環境監測課程線上線下混合式教學改革探索

夏德華 曹菁 許貴智 梁卓城 何春

摘? 要：環境監測是環境專業本科所開設的重要必修課程，該課擁有較強的實踐性與綜合性。故在教學過程中需要采用合理有效的教學方法來實現學生對理論知識與實驗操作的掌握并激發學生的學習熱情，為培養環境類綜合型新工科人才打下基礎。該文著眼于環境監測教學的具體目標，探討教學工作中可采用的改進手段，包括優化教學內容、改進教學方法和鼓勵實踐等。在探索改革過程中提出線上線下混合式課程教學手段，通過此方法進一步完善教學體系，提高教學質量。

關鍵詞：環境監測；教學方法；新工科；教學改革；線上線下混合式

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2024）03-0060-04

Abstract： Environmental Monitoring is an important compulsory course for undergraduates majoring in environment， which is practical and comprehensive. Therefore， it is necessary to adopt reasonable and effective teaching methods in the teaching process to realize students' mastery of theoretical knowledge and experimental operation and stimulate students' learning enthusiasm， so as to lay a foundation for cultivating comprehensive new engineering talents of environment. This paper focuses on the specific goal of Environmental Monitoring teaching and discusses the means of improvement in teaching work， including optimizing teaching content， improving teaching methods and encouraging practice. In the process of exploring the reform， we put forward the blended online and offline course teaching method to further improve the teaching system and improve the teaching quality through this method.

Keywords： Environmental Monitoring; teaching method; the new engineering; teaching reform; online and offline mixed mode

互聯網、人工智能的發展給傳統行業帶來了顛覆性影響。面向產業未來發展需要，傳統工科需要通過信息化、智能化的滲透而轉型、改造和升級成為新型工科。環境科學與工程是一門新興的綜合性學科，建立于多領域知識體系之上，主要研究環境及其與人類的關系、如何通過工程改造環境、解決環境污染等方面的基本知識和技能，進行環境工程建設、環境質量監測評價、環境污染防治等。其中，環境監測（以下簡稱“本課程”）是高校環境類相關專業的核心課程，旨在讓學生了解環境監測的基本概念及原理、各類指標的監測方法理論與技術，掌握方案設計、布點取樣、樣品儲存處理以及分析測定等基本技能。本課程內容綜合性較強[1]，理論與實踐并重，對已有一定基礎的學生而言內容并不完全陌生，但同時又更加深入專業。由于新冠病毒感染疫情影響，自2020年開始各高校不得不陸續開展線上授課。考慮到特殊時期線上教學的必要性以及互聯網教學的便捷性和靈活性等獨特優勢，合理地將線上授課與線下教學相結合以助力環境監測課程教學是十分必要的。

國家所需的新工科人才不僅需要擁有過硬的專業知識與將各門類融會貫通的學習能力，更需要注重培養其工程思維、數字化思維、生態意識和環境保護意識，乃至家國情懷與全球視野[2]。怎樣在新工科建設的大背景下開展教學工作，培育新工科人才？教師如何設計教學方案？何種教學形式更為高效？本文以廣東省中山大學為例，就在新工科背景下如何更好實施環境監測課程的教學進行探討。

一? 環境監測課程目標

環境監測的理論與實驗課程分別開設在大二與大三學期，此時學生已經學習了大部分基礎通識課、實驗操作課和部分專業理論課程，具有一定的基礎知識儲備。在內容方面，環境監測主要介紹了水、氣、固、土以及噪聲等不同對象的監測理論方法和實踐應用。故本課程的總體教學目標是向學生介紹環境監測方面的基礎知識和發展歷程，激發學生對專業的學習興趣；結合過往所學理論應用于實際操作，鍛煉學生學以致用的能力；幫助學生了解環境領域中的一項重要工作，對環境從業者所要承擔的社會責任加深理解，對我國生態文明建設的基礎工作的認識更加清晰；此外還應關注國家和國際水平上監測方法的進展，緊跟時代潮流。

隨著社會、技術的變化與發展，本課程計劃的實施過程中逐漸發現了一些問題。首先，本課程包括理論教學與實驗部分，單一的教學形式已經無法滿足課程需要。線下授課形式以傳統板書與簡單多媒體為主，授課方法多是輸出式教學，上課課時有限并且不便監督學生課前預習與課后復習的情況，使授課效果難以得到保證；而線上授課又面臨著難以落實本課程實驗部分和培養學生實際動手操作能力的問題，同時線上也未形成系統的教學模式，缺少配套的網絡課程。除了以上提到的采用何種教學形式的顧慮，在其他方面同樣存在教材老舊、知識更新滯后，對本課程中的實驗操作部分不夠重視，以及評估手段較為單一等問題。

二? 環境監測課程改革方法

（一）? 教學內容

1? 重視基礎知識，輔以難點問題

環境科學與工程是一門交叉學科，所涉及的知識范圍比較廣。因此，本課程要求對教學內容進行系統化講解，包括水氣固土各個基礎方向，同時也需兼顧物理性污染等分支。但在有限教學課時中要求詳細講解教材中的所有內容是不現實的，因此教師必須根據教學對象的需求對教材中的內容進行針對性的取舍，結合環境學導論等課程中學到的知識打好基礎，在此之外根據本課程的特點突出重難點。在內容結構的安排方面要做到循序漸進，做好從理論知識到方法技術的銜接，使學生易于接受以打好基礎。由于環境學科是一門理論性較強的應用科學，故應詳細分析其中具有一定規律性的基本理論，理清其中脈絡，促進學生思維的連貫性；同時教師也要注重其應用方面，訓練學生對基礎操作的熟練度并重點講解實驗課程中的設計與操作難點。

2? 革新老舊內容，關心政策方向

隨著化學、生物、材料等各個學科的快速發展，原本的教學內容已經無法表現當前環境學科的發展情況，也難以應對新出現的環境問題。現代教育的發展要求在教學中革故鼎新，在保留經典理論的同時刪去過時觀點，并補充新近發展的理論和科技成果。教師還應留意近年發布的各行業污染物排放標準、與環境治理相關的法律法規、與環境保護有關的國家政策以及最近發生的環境問題，將其納入教學內容，做到與時俱進。雖然該做法導致教師備課工作量的增加，但對時事進行分析整理得出的發展對比能激發學生對當代環境問題的探索欲望。

例如，在新冠感染疫情大背景下，國家對《危險廢物焚燒污染控制標準》進行了修訂，完善了危廢焚燒污染控制管理要求；并首次發布《醫療廢物處理處置污染控制標準》，填補了我國相關污染控制方面的空白。在環保政策方面，國家近年提出《2030年前碳達峰行動方案》，為日后的降碳工作指明了方向。

3? 重視實驗思維，訓練綜合能力

傳統環境監測實驗課程中，教師通常會在實驗開始前講述實驗內容與注意事項，然后再由學生按照設計好的實驗方案進行機械式的操作[3]。這種教學方法與大一的基礎實驗課流程類似，但從一門專業實驗課的角度來講則缺乏了對學生思維的訓練。課程中學生比較被動和消極，對實驗興趣不足。環境監測屬于一種綜合性工作，有其完整的流程以及明確的實際應用價值，包括從實驗方案設計、布點取樣及預處理、監測樣品指標到后續數據分析處理，最后得出一個具有后續指導作用的結果。綜合性實驗要求學生充分利用所學知識與多種實驗技能解決較為復雜的實驗問題，是提高學生綜合素質與創新能力的重要途徑。故中山大學（以下簡稱“我校”）在教學中“授之以漁”，除了教師講授實驗原理，還加入了學生獨立設計試驗方案再進行評判的教學步驟，充分發揮學生的主觀能動性和創造性。

4? 結合就業情況，培養社會責任

老師還可邀請生態環境局研究員以及水庫水質監測技術員等環境監測從業人員通過線下講座或騰訊會議等方式來給同學們上一堂課，結合他們的日常工作來現身講解各自領域的專業知識和工作意義。這樣與環境專業從業人員的直接面對面交流有助于幫助學生認識學到的知識除在實驗室進行理論研究之外，更重要的是在現實生活中如何應用、能為社會作出怎樣的實際貢獻，在該過程中形成正確的自我定位，增強社會責任感。如此一來可以為學生做好從校園到社會的過渡，讓學生直接了解到本專業的就業情況，幫助他們對環境整體行業形成比較清晰的認識，有助于學生為后續的選擇構建初步規劃。

（二）? 教學方法

1? 導向教學，自主訓練

在授課過程中結合具體案例來闡述相關理論，從歷史上或當代公認的環境事件切入，由教師先介紹背景，再提出設問引導學生對典型案例分析討論，減少教師對學生的單向輸出和學生對知識的被動接受，鍛煉學生自主思考的能力，并提高了教學的生動性和趣味性，鼓勵學生積極主動地學習。在實驗課程中，通過“任務驅動”[4]的教學方法，老師可在理論課時前給出實驗背景與要求、近年相關真實案例，或是結合前期專業課學過的環境事件來討論實施環境監測的必要性及手段，增加課程體系的連貫性。讓學生結合背景與實際案例自行設計實驗方案，這樣既能強化實驗預習階段，又能提高學生對實驗課的興趣，在熟悉實驗操作的同時鍛煉整體思維，有助于學生后續從事科研工作或實習。此外，通過對生態環境部等相關部門發布的國家標準的學習可以讓學生對相關環境數據產生一定概念，了解枯燥數字的背后對應著什么樣的環境水平，并根據數十年來標準的迭代更新，體現出我國的政策轉變與行業技術進步。例如鋼鐵行業的超低排放標準進一步規定了煙塵、二氧化硫、氮氧化物等污染物的排放限值，相應的新興技術路線的低溫電除塵、低氮燃燒改造等對于污染物排放控制的效果相比老技術提高了多少。

大學不僅需要培養學生解決問題的能力，更要教會他們如何提出問題。在后期已經掌握本課程的大致全貌的情況下鼓勵學生自擬題目分組調研，這樣的訓練對于新生來說是比較新奇并具有挑戰性的，也是幫助他們開展本科專業性學習的必要途徑。該種各方參與式教學需要教師引導學生充分發揮主觀能動性，主動、積極地獲取大部分課堂相關的知識從而完成環境知識體系的自我構建。

2? 新媒體助力，建設線上教學系統

互聯網給我們帶來了多元化的網絡教學材料，不僅可以從網絡資源中尋找到現實素材作為課堂切入點與例證，還可以利用網絡資源中的視頻圖像或動畫等形式使教學變得生動。相對于傳統板書，多媒體教學形式能在有限時間直觀地傳達更多知識。研究表明人類的大腦更容易接受圖像而不是文字，所以使用圖形輔助記憶知識的效果會比單獨使用文字好得多。在課堂中穿插學生喜聞樂見的視頻、圖像、動態模型等新教學形式，有利于化抽象為具象，提高學習樂趣與積極性。

教師可以通過將互聯網資源與本課程的結合，將知識的傳授和能力的培養結合起來，通過提供多元化的教學材料，幫助學生構建完整系統的知識體系，促進學生對知識的融會貫通，提升和發展學生的學習能力[5]。網絡教育平臺可充分展示課程的參考教材和擴充資料，方便學生課前預習和課后復習。充分利用雨課堂與慕課等網站打造互聯網平臺，開設網上互動社區，幫助師生突破線下教學條件的限制進行更密切的交流。在此前大部分院校還是缺少對線上教育平臺的關注，再加上環境監測課程理論與實踐并重的特殊性，導致線上授課時缺乏系統、可用的環境監測教學素材。考慮到這個問題，我校錄制了環境監測說課視頻與系列微課程視頻助力線上教學，內容包括系統介紹環境監測知識體系、講解部分重要知識點以及有代表性的檢測指標的實驗操作。該模式不僅可以及時更新教材中滯后于學科發展的部分[6]，還可以將難以文字表述的實驗操作更加直觀地展現出來，有利于學生接受最新理論，消化知識和熟悉操作，提高實驗課程的安全性。

（三）? 實踐教學，開拓第二課堂

“學以致用、用以促學、學用相長”是學習的最終落腳點，如果不注重把學到的知識運用到工作中，即使再博學也不能說達到了學習的最終目的。除課堂教學外，作為一門基礎課程也應適當引入一些其他更為貼近現實的教學手段，例如組織學生在校內進行實驗鍛煉、去往校外進行參觀見習或親身參與環保活動等社會實踐。在講解到“水體質量監測”一章時，本學院會組織學生一同參觀東校園內的珠江流段，采集水樣并在學院的公共實驗室進行檢測，對比地表水環境質量標準判斷該時段珠江水質，對判定水質標準的水平產生現實認識。在實驗完成后學生以小組形式提交專題報告或班級內展示，就實驗結果和過程中遇到的困難和心得抒發自己的感受。

在條件允許的情況下，學院可組織學生實地參觀電廠、化工廠、污水廠等企業，讓學生對各個技術工藝的排污項目與指標有更直觀的認識。但由于疫情原因和大批學生出校可能存在的安全隱患，也可以選擇使用虛擬仿真平臺對工廠進行線上參觀，通過交互技術并結合實踐教學內容，實現學生在教室就能身臨其境地體驗實踐環境。

在實驗課實際授課的同時，課堂之外，教師也應鼓勵學生參與大學生創新創業項目、教師的科研項目等實踐活動，提出明確的科學問題并結合課堂所學來設計解決，既有相當高的自由自主度，又能使學生將所學知識應用起來，落腳于實踐。

（四）? 雙語教學，接軌國際

引入雙語教學是當前高校教育改革的必然趨勢，也是培養新世紀復合型人才的重要方式之一。在了解術語的基本概念的同時，課程有必要增加對其對應英語的學習。不僅要給學生普及環境學基礎知識，還要從一開始就打下良好的專業英語基礎。在大二大三期間，本院有相當一部分學生加入研習小組，進入實驗室進行科研活動。在從事科研期間，閱讀國際主流期刊是非常重要且必要的。但從目前的狀況來看，對于大多數學生而言，進行非母語的閱讀是有一定障礙的，尤其是當文章還帶有非常強的專業性時。故在本課程中加入雙語元素有助于學生后期進一步的專業知識學習和外語實際運用。本課程作為環境學科基礎課，具有涉及面廣、發展迅速的特點，雙語教學有助于跟蹤國際環境領域發展前沿，了解國際上先進的技術理念，體現出教學內容的與時俱進。

在教學實踐過程中可以采用以下方法自然引入雙語內容：①在課件幻燈片中插入英文關鍵詞和關鍵知識點，提高學生對新知識的接受度；②教師給學生推薦一些英文環境宣傳片及專業英文文獻，在課堂上一同觀看或留給學生課后閱讀，再對其內容理解進行討論；③在課后習題中布置一定比例的英文題目并要求使用英文回答，以增強對外語的運用能力。在設置此類教學模塊時，還應特別注意學生英語水平的差異，因材施教，調動不同層次英語水平學生的積極性，提高參與度。

（五）? 融入“習言習語”，立足時代背景

環境專業大學生肩負我國生態文明建設和環境保護的重任，故教師在對學生進行專業素質培養的同時還需注重生態價值觀教育，引導學生主動承擔全球環境保護的義務和責任。環境監測是生態環境保護的重要支撐和技術基礎，具有極強的實效特征，與行業標準、國家規范等有緊密聯系，思政元素特色明顯[7]。從這幾年的新聞中可以看出習近平總書記對環境保護非常重視，從2012年12月至2021年12月多次發表有關環境保護的重要講話，觀點與環境監測課程高度契合。從“綠水青山就是金山銀山”到“保護生態環境就是保護生產力，改善生態環境就是發展生產力”；從“著力推進人與自然和諧共生”到“加快生態文明體制改革，建設美麗中國”；從“堅決深入打好污染防治攻堅戰”到“如期實現碳達峰、碳中和目標”“為全球綠色轉型作出貢獻”等無不體現了總書記對環境保護的高度重視，同時傳達出對環境人的殷切期望。在教學中適時、適量引入“習言習語”，講解講話內容，不僅能豐富教學文案，提振學生學習本學科的信心，同時亦可與國家發展主旋律產生共鳴。

（六）? 優化教學考核評價

采取教師評價與學生自評相結合、課堂展示與期末考試等多種考核方式相結合來考察學生對于教學內容的掌握情況與應用能力。主要依據作業、實驗技能掌握和實驗報告三部分來進行實驗成績的評定。作業的布置方面應適當減少題目數量的同時注重出題質量，力求每道題目都能引起學生的深度思考；課前預習性質與課后鞏固性質的作業并行布置，提高課堂上的學習效率，鞏固知識的吸收效果。實驗考核除了要體現對實驗原理的掌握，更重要的是考量學生方案設計是否合理，實驗操作是否規范等。適度提高調研報告、實驗操作[8]等“實踐型作業”的占比有助于改善學生“重理論輕實驗”的普遍現象，全面考察學生資料分析、知識應用和專業實驗報告寫作等各項素質。最后根據設立的考核方式合理確立考核評價的量化標準，確保公平賦分。

三? 結束語

隨著國家科技發展和人民環保意識的提高，一些現存的環境問題亟需解決。在碳達峰、碳中和大背景下，我國對新時代專業環保人才的需求進一步擴大。因此，環境監測作為環境專業基礎課程的教學意義和作用不言而喻。通過更新教學內容、采用多種行之有效的教學方法，全方位、多層次地開展教學工作，激發學生對課程乃至本專業的學習興趣，在實踐中加強學生對于理論知識的理解、掌握與應用，極大提高該課程的教學質量。除教材內容的教學以外，教師還應注意培養學生的環境意識，貫徹綠色低碳的生活理念。綜合以上教學方法更好地開展教學工作，有助于為國家培養優秀的新時代高等環境人才。

參考文獻：

[1] 陳淼．環境監測課程的教學與實踐改革初步研究[J]．赤峰學院學報：自然科學版，2016，32（6）：254-255.

[2]? “新工科”建設行動路線“天大行動”[J].高等工程教育研究，2017? （2）：24-25.

[3] 葉琳琳，劉波，蔣慧.環境監測實驗教學改革探討[J].實驗室科學，2014，17（4）：135-137，141.

[4] 曾愛斌.基于任務驅動、理實一體的高職課堂，教學改革與實踐——以環境監測技術與實訓課程為例[J].西昌學院學報（自然科學版），2016，30（1）：126-129.

[5] 趙竹子，葉招蓮，馬帥帥，等.“互聯網+”模式應用于環境監測課程教學優勢分析[J].廣東化工，2021，48（17）：311-312，302.

[6] 王媛．淺析“互聯網+”背景下《環境監測》課程的教學改革[J]．云南化工，2018（1）：246-248．

[7] 王東梅，龔正君，呂淼，等.環境監測課程中的思政內容設計[J].高教學刊，2022，8（18）：190-192，196.

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