《環(huán)境監(jiān)測(cè)》課程創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革＊

李榮喜，雷 敏，余取民，楊 珊，宋 勇

(長(zhǎng)沙大學(xué)生物工程與環(huán)境科學(xué)系，湖南 長(zhǎng)沙 410003)

《環(huán)境監(jiān)測(cè)》課程創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革＊

李榮喜，雷 敏，余取民，楊 珊，宋 勇

(長(zhǎng)沙大學(xué)生物工程與環(huán)境科學(xué)系，湖南 長(zhǎng)沙 410003)

遵從我校環(huán)境工程專業(yè)定位，利用學(xué)校的天然條件，以培養(yǎng)綜合性、創(chuàng)新性大學(xué)生為目的，針對(duì)《環(huán)境監(jiān)測(cè)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)所存在的一些問(wèn)題，提出了一些具體的教學(xué)改革方案和措施，將環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與周邊環(huán)境相結(jié)合起來(lái)，服務(wù)于地方發(fā)展.

實(shí)驗(yàn)教學(xué);綜合創(chuàng)新性;教學(xué)改革;環(huán)境監(jiān)測(cè)

我校環(huán)境工程專業(yè)是立足長(zhǎng)沙，面向湖南經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展需要，培養(yǎng)基礎(chǔ)厚實(shí)、適應(yīng)能力強(qiáng)、具有良好科學(xué)人文素養(yǎng)的環(huán)境工程學(xué)科高級(jí)工程技術(shù)人才.培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)社會(huì)主義建設(shè)需要，德智體全面發(fā)展，具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，要求學(xué)生重點(diǎn)掌握環(huán)境污染控制原理、污染物治理技術(shù)和工程設(shè)計(jì)等系統(tǒng)的環(huán)境工程專業(yè)理論知識(shí).而環(huán)境監(jiān)測(cè)是一個(gè)涵蓋監(jiān)測(cè)網(wǎng)設(shè)計(jì)、采用與分析技術(shù)方法、質(zhì)量控制與質(zhì)量保證以及信息管理的系統(tǒng)性學(xué)科，是環(huán)境類專業(yè)必修課，也是學(xué)習(xí)環(huán)境類其他課程的基礎(chǔ)，環(huán)境工程學(xué)、環(huán)境化學(xué)、環(huán)境物理學(xué)、環(huán)境生態(tài)學(xué)、環(huán)境地學(xué)、環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)和環(huán)境管理學(xué)等都需要在了解、評(píng)價(jià)環(huán)境質(zhì)量及其變化趨勢(shì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行［1］.因此，真正掌握這門課程并能加以實(shí)際應(yīng)用對(duì)環(huán)境科學(xué)和環(huán)境工程專業(yè)的學(xué)生極其重要.

由于環(huán)境監(jiān)測(cè)在專業(yè)培養(yǎng)中具有重要意義，如何進(jìn)行教學(xué)改革，特別是實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使學(xué)生掌握扎實(shí)的監(jiān)測(cè)技術(shù)，更好的服務(wù)社會(huì)是一個(gè)重要的問(wèn)題.

1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的必要性

《環(huán)境監(jiān)測(cè)》是以監(jiān)測(cè)技術(shù)為主的課程，涉及到水和廢水監(jiān)測(cè)、空氣和廢氣監(jiān)測(cè)、固體廢物監(jiān)測(cè)、土壤質(zhì)量監(jiān)測(cè)、噪聲監(jiān)測(cè)、生態(tài)學(xué)監(jiān)測(cè)、放射性污染監(jiān)測(cè)以及監(jiān)測(cè)質(zhì)量保證和評(píng)價(jià)等多方面，可見其涉及范圍非常廣泛，如何在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)生綜合、創(chuàng)新性設(shè)計(jì)能力，提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題、解決環(huán)境污染應(yīng)急監(jiān)測(cè)問(wèn)題的能力已經(jīng)成為專業(yè)課程共同探討的問(wèn)題［2，3］.

綜合、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)是學(xué)生在掌握理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，通過(guò)查閱資料和參考文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)出一種相對(duì)科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案，涉及實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)實(shí)施、結(jié)果與分析，并在指導(dǎo)老師的修訂下，使實(shí)驗(yàn)方案具有較高的可行性，然后由學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，并在實(shí)施的過(guò)程中主動(dòng)學(xué)習(xí)，不斷進(jìn)?。?］.

2 教學(xué)存在的問(wèn)題

目前，我校所開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為32個(gè)學(xué)時(shí)，與理論課時(shí)48學(xué)時(shí)的比例為2:3，占總學(xué)時(shí)40%，所占比例相當(dāng)大，突出我校培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力的重要性與關(guān)注度.盡管如此，但還是存在如下問(wèn)題:

2.1 教學(xué)手段單一

由于實(shí)驗(yàn)條件的限制，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容一般是由指導(dǎo)老師采用黑板講解，從實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、操作步驟和注意事項(xiàng)，然后學(xué)生按照講義一步步完成實(shí)驗(yàn)，但是一些工藝原理比較復(fù)雜、抽象化的東西，學(xué)生根本就得不到很好的理解，這種注入式的講解教學(xué)手段雖然讓學(xué)生完成了實(shí)驗(yàn)操作，卻不能激發(fā)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的求知欲望與激情，始終處于一種被動(dòng)的狀態(tài).一個(gè)實(shí)驗(yàn)完成后，實(shí)驗(yàn)成功了，學(xué)生得到數(shù)據(jù)，卻不會(huì)分析;實(shí)驗(yàn)失敗了，學(xué)生不知從何找原因.而環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)是一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，涉及的知識(shí)面寬、影響實(shí)驗(yàn)因素多.學(xué)生在基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)階段經(jīng)過(guò)了分析化學(xué)、儀器分析等實(shí)際操作的訓(xùn)練后，使學(xué)生產(chǎn)生了一種習(xí)慣性的依賴思維，能夠利用原有的實(shí)驗(yàn)基本技能完成操作，但是缺乏獨(dú)立思考能力，缺乏解決問(wèn)題的能動(dòng)性.許多學(xué)生在做畢業(yè)論文時(shí)都反映，在平時(shí)的專業(yè)實(shí)驗(yàn)中什么都沒(méi)學(xué)到，什么都不記得了，又要重新查找與探討.

2.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容簡(jiǎn)單，綜合性不強(qiáng)

環(huán)境監(jiān)測(cè)教學(xué)內(nèi)容較多，涉及到水、氣、固、土壤、放射性五大區(qū)域內(nèi)的各類樣品的采樣、處理方法、檢測(cè)方法、儀器工作原理等多方面.由于課時(shí)有限，課時(shí)的規(guī)范性，老師按本宣科，只能選擇一些具有代表性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容如表1所示，學(xué)生按部就班完成實(shí)驗(yàn)，缺少綜合、連貫性學(xué)習(xí).

表1 環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

從以上的項(xiàng)目可知，實(shí)驗(yàn)都是針對(duì)一些具體的實(shí)驗(yàn)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，是對(duì)書本的一種直觀復(fù)述，缺乏設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn).學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)掌握了實(shí)驗(yàn)技能，但是卻不能運(yùn)用到實(shí)際生活中，如要學(xué)生對(duì)“湖泊水體富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)”、“校園空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)”等，學(xué)生則不知從何入手.

3 創(chuàng)新性教學(xué)改革

環(huán)境監(jiān)測(cè)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)技術(shù)課，實(shí)驗(yàn)教學(xué)不再是過(guò)去驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)過(guò)程的組織實(shí)施到實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核的整個(gè)過(guò)程，應(yīng)始終以人才培養(yǎng)目標(biāo)為導(dǎo)向，強(qiáng)化學(xué)生的能力培養(yǎng).

3.1 因材施教，設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容

合理設(shè)置該課程的教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生實(shí)際應(yīng)用能力.實(shí)驗(yàn)教材是實(shí)驗(yàn)課的指南，實(shí)驗(yàn)教材應(yīng)突出技術(shù)與方法，在編寫上著眼于課程本身和專業(yè)定位的特點(diǎn).因此，我們編寫了一本針對(duì)我校環(huán)境工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)特點(diǎn)的《環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)講義》，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容既有基礎(chǔ)性的實(shí)驗(yàn)，又有綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，同時(shí)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容緊跟環(huán)境監(jiān)測(cè)發(fā)展方向，引導(dǎo)學(xué)生注意把握環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展方向，并能舉一反三.該教材經(jīng)過(guò)06、07、08三級(jí)本科生使用，取得了良好的效果.

3.2 教學(xué)手段多樣化

采用傳統(tǒng)教學(xué)和多媒體教學(xué)相結(jié)合的方式進(jìn)行授課.簡(jiǎn)單明了的以及邏輯性強(qiáng)的知識(shí)點(diǎn)，如在反應(yīng)過(guò)程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式，采用黑板講解;若是涉及到復(fù)雜的反應(yīng)、儀器設(shè)備運(yùn)行抽象的可采用動(dòng)畫演繹;實(shí)驗(yàn)優(yōu)化條件控制以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理利用計(jì)算機(jī)模擬;模擬實(shí)驗(yàn)可用于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)控制與結(jié)果分析.

積極鼓勵(lì)學(xué)生參與到實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作中，玻璃器皿的清洗與準(zhǔn)備、標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制、實(shí)驗(yàn)試劑的配制、儀器設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)等.如在BOD5的測(cè)定實(shí)驗(yàn)中，需要準(zhǔn)備氧化劑硫酸錳，在標(biāo)準(zhǔn)方法中直接配制，但實(shí)際上在配制溶液時(shí)需要加入一定量的酸，以防水解，這樣就能培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備過(guò)程中碰到的各類問(wèn)題的能力［5］.

3.3 改革實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，以學(xué)生為中心

以往的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，都是教師要求學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)教科書的規(guī)定進(jìn)行指定的實(shí)驗(yàn)，雖然對(duì)提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能具有一定的價(jià)值，但是在能力培養(yǎng)上存在局限性.我們應(yīng)遵從專業(yè)培養(yǎng)的目的，對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改革，由完全的操作性實(shí)驗(yàn)上升為綜合性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力.如，提供一些儀器，由學(xué)生自由選擇，4－5人一組，設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案.為了完成這個(gè)任務(wù)，學(xué)生分工合作，查找資料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，選擇實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)、時(shí)間，設(shè)計(jì)擬解決的問(wèn)題，并提供實(shí)施技術(shù)方案.

湖泊水體富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià):

1)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?對(duì)湖泊水體進(jìn)行評(píng)價(jià);2)對(duì)象:湖泊;

3)采樣:監(jiān)測(cè)布點(diǎn)及采樣依據(jù);

4)水體富營(yíng)養(yǎng)化形成及其規(guī)律，相關(guān)控制指標(biāo)為TP、TN.各指標(biāo)分析方法的選擇及選擇依據(jù)，一般選擇易于操作、對(duì)環(huán)境無(wú)二次污染的方法、靈敏度較高的分析方法，確定后，還需對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備、試劑的配置、樣品的前期處理等方面進(jìn)行準(zhǔn)備;

5)水體營(yíng)養(yǎng)化程度評(píng)價(jià)，采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方法;

6)水體富營(yíng)養(yǎng)化的特征;

7)水體富營(yíng)養(yǎng)化的污染來(lái)源及其污染控制對(duì)策分析;

8)水體富營(yíng)養(yǎng)化的形成機(jī)制及其防治;

9)監(jiān)測(cè)結(jié)果報(bào)告及相關(guān)分析;

10)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)綜合報(bào)告.

3.4 設(shè)立綜合、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)基地，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

在專業(yè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)有條件的基礎(chǔ)上，設(shè)立綜合、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)基地，為學(xué)生提供一個(gè)理論聯(lián)系實(shí)踐、綜合運(yùn)用知識(shí)、進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新的平臺(tái)，發(fā)揮學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)，并為理論教學(xué)提供支撐，最終提高學(xué)生的全面綜合素質(zhì).采用“基礎(chǔ)專業(yè)”，“實(shí)驗(yàn)實(shí)踐創(chuàng)新 清潔生產(chǎn)”的培訓(xùn)方式，涵蓋基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練、專業(yè)實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練、結(jié)合校外基地的實(shí)習(xí)、大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目的申請(qǐng)、清潔產(chǎn)品的研發(fā)等內(nèi)容.如:①湖泊水體富營(yíng)養(yǎng)研究;②空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)及評(píng)價(jià);③水體質(zhì)量監(jiān)測(cè)及評(píng)價(jià);④區(qū)域環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià).

通過(guò)多種方式的訓(xùn)練，學(xué)生的實(shí)踐和創(chuàng)新能力得到提高，同時(shí)學(xué)生在此過(guò)程中所學(xué)習(xí)到的又可以嵌入到環(huán)境工程專業(yè)教學(xué)計(jì)劃中，使人才培養(yǎng)方案不斷優(yōu)化，使理論課程教學(xué)與實(shí)踐運(yùn)用在不斷的調(diào)整中優(yōu)化.

3.5 實(shí)驗(yàn)教學(xué)與周邊環(huán)境相結(jié)合

實(shí)驗(yàn)教學(xué)的最終目的是要讓學(xué)生能夠運(yùn)用到科研和實(shí)際工作中，同時(shí)還能為地方經(jīng)濟(jì)服務(wù).我們根據(jù)學(xué)校依傍瀏陽(yáng)河和學(xué)校環(huán)境的實(shí)際情況，將周邊的水體環(huán)境、大氣環(huán)境等納入到學(xué)生實(shí)驗(yàn)中.如，1)對(duì)新裝修房屋室內(nèi)污染物監(jiān)測(cè).常見的監(jiān)測(cè)指標(biāo)有甲醛、苯等揮發(fā)性有機(jī)物，發(fā)現(xiàn)污染源和確定污染程度后，提供簡(jiǎn)單的消除污染技術(shù)，如采用活性炭吸附這些污染物，活性炭吸附飽和后可加熱解析，再次利用.實(shí)驗(yàn)的目的既讓學(xué)生掌握了實(shí)際課題的處理方法，學(xué)會(huì)室內(nèi)布點(diǎn)、采樣、采樣器的調(diào)節(jié)使用、數(shù)據(jù)處理以及監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)等內(nèi)容.2)對(duì)瀏陽(yáng)河水體的監(jiān)測(cè)及評(píng)價(jià).瀏陽(yáng)河屬于地表水，通過(guò)pH、濁度、溫度、色度等物理性指標(biāo)，可從表觀上觀察水質(zhì)是否有污染現(xiàn)象，通過(guò)對(duì) COD、BOD、TP、TN、重金屬含量等分析，進(jìn)一步確定瀏陽(yáng)河是否受污染，以及污染的程度，學(xué)校處于瀏陽(yáng)河下游段，有污水排放口，這就涉及到采樣點(diǎn)的布設(shè)、采樣及其保存、樣品的前期處理、樣品的分析方法、數(shù)據(jù)處理及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，從而得出結(jié)論，提出污染防治的措施.這樣既有利于學(xué)生既能在實(shí)際應(yīng)用中做出快速反應(yīng)，又能在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)掌握技術(shù)與方法.

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目的改革和實(shí)踐，希望該種實(shí)驗(yàn)形式能夠擴(kuò)展到其它課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，通過(guò)調(diào)整實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和采用先進(jìn)、簡(jiǎn)單、無(wú)二次污染的分析方法使學(xué)生提高實(shí)踐能力，掌握課題設(shè)計(jì)和實(shí)施完成的研究思路，提高解決問(wèn)題的能力，從而在畢業(yè)論文、工作和研究生學(xué)習(xí)中更好的運(yùn)用所學(xué)到的技能，適應(yīng)地方專業(yè)人才培養(yǎng)的需要.

［1］奚旦立，孫裕生，劉秀英.環(huán)境監(jiān)測(cè)(第三版)［M］.北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2004.

［2］蔣欣，聶麥茜.“環(huán)境監(jiān)測(cè)”課程綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)方式及內(nèi)容的改革實(shí)踐［J］.高校實(shí)驗(yàn)室工作研究，2006，(1):18 －20.

［3］蔡艷榮.設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)在環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)課中的應(yīng)用［J］.實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2007，(4):12 －13.

［4］段曉英，姚天明，楊勇，等.巧設(shè)綜合實(shí)驗(yàn) 提升綜合能力［J］.實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2008，(4):97 －99.

［5］國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局.水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法(第四版)［M］.北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2002.

G642

A

1008－4681(2012)02－0119－02

2011－12－05

湖南省科技廳項(xiàng)目(批準(zhǔn)號(hào):2011sk3113);長(zhǎng)沙市科技計(jì)劃項(xiàng)目(批準(zhǔn)號(hào):K110710－31).

李榮喜(1966－)，女，湖南桃源人，長(zhǎng)沙大學(xué)生物工程與環(huán)境科學(xué)系副教授，碩士.研究方向:環(huán)境監(jiān)測(cè)、廢水處理技術(shù).

(作者本人校對(duì))