工程教育專業(yè)認證背景下《環(huán)境監(jiān)測》課程的持續(xù)改進*

王會姣，王建兵，王春榮，于 妍，卜慶偉，劉彥君

(中國礦業(yè)大學(北京)化學與環(huán)境工程學院，北京 100083)

工程教育專業(yè)認證是新時代背景下對未來工程師所受專業(yè)教育進行的質(zhì)量評價，是推動我國工程教育質(zhì)量提升的重要手段，是建設(shè)一流本科專業(yè)的重要舉措。工程教育認證秉承以學生為中心(Student Centered，SC)、以學習成果為導向(Outcomes-Based Education，OBE)、進行持續(xù)改進(Continuous Quality Improvement，CQI)三大核心理念[1-2]。在三大核心理念的引領(lǐng)下，中國礦業(yè)大學(北京)環(huán)境工程專業(yè)結(jié)合學校和專業(yè)特色，積極開展本科教學過程的嘗試和探索，不斷進行專業(yè)課程的持續(xù)改進。

《環(huán)境監(jiān)測》是環(huán)境工程專業(yè)的核心必修課，涉及監(jiān)測位點的布設(shè)、樣品的采集和保存、監(jiān)測指標和方法、結(jié)果統(tǒng)計分析及全過程質(zhì)量控制等內(nèi)容，旨在培養(yǎng)學生運用環(huán)境監(jiān)測的基本原理和方法，進行復(fù)雜環(huán)境問題的污染調(diào)查、質(zhì)量監(jiān)測、污染源監(jiān)測和污染治理效益評價的能力。不僅如此，《環(huán)境監(jiān)測》還是環(huán)境本科生眾多專業(yè)必修課的先行基礎(chǔ)課，對學生后續(xù)專業(yè)課程的學習、實驗技能的培養(yǎng)及科研創(chuàng)新思維的訓練意義重大[3]。因此，本文將在工程教育專業(yè)認證背景下，基于課程大綱的修訂，研究和探討《環(huán)境監(jiān)測》課程的持續(xù)改進。

1 課程目標的持續(xù)改進

在“明德至善，好學力行”的校訓精神和“家國情懷、精英素養(yǎng)、能源特質(zhì)”的人才培養(yǎng)定位下，中國礦業(yè)大學(北京)環(huán)境工程專業(yè)志在培養(yǎng)能在生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域，尤其在能源礦業(yè)污染治理和生態(tài)修復(fù)方面，從事科學研究、技術(shù)開發(fā)、工程設(shè)計、項目管理等工作的創(chuàng)新型工程技術(shù)人才。為了支撐培養(yǎng)目標的達成，本專業(yè)按照工程教育專業(yè)認證的標準，制定了工程知識、問題分析、設(shè)計/開發(fā)解決方案、研究、使用現(xiàn)代工具、工程與社會、環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展、職業(yè)規(guī)范、個人和團隊、溝通、項目管理、終身學習等12項可衡量的畢業(yè)要求，每項畢業(yè)要求分解為更具體的2～4個指標點，每個指標點設(shè)置對應(yīng)的專業(yè)核心課程，以達成環(huán)境工程專業(yè)本科生的畢業(yè)要求和培養(yǎng)目標。

《環(huán)境監(jiān)測》作為專業(yè)核心課之一，在2016版教學大綱中主要用以支撐畢業(yè)要求中的“1工程知識”和“2問題分析”兩項，支撐的指標點分別為“1.3掌握環(huán)境工程專業(yè)和煤炭開采基礎(chǔ)知識，能夠?qū)⑾嚓P(guān)知識用于推演和分析環(huán)境工程問題”和“2.2能夠運用環(huán)境工程基本原理及專業(yè)知識識別、判斷和表達工程技術(shù)問題”，由此確定了本課程的四個課程目標：①掌握環(huán)境監(jiān)測布點、采樣和樣品保存的基本原則及方法，能夠針對復(fù)雜工程中的環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測和污染源監(jiān)測等實際情況進行問題識別，制訂和實施合理的布點采樣及樣品保存方案；②熟悉環(huán)境監(jiān)測相關(guān)的質(zhì)量控制標準、技術(shù)規(guī)范和監(jiān)測方法標準，能夠針對環(huán)境工程實際問題進行系統(tǒng)分析，具備依據(jù)監(jiān)測對象特點判斷應(yīng)執(zhí)行何種標準和規(guī)范的能力；③掌握水體、大氣和土壤等環(huán)境介質(zhì)的常規(guī)監(jiān)測指標及分析測試原理，能夠針對實際工程情況判斷和表達出現(xiàn)的環(huán)境問題，選擇正確的預(yù)處理方法和分析測試方法；④掌握環(huán)境監(jiān)測全過程質(zhì)量控制的原則和方法，能夠系統(tǒng)地分析包括布點-采樣-保存-運輸-分析測試-數(shù)據(jù)處理和表達過程中出現(xiàn)的環(huán)境問題，具備對監(jiān)測全過程進行質(zhì)量控制的能力。

然而，隨著科學技術(shù)的飛躍發(fā)展和監(jiān)測水平的不斷提高，環(huán)境監(jiān)測的儀器工具也在快速迭代更新中，因此有必要在課程教學中補充和更新大型分析儀器的相關(guān)內(nèi)容，以實現(xiàn)《環(huán)境監(jiān)測》的與時俱進與不斷創(chuàng)新。于是在2020版教學大綱修訂中，對課程目標進行如下修改：原課程目標①和②合并為課程目標①，用以支撐指標點1.3；原課程目標③和④合并為課程目標②，用以支撐指標點2.2；同時添加課程目標③熟悉原子吸收分光光度法、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法、離子色譜法和氣相色譜法等現(xiàn)代儀器的測定原理和方法，掌握其在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用，能夠根據(jù)監(jiān)測指標的特點選擇使用合適的分析儀器進行分析和計算，用以支撐畢業(yè)要求“5使用現(xiàn)代工具”和指標點“5.2了解常用的現(xiàn)代儀器、工程工具和信息技術(shù)工具的使用原理與方法，并能夠選擇與使用上述工具對工程問題進行分析、計算與設(shè)計”。

此外，在2020版教學大綱中，《環(huán)境監(jiān)測》課程的開課學期從第五學期調(diào)整為第四學期。這一調(diào)整主要是基于《環(huán)境監(jiān)測》先行基礎(chǔ)課的課程定位，該課程是本科生專業(yè)必修基礎(chǔ)課的“起點”，能讓學生學習后續(xù)專業(yè)課程所必備的基本知識，培養(yǎng)學生后續(xù)專業(yè)課程所必須的實驗技能，鍛煉學生后續(xù)學習工作中不可或缺的科研創(chuàng)新思維。考慮到其他專業(yè)核心必修課開課學期在第五學期及以后，將《環(huán)境監(jiān)測》課程調(diào)整至第四學期是完全合理的，與清華大學等“雙一流”環(huán)境專業(yè)的《環(huán)境監(jiān)測》課程設(shè)置也是高度一致的[4]。

2 教學內(nèi)容的持續(xù)改進

與2016版《環(huán)境監(jiān)測》教學大綱一致，2020版教學大綱指定本課程的主要參考教材為奚旦立主編、高等教育出版社出版的《環(huán)境監(jiān)測》第五版[5]，教學內(nèi)容主要包括緒論、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、環(huán)境污染生物監(jiān)測、物理性污染監(jiān)測、環(huán)境污染自動監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測管理和質(zhì)量保證等九個模塊(章節(jié))，但是每個模塊的主要內(nèi)容及授課學時進行適當改革和調(diào)整。

首先，為達成新版大綱中的課程目標③，在“水和廢水監(jiān)測”教學過程中，會在“水樣的物理指標、金屬化合物、非金屬無機物、有機污染物、底泥及活性污泥的測定”授課過程中，適當補充和添加紫外-可見分光光度計、電感耦合等離子體發(fā)射光譜、離子色譜和氣相色譜等現(xiàn)代儀器的測定原理和方法，通過課程講授、案例分析、課程研討等教學方式，不斷開拓學生的專業(yè)視野，培養(yǎng)學生的科研思維。對應(yīng)的，本章節(jié)的授課學時從9學時增加為10學時，而“空氣和廢氣監(jiān)測”章節(jié)的授課學時從8學時縮短為7學時，總體授課學時保持32學時不變。此外，“環(huán)境污染自動監(jiān)測”章節(jié)也將圍繞環(huán)境空氣質(zhì)量連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)和地表水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)，對分析儀器及其集成系統(tǒng)在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用進行介紹，以支撐新版教學大綱課程目標③的達成。

為及時跟蹤環(huán)境熱點和科研前沿問題，“固體廢物監(jiān)測”和“土壤質(zhì)量監(jiān)測”章節(jié)的教學內(nèi)容也需要進行持續(xù)改進。例如，危險廢物和生活垃圾作為兩類重要的固廢，特別是礦產(chǎn)開發(fā)利用過程中會產(chǎn)生多種工業(yè)危險廢物(如廢礦物油、有機溶劑廢物、蒸餾殘渣)，將在“固體廢物監(jiān)測”章節(jié)進行系統(tǒng)介紹，內(nèi)容包括危險廢物的鑒定方法(急性毒性的初篩試驗，易燃性、腐蝕性、反應(yīng)性、遇水反應(yīng)性的測試方法及浸出毒性試驗)和生活垃圾的監(jiān)測(生活垃圾特性分析、滲濾液分析)。隨著“土十條”的出臺，國家對土壤污染的防治力度和土壤環(huán)境質(zhì)量的改善要求不斷加強，特別是礦山生態(tài)修復(fù)和土地復(fù)墾等內(nèi)容與專業(yè)特色高度相關(guān)。因此，“土壤質(zhì)量監(jiān)測”章節(jié)將在介紹土壤環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測方案，土壤樣品的采集、加工與管理，土壤樣品的預(yù)處理與污染物測定等內(nèi)容的基礎(chǔ)上，就相關(guān)環(huán)境問題和科研熱點開展課堂研討，以增加所學內(nèi)容與實際問題的聯(lián)系，提升學生的學習興趣和專業(yè)認同感。

3 考核方式的持續(xù)改進

在2016版課程教學大綱中，《環(huán)境監(jiān)測》的考核方式及占比主要為，期末考試(70%)+平時作業(yè)(18%)+考勤(6%)+測試(6%)。不難發(fā)現(xiàn)，課程考核方式較為單一，學生在課堂的參與度不高，即學生通過期末考試的突擊學習便可獲得較高的課程分數(shù)，無法體現(xiàn)以學生為中心、全過程學習的教學理念。在教學過程中，盡管教師會鼓勵大家圍繞某個課題進行調(diào)研、PPT展示和分享，但因為考核方式中沒有很好地體現(xiàn)這一部分，學生的參與度和積極性不高，課堂研討沒能達到預(yù)期效果。

針對上述考核過程中的問題，在2020版教學大綱中，考核方式更加多元化，主要包括期末考試(70%)+平時作業(yè)(15%)+考勤(5%)+期中測試(5%)+課堂研討(5%)。首先，考核方式中增加了課堂研討的部分，學生自愿結(jié)合形成4～6人的學習小組，教師在開課前結(jié)合環(huán)境熱點和課程重難點確定研討方向，學生根據(jù)研討方向進行文獻調(diào)研和組內(nèi)討論確定研討課題，然后以組為單位進行課程PPT匯報與展示，與老師和班級其他同學進行交流探討，課程匯報的評分由教師和各學習小組共同完成，以更好地激發(fā)學生的主人翁意識和課堂研討的積極性，提高課程學習效果。此外，課程將在進行一半時進行一次期中測試，以督促學生及時掌握前期所學知識點，養(yǎng)成全過程學習的優(yōu)良習慣。期中考試題型設(shè)置與期末考試類似，主要包括填空題、簡答題、判斷題、案例分析題和計算題等，旨在使學生熟悉期末考試題型，運用所學知識分析、解決環(huán)境監(jiān)測問題。

4 課程質(zhì)量的持續(xù)改進

在修訂專業(yè)培養(yǎng)方案和課程教學大綱的基礎(chǔ)上，按照組織架構(gòu)和制度文件的相關(guān)規(guī)定，《環(huán)境監(jiān)測》作為專業(yè)核心課程，需要進行課程質(zhì)量評價，以實現(xiàn)課程質(zhì)量的持續(xù)改進。

《環(huán)境監(jiān)測》課程質(zhì)量評價的具體流程為：在課程結(jié)束后，任課教師收集用于課程評價的各項材料，包括教學準備材料(教學大綱、教案)、課程考核材料(作業(yè)、測試、期末試卷、試卷審查表、課程小結(jié))、教學過程質(zhì)量監(jiān)控記錄(聽課記錄、學生評教、座談會記錄)，課程負責人審核評價材料與課程目標的相關(guān)性。在各項材料均相關(guān)的前提下，對課程目標的整體達成與個體達成情況進行定量自評，即將課程考核內(nèi)容、考核環(huán)節(jié)按照課程目標進行分解和占比統(tǒng)計，然后將每個學生在每個考核環(huán)節(jié)的得分進行計算和分析，完成個體對課程目標的達成情況評價，進而得到《環(huán)境監(jiān)測》課程各項課程目標的整體平均達成度，將課程目標的達成情況與往屆學生的情況進行比較，有針對性地提出改進和幫扶措施。在此基礎(chǔ)上，本科教學工作組采用會議研討與專家打分相結(jié)合的方法，從教學環(huán)節(jié)、教學過程質(zhì)量監(jiān)控環(huán)節(jié)、考核環(huán)節(jié)、課程目標達成情況自評結(jié)果等四個維度，對課程質(zhì)量進行定性和定量評價，然后根據(jù)四個維度的權(quán)重和得分進行加權(quán)計算，得出《環(huán)境監(jiān)測》課程質(zhì)量綜合評價得分。最后，本科教學工作組根據(jù)綜合評價結(jié)果，開展會議研討，形成持續(xù)改進的建議，不斷提高和完善課程質(zhì)量(詳見圖1)。

圖1 《環(huán)境監(jiān)測》課程的質(zhì)量評價流程

5 結(jié) 語

《環(huán)境監(jiān)測》是環(huán)境工程專業(yè)的核心必修課，是眾多專業(yè)課程的先行基礎(chǔ)課。本文在環(huán)境工程專業(yè)認證的背景下，基于課程教學大綱的修訂，從課程目標、教學內(nèi)容、考核方式、課程質(zhì)量四個方面，研究和探討了《環(huán)境監(jiān)測》課程的持續(xù)改進：在新版教學大綱中增設(shè)“了解現(xiàn)代儀器工具”的課程目標，用以支撐“使用現(xiàn)代工具“的畢業(yè)要求；根據(jù)教學目標和環(huán)境前沿熱點，對教學內(nèi)容進行持續(xù)性補充和更新；對考核方式進行多元化改革，增設(shè)課程研討環(huán)節(jié)，倡導以學生為中心、全過程參與的課程理念；將課程質(zhì)量評價用于《環(huán)境監(jiān)測》的持續(xù)改進，從而將工程教育專業(yè)認證的理念和舉措落到實處。