基于新工科人才培養(yǎng)目標(biāo)的環(huán)境監(jiān)測課程改革研究

朱麗　孫友敏　王寧　張桂芹

摘? 要 環(huán)境保護是我國的基本國策，隨著環(huán)保產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展和新型工業(yè)化戰(zhàn)略的實施，需要大量掌握新技術(shù)與具備實踐創(chuàng)新能力的新工科專業(yè)環(huán)保人才作為支撐。圍繞新工科人才培養(yǎng)目標(biāo)，針對大學(xué)環(huán)境監(jiān)測課程，開展優(yōu)化課程體系、改革教學(xué)手段和方法、優(yōu)化整合環(huán)境監(jiān)測實踐環(huán)節(jié)等教改研究，研究成果對環(huán)境監(jiān)測課程改革具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞 新工科;環(huán)境監(jiān)測;課程改革;MOOC;仿真實驗

中圖分類號：G642.3? ? 文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2019）15-0086-03

1 新工科發(fā)展背景與環(huán)境監(jiān)測課程特點

隨著我國新型工業(yè)化戰(zhàn)略的提出與實施，高校的人才培養(yǎng)體系也須與時俱進，于是教育領(lǐng)域的新工科發(fā)展戰(zhàn)略也應(yīng)時而出?！皬?fù)旦共識”“天大行動”“北京指南”構(gòu)成我國新工科建設(shè)的“三部曲”，奏響了人才培養(yǎng)創(chuàng)新的主旋律。新工科是相對傳統(tǒng)工科而言的，人才培養(yǎng)主要對接新興產(chǎn)業(yè)，如人工智能、智能制造、機器人、云計算等，也包括傳統(tǒng)工科專業(yè)的升級改造[1]。

新工科強調(diào)學(xué)科的實用性、交叉性與綜合性。新工科人才不僅需要在某一學(xué)科專業(yè)上學(xué)業(yè)精而專，能運用所掌握的知識去解決現(xiàn)有的問題，有能力學(xué)習(xí)新知識、新技術(shù)以解決未來發(fā)展出現(xiàn)的問題，對未來技術(shù)和產(chǎn)業(yè)起到引領(lǐng)作用;而且應(yīng)具有學(xué)科交叉融合的特征，既在專業(yè)技術(shù)上優(yōu)秀，還要懂得經(jīng)濟、社會和管理，兼具良好的人文素養(yǎng)。簡而言之，新工科教育的核心理念是交叉整合，即強調(diào)整合式創(chuàng)新思維，并非對傳統(tǒng)工科培養(yǎng)方式的全盤否定，而是在新的方向上、更高的層次上尋求對理念、結(jié)構(gòu)、模式、質(zhì)量以及體系的突破[2]。

《教育部高等教育司關(guān)于開展新工科研究與實踐的通知》指出，新工科研究和實踐應(yīng)該圍繞工程教育改革的新理念、新結(jié)構(gòu)、新模式、新質(zhì)量、新體系開展[3]。面向新工科發(fā)展要求，理工科高校開展核心專業(yè)課程改革是十分必要且迫切的。

我國設(shè)置環(huán)境類專業(yè)的高校有300余所，而環(huán)境監(jiān)測是環(huán)境科學(xué)與工程類專業(yè)的一門專業(yè)主干課，具有應(yīng)用性和實踐性強的特點。環(huán)境監(jiān)測是一個理論和技術(shù)發(fā)展日新月異的領(lǐng)域。隨著我國環(huán)境保護工作的全面深入展開，環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的日趨嚴(yán)格，在監(jiān)測范圍、對象、手段、精度與準(zhǔn)確度等方面，現(xiàn)代的環(huán)境監(jiān)測與傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測存在很大不同，環(huán)境監(jiān)測的范圍由分散型單點位監(jiān)測向網(wǎng)絡(luò)化、空間立體化監(jiān)測方向發(fā)展，區(qū)域內(nèi)監(jiān)測向全流域跨界聯(lián)合監(jiān)測的方向發(fā)展。因此，新時期高校的環(huán)境監(jiān)測課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、教學(xué)目標(biāo)以及評價體系等方面都有必要進行調(diào)整和改革，以適應(yīng)新工科教育和環(huán)保新形勢的發(fā)展。

2 環(huán)境監(jiān)測課程體系的優(yōu)化

傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測課程內(nèi)容主要集中在空氣和廢氣、水質(zhì)、土壤、固體廢物、物理性污染、生物污染等方面監(jiān)測方法的教學(xué)，對于環(huán)境監(jiān)測的管理、環(huán)境監(jiān)測第三方運維服務(wù)模式、新環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)以及先進的環(huán)境監(jiān)測科技等，在現(xiàn)有教材中都沒有很好的體現(xiàn)。基于新工科人才培養(yǎng)目標(biāo)，高校的環(huán)境監(jiān)測課程體系優(yōu)化調(diào)整見表1。

與大部分環(huán)境監(jiān)測教材中的章節(jié)順序不同，優(yōu)化后的教學(xué)內(nèi)容中關(guān)于環(huán)境監(jiān)測管理和質(zhì)量保證部分提到緒論之后講授，這樣調(diào)整的目的是讓學(xué)生對環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量管理和質(zhì)量控制有一個基本了解，便于后續(xù)的講授中關(guān)于實驗室用水、試劑、監(jiān)測方法的檢出限與測定限、數(shù)據(jù)記錄與處理方法等知識能夠理解并進行應(yīng)用，可以將理論與實踐更好地結(jié)合，提高學(xué)生的應(yīng)用技能。

3 環(huán)境監(jiān)測課程教學(xué)手段和方法

環(huán)境監(jiān)測的實踐性很強，監(jiān)測技術(shù)與設(shè)備的自動化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展很好地貫徹了新工科理念，因此，其教學(xué)模式必然進行變化和調(diào)整。

現(xiàn)代多媒體技術(shù)和傳統(tǒng)教學(xué)手段有機結(jié)合? 綜合運用電化教學(xué)和傳統(tǒng)教學(xué)手段，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，一次課中可以將板書、掛圖、幻燈機、投影儀、錄音機、錄像機、電視機、電影機、VCD機、DVD機、計算機等多種教具和媒體組合使用，打破傳統(tǒng)的教師滿堂灌的授課方式;可采用任務(wù)教學(xué)法、課題討論、辯論、實際問題引導(dǎo)等多種方法，增加課堂互動，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和自覺思考意識。特別是可以將手機作為學(xué)習(xí)工具，讓學(xué)生在課堂中查閱教師指定信息，強化手機輔助學(xué)習(xí)的意識。

如講授空氣污染監(jiān)測時，以學(xué)校校園為研究對象，讓學(xué)生制訂校園空氣質(zhì)量監(jiān)測方案。在制訂方案過程中，學(xué)生首先通過在線地圖了解學(xué)校周邊污染源情況，接著進行優(yōu)化布點、確定監(jiān)測項目、選擇樣品采集的方法及測定方法等，最終形成監(jiān)測方案，然后課堂以小組形式進行展示和討論。最后，教師進行評價。這個方案就可以作為校園空氣質(zhì)量監(jiān)測實驗的一部分內(nèi)容，很好地將理論與實踐進行結(jié)合，讓學(xué)生自己解決實際環(huán)境監(jiān)測問題，很好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

網(wǎng)絡(luò)課堂與教室課堂有機結(jié)合? 隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)全面滲透到教學(xué)中，代表模式就是慕課（MOOC）。目前，很多高校開設(shè)了MOOC，方便校內(nèi)和校外的學(xué)生自主學(xué)習(xí)。中國大學(xué)MOOC（慕課）—國家精品課程在線學(xué)習(xí)平臺已經(jīng)擁有包括985高校在內(nèi)的高校提供的千余門課程。教師可以開設(shè)自己的MOOC，也可以讓學(xué)生使用現(xiàn)有的MOOC資源，這樣一些可以讓學(xué)生自學(xué)的知識點就不用面對面課堂講授，從而節(jié)約課本教學(xué)時間，補充新的課本外的知識，豐富教學(xué)內(nèi)容。

4 優(yōu)化課程實踐環(huán)節(jié)

環(huán)境監(jiān)測的實踐環(huán)節(jié)包括實習(xí)、實驗和畢業(yè)論文。

實習(xí)包括課程實習(xí)和畢業(yè)實習(xí)，一般是去環(huán)境監(jiān)測站和大型檢測公司等單位進行參觀學(xué)習(xí)，了解大型的監(jiān)測儀器、自動監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)、智慧環(huán)保平臺運行等;畢業(yè)實習(xí)中安排有環(huán)境監(jiān)測的實習(xí)內(nèi)容，一般是去兩個單位參觀。

實驗包括基礎(chǔ)驗證性實驗、綜合性實驗和仿真實驗三個層次。前面提到的校園空氣質(zhì)量監(jiān)測實驗即為綜合性實驗，綜合性體現(xiàn)在操作環(huán)節(jié)的綜合，即包括方案設(shè)計、布點、采樣、預(yù)處理、測定與評價的完整環(huán)節(jié)。仿真實驗是讓學(xué)生通過仿真軟件操作物質(zhì)檢測的完整流程。本科實驗教學(xué)實驗儀器較難普及一些大型儀器設(shè)備如GC-MS、ICP-AES-MS等，因此可以借助仿真實驗，讓學(xué)生熟悉操作流程和實驗內(nèi)容與原理，讓學(xué)生對大型實驗操作程序有一個基本了解。

畢業(yè)論文/設(shè)計是學(xué)生最后的實踐環(huán)節(jié)。部分學(xué)生選擇完成實驗論文，指導(dǎo)教師安排學(xué)生查閱相關(guān)文獻、設(shè)計實驗方案、完成實驗、最后進行數(shù)據(jù)處理以完成論文;部分學(xué)生選擇做污水廠設(shè)計，指導(dǎo)教師指導(dǎo)學(xué)生完成設(shè)計說明書時，將污水廠的水質(zhì)監(jiān)測、臭氣監(jiān)測等內(nèi)容納入其中，讓學(xué)生將所學(xué)知識進行實際應(yīng)用，培養(yǎng)解決實際問題的能力。

5 結(jié)語

基于新工科人才培養(yǎng)目標(biāo)對環(huán)境監(jiān)測課程教學(xué)進行改革，優(yōu)化后的課程體系融合了當(dāng)前最新的環(huán)境熱點問題、環(huán)境科技、監(jiān)測技術(shù)與設(shè)備;以現(xiàn)代多媒體技術(shù)和傳統(tǒng)教學(xué)手段有機結(jié)合、網(wǎng)絡(luò)課堂與教室課堂有機結(jié)合，改革環(huán)境監(jiān)測課程教學(xué)手段和方法，充分發(fā)揮現(xiàn)代電化教學(xué)手段的強大功能;整合實習(xí)、實驗和畢業(yè)論文等實踐環(huán)節(jié)，優(yōu)化環(huán)境監(jiān)測的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，提升學(xué)生動手操作技能和拓展學(xué)生對智能化監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)平臺構(gòu)建、運行的認(rèn)知與熟悉。

參考文獻

[1]何欽銘，王浩.面向新工科的大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程體系及課程建設(shè)[J].中國大學(xué)教學(xué)，2019（1）：39-43.

[2]王璐瑤，陳勁，曲冠楠.構(gòu)建面向“一帶一路”的新工科人才培養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)[J].高校教育管理，2019（3）：61-69.

[3]教育部高等教育司關(guān)于開展新工科研究與實踐的通知[EB/OL].[2017-02-20].http：//www.moe.edu.cn.cn/s78/A08/A08_sjhj/201702/t20170223_297158.html.