基于環(huán)境工程專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的“環(huán)境監(jiān)測實驗”課程教學(xué)改革
——以北京林業(yè)大學(xué)為例

豆小敏 王毅力 梁文艷 趙桂玲

(北京林業(yè)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，北京 100083)

隨著環(huán)境問題的日益突出，社會對于環(huán)境監(jiān)測從業(yè)人員提出了越來越高的要求，例如在應(yīng)對環(huán)境污染突發(fā)事件、處理環(huán)境污染事故、仲裁環(huán)境污染糾紛時環(huán)境監(jiān)測工作者要及時、準(zhǔn)確、客觀地給出相關(guān)環(huán)境要素的監(jiān)測結(jié)果。而“環(huán)境監(jiān)測實驗”課程就是針對社會需求，培養(yǎng)學(xué)生掌握處理污廢水、環(huán)境空氣、污染土壤、固體廢物及進(jìn)行聲環(huán)境監(jiān)測的基本原理和方法，為將來從事環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境治理和環(huán)境管理奠定堅實的專業(yè)基礎(chǔ)?！碍h(huán)境監(jiān)測實驗”一般被列為高等理工科院校環(huán)境科學(xué)和環(huán)境工程專業(yè)的本科必修課程。

一、“環(huán)境監(jiān)測實驗”課程教學(xué)的特點

在我國教育部推進(jìn)工程教育專業(yè)認(rèn)證的大背景下，北京林業(yè)大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)于2015年和2018年兩次參加了中國工程教育專業(yè)認(rèn)證協(xié)會組織的專業(yè)認(rèn)證，并較好地通過了專業(yè)認(rèn)證?！碍h(huán)境監(jiān)測實驗”作為環(huán)境工程專業(yè)重要的必修課程，需要在新的形勢下不斷改革創(chuàng)新，認(rèn)真落實專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)和補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)，切實提升課程教學(xué)的工程化水平，以滿足環(huán)境工程專業(yè)認(rèn)證的要求。

(一)圍繞實際環(huán)境要素開展課程教學(xué)

“環(huán)境監(jiān)測實驗”課程教學(xué)針對的是具體的環(huán)境要素，如污廢水、地表水、土壤、環(huán)境空氣及聲環(huán)境等。通過對反映環(huán)境質(zhì)量的指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)視和測定，判斷環(huán)境污染狀況和環(huán)境質(zhì)量的高低，并最終為環(huán)境管理、污染源控制、環(huán)境規(guī)劃等提供科學(xué)依據(jù)。

(二)課程教學(xué)具有較強(qiáng)的綜合性和實踐性

“環(huán)境監(jiān)測實驗”課程教學(xué)涉及的每項環(huán)境要素，如地表水等都需要用綜合性的系列特征指標(biāo)來反映其整體的環(huán)境質(zhì)量，因此課程教學(xué)涉及的監(jiān)測手段也是多樣化的，如物理的、化學(xué)的、物理化學(xué)的、生物的等等。像現(xiàn)場監(jiān)測、實驗室分析測試、結(jié)果分析評價、監(jiān)測報告編制等需要具有綜合性技能才能完成。而環(huán)境現(xiàn)場的踏勘和調(diào)研、實地監(jiān)測并采集樣品、對樣品進(jìn)行預(yù)處理、實驗分析測試、監(jiān)測報告的編制等環(huán)節(jié)，則是要通過實踐才能完成的。

二、基于環(huán)境工程專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的“環(huán)境監(jiān)測實驗”課程教學(xué)目標(biāo)

基于中國工程教育專業(yè)認(rèn)證協(xié)會對環(huán)境工程專業(yè)的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)及補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)[1-2]，北京林業(yè)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院的教學(xué)委員會組織環(huán)境工程專業(yè)全體教師及外聘專家對2015版人才培養(yǎng)方案進(jìn)行了論證及修訂，并將人才培養(yǎng)目標(biāo)分解為涵蓋工程知識(knowledge，K)、專業(yè)能力(professional ability，P)、通用能力(general ability，G)和專業(yè)態(tài)度(attitude，A)4個維度的12項培養(yǎng)要求，每項培養(yǎng)要求又細(xì)分為若干個指標(biāo)點。這些指標(biāo)點都是由具體的課程來支撐的。例如，“環(huán)境監(jiān)測實驗”課程根據(jù)指標(biāo)點的要求需要達(dá)成的總體培養(yǎng)目標(biāo)包括：一是要具備針對復(fù)雜環(huán)境問題，利用科學(xué)原理并采用科學(xué)方法制定監(jiān)測方案的能力，這是專業(yè)能力(1)(指標(biāo)點代碼P4.3)；二是要具有針對復(fù)雜環(huán)境問題進(jìn)行分析及正確表達(dá)的能力，這是專業(yè)能力(2)(指標(biāo)點代碼P4.4)；三是要求學(xué)生能夠具備多學(xué)科知識，并在團(tuán)隊中承擔(dān)自身角色，主動與團(tuán)隊成員共享信息、傾聽其他團(tuán)隊成員的意見，合作共事，這是通用能力(指標(biāo)點代碼G9.3)。

基于總體培養(yǎng)目標(biāo)及專業(yè)認(rèn)證指標(biāo)點的要求，“環(huán)境監(jiān)測實驗”課程設(shè)定了課程教學(xué)的具體目標(biāo)：一是通過環(huán)境監(jiān)測實驗和實踐，使學(xué)生掌握環(huán)境監(jiān)測的基本知識和技能，并能針對不同環(huán)境要素的監(jiān)測任務(wù)，通過現(xiàn)場調(diào)查和資料收集編制監(jiān)測方案，開展現(xiàn)場監(jiān)測工作，完成實驗室數(shù)據(jù)分析，進(jìn)行結(jié)果評價，最終完成監(jiān)測實驗報告的編制任務(wù)；二是針對復(fù)雜的環(huán)境監(jiān)測對象，學(xué)生能通過實地監(jiān)測，形成有效的監(jiān)測結(jié)論，客觀、準(zhǔn)確、及時、全面地反映監(jiān)測對象的環(huán)境質(zhì)量狀況[3]；三是學(xué)生能夠在監(jiān)測實驗中進(jìn)行分工配合，團(tuán)隊協(xié)作，充分發(fā)揮個人的能力。

三、基于環(huán)境工程專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的“環(huán)境監(jiān)測實驗”課程教學(xué)改革思路

為了落實專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)要求下的培養(yǎng)目標(biāo)及具體的教學(xué)目標(biāo)，針對“環(huán)境監(jiān)測實驗”課程提出了具體的教學(xué)改革思路。首先，課程教學(xué)應(yīng)改變過去以“驗證性”實驗為主、側(cè)重于室內(nèi)分析的實驗教學(xué)模式，轉(zhuǎn)變?yōu)樽呦驅(qū)嶋H的環(huán)境污染現(xiàn)場，針對具體環(huán)境要素開展全流程監(jiān)測實驗，以培養(yǎng)學(xué)生處理復(fù)雜環(huán)境問題的能力；其次，改變以往實驗課程只是對數(shù)據(jù)進(jìn)行簡單分析的教學(xué)現(xiàn)狀，注重培養(yǎng)學(xué)生具備基于國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范對環(huán)境監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行正確、客觀表達(dá)的能力；最后，改變以往課程教學(xué)開展分組實驗的做法，而是要學(xué)生進(jìn)行團(tuán)隊合作，在具有多學(xué)科背景的團(tuán)隊中發(fā)揮專長、共享信息，通過團(tuán)隊協(xié)作共同完成監(jiān)測任務(wù)。

四、基于環(huán)境工程專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的“環(huán)境監(jiān)測實驗”課程教學(xué)改革措施

(一)增加針對復(fù)雜環(huán)境問題實施全流程環(huán)境監(jiān)測的訓(xùn)練

目前，國內(nèi)高校環(huán)境類專業(yè)“環(huán)境監(jiān)測實驗”課程的實驗教學(xué)多采用驗證實驗的方式開展，即教師提供分析樣品，學(xué)生對其進(jìn)行指標(biāo)測試，實驗的重點是學(xué)習(xí)分析測試方法，如實驗原理的應(yīng)用、測試步驟、結(jié)果計算及問題討論等。在這樣的實驗教學(xué)思路指導(dǎo)下，學(xué)生對于環(huán)境監(jiān)測的概念是模糊的，他們會想當(dāng)然地認(rèn)為環(huán)境監(jiān)測就是在實驗室進(jìn)行檢測分析，而對于待監(jiān)測的環(huán)境要素、環(huán)境介質(zhì)、監(jiān)測場景及監(jiān)測流程是不清楚的、無感知的。這樣的實驗教學(xué)是無法培養(yǎng)學(xué)生具備環(huán)境監(jiān)測能力的，更不可能培養(yǎng)學(xué)生具備針對復(fù)雜環(huán)境問題進(jìn)行方案設(shè)計并進(jìn)行現(xiàn)場實施的能力。

基于此，在實驗教學(xué)中，筆者提出增加全流程環(huán)境監(jiān)測訓(xùn)練的實驗教學(xué)方式，這種實驗方式可以涵蓋監(jiān)測方案制定、監(jiān)測布點、現(xiàn)場采樣、分析測試、數(shù)據(jù)處理與監(jiān)測結(jié)果評價、監(jiān)測過程的質(zhì)量保證、監(jiān)測結(jié)論及報告編制等實驗內(nèi)容。通過訓(xùn)練，學(xué)生能更好地將理論知識與監(jiān)測實際相結(jié)合，從而提高學(xué)生環(huán)境監(jiān)測的實戰(zhàn)能力。全流程環(huán)境監(jiān)測實踐訓(xùn)練過程見圖1。

圖1 “環(huán)境監(jiān)測實驗”課程全流程環(huán)境監(jiān)測實踐訓(xùn)練的內(nèi)容

(二)強(qiáng)化對監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行正確表達(dá)的訓(xùn)練

傳統(tǒng)的“環(huán)境監(jiān)測實驗”課程內(nèi)容多以具體污染物測定為主，如“水中氨氮、亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮的測定”“土壤中農(nóng)藥——六六六和滴滴涕殘留量的測定”以及“大氣中二氧化硫的測定”等。得到的實驗結(jié)果僅僅是水樣、土樣和環(huán)境空氣中的含氮物質(zhì)、滴滴涕及二氧化硫的含量。對于監(jiān)測活動是否符合監(jiān)測規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，監(jiān)測結(jié)果是否準(zhǔn)確反映水樣、土樣和環(huán)境空氣質(zhì)量則不得而知。例如水樣、土樣和環(huán)境空氣監(jiān)測樣品是怎么采集來的，是否符合相關(guān)的采樣規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，樣品保存是否具有時效性，樣品分析是否符合國家標(biāo)準(zhǔn)，監(jiān)測過程如何實施質(zhì)量控制等。因此，這樣的監(jiān)測結(jié)果是不能對環(huán)境要素的環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行正確表達(dá)的。

為了解決這一問題，課程組規(guī)定要在“環(huán)境監(jiān)測實驗”課程教學(xué)中強(qiáng)化對監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行正確表達(dá)的訓(xùn)練，并制定了具體要求：一是制定環(huán)境監(jiān)測方案；二是開展現(xiàn)場監(jiān)測、分析，特別是要有監(jiān)測現(xiàn)場的原始記錄、樣品的預(yù)處理及運(yùn)輸保存方法、樣品的保存有效期；三是進(jìn)行分析測試，包括實驗原理選擇、干擾消除、測試步驟、結(jié)果記錄與分析，尤其是要對分析測試的原始結(jié)果及現(xiàn)象進(jìn)行記錄保存；四是對監(jiān)測分析結(jié)果進(jìn)行評價，內(nèi)容包括針對具體環(huán)境要素如生活污水、地表水、土壤、環(huán)境空氣及聲環(huán)境等查找到相應(yīng)的環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，并基于標(biāo)準(zhǔn)分級和濃度限值的規(guī)定，采用一定的評價方法對環(huán)境要素的環(huán)境質(zhì)量作出初步評價；五是基于以上過程，針對特定環(huán)境要素的復(fù)雜污染問題給出正確且清晰的結(jié)果表達(dá)，編制環(huán)境監(jiān)測報告。

例如，以一個縮略的某大學(xué)校園污水處理站的生活污水監(jiān)測報告為例，說明監(jiān)測實驗報告對監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行正確表達(dá)的要求。某大學(xué)校園污水處理站的生活污水監(jiān)測報告主要內(nèi)容如下。一是制定校園污水處理站的生活污水監(jiān)測方案。包括：①收集生活污水的基礎(chǔ)資料；②確定監(jiān)測項目；③確定監(jiān)測點位置；④確定采樣時間和頻次；⑤進(jìn)行樣品的保存和預(yù)處理，具體過程略。二是進(jìn)行校園污水處理站的生活污水的現(xiàn)場采樣和監(jiān)測。包括：①準(zhǔn)備實驗材料與儀器，如采樣設(shè)備、樣品容器、采樣試劑和耗材等；②開展現(xiàn)場采樣，并對樣品進(jìn)行酸化及冷藏處理；③做好現(xiàn)場監(jiān)測記錄。具體過程略。某大學(xué)校園污水處理站的生活污水監(jiān)測事項及記錄見表1。三是對水樣進(jìn)行實驗室分析。包括具體監(jiān)測項目的測試分析，具體過程略。某大學(xué)校園污水處理站進(jìn)出水監(jiān)測結(jié)果見表2。四是編制污水監(jiān)測實驗報告，具體內(nèi)容略。

表1 某大學(xué)校園污水處理站生活污水監(jiān)測方案

表2 某大學(xué)校園污水處理站進(jìn)出水監(jiān)測結(jié)果

由表2可以看出，該學(xué)校污水處理站處理后的出水達(dá)到了《城市污水再生利用——城市雜用水水質(zhì)》(GB/T18920-2002)標(biāo)準(zhǔn)中對于上述測試指標(biāo)的規(guī)定值。據(jù)了解，該污水處理站處理后的出水主要用于操場周邊樹木和綠地的澆灌，污水處理用途為城市綠化。

(三)增加學(xué)生在實驗過程中個體擔(dān)當(dāng)以及與團(tuán)隊合作情況的課程考核內(nèi)容

“環(huán)境監(jiān)測實驗”課程教學(xué)強(qiáng)調(diào)對學(xué)生通用能力的培養(yǎng)，要求學(xué)生能夠在具有多學(xué)科背景的團(tuán)隊中承擔(dān)不同角色，能主動與團(tuán)隊成員共享信息、傾聽團(tuán)隊其他成員的意見，合作開展實驗。例如，在針對污染土壤開展的監(jiān)測實驗中，在監(jiān)測方案制定階段需要收集當(dāng)?shù)赝恋毓δ軈^(qū)劃、土壤特點、潛在污染源、水文、氣象、法律法規(guī)等多方面資料，還要采用模型計算確定監(jiān)測網(wǎng)格和點位，這就要求開展監(jiān)測工作的團(tuán)隊學(xué)生具有環(huán)境科學(xué)、土壤科學(xué)、水文氣象、統(tǒng)計學(xué)、化學(xué)、法律等多個學(xué)科背景。只有具備不同專業(yè)背景的學(xué)生都能充分發(fā)揮自己的專長，并與其他成員進(jìn)行合作，監(jiān)測工作才能順利完成并取得較好的效果。

針對通用能力的培養(yǎng)要求，課程組制定了學(xué)生個人在實驗中的操作表現(xiàn)及團(tuán)隊協(xié)作程度的考核評價方法，見表3、表4。

表3 針對學(xué)生實驗操作表現(xiàn)的“環(huán)境監(jiān)測實驗”課程考核內(nèi)容及評分標(biāo)準(zhǔn)

表4 針對學(xué)生團(tuán)隊合作表現(xiàn)的“環(huán)境監(jiān)測實驗”課程考核內(nèi)容及評分標(biāo)準(zhǔn)

將學(xué)生在實驗中的個人操作表現(xiàn)與團(tuán)隊協(xié)作程度列入課程考核內(nèi)容，可以促進(jìn)學(xué)生充分發(fā)揮個人專長，提高團(tuán)隊的協(xié)作程度，高質(zhì)量完成課程實驗。

五、“環(huán)境監(jiān)測實驗”課程教學(xué)改革的成效

(一)豐富了課程教學(xué)的內(nèi)涵

在中國工程教育專業(yè)認(rèn)證的推動下，“環(huán)境監(jiān)測實驗”課程教學(xué)得到不斷改進(jìn)，課程教學(xué)內(nèi)涵不斷得到豐富。

課程教學(xué)倡導(dǎo)并實施的全流程監(jiān)測涵蓋了監(jiān)測方案制定、監(jiān)測布點、現(xiàn)場采樣、分析測試、數(shù)據(jù)處理與監(jiān)測結(jié)果評價、監(jiān)測過程的質(zhì)量保證措施的實施、監(jiān)測結(jié)論及報告編制等具體訓(xùn)練內(nèi)容，使學(xué)生掌握了環(huán)境監(jiān)測的全部流程；針對監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行正確表達(dá)的訓(xùn)練使學(xué)生在監(jiān)測方案制定、現(xiàn)場監(jiān)測、分析測試、結(jié)果評價及監(jiān)測報告編制環(huán)節(jié)能正確、科學(xué)、規(guī)范地開展相應(yīng)的活動；在實驗過程中學(xué)生的個體擔(dān)當(dāng)與團(tuán)隊合作的訓(xùn)練使學(xué)生形成了既富有合作精神又有責(zé)任擔(dān)當(dāng)?shù)钠焚|(zhì)。

(二)促進(jìn)了師生教學(xué)相長

自2013年以來，課程教學(xué)組的教師持續(xù)參加了由高等學(xué)校教學(xué)指導(dǎo)委員會舉辦的環(huán)境類課程論壇，并作口頭報告，向兄弟院校介紹全流程環(huán)境監(jiān)測的教學(xué)思想，并分享課程工程認(rèn)證的經(jīng)驗，獲得廣泛關(guān)注和好評；由任課教師編撰的《環(huán)境監(jiān)測實驗》[4]課程教材已于2015年在高等教育出版社出版；任課教師還以“環(huán)境監(jiān)測實驗”課程為例，參加了北京林業(yè)大學(xué)第十三屆青年教師教學(xué)基本功比賽，并在決賽中獲得二等獎。

同時，通過課程教學(xué)改革，也提升了學(xué)生的綜合素質(zhì)。學(xué)生無論面對的是地表水、污廢水還是環(huán)境土壤、環(huán)境空氣、環(huán)境噪聲等復(fù)雜的污染現(xiàn)場，都能開展全流程的監(jiān)測，而且還能基于國家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，對環(huán)境監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行科學(xué)評價、編制環(huán)境評價報告，客觀準(zhǔn)確地反映監(jiān)測對象的環(huán)境質(zhì)量。更為重要的，學(xué)生在環(huán)境監(jiān)測時能夠基于各自的知識儲備，分工協(xié)作完成全流程監(jiān)測工作，具備了團(tuán)隊合作的精神和能力。

專業(yè)認(rèn)證的基本要求之一就是課程教學(xué)的持續(xù)改進(jìn)。所以“環(huán)境監(jiān)測實驗”課程教學(xué)還將持續(xù)不斷地進(jìn)行改進(jìn)。目前課程組提出了持續(xù)改進(jìn)的具體措施，包括：(1)給學(xué)生提供更多真實的復(fù)雜環(huán)境問題的訓(xùn)練，不斷更新環(huán)境監(jiān)測的對象和地點，如北京林業(yè)大學(xué)操場西北側(cè)的校園污水處理站、西家屬區(qū)生活污水檢查井等都可以作為環(huán)境監(jiān)測點；(2)持續(xù)改進(jìn)學(xué)生正確表達(dá)環(huán)境監(jiān)測結(jié)果的能力，要求學(xué)生學(xué)習(xí)北京市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測中心及第三方計量認(rèn)證(CMA認(rèn)證)企業(yè)出具的環(huán)境監(jiān)測報告，并將其納入監(jiān)測結(jié)果表達(dá)的改進(jìn)之中；(3)在課程教學(xué)中不斷滲透環(huán)境監(jiān)測職業(yè)倫理、監(jiān)測規(guī)范及業(yè)務(wù)流程、監(jiān)測團(tuán)隊協(xié)作的相關(guān)內(nèi)容，以進(jìn)一步提高學(xué)生的通用能力。