面向非环境类学生的环境监测开放实验

肖 玫 张 琳 胡将军

面向非环境类学生的环境监测开放实验

肖 玫 张 琳 胡将军

（武汉大学 资源与环境科学学院，武汉 430079）

为充分发挥实验教学示范中心在实验教学中的重要作用，面向非环境类专业的学生开展环境监测开放实验。通过开放实验，使学生在跨学科的学习中，拓宽知识基础，掌握一种环境污染物的监测技术，培养严谨的科学态度，建立良好的团队意识，从而加强学生的环境保护意识，全面提高学生的综合素质。

综合素质；开放实验；环境；监测

武汉大学以培养适应经济、科技和社会发展需要的厚基础、宽口径、高素质、强能力的，特别是具有创造、创新、创业精神和能力的复合型人才作为人才培养的目标，形成了独具特色的“三创教育”模式体系［1］。在这种模式下，全面提高学生的综合素质，加强实践能力的培养显得尤为重要。正如周济部长指出的：知识来源于实践，能力来自于实践，素质更需要在实践中养成，各种实践教学环节对于培养学生的实践能力和创新能力尤其重要［2］。由此可见，实验教学在推进素质教育，培养创新人才方面发挥着重要作用［3］。我们以环境科学与工程湖北省级实验教学示范中心为依托，充分利用中心已有的资源，结合环境科学实践性强的特点，组织申报了《武汉大学2012－2013学年度本科实验教学中心开放实验项目》。该项目以“武汉大学校园湖泊、大气、噪声监测的研究”为主题，主要面向非环境类专业的低年级本科生，使学生在专业学习之外，有机会涉猎更多不同学科领域知识，在跨学科的学习中，拓宽知识基础，增强适应能力。本文主要介绍其中的一个项目－大气环境监测的情况。

1 实验项目的选择

近年来，我校在大学生中开设了一系列环境类的通识课程，这些课程的开设对于大学生全面认识人类面临的环境危机，激发他们的环保意识，增强保护环境的责任感、使命感起到了积极的作用。但这些课程都是以理论学习为主的，没有涉及实验环节。有相当一部分学生，他们除了希望得到相关的理论知识外，还渴望能有机会进一步获得实验操作方面的锻炼。因此，在通识课层面上的开放实验，能很好地满足学生的需求。一方面，我们可以通过实验让学生了解和我们日常生活密切相关的环境监测的主要内容，明确空气质量指数的确切含义［4］，知道这些数据是通过什么方法获取的；另一方面，通过实验能使学生学会一种环境污染物的监测技术，包括采样点的选取，样品的采集、处理，数据的分析等一系列过程，训练实际动手能力，提高综合素质。由于项目主要是针对低年级非环境类专业的学生，他们的专业背景不同，所具备的基础实验技能差异很大，如何使参与实验的同学既能通过开放实验有所收获，又不至于过多的依赖专业技能；成为确定实验内容必须考虑的因素。

开放实验题目的确定，决定学生是否能受到良好的训练［5］。为了使开放实验体现“以学生为本”的教育理念，选择一个能引起学生兴趣，激发参与热情，又具有实际意义的项目是十分必要的。我们以身边的环境问题为切入点，很快将目标集中在近期频繁出现的热门话题“雾霾天气”上，显然，空气质量的监测无疑是极具吸引力的。在众多的指标中，我们根据多年来开设环境监测教学实验的经验，考虑到现有的实验室资源，最终中选定了“空气中总悬浮颗粒的测定”做为开放实验项目。

2 实验的组织与准备

首先，通过学院的信息平台将开放实验的对象、目的、内容、要求、人数等向学生发布，并通过网上报名的方式征集参与人员。消息一经发出，学生的参与热情非常高，很快就达到了计划的人数。学生分别来自物理、化学、电子信息、口腔医学、生物、地理信息系统、土地资源管理等学科。由于所有的实验都安排在课余时间进行，而学生来自不同的院系和年级，课余时间不尽相同，采取常规的统一时间、集中安排的方法显然是不现实的。于是，我们将参与实验的学生按照课余时间一致的原则分成若干个实验小组，每组3～4名学生。实验室全天候开放，学生可以灵活的选择实验时间，分批进行实验。这样既不影响学生正常的学习计划，又可以获取不同时间的实验数据，更全面地掌握大气污染的整体情况。

为了便于及时和学生沟通，我们专门建立了一个由参加实验的学生和教师组成的QQ群，大家在群里对涉及实验的有关问题进行充分的交流。开始阶段，教师在初步了解学生的学科背景的基础上，有针对性地选择了数篇专业文献要求学生自学，其目的是让学生学习大气污染的基本概念、常用的监测方法、相关的环境质量标准及防治对策等［6－11］。要求学生关注全国，特别是武汉市的天气预报和空气质量报告，及时了解空气质量状态。同时，提出有关的问题，如本地区的大气污染物主要有哪些？来源如何？它们有哪些危害？TSP、PM10、PM2.5之间的关系如何？引导学生查阅资料，自己寻求答案。对于难以理解的问题，师生在QQ群里展开广泛的讨论，气氛十分活跃。在讨论中，学生反应最为集中的问题是大气采样器的使用方法，于是我们专门针对这个仪器制作一个详细的课件，全面介绍仪器的结构、性能、使用方法，使学生提前有一个感性认识，在实际采样时能较快地掌握操作要领。经过上述阶段的准备，学生对相关的知识有了比较系统的了解，为下一步现场监测的开展打下了基础。

3 实验方案的实施

第一次实验时，我们组织全体学生进行了一次集中现场讲解。使学生熟悉各实验场地，指导布置采样点并正确安装设备，让每一位学生完整地练习一次仪器操作，掌握采样的基本过程和要领。

3.1 总悬浮颗粒物的测定

实验参照《GB T 15432－1995》进行。在常规实验课中，受学时的限制，前期准备工作由教师完成；而在开放实验中，没有了学时的制约，学生有了更多的动手机会，整个过程均由学生自己完成，从采样的前期准备—滤膜的预处理采样、收样及测定，一个周期下来，学生至少要来实验室四次，非常辛苦，特别是对远离实验室所在校区的学生更是如此。使开放实验不仅是一个学习过程更是一个意志和品质的锻炼过程。

3.2 撰写实验报告

在完成了几次监测任务后，我们要求学生以一篇类似科研论文的格式独立提交一份实验报告，这对大学低年级的学生来说是有一定的难度的，但对培养学生严谨的科学态度和科学素养，提高学生分析和解决问题的能力，激发学生自主学习和创新能力却是十分必要的。因此，我们从加强引导入手，一方面要求学生多看文献，从中学习科学论文的写作方法。另一方面给学生提供一个基本思路，要求实验报告应包括以下几个方面：概述（有关概念、大气污染的现状、监测的意义、常用的方法等）、实验方法与步骤、实验结果与讨论。其中的讨论部分是重点，希望学生结合自己的专业进行分析论述。最后，我们特别强调每个学生都必须对这个过程有一个全面的总结，包括有何收获？存在那些问题？对今后继续开展此类活动有何建议等。从学生提交的实验报告看，学生基本上都能很好地完成，少数同学的报告十分完整，除了基本内容外，还给出了摘要、关键词、参考文献。

4 结束语

面向大学低年级非环境类学生开展环境监测开放实验，对我们来说是一次新的尝试。在整个活动中，学校主管部门高度重视，不仅制定了一套专门的管理办法，组织专家对项目的进行可行性论证，提供一定的经费作为项目支持，同时加强对项目的跟踪。作为开放实验的具体实施单位，我们积极利用现有的资源，紧密联系当今社会的热点问题进行选题。在实验过程中，教师积极引导，充分调动学生的学习积极性，培养动手能力和科学素养。开放实验促进了实验教学改革，学生成为了最大的受益者，这将成为我们实验教学的一个十分重要的组成部分，我们深深体会到：

1）开放实验是全面提高学生综合素质的良好平台。实验调动了学生的学习积极性，拓宽了学生的知识面，锻炼了学生的动手能力。正如参与实验学生所说的：“开始，大家对实验都不了解，从查阅文献到相互交流，从一个完全不相干的专业到初步涉入大气总悬浮颗粒物测定.在老师的带动下，我们顺利的完成了实验。”；“这次实验让我们走出了教室，走进了实验室，放下了课本，拿起了仪器，它给了我们一个全面锻炼自己的机会。”

2）开放实验是培养学生严谨科学态度的重要方法。“这次实验老师以一个专业的实验者的角度来要求我们，我懂得了实验是需要严谨的科学方法和习惯的”；“在实验的过程中我深深地感受到，既然是实验就要要求自己一丝不苟地去对待”。从学生的这些切身体会中，不难看出他们的收获。

3）开放实验是加强学生团队意识的有效手段。通过实验中的分工与合作，使学生能够体验到在工作中协作精神的重要性。学生感叹到：“参加了实验，就要始终如一的负起责任来，同时又要与其他组员密切配合，团队密切的配合在这种合作的实验中是尤其重要的。”

4）开放实验是加深学生对环境问题的认识，促使他们自觉养成保护环境的行为的最佳途径。“实验让我实质性地感受到了空气污染，当取下滤膜，看到滤膜上黑乎乎的灰尘时，觉得挺吃惊、挺震撼的。”在有了如此深刻的感性认识后，他们发出了这样的感叹：“从实验结果当中看到了空气污染的严重性以及实施治理防护措施的必要性。我们要树立起环保意识，并将其付诸行动，从身边做起，从小事做起，从自己做起，这样环境问题的改善和解决才会指日可待。”

当看到学生通过开放实验能有如此收获时，我们从内心感到十分的欣慰。在此，我们借用学生的一段感言作为我们对今后工作的展望，“作为一个全校范围拓展同学们知识面的实验项目，可以针对不同的需求开设更多方面的实验，不仅能让同学们得到更多的知识，还能培养我们的责任意识、团队协作精神以及严谨的态度。”

［1］罗儒国.“三创教育”模式的探索与展望——以武汉大学为例［J］.黑龙江高教研究，2012（6）：20－23.

［2］周济.实施“质量工程”，贯彻“2号文件”，全面提高高等教育质量［J］.中国大学教学，2007（3）：4－8.

［3］赵玉华，王红.实验室在创新人才培养中的作用［J］.实验科学与技术，2010，8（2）：181－183.

［4］HJ 633－2012环境空气质量指数（AQI）技术规定（试行）［S］.

［5］张爱英.认真实施开放实验努力，提高学生综合素质［J］.实验技术与管理，2004，21（2）：5－8.

［6］庄马展，吴宇光，周志林，等.空气中总悬浮颗粒物的三种测定方法比较［J］.环境化学，2000，19（2）：170－175.

［7］GB/T 15432－1995环境空气总悬浮颗粒物的测定重量法［S］.

［8］闫修花，邵理瑾.连续监测中影响总悬浮颗粒物监测质量的因素［J］.环境监测管理与技术，2002，14（6）：35.

［9］胡敏，唐倩，彭剑飞，等.我国大气颗粒物来源及特征分析［J］.环境与可持续发展，2011（5）：15－19.

［10］尹振东.气象条件对可吸入颗粒物浓度的影响［J］.环境科学与管理，2005，30（3）：46－47.

［11］徐映如，王丹侠，张建文，等.PM10和PM2.5危害、治理及标准体系的概况［J］.职业与健康，2013，29（1）：117－118.

Open Experiments of Environment M onitoring to Non-environmental Science Students

XIAO Mei，ZHANG Lin，HU Jiangjun
（School of Resource and Environmental Science，Wuhan University，Wuhan 430079，China）

In order to fully develop the role of experiment teaching demonstration center in the experiment teaching，we carried outexperiments of environmentmonitoring for non－environmental science students.Through these open experiments，students could：a）broaden knowledge base，b）master themonitoring technology of given environmental pollutants，c）cultivate the rigorous scientific attitude，and d）establish good team consciousness.By implementing the above mentioned measures，we strengthen the environmental protection awareness and enhance the comprehensive quality of students.

comprehensive quality；open experiment；environmental；monitoring

G423.06；G647.1；X830

A

10.3969/j.issn.1672－4550.2014.05.034

2014－02－26

武汉大学2012－2013学年度本科实验教学中心开放实验基金资助项目；武汉大学资环学院课程体系改革基金资助项目。

肖 玫（1963－），女，高级工程师，主要从事实验教学与管理。