环境监测课程教学与实验改革研究

王小敏， 冯圣东， 杨志新， 刘树庆

（河北农业大学，河北 保定 071001）

环境监测是环境科学的一个重要分支学科，是学生掌握了环境学、环境微生物学、分析化学、仪器分析等基础知识后必修的一门综合性、实践性较强的专业课［1，2］。该课程目标是使学生掌握环境监测的基本理论和基本知识，以污染物为主线掌握从布点、采样、样品保存及前处理到选择科学的分析测试方法和数据处理及分析的环境监测全过程，使学生具备从事监测工作的基本能力及素质。如何通过本课程的教学激发学生的学习兴趣和积极性，提高学生的分析问题、解决问题能力和创新能力并较快地适应毕业后的工作，是实践性教学工作中一直探讨的重要热点问题。

此外，随着科技进步，市场对人才实践能力和创新能力的要求日益提高，实验教学则成为了培养学生创新能力的基本手段。如何培养适应市场经济发展需要的人才是目前高等教育改革的主要目标，而实验教学是实现专业培养目标的重要实践环节之一。目前多所高校在环境监测课程教学改革方面做了大量工作，如拓展教学内容、丰富教学手段等，但在完善学生成绩考核体系方面涉及较少。笔者针对河北农业大学环境监测教学过程中存在的实际问题，从授课学时、教学内容、手段及课程考核方式等方面对河北农业大学资源与环境科学学院本科生课程《环境监测》的教学改革进行探索，旨在提高教学质量并培养出具有较高综合素质的环境人才。

一、《环境监测》教学改革的必要性

目前运行的的环境监测教学中，教学内容、教学方法及运行管理等方面都存在不同程度的问题，主要表现在以下几方面。

1．环境监测是一门综合性很强的课程，涉及的知识面广、专业基础课程多。目前的教学学时是由16学时的理论讲授和64学时的基础性实验操作构成。为完成教学计划，教学学时安排极为紧张，教学效果无法达到预期目的。

2．目前的教学模式是：在教学计划指定的时间内开设所有实验项目，学生按照教材中已有的实验步骤做实验、写报告，而自己无需动脑设计和安排实验，学生仅仅是实验方案的执行者。虽然学生基本掌握了实验操作方法，动手能力也有了一定锻炼，但这种教学模式易造成学生循规蹈矩，主动性及创造性较差，不利于思维能力、综合能力和创新能力的培养，可能在毕业后的工作过程中表现出无法独立解决问题的现象，使学生难以很快融入工作岗位。

3．环境监测实验包括基础性实验（验证性试验）、综合性实验和设计性实验，而河北农业大学环境监测教学现状仅停留在以验证性实验为主的阶段，与全国其他高校环境类专业类似，设置了针对水、气、噪声、土壤、生物等要素的典型性代表性污染物的监测实验，缺乏综合性和设计性实验内容。这种现状既难以锻炼学生独立承担具体监测工作的能力，又不利于培养学生的创新思维，距学校专业实践能力培养方案的要求还有一定差距。同时，环境监测技术和方法不断发展变化，环境监测仪器也在不断更新，教学内容必须不断随之更新。

4．在教学手段上，现行理论教学以PPT教学为主，对于没有实验条件的实验，缺乏动画及影像资料等形式的教学手段。

5．环境监测课的教学运行管理也并不完善，如考核体系不够科学，课程考核内容由传统的预习、理论考试、基础实验操作、实验报告及考勤等几部分组成，从现有指标体系尚不能体现学生的创新能力，也不利于激发学生专业兴趣及学习积极性，需进一步完善学生成绩的考核指标体系。

综合上述问题，遵循创新、开放与综合的改革原则和目标，笔者拟对环境监测课程进行教学改革，以发挥学生主动性并培养学生的创新能力，从而适应我国市场经济对环境人才的需求。

二、《环境监测》教学改革措施

1．调整《环境监测》授课内容及学时分配 目前，教学学时是由16学时的理论讲授和64学时的基础性实验操作组成，且实验设置以基础性实验为主。通过16学时的理论讲授，学生了解了环境监测基本理论知识，对环境监测全过程有了基本认识。基础性实验操作要求每个学生独立完成实验，学生严格按照实验操作步骤进行操作。该项任务锻炼了学生的动手能力，但由于该种模式是以教师详细讲解实验步骤之后学生按教科书照方抓药，缺乏创新能力的培养，无法发挥学生的主观能动性，也忽视了团队合作能力的培养，故需调整学时及实验内容。具体调整方案为：保持理论授课学时16学时不变，将原基础实验64学时改为48学时，由12个针对不同环境要素的代表性指标的监测实验组成。每个实验项目4学时，使学生具备了实验操作基本能力和基本技能。在此基础上，增加1周的综合性设计实验，提高学生的实验设计和创新能力。

综合性设计实验计划针对大气和水两个环境要素进行。大气环境综合性实验定位于河北农业大学校园的大气环境污染监测，要求学生对东、西校区大气环境进行监测，学生结成3人小组，每个小组先查阅资料，独立完成监测指标的确定、校园采样点的布设、样品的采集保存及分析、监测数据分析等。水环境综合性实验定位于保定府河的水质监测，要求每个小组独立完成确定水质指标、监测断面选择、水样保存及测定等工作。各组完成上述工作后，任课老师召集各组学生进行讨论，请每组代表发言，讲述各自实验方案，并互相交流经验，经任课老师指导修订形成可行的试验方案。如果各组方案有交叉性内容，把交叉性实验用品归纳列表，各组共同负责准备，使资源共享，避免实验用品浪费。实验过程中，任课教师随时了解学生实验动态，对出现的问题启发诱导，共同提出解决方案。实验结束后要求各小组对实验进行总结汇报，采用科学方法对两校区大气环境和府河水环境监测数据进行分析评价，绘制环境质量分布图。通过综合性实验巩固了学生在基础性实验中所学到的基本实验操作技术，更重要的是激发了学生创造力，提高了学生的主观能动性和设计创新能力，同时也提高了分析解决问题的能力，培养了团队协作能力，并把所学的基本理论知识和操作技术系统地贯穿起来用于实际工作中，从而为毕业后参加工作打下坚实的理论及实践基础［3－5］。

2．改进《环境监测》教学手段及方法 监测手段主要包括化学分析、仪器分析法、生态监测技术、遥感技术、自动监测技术等。分析化学中分析方法原理一般没有太大变化，而各种现代的更精确的分析仪器却在不断出现。由于经费限制等因素的影响，实验室只有一些传统的分析仪器，如紫外分光光度计、原子吸收分光光度计、气象色谱仪等，实验室仪器设备的更新速度远远跟不上现代仪器的研发速度。只有通过了解新型监测技术、生态监测技术、遥感技术，学生才能掌握监测技术发展动态，也才能在未来发展的领域中去思考和探索。倘若向学生逐一介绍各种新型监测技术，则需要准备大量的资料，而通过动画仿真等资料教学完全可以生动直观的演示这些仪器的工作原理及测试过程，从而通过较为简便快捷的途径拓展了学生的监测知识［6，7］。

此外，还可以组织学生到环境监测部门进行实地参观，目地是使学生对监测工作产生直观的认识，了解到自己所学知识是跟实践相结合的，从而提高了学习该课程的积极性。还可邀请监测站经验丰富的技术人员前来为学生讲授操作规范、数据处理及汇总等内容，培养学生严谨做事、踏实做人的良好品德，形成良好的实验习惯。

鼓励学生参与环境科学研究工作也是培养学生创新能力的有效手段。如果实验室条件允许，可以考虑对高年级学生开放，学生可根据自身兴趣独立选题、独立设计、独立操作提升个人综合素质［8，9］。

3．完善《环境监测》课程成绩考核指标体系 实验教学强调学生对基本知识和实验技能的掌握，考核除了要体现对实验原理的掌握外，更重要的是要反映出学生在实验方案设计及实施能力以及对现象结果分析等环节上的综合素质，成绩评定对学生的学习态度具有导向作用，同时它也是实验教学质量控制的重要环节，因此必须全面客观地对学生的实验成绩进行综合评价。

现有的环境监测课程对学生成绩的考核体系主要由预习、理论考试（期末试卷）、基础实验操作、实验报告及考勤等几部分组成，并且这些考核指标基本由个体独立完成。因此，该体系主要考核了学生们对基本知识的掌握和对基础实验操作技能的熟练程度，尚不能通过该体系评价学生的创新能力差异，也无法体现学生团队之间的团结合作精神。鉴于此，环境监测课将在原有指标体系的基础上，增加综合性设计实验的创新能力指标和团队合作指标。综合性设计实验的创新能力指标由综合实验设计能力和实验分析能力组成，而团队合作指标则由小组成员完成的实验作品来决定。实验分析能力主要体现在基础性实验和综合性实验的结果及过程的分析上。在实验过程中一般情况下实验结果会有误差，甚至出现异常现象。针对实验过程中出现的任何问题或现象，能否应用所学理论知识和实验经验分析问题产生的原因，这就反映了学生分析解决问题的能力。团队合作指标具体地讲，小组成员通过分工协作将小组的实验方案制定、实施过程及最终的监测评价结果以PPT形式展示出来，这体现的是小组团队的实验作品。通过PPT可以反映出学生创新能力、团队合作及协调工作能力、表述能力等综合素质，若能科学合理的对学生综合能力进行考核，对表现突出的小组和组员进行适当的表扬和加分，从成绩上鼓励学生深入思考、独立发现问题分析并解决问题的能力［6］，对学生的创新能力培养将具有积极的推动作用。

另外，现有的综合成绩评估往往是由任课老师主观确定各项评估指标的权重。这样主观确定权重的做法，既在理论上缺乏科学性，使学生对综合成绩的认可度也降低；在实践上也往往会挫伤学生们的学习积极性，甚至产生负面效果。 因此，该教学改革中，不仅增加了新的指标属性，而且还建议采用科学的层次分析法来确定不同指标的权重，使学生的综合成绩更合理。改进评价指标和权重确定方法的综合成绩能充分反映学生在环境监测过程中的综合素质与能力。完善的考核体系不仅增强了学生的学习乐趣，也激发了学习的热情。

三、结论

1．在实践教学学时及内容上，在保证学生掌握基本实验操作技能的前提下，基础性实验学时由64学时减少为48学时，增加1周综合性实验设计，使得教师地位由“教”向“导”的转变，使实验教学活动真正建立在学生主动探索的基础上。

2．在授课方式及手段上，建议采用灵活多样的教学方法，加强动画、仿真等模拟和演示实验，活跃课堂气氛，增加教学效果。

3．在课程成绩考核指标体系上，增加了创新能力指标和团队合作指标，完善了成绩考核指标体系，提出了采用层次分析法科学确定指标权重，使综合成绩真正体现出学生的综合素质与能力。

［1］奚旦立，孙裕生，刘秀英．环境监测［M］．北京：高等教育出版社，2004．

［2］蒋欣，聂麦茜．环境监测课程综合设计性实验方式及内容改革实践［J］．高校实验室工作研究，2006（3）：18－20．

［3］杨启霞．“环境监测”教学改革的实践探索［J］．高等理科教育，2005（6）：93－94．

［4］张琳．环境监测实验教学改革研究［J］．高等理科教育，2004（5）：94－97．

［5］施鼎方，徐竟成，唐贤春．环境监测综合性实验教学的探索与实践［J］．实验室研究与探索，2011，30（3）：287－289．

［6］刘敬勇，罗建中新时期下环境监测实验教学改革初探［J］．验室研究与探索，2009，28（12）：151－154．

［7］吕康乐，卢春山．环境监测课程教学与实验改革［J］．科技创新导报，2008（7）：210－211．

［8］德吉，布多，旦增，等．西藏大学环境监测实验教学改革研究［J］．实验技术与管理，2011，28（3）：24－28．

［9］温淑瑶．本科生《环境监测》实验课教学改革的初步尝试［J］．实验室科学，2007（5）：34－36．