以学生能力培养为核心的环境监测课程改革与实践

岳正波　李平　王进　彭书传　崔康平

[摘 要]基于工程教育专业认证的教学体系的核心，在于以学生为中心、以能力培养为核心、以培养目标为导向，同时具有持续改进功能。环境监测是环境科学与工程专业的主干课程之一，不仅要培养學生的理论分析能力和实验操作能力，而且要提高学生的自主创新和综合应用能力。通过对环境监测课程教学改革与实践的初步探讨，从教学内容、教学方法、教学手段及考核体系等方面阐释环境监测课程的改革探索和实践研究。

[关键词]环境监测;工程教育;理论教学;实验教学

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2019）10-0085-03

2015年，我校环境工程专业开始构建基于工程教育专业认证的教学体系，重新建立了自然科学与工程知识体系架构，对环境工程专业基础课程的教学大纲进行了修正，并对教学质量评估方法进行了丰富。在建设过程中逐渐形成了以学生为中心、以能力培养为核心、以培养目标为导向的同时具有持续改进功能的新型“能力导向一体化教学体系”。环境工程专业的人才培养目标为：秉承学校“工程基础厚、工作作风实、创业能力强”的人才培养特色，培养具备知识宽厚、综合素质高、工程设计与实践能力强、富有创新精神，具备水、气、物理性、固体废物等污染防治、环境评价与规划、生态修复等专业知识，具有污染控制工程设计及从事环境规划和环境管理能力，具有环境工程领域新理论、新工艺和新设备研发能力的高级专业技术人才;以及具备科学、工程素质与能力及伦理道德素养，愿意为改善环境质量和实现可持续发展而努力的环境工程与管理优秀人才。

环境监测是环境工程专业的一门主干课程和核心课程，是一门理论性很强同时又注重实践教学的课程。课程内容包含了几乎所有环境要素的监测理论、方法和技术介绍，并配置相应的实验教学。笔者结合本校实际情况，在教学实践中对环境监测课程的理论教学和实验教学进行了改革，力求两者在内容上能有机衔接，并对两个环节的教学内容、教学方法做了一系列的尝试，对学生成绩评价制度进行了探索，力求建立以学生为中心的教学模式，培养学生的综合素质。

一、理论教学内容改革与实践

环境监测是一门综合性很强的课程，涉及的知识面较广，领域较多，方法及标准较多。近年来，随着国家对环境生态保护的日益重视，各种新方法、新技术、新标准不断推陈出新。因此，本课程首先对理论教学内容进行了增删整合，删除、更新已陈旧过时的监测方法，增加了必要的新知识新内容，尤其是更新了环境质量标准以及标准检测方法。同时鼓励学生参与授课内容的选择。早期通过问卷发放的方式对授课内容进行调查，根据学生的反馈情况，有针对性地选择符合热点或焦点内容的章节作为重点讲授内容，必要时增加部分教学内容，鼓励学生收集提供新增教学内容的相关资料。把教学内容同社会热点环境问题、学生关注问题相结合，充分调动其学习积极性和参与度，同时这也是对教学内容及案例库的有效补充。如在2018年本科教学过程中着重增加了自动监测方面的教学内容，并以国家水质自动监测网络的建设及应用为例，进行了较为深入的分析，让学生能够接触和了解最新的环境监测应用现状。

其次，以学校所在地合肥市的主要河流、厂区、农业种植区等为对象，以综合性实验为依托，系统讲授环境监测方案的制定及实施，最终形成教学案例。如2017年学生以合肥市南淝河为例，对其沿岸企业、居民区、土地利用方式、排水口、泵站等进行调研，通过课外和课堂讨论确定监测方案，在实验教学期间实施并完成水质分析报告一份。而学生的南淝河水质调查分析结果及应对办法，同合肥市政府拟实施的南淝河污染控制与治理方案内容相符，这极大地提高了学生学习的积极性和自信心。该教学实施后得到学生的热烈响应和参与，笔者进而在土壤监测方面的教学工作中开展了“大圩生态种植园区不同类型葡萄土壤质量调查”，该工作也得到了葡萄园种植户的大力支持，他们主动提供了葡萄品种、施肥、灌溉等背景信息，这对学生分析监测结果提供了方便。这两项工作结果的部分优秀内容，已作为教学案例收录。

再次，选择国内或国外的环境污染热点事件，结合所学课堂知识，要求学生按照国家颁布和采用的新标准，制定监测方案及应对办法。对于教材未涉及的标准、方法及其他知识，鼓励学生准备教学课件在课堂进行讲授。如针对2016年某学校新校址环境污染事件，学生分组完成关于室内空气、土壤、地下水的监测方案，通过课堂PPT汇报互相进行交流学习，最后授课教师进行点评。学生收集室内空气快速检测方法、工业场地污染、第三方检测等方面的资料，并在课堂进行讲授。这些教学环节的设置和学生的自我学习及讲授，不仅有利于提高学生的自学能力，还有利于提高其社会责任心。

第四，环境监测及实验课程通常包含数据处理和分析，但是缺乏计算机的应用解析。以往的课堂教学通常不涉及此内容的讲授及考核，往往由学生凭兴趣完成。在新修正的教学大纲中，该项内容被融入课堂教学中，主要通过让学生收集和分析当地环保部门公布的水体、空气等质量数据，由学生利用计算机软件分析环境质量变化及趋势，并对分析结果进行合理的解释和分析，借此提高学生的数据分析能力。

二、实验教学内容的改革与实践

环境监测是以监测技术为主的课程，涉及水和废水监测、空气和废气监测、固体废物监测、土壤质量监测、噪声监测、生态学监测、放射性污染监测以及监测质量保证和评价等多方面，其涉及的范围非常广泛。如何在实验教学中培养学生的动手能力，培养学生综合、创新性设计的能力，提高学生解决实际问题的能力是该课程的重要目标。目前存在的问题是，由于实验条件的限制，实验教学以验证性实验为主，主要由指导教师讲解实验目的、原理、操作步骤和注意事项，然后学生按照讲义一步步完成实验和报告，这种做法学生缺少主动性。这种被动的学习对于学生来说仅仅是为了完成任务，并不能激发学生探索实验和求知的内驱力，教学效果有限。因此，在实验教学改革中，需要建立验证性实验、综合设计性实验、开放性实验三层次的实验模式。

以综合性实验为依托，结合实验室测试分析条件，选择关键的具有代表性的测试项目作为验证性实验内容，而在综合设计性实验中侧重样品的采集和预处理的实验教学。学生针对教师课堂教学指定的对象或事件，独立完成背景资料收集、监测项目选择、采样网点布置、采样方法、儀器安装调试和使用、样品的分析测试、监测数据处理与结果分析、环境质量评价及应对办法等。

对于开放性实验，主要同大学生创新创业项目（我校覆盖面较广，分为国家级、校级、院级等）、学生参与的教师科研课题相结合，以学生感兴趣的环境问题为对象，广泛地开展自主开放性实验。鼓励学生自己查阅文献资料，制订实验方案，通过预约实验室的方式协调安排实验进度，并以项目书的形式完成实验报告。综合性和自主性实验教学内容的开展实施，不仅能充分调动学生的主动性，培养学生的动手能力，培养学生独立思考和团队协作的能力，而且还能提高学生分析、发现和解决问题的综合实验能力。

三、教学方法改革与实践

（一）项目任务驱动教学法

根据综合性实验内容设计的分析对象设置项目任务，要求学生完成综合性实验任务书。教师依据当地典型污染问题、突发环境污染事件、大众关注的热点问题等选择设置综合性实验内容，并结合课程教学进行讲授分析，在此过程中充分发挥学生的主体作用，激发学生破解问题的兴趣，教师针对学生发表的观点进行评价，同时提出问题或疑问。在教师课堂教学和课后辅导下，学生自主完成学习和探索，系统掌握理论知识，并以任务书的形式完成综合性实验方案。

（二）视频教学法

作为课堂板书及PPT教学的重要补充，微视频、课堂直播教学逐步在教学中得到应用和普及。目前，主要应用的视频教学演示内容有：分析仪器和采样设备的运行，如电感耦合等离子体质谱仪、气相色谱质谱联用仪、土壤取样钻机等;水体、大气等样品收集过程演示;由某环境监测站工作人员直播介绍全市空气质量监测点的数据变化等。本课程在不侵犯他人知识产权的前提下，通过网络收集和自我拍摄影像资料，逐渐形成了包括大型仪器使用演示、现场取样演示、演示性实验等内容的微视频库，通过课堂播放以及云共享的形式供学生学习，同时鼓励学生在完成实验课程任务时拍摄相关视频，选择优质的图片和视频资料，以充实本课程的视频库。

（三）团队合作法

无论是实验任务还是课程自我学习环节，均由教师指定或学生自主结合的方式，将学生分成若干团队，团队的任务核心即为完成综合性、设计性实验及其他任务，团队需对承担的项目任务进行充分讨论，发表各自的意见，形成最后的工作方案或报告。以小型研讨课的方式，在开始和完成阶段使用PPT对项目任务进行答辩，接受授课教师和其他学生的提问。该方法有利于在培养个人能力的同时，同步培养学生的团队合作、协作及对外交流能力。

四、教学效果考核及持续改进

改变传统的仅以考试成绩来评价课程学习情况的评价方式，兼顾平时和考试成绩。平时成绩采用多元化的考核和评估方式，包括作业、实验方案、实验报告任务书、期中考试、PPT汇报、团队合作情况等。具体而言，在学生完成项目任务的过程中，将项目任务具体细分为资料调查、采样规范、布点情况、实验操作规范、数据结果分析等步骤，对过程进行跟踪评价。每个团队完成监测任务后，用PPT汇报监测过程、监测方法、实验结果及其意义。通过多元化的考核方式对教学过程及质量继续追踪评价，这有助于培养学生的综合素质及能力。

将授课内容细化为若干层次分明、内容清晰的知识点进行讲授，建立相应的教学质量调查和测试效果分析制度。发放随堂调查问卷，让学生以不记名的方式反馈各知识点教学效果，鼓励学生直接反应课堂教学问题及个人想法，并根据学生反馈意见改变教学内容、进度及方法等。建立和完善小型测试及其质量分析制度，通过考试成绩评估学生对授课知识点的掌握程度。通过问卷调查及考试分析，全面反思教学过程并进行改进，切实做到边实践、边改革、边完善。

五、学校及学院管理层面的政策支持

（一）虚拟实验教学数据库的建设

目前，多数高校由于场地和资金的限制，尚不能够全方面、系统开设环境监测课程涉及水、大气、土壤、物理系污染等实验内容。虚拟实验教学是有效解决此困境的方法之一。虚拟实验教学可以使学生方便地远程登录系统进行操作和学习;通过信息发布和互动交流功能，教师与学生、学生与学生可以实现在（离）线交流。虚拟仿真实验教学能使学生拓展真实试验的教学内容，掌握相关实验的基本技术和操作技能;理论联系实际，培养学生独立观察问题、分析和解决问题的能力。我校目前主要是组织学生参加相关的竞赛活动，如组织学生参加了2018年第二届全国大学生环境实践虚拟仿真创新大赛，并取得了较好的成绩。

（二）校企合作

选择省市级环境监测中心、第三方环境监测公司、高校分析测试中心、大中型企业环境监测中心等合作单位，通过讲座报告、实习交流的方式，加强校企合作。根据课程需要，可组织学生进入基地开展教学实验活动，同时聘请企业有经验的工程师作为兼职教师，给学生进行专业技能培训和专业知识讲座，巩固和丰富学生课堂所学的理论知识，提高学生对所学知识和实验技能实用性的认知度。学生在现场了解先进的分析仪器和设备，尤其是自动监测和分析设备。这种情况下，学生不仅能够直观地了解环境监测项目和仪器的发展情况，而且可以同专业技术人员进行交流学习。2017年我们邀请安徽省环境监测工程师讲授巢湖水质监测的相关知识，邀请某环境检测公司工程师介绍了国内第三方检测行业的现状及问题等，让学生能更好地接触和了解环境监测。而此项工作需要学校管理部门进一步出台相关细则，推动校企合作的可持续性。

（三）以评促教，以评促改

作为国际上有影响的高等教育评估模式之一，审核评估是我国新一轮本科教学评估最科学、最适宜的选择。审核评估的特征是“四不”：不设统一标准、不做评估结论、不对学校分类、不做横向比较。审核评估依据是学校自己设定的目标与标准，实际上是一校一标准。我国新一轮本科教学评估制度规定新建院校采用认证模式进行合格评估，通过上轮评估的院校或通过合格评估的新建院校采用审核模式进行评估，将认证和审核两种模式相结合，实际上是一种先“保底”后“自我约束发展”的模式。本科教学评估的核心是教学质量，目的是保障和提高教学质量。因此，借助本科教学评估过程中的审核评估意见，不断修订教学大纲，改进教学手段，可以提高该课程的教学水平，实现以评促教，以评促改，最终服务于“以本为本”。

六、结语

环境监测是环境科学与工程专业的主干课程之一，该课程不仅要培养学生的理论分析能力和实验操作能力，而且要提高学生的自主创新和综合应用能力。因此，基于以学生为中心、以能力培养为核心、以培养目标为导向的原则，环境监测课程教学改革与实践研究需要从教学内容、教学方法、教学手段、考核体系等方面着手开展，同时结合工程教育专业认证和本科教学审核评估要求，体现出持续改进的过程。

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[责任编辑：陈 明]