環(huán)境監(jiān)測(cè)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的探索與實(shí)踐

謝朝陽(yáng)，詹 燕，王 剛

（武漢生物工程學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 武漢 430415）

環(huán)境監(jiān)測(cè)是環(huán)境工程專業(yè)的一門專業(yè)主干課，而配套的環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)是環(huán)境監(jiān)測(cè)教學(xué)中相當(dāng)重要的組成部分。傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ絾我唬詥蝹€(gè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，學(xué)生只需要熟悉每個(gè)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、然后根據(jù)國(guó)標(biāo)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)步驟逐步完成實(shí)驗(yàn)即可，這種按部就班、以教師為主導(dǎo)的教學(xué)模式不利于學(xué)生思維主動(dòng)性和創(chuàng)造性的培養(yǎng)，也很難適應(yīng)今后畢業(yè)崗位環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)際工作的需求，因此，改變單一的、以驗(yàn)證為主的傳統(tǒng)教學(xué)模式，開設(shè)綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展的趨勢(shì)。我校作為一所應(yīng)用型本科院校，十分注重學(xué)生實(shí)際操作能力的培養(yǎng)，我們結(jié)合本課程的實(shí)際，以未來就業(yè)崗位需求為導(dǎo)向，進(jìn)行了環(huán)境監(jiān)測(cè)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與探索。目前我校環(huán)境工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案已加入環(huán)境監(jiān)測(cè)綜合實(shí)驗(yàn)這門課程，40學(xué)時(shí)，2個(gè)學(xué)分，在環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后獨(dú)立設(shè)課，獨(dú)立學(xué)分。該課程主要學(xué)習(xí)環(huán)境監(jiān)測(cè)方案的設(shè)計(jì)、環(huán)境調(diào)查、數(shù)據(jù)分析與處理、環(huán)境監(jiān)測(cè)及評(píng)價(jià)等知識(shí)。通過該課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，加強(qiáng)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力，開拓學(xué)生的思路，培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新意識(shí)，鞏固和加深學(xué)生的理論知識(shí)，提高大氣、水、土壤、聲環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)技能，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)、團(tuán)隊(duì)合作能力以及分析問題、解決問題的能力。

1 環(huán)境監(jiān)測(cè)綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想

本課程教學(xué)采取學(xué)生為主，老師為輔的教學(xué)方法，學(xué)生從查閱資料、確定方案、配置試劑、擬定步驟，到進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分析結(jié)果、撰寫報(bào)告等均是自主完成，老師只是起到檢查、提醒和監(jiān)督的作用。學(xué)生從中學(xué)到科學(xué)研究的工作方法，養(yǎng)成以科學(xué)的眼光觀察事物和進(jìn)行學(xué)習(xí)的習(xí)慣，學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力就是在這種教學(xué)方法中逐步形成的。課程要求學(xué)生掌握水質(zhì)、空氣、土壤、噪聲的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查方法，學(xué)習(xí)典型監(jiān)測(cè)任務(wù)的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的確定，學(xué)習(xí)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的布設(shè)方法以及監(jiān)測(cè)方法的比較確定；完成校園大氣、水質(zhì)、土壤、噪聲的監(jiān)測(cè)方案的制定、完成校園大氣環(huán)境、水質(zhì)環(huán)境、土壤環(huán)境、聲環(huán)境的評(píng)價(jià)報(bào)告。本實(shí)驗(yàn)課共40學(xué)時(shí)，在理論課程及配套的環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后安排2周的時(shí)間開展，這種集中教學(xué)、單獨(dú)授課的模式突出了環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)的重要性，也提升了學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)全過程的綜合技能訓(xùn)練能力。

2 環(huán)境監(jiān)測(cè)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程

2.1 實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)階段

環(huán)境監(jiān)測(cè)綜合實(shí)驗(yàn)由于涉及內(nèi)容多，每個(gè)監(jiān)測(cè)方向分析的項(xiàng)目和指標(biāo)都比較多，學(xué)生需要分工協(xié)作才能更好地完成。所以學(xué)生分組人數(shù)一般為4-6人，共設(shè)定4組學(xué)生，分別負(fù)責(zé)我校校園天然水體質(zhì)量監(jiān)測(cè)、校園土壤環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)、校園大氣環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)和校園噪聲環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)。學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)抽簽，決定監(jiān)測(cè)方向。根據(jù)所抽取題目到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查，了解監(jiān)測(cè)對(duì)象—校園水體、土壤、空氣、噪聲等環(huán)境的基本情況。在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上再?gòu)谋O(jiān)測(cè)目的、采樣布點(diǎn)、監(jiān)測(cè)項(xiàng)目選擇、監(jiān)測(cè)方法確定、數(shù)據(jù)分析方法等方面制定出合理的監(jiān)測(cè)方案。以地表水水環(huán)境監(jiān)測(cè)為例，要求學(xué)生對(duì)學(xué)校晨光湖、問天湖等景觀水體進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)，了解學(xué)校景觀水體水環(huán)境質(zhì)量狀況，為學(xué)校景觀湖的治理與保護(hù)提供必要的數(shù)據(jù)。學(xué)生運(yùn)用環(huán)境監(jiān)測(cè)課程理論知識(shí)首先對(duì)景觀水體進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，通過查閱有關(guān)文獻(xiàn)或資料，了解學(xué)校景觀水體基本情況，如地形、氣象、污染源布局等背景資料，然后制訂水體監(jiān)測(cè)方案，確定采樣點(diǎn)、監(jiān)測(cè)頻次、監(jiān)測(cè)項(xiàng)目、分析方法等。最后每組匯報(bào)自己的監(jiān)測(cè)方案，指導(dǎo)教師對(duì)每組的方案進(jìn)行審核，審核方案的科學(xué)性和可行性，對(duì)方案中不恰當(dāng)處給予提示，尤其對(duì)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中必測(cè)項(xiàng)目和選測(cè)項(xiàng)目進(jìn)行把關(guān)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室已有的條件最大限度地完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的檢測(cè)。教師在指導(dǎo)綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，參與學(xué)生實(shí)驗(yàn)方案的討論和制定的過程中，協(xié)助學(xué)生解決各種問題，通過學(xué)生和指導(dǎo)教師進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案討論，一方面可對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行修改；另一方面討論的過程也能鍛煉學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題的能力。

2.2 實(shí)驗(yàn)過程的實(shí)施階段

方案確定以后，小組在老師指導(dǎo)下進(jìn)入實(shí)驗(yàn)過程的正式實(shí)施階段，校園水質(zhì)監(jiān)測(cè)和土壤監(jiān)測(cè)小組由于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容比較多，實(shí)驗(yàn)采取了開放實(shí)驗(yàn)的方式，除規(guī)定教學(xué)計(jì)劃外，學(xué)生可以自己安排時(shí)間，在課余時(shí)間來實(shí)施實(shí)驗(yàn)方案，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師隨時(shí)進(jìn)行輔導(dǎo)。實(shí)驗(yàn)在進(jìn)行過程中指導(dǎo)老師有針對(duì)性地召集各組學(xué)生開實(shí)驗(yàn)討論會(huì)，講述各組在實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的一些狀況，并相互交流經(jīng)驗(yàn)。指導(dǎo)老師通過了解情況，及時(shí)掌握學(xué)生實(shí)驗(yàn)動(dòng)態(tài)，對(duì)出現(xiàn)的問題啟發(fā)誘導(dǎo)，共同商量解決方案。最后在對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，這樣既提高了實(shí)驗(yàn)效率，學(xué)生又能在指導(dǎo)老師幫助下提高分析問題、解決問題的能力。以校園土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)為例，從采樣布點(diǎn)，土壤樣品的制備，土壤理化性質(zhì)指標(biāo)、肥力指標(biāo)和污染指標(biāo)的監(jiān)測(cè)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與分析、實(shí)驗(yàn)結(jié)論與建議等方面逐步開展。第一次課學(xué)生進(jìn)行實(shí)況調(diào)查，了解農(nóng)田土壤的類型、土壤環(huán)境背景值、地表水和地下水情況、地質(zhì)條件、水土流失、污染源分布、土地利用類型、使用農(nóng)藥、化肥的累積情況等資料；第二次課學(xué)生要制定監(jiān)測(cè)方案，確定監(jiān)測(cè)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，然后根據(jù)《土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》對(duì)農(nóng)田土壤進(jìn)行布點(diǎn)、采集及土壤樣品的風(fēng)干；第三次課學(xué)生根據(jù)土壤檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)正確選擇土壤指標(biāo)監(jiān)測(cè)方法，根據(jù)選擇的監(jiān)測(cè)方法學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)試劑的配制、計(jì)算試劑的用量；第四、五次課進(jìn)行土壤樣品的制備及土壤理化指標(biāo)如土壤質(zhì)地、孔隙度、pH的測(cè)定，第六到第八次課進(jìn)行土壤肥力指標(biāo)如土壤有機(jī)質(zhì)、土壤速效氮、速效磷和速效鉀的測(cè)定以及污染指標(biāo)如土壤中重金屬含量的測(cè)定，第九次課對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行處理并分析，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析主要考查學(xué)生對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的處理能力和對(duì)結(jié)果的分析能力，以及對(duì)數(shù)據(jù)處理軟件如Excel、Origin等的運(yùn)用能力。第十次課是課程PPT匯報(bào)并答辯，由指導(dǎo)老師主持，以小組為單位進(jìn)行匯報(bào)，針對(duì)各小組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果全班同學(xué)進(jìn)行課堂討論。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程以學(xué)生實(shí)際實(shí)施為主，專業(yè)教師指導(dǎo)為輔，最大程度激發(fā)學(xué)生科學(xué)研究的興趣和主人翁的精神，提高學(xué)生運(yùn)用所學(xué)專業(yè)理論知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。

2.3 環(huán)境監(jiān)測(cè)綜合實(shí)驗(yàn)的主要內(nèi)容

環(huán)境監(jiān)測(cè)綜合實(shí)驗(yàn)共分校園景觀水體環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)、校園農(nóng)田土壤環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)、校園大氣環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)、校園噪聲環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)四個(gè)模塊。每個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)K主要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目如表1所示。各實(shí)驗(yàn)?zāi)K均以環(huán)境介質(zhì)中基礎(chǔ)項(xiàng)目和必測(cè)項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)為核心內(nèi)容，側(cè)重學(xué)生監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì)能力的訓(xùn)練以及數(shù)據(jù)處理與分析方面的能力訓(xùn)練。

表1 環(huán)境監(jiān)測(cè)綜合實(shí)驗(yàn)監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容

2.4 環(huán)境監(jiān)測(cè)綜合實(shí)驗(yàn)考核辦法

環(huán)境監(jiān)測(cè)綜合實(shí)驗(yàn)期末考試成績(jī)由平時(shí)成績(jī)、綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告和課程答辯三部分組成，三者所占比例為分別60%、30%、10%。其中平時(shí)成績(jī)主要包括出勤、平時(shí)操作技能表現(xiàn)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果等。每一個(gè)環(huán)節(jié)都有相對(duì)應(yīng)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，以綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告為例，其評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)主要從數(shù)據(jù)處理與評(píng)價(jià)、報(bào)告闡述和報(bào)告格式三個(gè)方面來評(píng)價(jià)。其中數(shù)據(jù)處理與評(píng)價(jià)主要考查學(xué)生監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是否真實(shí)，數(shù)據(jù)處理過程是否詳細(xì)，是否對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確評(píng)價(jià)等方面來評(píng)分；報(bào)告闡述主要考查綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告是否完整，框架是否合理，結(jié)構(gòu)層次是否清晰，表述是否準(zhǔn)確幾方面來評(píng)分；格式主要考查行文、圖文圖例、表格、行間距、字體是否規(guī)范。課程答辯由每組成員做PPT進(jìn)行匯報(bào)，然后老師根據(jù)小組匯報(bào)的主要內(nèi)容進(jìn)行提問，學(xué)生作答，根據(jù)回答問題的準(zhǔn)確情況進(jìn)行評(píng)分。

2.5 環(huán)境監(jiān)測(cè)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果

2012年我校環(huán)境工程專業(yè)獲批為我校第一批湖北省一流本科專業(yè)，根據(jù)一流專業(yè)要求，我們加大實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，注重學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)，增設(shè)了環(huán)境監(jiān)測(cè)綜合實(shí)驗(yàn)，這門課自開設(shè)以來，廣受學(xué)生及督導(dǎo)老師好評(píng)，極大地鍛煉了學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、動(dòng)手能力、寫作和表達(dá)能力以及解決實(shí)際問題的能力。綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)在實(shí)施過程中，學(xué)生遇到很多以前驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)過程不曾遇到的問題。通過學(xué)生積極主動(dòng)地獨(dú)立查閱文獻(xiàn)、上網(wǎng)找資料等，掌握整個(gè)實(shí)驗(yàn)的全過程，掌握實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的每一個(gè)細(xì)節(jié)。通過討論和教師指導(dǎo)后，問題得到有效的解決。環(huán)境監(jiān)測(cè)綜合實(shí)驗(yàn)不僅使學(xué)生靈活掌握各個(gè)實(shí)驗(yàn)的方法，也鞏固了以前所學(xué)到的基本實(shí)驗(yàn)操作技術(shù)，更重要的是提高了學(xué)生的主動(dòng)性、自覺性和設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力，把所學(xué)的基本操作技術(shù)系統(tǒng)地貫穿起來用于實(shí)際工作中。學(xué)生都深有感觸地認(rèn)為，這個(gè)實(shí)驗(yàn)是他們?cè)谡麄€(gè)大學(xué)期間最有實(shí)用價(jià)值的一門課程。以校園空氣監(jiān)測(cè)為例，通過對(duì)校園空氣質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，鞏固了學(xué)生大氣污染控制工程及環(huán)境監(jiān)測(cè)的專業(yè)理論知識(shí)，熟悉大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)從布點(diǎn)、采樣、樣品處理、分析測(cè)試、數(shù)據(jù)處理到分析評(píng)價(jià)等一系列整套工作程序，為學(xué)生以后畢業(yè)論文及畢業(yè)后盡快適應(yīng)實(shí)際工作打下良好基礎(chǔ)。另外其監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)全面反映校園空氣環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)，提出對(duì)策和建議來保護(hù)校園及其周邊的空氣環(huán)境提供了數(shù)據(jù)支持，對(duì)學(xué)校污染源的控制及環(huán)境規(guī)劃提供了科學(xué)依據(jù)，有較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。環(huán)境監(jiān)測(cè)綜合實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生掌握了方案制定、監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的確定、采樣點(diǎn)的設(shè)置、采樣方法、樣品的分析測(cè)試、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理及環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)等有關(guān)環(huán)境監(jiān)測(cè)的全過程，極大地啟發(fā)學(xué)生自覺地將課本知識(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)化。

3 環(huán)境監(jiān)測(cè)綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)施過程中存在問題及建議

由于學(xué)時(shí)和實(shí)驗(yàn)室有限，學(xué)生只能選擇水、氣、土、聲一個(gè)方向來開展綜合實(shí)驗(yàn)，不能全方面參與；實(shí)驗(yàn)室的儀器設(shè)備陳舊，高端的儀器設(shè)備如氣相和液相缺乏，導(dǎo)致有些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目如空氣中揮發(fā)性有機(jī)物的測(cè)定，土壤中農(nóng)藥含量的測(cè)定在實(shí)驗(yàn)室不能完成。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行管理模式在時(shí)間上不夠靈活機(jī)動(dòng)，而環(huán)境監(jiān)測(cè)綜合實(shí)驗(yàn)是一個(gè)連續(xù)監(jiān)測(cè)的過程，完成的時(shí)間較長(zhǎng)、難度較大，對(duì)實(shí)驗(yàn)室的開放管理和教輔人員管理的要求更高，因此，作為實(shí)踐人才培養(yǎng)主陣地之一的實(shí)驗(yàn)室，我們應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)，改革創(chuàng)新，加大實(shí)驗(yàn)室開放力度，為實(shí)踐人才和創(chuàng)新人才培養(yǎng)提供良好的平臺(tái)。另外在實(shí)驗(yàn)過程中少部分同學(xué)參與度不高，有打醬油的嫌疑，如何提高這部分同學(xué)的積極性值得探討；學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力較強(qiáng)，但對(duì)實(shí)驗(yàn)的原理、數(shù)據(jù)處理、結(jié)果分析以及報(bào)告撰寫等方面掌握較差。在今后的教學(xué)模式中我們要加強(qiáng)學(xué)生過程管理與考核，多花些學(xué)時(shí)給學(xué)生講解實(shí)驗(yàn)原理、計(jì)算公式的來由、數(shù)據(jù)處理和分析方法，報(bào)告的撰寫規(guī)范以及實(shí)驗(yàn)過程中注意事項(xiàng)和關(guān)鍵環(huán)節(jié)等內(nèi)容，對(duì)學(xué)生薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行有針對(duì)性的指導(dǎo)，讓學(xué)生全方位掌握該門課程的精髓。

4 結(jié)語

環(huán)境監(jiān)測(cè)綜合實(shí)驗(yàn)有效地把環(huán)境監(jiān)測(cè)理論知識(shí)與模塊化實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合起來，極大地鍛煉了學(xué)生的各種能力。通過教學(xué)實(shí)踐，真正實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)的新型教學(xué)形式，體現(xiàn)出以知識(shí)和基本技能為基礎(chǔ)性內(nèi)容、創(chuàng)新能力培養(yǎng)為中心的思想。對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式進(jìn)行探討，改革課程教學(xué)方式，更新教學(xué)內(nèi)容，對(duì)提高學(xué)生的綜合能力，使學(xué)生的知識(shí)體系更符合社會(huì)需求，有著重要作用。環(huán)境監(jiān)測(cè)綜合實(shí)驗(yàn)課程的改革仍在摸索和推進(jìn)中，我們將在實(shí)踐中不斷總結(jié)、完善。在如何提高教學(xué)質(zhì)量，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力方面，沒有固定模式可走，只有通過探索、研究和總結(jié)，在實(shí)踐中進(jìn)一步提高與深化。