境監測過程復雜多變，它包含基礎資料收集→實地調查→監測方案制訂→優化布點→樣品采集→運送保存→分析測試(包括試劑配制)→數據處理→綜合評價等環節。實驗內容單一導致學生無法獨立完成環境監測全過程[3]，學生的應變能力和綜合能力得不到培養。

1.2 監測方法落后

隨著社會進步和人民生活水平的提高，人民對生態環境的要求越來越高，環境監測指標的國家標準方法和行業標準方法更新較快，但環境監測課程理論和實驗教材更新較慢，導致課程所學的監測方法與日后學生在工作中使用方法不一致，且實驗教學過程較少使用大型儀器設備，如ICP、熒光光譜儀、紫外光譜儀等，但監測站和第三方監測公司多采用大型儀器設備進行分析測試，這導致學生畢業后無專業優勢，無法立即投入到監測工作中，這不符合“新工科”對應用型人才的要求。

1.3 教學模式陳舊

目前，環境監測實驗教學多為教師制訂實驗方案并進行講授和演示，學生機械完成實驗。在這種教學模式下，既不能發揮學生的主觀能動性，更無法激發學生的好奇心和求知欲，學生積極性不高，很少主動思考和提出問題，無思考不創新，這有悖于“新工科”培養創新型人才的要求。

1.4 課程考核方法不夠合理

環境監測實驗成績一般以實驗報告成績為主，但單從實驗報告來評定成績，無法體現學生對實驗的掌握情況。反而促使學生只重視實驗報告的撰寫，忽視動手能力的培養，這與開設實驗旨在培養學生的動手能力相違背。

2 環境監測實驗教學改革措施

環境監測實驗教學目的是培養符合新工科要求的具有動手能力、分析解決問題能力、創新能力的工程科技人才，對實驗教學進行科學的改革已刻不容緩，具體措施如下。

2.1 改進教學內容

改變教學內容，首先應改變學生只參與分析測試環節的現狀，增加實驗的綜合性，實驗包含實驗試劑準備、樣品采集、樣品保存、樣品前處理、樣品分析測試和數據整理等環節，都讓學生自主完成，在實驗過程中老師參與指導和解疑。實驗內容還應凸顯出專業的應用性[4]，將環境樣品取代模擬樣品，由學生到熟悉的生活環境中采集樣品，為了了解周邊環境狀況，得到準確的數據，學生會更專注到實驗中，學習積極性和實驗效果均倍增，且在實驗中遇到問題，學生會自覺反思并設法解決問題，這樣動手能力和創新能力都得到了培養。同時，學校與企業合作，在校園內建設了第三方監測公司，將監測公司測的實際樣品作為課程實驗樣品，設計綜合實驗，測定樣品中的各種指標，這樣一方面直接與環境監測公司的工作相融合，實驗更具應用性，另一方面，監測真實復雜高濃度樣品，學生面臨的問題更多，他們必須分析和解決更多具體問題，實驗結果的實用性也讓學生更有成就感，這樣學生綜合素質得到提高，也進一步激發學生對環境專業的認同感和學習興趣。

2.2 改進監測方法

隨著我國對環境問題的重視程度日益增加，環境監測指標的國家標準方法和行業標準方法更新頻率增加，環境監測實驗內容及方法需與時俱進，應實時更新環境監測實驗教學大綱及實驗指導書，選用的監測方法應與行業同步。監測污染物采用的儀器設備也應與時俱進，如測尾礦廢水中的多種重金屬元素，選用ICP進行測定；測水體中痕量砷，使用原子熒光光譜進行測定，與行業接軌，讓學生在監測實驗中就能接觸大型儀器，并熟練掌握其原理和測試方法，開闊他們的視野，這有助于縮短學生上崗培訓時間，更符合新工科對應用型人才的培養模式。

2.3 改進教學方法

實驗教學是增強學生的動手能力和實踐技能的重要手段。以往實驗教學模式，教師過多參與，應改變這種教學模式。應由學生設計實驗過程，教師起指導和輔助作用，讓學生學會合理設計實驗過程，在此過程中學會思考和解決問題[5]。

湘南學院環境監測實驗課程是與湖南乾誠監測公司聯合教學，公司特派一線監測人員與學校教師一同帶教，教師負責實驗理論知識的指導以及實驗方案可行性的評估，監測人員負責實驗儀器的講解以及分享監測過程中可能遇到的問題，這樣學生能更加順利的開展實驗，為今后監測工作積攢經驗。

除此之外，還應改變傳統的教學方法，充分利用現代化教學手段，增設在線課程內容，利用網絡資源，豐富教學手段和方法。環境監測實驗在線課堂包含實驗過程演示及注意事項講解，還包含虛擬仿真實驗內容，同學通過操作虛擬仿真實驗，熟悉實驗過程，清楚其原理[4]，課后學生還可以在線上復習實驗內容，這有利于學生充分掌握環境監測實驗的教學內容，提高教學效果。

2.4 改進考核方法

為改變重理論輕實踐的現狀，須對以平時成績和實驗報告成績為主的考核方式進行變革，增設課前預習、課上表現和實驗操作技能考核部分，具體考核細則和占比如表1所示。增設課前預習成績可激發學生預習的動力。課上表現，教師應增強課上的指導和觀察，記錄學生的表現情況，有助于培養學生的動手能力。實驗報告成績評定應側重于監測數據分析與討論及實驗反思，有利于培養學生發現問題、解決問題的能力。實驗操作技能考試讓學生獨立完成環境樣品的監測過程(樣品為合作企業已測樣品)，考察操作的規范性及數據的準確性，測試結果與公司監測人員所測結果進行比較，考核學生對實驗各環節的掌握情況。該考核體系的四部分相輔相成，可較真實地反映出學生的學習情況，有利于提高學生創新能力、動手能力、分析及解決問題能力，提高了學生今后從事環境監測工作的競爭力，符合新工科培養應用創新型人才的初衷。

表1 考核體系

3 結 語

環境監測實驗課程綜合性、實效性很強，課程建設的目的是培養學生實踐能力、分析解決問題的能力和創新能力，但傳統的環境監測實驗教學模式很難培養出與時俱進符合經濟發展需要的人才，基于目前教學現狀，本文從教學內容、教學方法和考核方法三方面對環境監測實驗課程進行改進，旨在提高學生的實踐綜合能力，以更好的服務社會。