以兴趣为主导的《环境监测》公选课教学初探

赖晓君

关键词： 环境监测 公选课 本科生 检测仪器

《环境监测》课程是针对环境工程、环境科学专业本科生开展的专业基础课，是一门集化学、分析化学及生态学等多学科交叉的综合性课程[1]。《环境监测》专业基础课主要从废水、废气和固体废物三方向，采集、监测和数据处理三过程，让环境专业本科生掌握环境监测的基本原理和方法，掌握常规项目的监测技术，使环境专业本科生具有基本环境相关实验的能力[2]。

环境作为交叉专业，涉及化学、地理、生物、医学等学科知识[1-3]，这些学科也可能结合环境问题进行学术探究，所以环境相关课程有对非环境专业本科生开展公选课的必要性。对比其他环境专业课程如《水污染控制工程》《空气污染控制工程》《环境土壤学》《室内空气污染与防治》等，《环境监测》课程具有基础性、全面性、丰富性等特点，作为公选课具有吸引非环境专业学生学习的潜力。另外，《环境监测》作为环境专业的一门典型专业课，除了具有环境基本概念如专业名称、标准、污染物的普及，还具有一定的专业性质，《环境监测》作为公选课程能为非环境专业的学生普及环境监测的采样过程及监测仪器，为学生后续工作或科研学习中进行学科交叉融合奠定基础。

1 针对非环境专业本科生课程目标的确定

《环境监测》公选课是针对非环境专业，具有一定化学知识的本科生开展的一门校级公共选修课。将《环境监测》专业基础课的课程目标与公选课相结合，《环境监测》公选课保持专业基础课的三方向、三内容，从水体和废水、大气和废气、土壤和固体废物三方向讲授环境污染情况、环境与人类健康联系及污染物监测技术等，从污染物的采集方法、监测仪器和数据分析这三方面内容介绍环境监测相关工作和实验流程。

该公选课程的教学目标是提高非环境专业学生的兴趣，扩宽知识面，让非环境专业的学生了解环境监测的基本原理、常规项目的监测技术，为学生今后工作的选择、工作和科学研究中的学科交叉融合提供知识储备。

2 现实环境问题提出激发学生兴趣

2. 1 环境话题的选择

为激发非环境专业本科生的学习兴趣，从水、气、固三方向寻找热门话题，利用话题引导实现环境相关知识的普及[4]。

水体方向是该课程开展的第一个方向，为了在课程开端吸引非环境专业学生的兴趣，设计让学生观看纪录片[5]，利用美妙的自然环境、颜色多变的湖水、神奇的具有疗伤及快速恢复体力的神水传说吸引学生的注意。同时，纪录片中中国科学院研究员的专业解释，奠定了纪录片的专业性质。由此，该课程引出自然水体的环境问题：湖水颜色一天多变的原因；低氘水对人体健康的影响。对问题进行讨论并得出初步结论：湖水颜色变化主要与湖水中的钙离子含量以及一日之内光照的变化有关；具有疗伤及快速恢复体力的神水可能是天然的低氘水。另外，针对日常生活，介绍了饮用水余氯和消毒副产物对人体健康影响。根据以上话题，后续进一步探讨了水体中阴阳离子、余氯和总有机氯的检测方法。

大气和废气问题也是大众最关心的关键问题之一，特别是我国承诺在2030 年实现“碳达峰”和2060 年实现“碳中和”的背景下[6]。对于非环境专业的学生，需要先普及大气和空气的概论以及空气污染物质（二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物）的主要来源。结合海洋二氧化碳负排放话题，让非环境专业的学生对大气中分子状污染物有基本的认识。然后，在环境层面上介绍“碳达峰”和“碳中和”的基本概论与意义，并以工业转型[6]和水稻种植为例，介绍中国在“碳达峰”和“碳中和”上做出的努力。最后，提出贴近日常生活的室内空气甲醛污染问题，介绍了甲醛的危害，以及植物吸收、活性炭吸附、臭氧降解、光触媒降解等甲醛去除方法的可行性及机理[7]。从全球、国家、个人三层面介绍了气相环境问题，并提出了关于分子状污染物及甲醛测定方法的探讨。

在固体方面，利用尾矿作为例子，介绍尾矿的形成、中国尾矿的现存情况、尾矿对周边环境的危害及尾矿的再利用技术。另外，根据大众最关心的健康问题，以人体微量元素和广东贵屿电子拆解地为背景，介绍了头发中的微量元素检测及环境污染对头发中有机污染物含量的影响。从环境到人体介绍了固相方面的环境问题，并提出了关于固体样品中金属元素和有机污染物的提取和检测方法的探讨。

2. 2 学生的兴趣回馈分析

对《环境监测》校级公选课的学生进行课程兴趣度的问卷调查[8]。调查结果发现，最喜爱自然水体与废水方向的学生占54.13％，最喜爱大气和废气方向的学生占31.43％，最喜爱土壤与固体废物方向的学生占17.14％。可能由于非环境专业学生对大气、废气等气相概念的陌生以及固体污染没有被广泛宣传，学生对气相和固相的环境问题的兴趣度不如水相。由于学生对水相的兴趣度较高，所以对湖泊、低氘水和自来水的话题的兴趣度明显高于其他气相和固相话题（如图1所示）。需要特别注意的是，学生对“碳中和”“ 碳达峰”及尾矿的危害与利用没有兴趣，在后续的《环境监测》公选课中需要采用其他话题进行替代。每学期课程的结束对学生的调查有利于对学生兴趣的掌握和后续课程的调整。

3 环境问题与环境监测技术相结合

3. 1 监测技术介绍

由于该课程是公选课程，针对非环境专业的学生，所以对监测技术的介绍不宜过度深入。仪器介绍的目的主要是让学生对监测对象和对应的监测技术有基本的认知，有利于学生后续工作和科学研究中进行学科交叉融合。仪器的介绍主要分为基本原理、仪器构造和应用案例这3 个部分。

根据环境话题，水体中离子、余氯和总有机氯的检测方法需要被探討。在阴阳离子检测方面，以利用离子色谱同时测定水中6 种阴离子为例，讲解离子色谱图中的关键参数、色谱峰分离方法、不同离子色谱峰互相干扰原因及其解决方法等。在余氯、总有机氯检测方面，利用水加热去除余氯和总有机氯及水蒸气中余氯含量对食物影响为例子，讲解紫外可见光分光光度计和可吸附有机卤（AOX）焚烧炉的使用过程。

气体和固体样品中的分子状污染物、甲醛、金属元素和有机污染物的检测方法需要被探讨。相对水相的检测方法，气体样品的收集及检测方法更为复杂。在分子状污染物检测方面会以工业区对周边居民区污染为例，介绍空气样品的收集方法。以一氧化碳和甲醛检测为例，介绍气相色谱的使用过程。另外，相对水相和气相，固相样品需要进行前处理，检测过程更为繁琐。以铁尾矿氯化焙烧回收利用为例，介绍X 射线衍射和X 射线荧光光谱的使用和图谱分析。以头发样品为例介绍固体样品的消解方法以及原子吸收光谱仪的使用。

3. 2 学生的兴趣回馈分析

对《环境监测》校级公选课的学生进行检测仪器兴趣度的问卷调查，调查结果如图2 所示。与《环境监测》校级公选课学生的调查结果一致，非环境专业的学生对水体、废水的水相检测方法更感兴趣，这可能是因为气体检测方法相对水体的更复杂、固相的检测需要繁琐的前处理。所以后续的《环境监测》校级公选课课程内容会更偏向于水体和废水。目前，《环境监测》公选课的课时设计为31.25％的水相、25.00％的气相、31.25％的固相及12.50％的基本概念。后续课程课时可能改为50.00％的水相、18.75％的气相、18.75％的固相及12.50％的基本概念。

4 考核内容及课程的持续发展

为了实现公选课程的持续发展，对《环境监测》公选课程的学生进行课程内容兴趣调查以外，还通过论文考核的形式对学生进行非课程内容环境话题的兴趣调查。学生自选有兴趣的环境问题为题目，对环境问题现状与影响进行调查总结，对环境问题所涉及的监测仪器的基本原理、仪器构造和应用案例进行说明和分析。将学生感兴趣的环境话题纳入为后续《环境监测》公选课程话题的备选。

另外，对非《环境监测》公选课程的学生进行已有课程话题的兴趣调查。公选课潜在学生最喜爱水相话题的占40.91％，最喜爱气相话题的占36.36％，最喜爱固相话题的占22.73％。与公选课学生的兴趣调查类似，公选课潜在学生对自然水体和废水的兴趣较高。

结合图1 和图3 的数据，发现学生一致对大气中分子状污染物、“碳中和”“碳达峰”以及尾矿的危害与利用兴趣度较低。随着学生兴趣及热点环境话题的变化，对部分已有课程话题进行更改。后续课程可能将兴趣度较低的话题替换为自然水体等水相话题。

对非《环境监测》公选课程的学生进行监测仪器的兴趣调查，调查结果如图4 所示。与图3 的结果不一致，学生对气相和固相的监测仪器更为感兴趣。结合以上结果，认为学生在未接触仪器时可能对比较复杂和高级的监测仪器非常感兴趣，例如：气相色谱，但是随着学习的深入，气相和固相仪器繁琐的操作以及复杂的样品前处理过程，降低了学生的兴趣度。所以，在后续的课程中，除了降低气相和固相话题的课时以外，还需要降低气相和固相监测仪器介绍的难度。

5 结语

《环境监测》作为校级公选课面對非环境专业学生进行教授，需要关注学生的兴趣，利用学生感兴趣的环境话题来普及环境概论及环境监测技术，提高学生的知识储备，并最终实现《环境监测》校级公选课的课程目标。