以學(xué)生能力培養(yǎng)為核心的環(huán)境監(jiān)測課程改革與實踐

岳正波　李平　王進　彭書傳　崔康平

[摘 要]基于工程教育專業(yè)認(rèn)證的教學(xué)體系的核心，在于以學(xué)生為中心、以能力培養(yǎng)為核心、以培養(yǎng)目標(biāo)為導(dǎo)向，同時具有持續(xù)改進功能。環(huán)境監(jiān)測是環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)的主干課程之一，不僅要培養(yǎng)學(xué)生的理論分析能力和實驗操作能力，而且要提高學(xué)生的自主創(chuàng)新和綜合應(yīng)用能力。通過對環(huán)境監(jiān)測課程教學(xué)改革與實踐的初步探討，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段及考核體系等方面闡釋環(huán)境監(jiān)測課程的改革探索和實踐研究。

[關(guān)鍵詞]環(huán)境監(jiān)測;工程教育;理論教學(xué);實驗教學(xué)

[中圖分類號] G642.0 [文獻標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2019）10-0085-03

2015年，我校環(huán)境工程專業(yè)開始構(gòu)建基于工程教育專業(yè)認(rèn)證的教學(xué)體系，重新建立了自然科學(xué)與工程知識體系架構(gòu)，對環(huán)境工程專業(yè)基礎(chǔ)課程的教學(xué)大綱進行了修正，并對教學(xué)質(zhì)量評估方法進行了豐富。在建設(shè)過程中逐漸形成了以學(xué)生為中心、以能力培養(yǎng)為核心、以培養(yǎng)目標(biāo)為導(dǎo)向的同時具有持續(xù)改進功能的新型“能力導(dǎo)向一體化教學(xué)體系”。環(huán)境工程專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)為：秉承學(xué)?！肮こ袒A(chǔ)厚、工作作風(fēng)實、創(chuàng)業(yè)能力強”的人才培養(yǎng)特色，培養(yǎng)具備知識寬厚、綜合素質(zhì)高、工程設(shè)計與實踐能力強、富有創(chuàng)新精神，具備水、氣、物理性、固體廢物等污染防治、環(huán)境評價與規(guī)劃、生態(tài)修復(fù)等專業(yè)知識，具有污染控制工程設(shè)計及從事環(huán)境規(guī)劃和環(huán)境管理能力，具有環(huán)境工程領(lǐng)域新理論、新工藝和新設(shè)備研發(fā)能力的高級專業(yè)技術(shù)人才;以及具備科學(xué)、工程素質(zhì)與能力及倫理道德素養(yǎng)，愿意為改善環(huán)境質(zhì)量和實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展而努力的環(huán)境工程與管理優(yōu)秀人才。

環(huán)境監(jiān)測是環(huán)境工程專業(yè)的一門主干課程和核心課程，是一門理論性很強同時又注重實踐教學(xué)的課程。課程內(nèi)容包含了幾乎所有環(huán)境要素的監(jiān)測理論、方法和技術(shù)介紹，并配置相應(yīng)的實驗教學(xué)。筆者結(jié)合本校實際情況，在教學(xué)實踐中對環(huán)境監(jiān)測課程的理論教學(xué)和實驗教學(xué)進行了改革，力求兩者在內(nèi)容上能有機銜接，并對兩個環(huán)節(jié)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法做了一系列的嘗試，對學(xué)生成績評價制度進行了探索，力求建立以學(xué)生為中心的教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)。

一、理論教學(xué)內(nèi)容改革與實踐

環(huán)境監(jiān)測是一門綜合性很強的課程，涉及的知識面較廣，領(lǐng)域較多，方法及標(biāo)準(zhǔn)較多。近年來，隨著國家對環(huán)境生態(tài)保護的日益重視，各種新方法、新技術(shù)、新標(biāo)準(zhǔn)不斷推陳出新。因此，本課程首先對理論教學(xué)內(nèi)容進行了增刪整合，刪除、更新已陳舊過時的監(jiān)測方法，增加了必要的新知識新內(nèi)容，尤其是更新了環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)以及標(biāo)準(zhǔn)檢測方法。同時鼓勵學(xué)生參與授課內(nèi)容的選擇。早期通過問卷發(fā)放的方式對授課內(nèi)容進行調(diào)查，根據(jù)學(xué)生的反饋情況，有針對性地選擇符合熱點或焦點內(nèi)容的章節(jié)作為重點講授內(nèi)容，必要時增加部分教學(xué)內(nèi)容，鼓勵學(xué)生收集提供新增教學(xué)內(nèi)容的相關(guān)資料。把教學(xué)內(nèi)容同社會熱點環(huán)境問題、學(xué)生關(guān)注問題相結(jié)合，充分調(diào)動其學(xué)習(xí)積極性和參與度，同時這也是對教學(xué)內(nèi)容及案例庫的有效補充。如在2018年本科教學(xué)過程中著重增加了自動監(jiān)測方面的教學(xué)內(nèi)容，并以國家水質(zhì)自動監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)及應(yīng)用為例，進行了較為深入的分析，讓學(xué)生能夠接觸和了解最新的環(huán)境監(jiān)測應(yīng)用現(xiàn)狀。

其次，以學(xué)校所在地合肥市的主要河流、廠區(qū)、農(nóng)業(yè)種植區(qū)等為對象，以綜合性實驗為依托，系統(tǒng)講授環(huán)境監(jiān)測方案的制定及實施，最終形成教學(xué)案例。如2017年學(xué)生以合肥市南淝河為例，對其沿岸企業(yè)、居民區(qū)、土地利用方式、排水口、泵站等進行調(diào)研，通過課外和課堂討論確定監(jiān)測方案，在實驗教學(xué)期間實施并完成水質(zhì)分析報告一份。而學(xué)生的南淝河水質(zhì)調(diào)查分析結(jié)果及應(yīng)對辦法，同合肥市政府?dāng)M實施的南淝河污染控制與治理方案內(nèi)容相符，這極大地提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和自信心。該教學(xué)實施后得到學(xué)生的熱烈響應(yīng)和參與，筆者進而在土壤監(jiān)測方面的教學(xué)工作中開展了“大圩生態(tài)種植園區(qū)不同類型葡萄土壤質(zhì)量調(diào)查”，該工作也得到了葡萄園種植戶的大力支持，他們主動提供了葡萄品種、施肥、灌溉等背景信息，這對學(xué)生分析監(jiān)測結(jié)果提供了方便。這兩項工作結(jié)果的部分優(yōu)秀內(nèi)容，已作為教學(xué)案例收錄。

再次，選擇國內(nèi)或國外的環(huán)境污染熱點事件，結(jié)合所學(xué)課堂知識，要求學(xué)生按照國家頒布和采用的新標(biāo)準(zhǔn)，制定監(jiān)測方案及應(yīng)對辦法。對于教材未涉及的標(biāo)準(zhǔn)、方法及其他知識，鼓勵學(xué)生準(zhǔn)備教學(xué)課件在課堂進行講授。如針對2016年某學(xué)校新校址環(huán)境污染事件，學(xué)生分組完成關(guān)于室內(nèi)空氣、土壤、地下水的監(jiān)測方案，通過課堂PPT匯報互相進行交流學(xué)習(xí)，最后授課教師進行點評。學(xué)生收集室內(nèi)空氣快速檢測方法、工業(yè)場地污染、第三方檢測等方面的資料，并在課堂進行講授。這些教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)置和學(xué)生的自我學(xué)習(xí)及講授，不僅有利于提高學(xué)生的自學(xué)能力，還有利于提高其社會責(zé)任心。

第四，環(huán)境監(jiān)測及實驗課程通常包含數(shù)據(jù)處理和分析，但是缺乏計算機的應(yīng)用解析。以往的課堂教學(xué)通常不涉及此內(nèi)容的講授及考核，往往由學(xué)生憑興趣完成。在新修正的教學(xué)大綱中，該項內(nèi)容被融入課堂教學(xué)中，主要通過讓學(xué)生收集和分析當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門公布的水體、空氣等質(zhì)量數(shù)據(jù)，由學(xué)生利用計算機軟件分析環(huán)境質(zhì)量變化及趨勢，并對分析結(jié)果進行合理的解釋和分析，借此提高學(xué)生的數(shù)據(jù)分析能力。

二、實驗教學(xué)內(nèi)容的改革與實踐

環(huán)境監(jiān)測是以監(jiān)測技術(shù)為主的課程，涉及水和廢水監(jiān)測、空氣和廢氣監(jiān)測、固體廢物監(jiān)測、土壤質(zhì)量監(jiān)測、噪聲監(jiān)測、生態(tài)學(xué)監(jiān)測、放射性污染監(jiān)測以及監(jiān)測質(zhì)量保證和評價等多方面，其涉及的范圍非常廣泛。如何在實驗教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，培養(yǎng)學(xué)生綜合、創(chuàng)新性設(shè)計的能力，提高學(xué)生解決實際問題的能力是該課程的重要目標(biāo)。目前存在的問題是，由于實驗條件的限制，實驗教學(xué)以驗證性實驗為主，主要由指導(dǎo)教師講解實驗?zāi)康?、原理、操作步驟和注意事項，然后學(xué)生按照講義一步步完成實驗和報告，這種做法學(xué)生缺少主動性。這種被動的學(xué)習(xí)對于學(xué)生來說僅僅是為了完成任務(wù)，并不能激發(fā)學(xué)生探索實驗和求知的內(nèi)驅(qū)力，教學(xué)效果有限。因此，在實驗教學(xué)改革中，需要建立驗證性實驗、綜合設(shè)計性實驗、開放性實驗三層次的實驗?zāi)Ｊ健?/p>

以綜合性實驗為依托，結(jié)合實驗室測試分析條件，選擇關(guān)鍵的具有代表性的測試項目作為驗證性實驗內(nèi)容，而在綜合設(shè)計性實驗中側(cè)重樣品的采集和預(yù)處理的實驗教學(xué)。學(xué)生針對教師課堂教學(xué)指定的對象或事件，獨立完成背景資料收集、監(jiān)測項目選擇、采樣網(wǎng)點布置、采樣方法、儀器安裝調(diào)試和使用、樣品的分析測試、監(jiān)測數(shù)據(jù)處理與結(jié)果分析、環(huán)境質(zhì)量評價及應(yīng)對辦法等。

對于開放性實驗，主要同大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目（我校覆蓋面較廣，分為國家級、校級、院級等）、學(xué)生參與的教師科研課題相結(jié)合，以學(xué)生感興趣的環(huán)境問題為對象，廣泛地開展自主開放性實驗。鼓勵學(xué)生自己查閱文獻資料，制訂實驗方案，通過預(yù)約實驗室的方式協(xié)調(diào)安排實驗進度，并以項目書的形式完成實驗報告。綜合性和自主性實驗教學(xué)內(nèi)容的開展實施，不僅能充分調(diào)動學(xué)生的主動性，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，培養(yǎng)學(xué)生獨立思考和團隊協(xié)作的能力，而且還能提高學(xué)生分析、發(fā)現(xiàn)和解決問題的綜合實驗?zāi)芰Α?/p>

三、教學(xué)方法改革與實踐

（一）項目任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法

根據(jù)綜合性實驗內(nèi)容設(shè)計的分析對象設(shè)置項目任務(wù)，要求學(xué)生完成綜合性實驗任務(wù)書。教師依據(jù)當(dāng)?shù)氐湫臀廴締栴}、突發(fā)環(huán)境污染事件、大眾關(guān)注的熱點問題等選擇設(shè)置綜合性實驗內(nèi)容，并結(jié)合課程教學(xué)進行講授分析，在此過程中充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，激發(fā)學(xué)生破解問題的興趣，教師針對學(xué)生發(fā)表的觀點進行評價，同時提出問題或疑問。在教師課堂教學(xué)和課后輔導(dǎo)下，學(xué)生自主完成學(xué)習(xí)和探索，系統(tǒng)掌握理論知識，并以任務(wù)書的形式完成綜合性實驗方案。

（二）視頻教學(xué)法

作為課堂板書及PPT教學(xué)的重要補充，微視頻、課堂直播教學(xué)逐步在教學(xué)中得到應(yīng)用和普及。目前，主要應(yīng)用的視頻教學(xué)演示內(nèi)容有：分析儀器和采樣設(shè)備的運行，如電感耦合等離子體質(zhì)譜儀、氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀、土壤取樣鉆機等;水體、大氣等樣品收集過程演示;由某環(huán)境監(jiān)測站工作人員直播介紹全市空氣質(zhì)量監(jiān)測點的數(shù)據(jù)變化等。本課程在不侵犯他人知識產(chǎn)權(quán)的前提下，通過網(wǎng)絡(luò)收集和自我拍攝影像資料，逐漸形成了包括大型儀器使用演示、現(xiàn)場取樣演示、演示性實驗等內(nèi)容的微視頻庫，通過課堂播放以及云共享的形式供學(xué)生學(xué)習(xí)，同時鼓勵學(xué)生在完成實驗課程任務(wù)時拍攝相關(guān)視頻，選擇優(yōu)質(zhì)的圖片和視頻資料，以充實本課程的視頻庫。

（三）團隊合作法

無論是實驗任務(wù)還是課程自我學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，均由教師指定或?qū)W生自主結(jié)合的方式，將學(xué)生分成若干團隊，團隊的任務(wù)核心即為完成綜合性、設(shè)計性實驗及其他任務(wù)，團隊需對承擔(dān)的項目任務(wù)進行充分討論，發(fā)表各自的意見，形成最后的工作方案或報告。以小型研討課的方式，在開始和完成階段使用PPT對項目任務(wù)進行答辯，接受授課教師和其他學(xué)生的提問。該方法有利于在培養(yǎng)個人能力的同時，同步培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作、協(xié)作及對外交流能力。

四、教學(xué)效果考核及持續(xù)改進

改變傳統(tǒng)的僅以考試成績來評價課程學(xué)習(xí)情況的評價方式，兼顧平時和考試成績。平時成績采用多元化的考核和評估方式，包括作業(yè)、實驗方案、實驗報告任務(wù)書、期中考試、PPT匯報、團隊合作情況等。具體而言，在學(xué)生完成項目任務(wù)的過程中，將項目任務(wù)具體細(xì)分為資料調(diào)查、采樣規(guī)范、布點情況、實驗操作規(guī)范、數(shù)據(jù)結(jié)果分析等步驟，對過程進行跟蹤評價。每個團隊完成監(jiān)測任務(wù)后，用PPT匯報監(jiān)測過程、監(jiān)測方法、實驗結(jié)果及其意義。通過多元化的考核方式對教學(xué)過程及質(zhì)量繼續(xù)追蹤評價，這有助于培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)及能力。

將授課內(nèi)容細(xì)化為若干層次分明、內(nèi)容清晰的知識點進行講授，建立相應(yīng)的教學(xué)質(zhì)量調(diào)查和測試效果分析制度。發(fā)放隨堂調(diào)查問卷，讓學(xué)生以不記名的方式反饋各知識點教學(xué)效果，鼓勵學(xué)生直接反應(yīng)課堂教學(xué)問題及個人想法，并根據(jù)學(xué)生反饋意見改變教學(xué)內(nèi)容、進度及方法等。建立和完善小型測試及其質(zhì)量分析制度，通過考試成績評估學(xué)生對授課知識點的掌握程度。通過問卷調(diào)查及考試分析，全面反思教學(xué)過程并進行改進，切實做到邊實踐、邊改革、邊完善。

五、學(xué)校及學(xué)院管理層面的政策支持

（一）虛擬實驗教學(xué)數(shù)據(jù)庫的建設(shè)

目前，多數(shù)高校由于場地和資金的限制，尚不能夠全方面、系統(tǒng)開設(shè)環(huán)境監(jiān)測課程涉及水、大氣、土壤、物理系污染等實驗內(nèi)容。虛擬實驗教學(xué)是有效解決此困境的方法之一。虛擬實驗教學(xué)可以使學(xué)生方便地遠(yuǎn)程登錄系統(tǒng)進行操作和學(xué)習(xí);通過信息發(fā)布和互動交流功能，教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生可以實現(xiàn)在（離）線交流。虛擬仿真實驗教學(xué)能使學(xué)生拓展真實試驗的教學(xué)內(nèi)容，掌握相關(guān)實驗的基本技術(shù)和操作技能;理論聯(lián)系實際，培養(yǎng)學(xué)生獨立觀察問題、分析和解決問題的能力。我校目前主要是組織學(xué)生參加相關(guān)的競賽活動，如組織學(xué)生參加了2018年第二屆全國大學(xué)生環(huán)境實踐虛擬仿真創(chuàng)新大賽，并取得了較好的成績。

（二）校企合作

選擇省市級環(huán)境監(jiān)測中心、第三方環(huán)境監(jiān)測公司、高校分析測試中心、大中型企業(yè)環(huán)境監(jiān)測中心等合作單位，通過講座報告、實習(xí)交流的方式，加強校企合作。根據(jù)課程需要，可組織學(xué)生進入基地開展教學(xué)實驗活動，同時聘請企業(yè)有經(jīng)驗的工程師作為兼職教師，給學(xué)生進行專業(yè)技能培訓(xùn)和專業(yè)知識講座，鞏固和豐富學(xué)生課堂所學(xué)的理論知識，提高學(xué)生對所學(xué)知識和實驗技能實用性的認(rèn)知度。學(xué)生在現(xiàn)場了解先進的分析儀器和設(shè)備，尤其是自動監(jiān)測和分析設(shè)備。這種情況下，學(xué)生不僅能夠直觀地了解環(huán)境監(jiān)測項目和儀器的發(fā)展情況，而且可以同專業(yè)技術(shù)人員進行交流學(xué)習(xí)。2017年我們邀請安徽省環(huán)境監(jiān)測工程師講授巢湖水質(zhì)監(jiān)測的相關(guān)知識，邀請某環(huán)境檢測公司工程師介紹了國內(nèi)第三方檢測行業(yè)的現(xiàn)狀及問題等，讓學(xué)生能更好地接觸和了解環(huán)境監(jiān)測。而此項工作需要學(xué)校管理部門進一步出臺相關(guān)細(xì)則，推動校企合作的可持續(xù)性。

（三）以評促教，以評促改

作為國際上有影響的高等教育評估模式之一，審核評估是我國新一輪本科教學(xué)評估最科學(xué)、最適宜的選擇。審核評估的特征是“四不”：不設(shè)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、不做評估結(jié)論、不對學(xué)校分類、不做橫向比較。審核評估依據(jù)是學(xué)校自己設(shè)定的目標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)，實際上是一校一標(biāo)準(zhǔn)。我國新一輪本科教學(xué)評估制度規(guī)定新建院校采用認(rèn)證模式進行合格評估，通過上輪評估的院?；蛲ㄟ^合格評估的新建院校采用審核模式進行評估，將認(rèn)證和審核兩種模式相結(jié)合，實際上是一種先“保底”后“自我約束發(fā)展”的模式。本科教學(xué)評估的核心是教學(xué)質(zhì)量，目的是保障和提高教學(xué)質(zhì)量。因此，借助本科教學(xué)評估過程中的審核評估意見，不斷修訂教學(xué)大綱，改進教學(xué)手段，可以提高該課程的教學(xué)水平，實現(xiàn)以評促教，以評促改，最終服務(wù)于“以本為本”。

六、結(jié)語

環(huán)境監(jiān)測是環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)的主干課程之一，該課程不僅要培養(yǎng)學(xué)生的理論分析能力和實驗操作能力，而且要提高學(xué)生的自主創(chuàng)新和綜合應(yīng)用能力。因此，基于以學(xué)生為中心、以能力培養(yǎng)為核心、以培養(yǎng)目標(biāo)為導(dǎo)向的原則，環(huán)境監(jiān)測課程教學(xué)改革與實踐研究需要從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段、考核體系等方面著手開展，同時結(jié)合工程教育專業(yè)認(rèn)證和本科教學(xué)審核評估要求，體現(xiàn)出持續(xù)改進的過程。

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[責(zé)任編輯：陳 明]