新工科背景下環(huán)境監(jiān)測實驗教學(xué)改革探索*

劉奕禎，劉 卉，鄧 斌

(湘南學(xué)院化學(xué)生物與環(huán)境工程學(xué)院，湖南 郴州 423000)

隨著生態(tài)文明建設(shè)的大力推進(jìn)，保護(hù)生態(tài)環(huán)境已成為我國基本國策，我國對環(huán)境專業(yè)人才的需求量急增，同時也對從業(yè)人員的素質(zhì)有了更高的要求。為了滿足社會需求，環(huán)境生態(tài)工程專業(yè)日趨成為熱門“新工科”專業(yè)，建設(shè)“新工科”要求工科專業(yè)的課程更注重實用性、綜合性和創(chuàng)新性，旨在培養(yǎng)創(chuàng)新型工程科技人才[1-2]，正契合目前高等教育應(yīng)用型改革和市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。地方應(yīng)用型本科院校環(huán)境生態(tài)專業(yè)教學(xué)改革的主要目的是結(jié)合專業(yè)特點、利用地方產(chǎn)業(yè)及學(xué)校優(yōu)勢推動轉(zhuǎn)型發(fā)展，為地方經(jīng)濟(jì)社會服務(wù)，培養(yǎng)應(yīng)用型技術(shù)人才。

環(huán)境監(jiān)測作為環(huán)境類的專業(yè)基礎(chǔ)課，是一門以實驗為基礎(chǔ)的課程，是培養(yǎng)環(huán)境監(jiān)測人才的必修課，也為后續(xù)專業(yè)課程如水、大氣污染控制提供必要的理論基礎(chǔ)。環(huán)境監(jiān)測實驗可加深學(xué)生對理論知識的理解和鞏固，又能培養(yǎng)學(xué)生動手能力及分析問題、解決問題的能力[3]。

傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測實驗教學(xué)模式很難培養(yǎng)創(chuàng)新型工程科技人才，為了培養(yǎng)創(chuàng)新型人才并更好服務(wù)社會，對實驗教學(xué)模式進(jìn)行科學(xué)改革已勢在必行。

1 環(huán)境監(jiān)測實驗教學(xué)現(xiàn)狀

傳統(tǒng)環(huán)境監(jiān)測實驗教學(xué)與新工科的要求不匹配，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

1.1 實驗內(nèi)容單一

環(huán)境監(jiān)測包含水、氣、聲、固廢等方面污染指標(biāo)的監(jiān)測，但傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測實驗項目單一，一般只涉及水污染指標(biāo)的監(jiān)測，內(nèi)容覆蓋面窄，且實驗內(nèi)容只涉及分析監(jiān)測部分，與分析化學(xué)實驗類似，差異僅是測試項目的不同，但真實環(huán)境監(jiān)測過程復(fù)雜多變，它包含基礎(chǔ)資料收集→實地調(diào)查→監(jiān)測方案制訂→優(yōu)化布點→樣品采集→運送保存→分析測試(包括試劑配制)→數(shù)據(jù)處理→綜合評價等環(huán)節(jié)。實驗內(nèi)容單一導(dǎo)致學(xué)生無法獨立完成環(huán)境監(jiān)測全過程[3]，學(xué)生的應(yīng)變能力和綜合能力得不到培養(yǎng)。

1.2 監(jiān)測方法落后

隨著社會進(jìn)步和人民生活水平的提高，人民對生態(tài)環(huán)境的要求越來越高，環(huán)境監(jiān)測指標(biāo)的國家標(biāo)準(zhǔn)方法和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方法更新較快，但環(huán)境監(jiān)測課程理論和實驗教材更新較慢，導(dǎo)致課程所學(xué)的監(jiān)測方法與日后學(xué)生在工作中使用方法不一致，且實驗教學(xué)過程較少使用大型儀器設(shè)備，如ICP、熒光光譜儀、紫外光譜儀等，但監(jiān)測站和第三方監(jiān)測公司多采用大型儀器設(shè)備進(jìn)行分析測試，這導(dǎo)致學(xué)生畢業(yè)后無專業(yè)優(yōu)勢，無法立即投入到監(jiān)測工作中，這不符合“新工科”對應(yīng)用型人才的要求。

1.3 教學(xué)模式陳舊

目前，環(huán)境監(jiān)測實驗教學(xué)多為教師制訂實驗方案并進(jìn)行講授和演示，學(xué)生機(jī)械完成實驗。在這種教學(xué)模式下，既不能發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，更無法激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲，學(xué)生積極性不高，很少主動思考和提出問題，無思考不創(chuàng)新，這有悖于“新工科”培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的要求。

1.4 課程考核方法不夠合理

環(huán)境監(jiān)測實驗成績一般以實驗報告成績?yōu)橹?，但單從實驗報告來評定成績，無法體現(xiàn)學(xué)生對實驗的掌握情況。反而促使學(xué)生只重視實驗報告的撰寫，忽視動手能力的培養(yǎng)，這與開設(shè)實驗旨在培養(yǎng)學(xué)生的動手能力相違背。

2 環(huán)境監(jiān)測實驗教學(xué)改革措施

環(huán)境監(jiān)測實驗教學(xué)目的是培養(yǎng)符合新工科要求的具有動手能力、分析解決問題能力、創(chuàng)新能力的工程科技人才，對實驗教學(xué)進(jìn)行科學(xué)的改革已刻不容緩，具體措施如下。

2.1 改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容

改變教學(xué)內(nèi)容，首先應(yīng)改變學(xué)生只參與分析測試環(huán)節(jié)的現(xiàn)狀，增加實驗的綜合性，實驗包含實驗試劑準(zhǔn)備、樣品采集、樣品保存、樣品前處理、樣品分析測試和數(shù)據(jù)整理等環(huán)節(jié)，都讓學(xué)生自主完成，在實驗過程中老師參與指導(dǎo)和解疑。實驗內(nèi)容還應(yīng)凸顯出專業(yè)的應(yīng)用性[4]，將環(huán)境樣品取代模擬樣品，由學(xué)生到熟悉的生活環(huán)境中采集樣品，為了了解周邊環(huán)境狀況，得到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，學(xué)生會更專注到實驗中，學(xué)習(xí)積極性和實驗效果均倍增，且在實驗中遇到問題，學(xué)生會自覺反思并設(shè)法解決問題，這樣動手能力和創(chuàng)新能力都得到了培養(yǎng)。同時，學(xué)校與企業(yè)合作，在校園內(nèi)建設(shè)了第三方監(jiān)測公司，將監(jiān)測公司測的實際樣品作為課程實驗樣品，設(shè)計綜合實驗，測定樣品中的各種指標(biāo)，這樣一方面直接與環(huán)境監(jiān)測公司的工作相融合，實驗更具應(yīng)用性，另一方面，監(jiān)測真實復(fù)雜高濃度樣品，學(xué)生面臨的問題更多，他們必須分析和解決更多具體問題，實驗結(jié)果的實用性也讓學(xué)生更有成就感，這樣學(xué)生綜合素質(zhì)得到提高，也進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生對環(huán)境專業(yè)的認(rèn)同感和學(xué)習(xí)興趣。

2.2 改進(jìn)監(jiān)測方法

隨著我國對環(huán)境問題的重視程度日益增加，環(huán)境監(jiān)測指標(biāo)的國家標(biāo)準(zhǔn)方法和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方法更新頻率增加，環(huán)境監(jiān)測實驗內(nèi)容及方法需與時俱進(jìn)，應(yīng)實時更新環(huán)境監(jiān)測實驗教學(xué)大綱及實驗指導(dǎo)書，選用的監(jiān)測方法應(yīng)與行業(yè)同步。監(jiān)測污染物采用的儀器設(shè)備也應(yīng)與時俱進(jìn)，如測尾礦廢水中的多種重金屬元素，選用ICP進(jìn)行測定；測水體中痕量砷，使用原子熒光光譜進(jìn)行測定，與行業(yè)接軌，讓學(xué)生在監(jiān)測實驗中就能接觸大型儀器，并熟練掌握其原理和測試方法，開闊他們的視野，這有助于縮短學(xué)生上崗培訓(xùn)時間，更符合新工科對應(yīng)用型人才的培養(yǎng)模式。

2.3 改進(jìn)教學(xué)方法

實驗教學(xué)是增強(qiáng)學(xué)生的動手能力和實踐技能的重要手段。以往實驗教學(xué)模式，教師過多參與，應(yīng)改變這種教學(xué)模式。應(yīng)由學(xué)生設(shè)計實驗過程，教師起指導(dǎo)和輔助作用，讓學(xué)生學(xué)會合理設(shè)計實驗過程，在此過程中學(xué)會思考和解決問題[5]。

湘南學(xué)院環(huán)境監(jiān)測實驗課程是與湖南乾誠監(jiān)測公司聯(lián)合教學(xué)，公司特派一線監(jiān)測人員與學(xué)校教師一同帶教，教師負(fù)責(zé)實驗理論知識的指導(dǎo)以及實驗方案可行性的評估，監(jiān)測人員負(fù)責(zé)實驗儀器的講解以及分享監(jiān)測過程中可能遇到的問題，這樣學(xué)生能更加順利的開展實驗，為今后監(jiān)測工作積攢經(jīng)驗。

除此之外，還應(yīng)改變傳統(tǒng)的教學(xué)方法，充分利用現(xiàn)代化教學(xué)手段，增設(shè)在線課程內(nèi)容，利用網(wǎng)絡(luò)資源，豐富教學(xué)手段和方法。環(huán)境監(jiān)測實驗在線課堂包含實驗過程演示及注意事項講解，還包含虛擬仿真實驗內(nèi)容，同學(xué)通過操作虛擬仿真實驗，熟悉實驗過程，清楚其原理[4]，課后學(xué)生還可以在線上復(fù)習(xí)實驗內(nèi)容，這有利于學(xué)生充分掌握環(huán)境監(jiān)測實驗的教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)效果。

2.4 改進(jìn)考核方法

為改變重理論輕實踐的現(xiàn)狀，須對以平時成績和實驗報告成績?yōu)橹鞯目己朔绞竭M(jìn)行變革，增設(shè)課前預(yù)習(xí)、課上表現(xiàn)和實驗操作技能考核部分，具體考核細(xì)則和占比如表1所示。增設(shè)課前預(yù)習(xí)成績可激發(fā)學(xué)生預(yù)習(xí)的動力。課上表現(xiàn)，教師應(yīng)增強(qiáng)課上的指導(dǎo)和觀察，記錄學(xué)生的表現(xiàn)情況，有助于培養(yǎng)學(xué)生的動手能力。實驗報告成績評定應(yīng)側(cè)重于監(jiān)測數(shù)據(jù)分析與討論及實驗反思，有利于培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。實驗操作技能考試讓學(xué)生獨立完成環(huán)境樣品的監(jiān)測過程(樣品為合作企業(yè)已測樣品)，考察操作的規(guī)范性及數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，測試結(jié)果與公司監(jiān)測人員所測結(jié)果進(jìn)行比較，考核學(xué)生對實驗各環(huán)節(jié)的掌握情況。該考核體系的四部分相輔相成，可較真實地反映出學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，有利于提高學(xué)生創(chuàng)新能力、動手能力、分析及解決問題能力，提高了學(xué)生今后從事環(huán)境監(jiān)測工作的競爭力，符合新工科培養(yǎng)應(yīng)用創(chuàng)新型人才的初衷。

表1 考核體系

3 結(jié) 語

環(huán)境監(jiān)測實驗課程綜合性、實效性很強(qiáng)，課程建設(shè)的目的是培養(yǎng)學(xué)生實踐能力、分析解決問題的能力和創(chuàng)新能力，但傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測實驗教學(xué)模式很難培養(yǎng)出與時俱進(jìn)符合經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要的人才，基于目前教學(xué)現(xiàn)狀，本文從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方法三方面對環(huán)境監(jiān)測實驗課程進(jìn)行改進(jìn)，旨在提高學(xué)生的實踐綜合能力，以更好的服務(wù)社會。