“環(huán)境監(jiān)測(cè)”課堂教學(xué)改革與實(shí)踐

王鋒文 王浩琪 盧培利

摘? ? 要：本科生課堂教學(xué)是“雙一流”高校培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力的復(fù)合型優(yōu)秀人才的重要基礎(chǔ)。文章基于“環(huán)境監(jiān)測(cè)”在高校環(huán)境科學(xué)與工程領(lǐng)域中的重要作用，結(jié)合“雙一流”建設(shè)中課堂教學(xué)對(duì)學(xué)生綜合素質(zhì)培養(yǎng)的要求，在改革課程體系，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化教學(xué)方法，強(qiáng)化實(shí)踐環(huán)節(jié)等方面始終貫徹“啟發(fā)式、研討式”的教學(xué)理念。實(shí)踐證明，這一改革促進(jìn)學(xué)生對(duì)于“環(huán)境監(jiān)測(cè)”課程體系的進(jìn)一步理解，有效解決了學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)吸收不充分的問(wèn)題，深化了學(xué)生對(duì)于環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)科的認(rèn)識(shí)。

關(guān)鍵詞：環(huán)境監(jiān)測(cè);高校;環(huán)境科學(xué)與工程;教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.0? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1002-4107（2020）02-0004-03

“環(huán)境監(jiān)測(cè)”是高等學(xué)校環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)本科生教學(xué)計(jì)劃中的一門(mén)專業(yè)基礎(chǔ)核心課程。該課程的主要教學(xué)目的是通過(guò)基礎(chǔ)知識(shí)、監(jiān)測(cè)方法以及監(jiān)測(cè)過(guò)程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握環(huán)境監(jiān)測(cè)的基本概念和基礎(chǔ)理論;以不同介質(zhì)中的污染物為線索，掌握現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、監(jiān)測(cè)方案制定、優(yōu)化布點(diǎn)、樣品采集、運(yùn)輸保存、分析測(cè)試、數(shù)據(jù)處理和綜合評(píng)價(jià)的環(huán)境監(jiān)測(cè)全過(guò)程[1];為學(xué)生今后獨(dú)立分析、設(shè)計(jì)、解決環(huán)境監(jiān)測(cè)問(wèn)題，進(jìn)行環(huán)境保護(hù)工作和環(huán)境科學(xué)研究打下良好的基礎(chǔ)。

“環(huán)境監(jiān)測(cè)”具有很強(qiáng)的綜合性和學(xué)科交叉性。在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，該課程教學(xué)內(nèi)容多、授課任務(wù)重，導(dǎo)致課堂節(jié)奏過(guò)快，影響了學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的消化吸收，教學(xué)效果不理想[2]?！碍h(huán)境監(jiān)測(cè)”教學(xué)核心是監(jiān)測(cè)方法，該部分內(nèi)容在不同介質(zhì)污染物中的應(yīng)用有相似之處，并且部分監(jiān)測(cè)方法在另一門(mén)專業(yè)基礎(chǔ)課程“儀器分析”已進(jìn)行了詳細(xì)講述[3-4]。在有限的課程學(xué)時(shí)之內(nèi)，如何激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)潛力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，提高學(xué)生邏輯思維及創(chuàng)新實(shí)踐精神，是“環(huán)境監(jiān)測(cè)”課程改革面臨的一個(gè)重要問(wèn)題。在反復(fù)總結(jié)往年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，充分借鑒相關(guān)課程改革方式，不斷吸收教學(xué)實(shí)踐時(shí)學(xué)生反饋等的基礎(chǔ)上，重慶大學(xué)環(huán)境科學(xué)系形成了以“啟發(fā)式、研討式”為核心的“環(huán)境監(jiān)測(cè)”課程教學(xué)模式，并取得了一定成效。

一、創(chuàng)新課程教學(xué)體系

重慶大學(xué)環(huán)境科學(xué)系采用奚旦立先生主編的《環(huán)境監(jiān)測(cè)》（第四版）為參考教材[5]。由于該課程本身具有較強(qiáng)的實(shí)踐性，并且考慮到“雙一流”建設(shè)背景下對(duì)學(xué)生綜合素質(zhì)和實(shí)踐創(chuàng)新能力的要求，該課程一般設(shè)置54學(xué)時(shí)的理論授課，20學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)和2周的環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)習(xí)。首先，通過(guò)理論授課環(huán)節(jié)，讓學(xué)生對(duì)監(jiān)測(cè)方案的制定、監(jiān)測(cè)方法的選取、監(jiān)測(cè)技術(shù)的原理等方面有一個(gè)理論層次上的理解和系統(tǒng)層次上的把握;其次，在理論授課進(jìn)行28學(xué)時(shí)后，穿插進(jìn)行課夾實(shí)驗(yàn)教學(xué)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)課程，夯實(shí)理論基礎(chǔ)知識(shí)，起到溫故知新的作用，同時(shí)鍛煉了學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。最后，通過(guò)2周的環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)習(xí)，將理論應(yīng)用于實(shí)踐，達(dá)到學(xué)以致用的目的。經(jīng)過(guò)理論基礎(chǔ)、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)踐鍛煉三個(gè)階段的學(xué)習(xí)，不僅引導(dǎo)學(xué)生深入思考環(huán)境科學(xué)與工程這門(mén)學(xué)科的內(nèi)涵，而且對(duì)學(xué)生未來(lái)科研方向的選擇起到了指示性作用。

二、調(diào)整理論授課內(nèi)容

由于“環(huán)境監(jiān)測(cè)”涉及的監(jiān)測(cè)指標(biāo)眾多、監(jiān)測(cè)介質(zhì)復(fù)雜、監(jiān)測(cè)手段多樣、監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)繁瑣，并且還要保障授課質(zhì)量，讓學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)充分吸收和消化，所以對(duì)理論授課內(nèi)容中教學(xué)章節(jié)的選取、章節(jié)學(xué)時(shí)的安排、教學(xué)內(nèi)容的更新、基礎(chǔ)知識(shí)的整合等方面進(jìn)行了調(diào)整。

重慶大學(xué)環(huán)境科學(xué)系選取水和廢水監(jiān)測(cè)、空氣和廢氣監(jiān)測(cè)、土壤質(zhì)量檢測(cè)和噪聲污染監(jiān)測(cè)這四個(gè)章節(jié)進(jìn)行重點(diǎn)講授。考慮到學(xué)生理論體系的逐步建立，并且通過(guò)對(duì)相似監(jiān)測(cè)手段、類似監(jiān)測(cè)儀器、相近環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)性整合，所以設(shè)置四個(gè)章節(jié)學(xué)時(shí)梯度為：16學(xué)時(shí)、16學(xué)時(shí)、12學(xué)時(shí)和8學(xué)時(shí)。并以翻轉(zhuǎn)課堂模式選取光譜與“3S”技術(shù)、環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)管理與組成、環(huán)境監(jiān)測(cè)管理和質(zhì)量保證等十項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行短時(shí)授課，對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)的理論體系進(jìn)行系統(tǒng)完善。由于國(guó)家環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的不斷更新與調(diào)整，所以在講授過(guò)程中，筆者對(duì)課本中涉及到的國(guó)家環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行數(shù)據(jù)更新，并對(duì)課本中未涉及到的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行補(bǔ)充，保障授課時(shí)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與時(shí)效性。

三、優(yōu)化啟發(fā)式教學(xué)

啟發(fā)式教學(xué)是從學(xué)生已掌握的理論知識(shí)基礎(chǔ)出發(fā)，采用多種方式，以啟發(fā)學(xué)生的思維為核心，充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，促使學(xué)生充分思考問(wèn)題并深刻理解教學(xué)要點(diǎn)，將傳統(tǒng)教學(xué)的“授人以魚(yú)”轉(zhuǎn)化為“授人以漁”的一種教學(xué)手段[6]。旨在培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)新知識(shí)融會(huì)貫通的思維和接受新信息的整合學(xué)習(xí)能力。

（一）運(yùn)用啟發(fā)式案例分析

案例分析是環(huán)境監(jiān)測(cè)教學(xué)中的重要內(nèi)容，是將“環(huán)境監(jiān)測(cè)”理論課堂與科學(xué)研究或?qū)嶋H應(yīng)用相聯(lián)系的重要環(huán)節(jié)。但科學(xué)研究與工程應(yīng)用之間往往存在與課本中模式化理論知識(shí)相脫節(jié)的現(xiàn)象。經(jīng)過(guò)教學(xué)過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)與教學(xué)后的分析討論，筆者認(rèn)為，啟發(fā)式案例分析能夠有效解決本科生理論基礎(chǔ)薄弱與科研應(yīng)用繁瑣之間的矛盾。

筆者在“環(huán)境監(jiān)測(cè)”課程中，大膽嘗試將案例分析放于章節(jié)開(kāi)始前，以學(xué)生興趣為導(dǎo)向，進(jìn)行具體實(shí)例展示與新章節(jié)內(nèi)容的引入，起到啟發(fā)式教學(xué)的目的。例如在環(huán)境監(jiān)測(cè)第三章：空氣與廢氣監(jiān)測(cè)教學(xué)開(kāi)始前，進(jìn)行筆者博士期間大氣監(jiān)測(cè)科研內(nèi)容“基于正定矩陣因子方法的上海PM2.5多環(huán)芳烴源解析”的案例展示。通過(guò)啟發(fā)式教學(xué)，既能深化學(xué)生對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)流程的認(rèn)識(shí)，也能激發(fā)學(xué)生對(duì)新章節(jié)內(nèi)容的思考與相關(guān)科研的興趣，為今后深造提供方向性指引。

（二）開(kāi)展啟發(fā)式視頻教學(xué)

由于“環(huán)境監(jiān)測(cè)”課程的綜合性與交叉性，教學(xué)內(nèi)容往往存在與儀器分析、物理化學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科重復(fù)的部分。所以為了教學(xué)質(zhì)量的最優(yōu)化，結(jié)合“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代背景，筆者將互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)的創(chuàng)新成果與環(huán)境監(jiān)測(cè)課程相融合，達(dá)到在環(huán)境監(jiān)測(cè)中以智能學(xué)習(xí)輔助啟發(fā)教學(xué)的目的[7]。

筆者通過(guò)精選課程視頻及相關(guān)學(xué)習(xí)網(wǎng)址，對(duì)相關(guān)難講解、難理解、難記憶的重要知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行啟發(fā)式視頻教學(xué)。例如，選取新加坡國(guó)立大學(xué)制作的視頻 “電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）用于檢測(cè)痕量金屬的多元素分析技術(shù)”，輔助講解ICP-AES的儀器構(gòu)成及工作原理。第一，雙語(yǔ)視頻加深了學(xué)生對(duì)學(xué)術(shù)英語(yǔ)表達(dá)的印象;第二，視頻時(shí)長(zhǎng)僅3分鐘，有效避免長(zhǎng)視頻觀看時(shí)學(xué)生注意力不集中的現(xiàn)象，提高了課堂效率;第三，通過(guò)多次觀看，逐一分解儀器構(gòu)成、分析工作原理、講述標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制和樣品測(cè)定，生動(dòng)化地展示出ICP-AES講解中難點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)該方法的理解和掌握。

（三）布置啟發(fā)式課程作業(yè)

課程作業(yè)是學(xué)生消化、理解知識(shí)點(diǎn)的最有效環(huán)節(jié)。但傳統(tǒng)的課程作業(yè)也存在自身的不足，如：為了覆蓋更多知識(shí)要點(diǎn)而增大課程作業(yè)量;為了硬性考核標(biāo)準(zhǔn)過(guò)于強(qiáng)調(diào)作業(yè)分?jǐn)?shù)或等級(jí)等等[8]。筆者打破傳統(tǒng)的課程作業(yè)模式，以啟發(fā)式教育為基本理念，使得課程作業(yè)變成對(duì)課程學(xué)時(shí)內(nèi)的授課內(nèi)容的補(bǔ)充，將理論知識(shí)與簡(jiǎn)單的監(jiān)測(cè)實(shí)踐相聯(lián)系，起到培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用能力的作用。例如在“環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)”講授結(jié)束后，選擇課后習(xí)題：“通過(guò)模擬現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)過(guò)程中CS2廢棄排放量的變化，計(jì)算煙囪設(shè)計(jì)高度的變化。”不僅通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生在解決問(wèn)題的過(guò)程中自主查詢《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB16297），對(duì)課程學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行消化與應(yīng)用;而且通過(guò)計(jì)算過(guò)程中對(duì)相關(guān)指標(biāo)轉(zhuǎn)化關(guān)系的把握，以及為解決工程問(wèn)題而自主學(xué)習(xí)“內(nèi)插法”的應(yīng)用，達(dá)到訓(xùn)練學(xué)生解決問(wèn)題能力的目的。

四、實(shí)施以研討式課堂為核心的翻轉(zhuǎn)課堂

（一）注重分配研討型課堂討論

由于傳統(tǒng)教學(xué)手段傳授知識(shí)的方法比較單一，無(wú)法充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，不能夠迎合高?！半p一流”建設(shè)和社會(huì)對(duì)“綜合型”人才的需求[9]。答案的開(kāi)放性、思維的開(kāi)闊性、極強(qiáng)的實(shí)踐性成為“環(huán)境監(jiān)測(cè)”課程開(kāi)設(shè)研討式創(chuàng)新課堂的天然優(yōu)勢(shì)。首先，采用隨機(jī)分組、當(dāng)堂出題的分配模式，一方面，增強(qiáng)了學(xué)生的小組協(xié)作能力;另一方面，當(dāng)堂出題又給了學(xué)生提前梳理近期知識(shí)結(jié)構(gòu)的時(shí)間和空間，有效調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性。其次，采用小組討論式教學(xué)法的研討式課堂，在學(xué)生對(duì)問(wèn)題進(jìn)行充分的討論和思考后，與教師和其他小組分享討論結(jié)果，營(yíng)造出翻轉(zhuǎn)課堂獨(dú)有的師生平等的氛圍，不僅鍛煉了學(xué)生在講臺(tái)上的表達(dá)能力和展示技巧，而且充分活躍了課堂氛圍。最后，采取組間互評(píng)和教師補(bǔ)充評(píng)價(jià)相結(jié)合的機(jī)制，能夠?qū)τ懻擃}目進(jìn)行充分的研討和補(bǔ)充，達(dá)到共同學(xué)習(xí)、共同進(jìn)步的目的。

例如，以“家用凈水器去除水中有毒有害物質(zhì)”為題，將生活中的實(shí)例帶入課堂，激發(fā)學(xué)生結(jié)合“水和廢水監(jiān)測(cè)”章節(jié)的具體內(nèi)容，尋找實(shí)用性強(qiáng)的方法處理水中懸浮物、金屬化合物、非金屬無(wú)機(jī)化合物、有機(jī)化合物等對(duì)人體有害的污染物，并在短時(shí)間內(nèi)闡述其設(shè)計(jì)凈水器的機(jī)理與可行性，提高了學(xué)生整體把控章節(jié)內(nèi)容的能力。并且通過(guò)評(píng)價(jià)機(jī)制進(jìn)行及時(shí)反饋，對(duì)展示中講解出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行修正，對(duì)未講解到的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)充。

（二）強(qiáng)化任務(wù)驅(qū)動(dòng)型課堂展示

自主學(xué)習(xí)能力是學(xué)生適應(yīng)當(dāng)今信息時(shí)代知識(shí)變更迅速的關(guān)鍵;演講與匯報(bào)能力是當(dāng)代大學(xué)生在競(jìng)爭(zhēng)激烈的社會(huì)中立足的基礎(chǔ)。任務(wù)驅(qū)動(dòng)型課堂展示完美解決了“學(xué)生如何進(jìn)行有效的自主學(xué)習(xí)”“如何將學(xué)到的東西講清楚、講明白”這兩個(gè)問(wèn)題。良好的任務(wù)是“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”教學(xué)法取得成功的關(guān)鍵，深刻解讀教材、深入了解學(xué)生水平是設(shè)置良好任務(wù)的基礎(chǔ)[10]。在課程改革實(shí)踐中，筆者選取“活性污泥性質(zhì)的測(cè)定”“光譜與3S技術(shù)的應(yīng)用”“環(huán)境監(jiān)測(cè)管理和質(zhì)量保證”等十個(gè)課堂展示主題進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)。第一，翻轉(zhuǎn)課堂對(duì)課程主體授課內(nèi)容的框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行補(bǔ)充，點(diǎn)面結(jié)合，為課程注入 “新鮮血液”。第二，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況與展示水平分配任務(wù)，解決了難易不同的題目的分配問(wèn)題，達(dá)到了“因材施教”的目的。第三，課堂展示與課堂討論起到了異曲同工之效，將課堂環(huán)境由“師生平等”完全轉(zhuǎn)化為“師生互換”，更能鍛煉學(xué)生在臺(tái)上的抗壓能力與演講水平，讓學(xué)生獲得“環(huán)境監(jiān)測(cè)”課程學(xué)習(xí)的獨(dú)特收獲。

五、監(jiān)測(cè)實(shí)習(xí)流程

環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)習(xí)是“環(huán)境監(jiān)測(cè)”課堂教學(xué)的重要組成部分，它不僅僅是多種監(jiān)測(cè)手段與測(cè)定方法的組合疊加，也是具有綜合性、創(chuàng)新性和時(shí)效性的重要環(huán)節(jié)[11]。在實(shí)習(xí)過(guò)程中，依托本校及實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的監(jiān)測(cè)條件，通過(guò)監(jiān)測(cè)方案的制定、監(jiān)測(cè)方案的落實(shí)、監(jiān)測(cè)結(jié)果的表述、區(qū)域環(huán)境的總體評(píng)價(jià)幾個(gè)環(huán)節(jié)，達(dá)到訓(xùn)練學(xué)生分組完成區(qū)域環(huán)境監(jiān)測(cè)與評(píng)估的目的[12]。具體實(shí)踐中，三組學(xué)生經(jīng)過(guò)組內(nèi)探討后，根據(jù)不同的功能區(qū)劃，自主設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)方案，共設(shè)置三個(gè)采樣點(diǎn)，選取“TSP、氮氧化物、二氧化硫”三種環(huán)境空氣污染物作為監(jiān)測(cè)對(duì)象，參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范，對(duì)重慶大學(xué)A區(qū)進(jìn)行了連續(xù)三天監(jiān)測(cè)。在確保實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的基礎(chǔ)上，通過(guò)與《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3095-2012）等進(jìn)行比對(duì)，科學(xué)合理地完成“重慶大學(xué)A區(qū)校園空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)”實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

六、改革成績(jī)考核方式

考試成績(jī)是學(xué)生最關(guān)注的內(nèi)容之一，合理的考核方式對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度能起到引導(dǎo)作用。為體現(xiàn)學(xué)生在課程改革各個(gè)環(huán)節(jié)中的勞動(dòng)成果，同時(shí)也要達(dá)到夯實(shí)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)、構(gòu)建完整課程理論體系的目的，“環(huán)境監(jiān)測(cè)”課程的最終成績(jī)由“40分平時(shí)成績(jī)+60分期末成績(jī)”構(gòu)成，其中，平時(shí)成績(jī)主要由出勤率、課后作業(yè)、課堂研討、課堂展示四個(gè)部分構(gòu)成。而期末考試占比較大，也體現(xiàn)出課程對(duì)掌握基礎(chǔ)知識(shí)、熟識(shí)方法原理、構(gòu)建理論體系的高要求。

以上六部分內(nèi)容是筆者在“環(huán)境監(jiān)測(cè)”課程改革中的一些嘗試與實(shí)踐。從改革的效果看，通過(guò)“啟發(fā)式”與“研討式”教學(xué)，學(xué)生的思辨能力、協(xié)作能力、語(yǔ)言表達(dá)能力和專業(yè)知識(shí)技能都得到了全方位的鍛煉，重慶大學(xué)環(huán)境科學(xué)系“環(huán)境監(jiān)測(cè)”課程對(duì)學(xué)生的培養(yǎng)也開(kāi)始向“雙一流”建設(shè)下高校人才內(nèi)涵化、特色化、差異化的方向靠攏[13]。在今后的教學(xué)改革與實(shí)踐中，希望通過(guò)在線網(wǎng)絡(luò)課程（MOOC）的方式，打造網(wǎng)絡(luò)精品課堂，對(duì)目前的改革成果進(jìn)行推廣和深化。

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