《環(huán)境監(jiān)測》課程創(chuàng)新性實驗教學(xué)改革＊

李榮喜，雷 敏，余取民，楊 珊，宋 勇

(長沙大學(xué)生物工程與環(huán)境科學(xué)系，湖南 長沙 410003)

《環(huán)境監(jiān)測》課程創(chuàng)新性實驗教學(xué)改革＊

李榮喜，雷 敏，余取民，楊 珊，宋 勇

(長沙大學(xué)生物工程與環(huán)境科學(xué)系，湖南 長沙 410003)

遵從我校環(huán)境工程專業(yè)定位，利用學(xué)校的天然條件，以培養(yǎng)綜合性、創(chuàng)新性大學(xué)生為目的，針對《環(huán)境監(jiān)測》實驗教學(xué)所存在的一些問題，提出了一些具體的教學(xué)改革方案和措施，將環(huán)境監(jiān)測實驗教學(xué)與周邊環(huán)境相結(jié)合起來，服務(wù)于地方發(fā)展.

實驗教學(xué);綜合創(chuàng)新性;教學(xué)改革;環(huán)境監(jiān)測

我校環(huán)境工程專業(yè)是立足長沙，面向湖南經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展需要，培養(yǎng)基礎(chǔ)厚實、適應(yīng)能力強(qiáng)、具有良好科學(xué)人文素養(yǎng)的環(huán)境工程學(xué)科高級工程技術(shù)人才.培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)社會主義建設(shè)需要，德智體全面發(fā)展，具有創(chuàng)新精神和實踐能力，要求學(xué)生重點掌握環(huán)境污染控制原理、污染物治理技術(shù)和工程設(shè)計等系統(tǒng)的環(huán)境工程專業(yè)理論知識.而環(huán)境監(jiān)測是一個涵蓋監(jiān)測網(wǎng)設(shè)計、采用與分析技術(shù)方法、質(zhì)量控制與質(zhì)量保證以及信息管理的系統(tǒng)性學(xué)科，是環(huán)境類專業(yè)必修課，也是學(xué)習(xí)環(huán)境類其他課程的基礎(chǔ)，環(huán)境工程學(xué)、環(huán)境化學(xué)、環(huán)境物理學(xué)、環(huán)境生態(tài)學(xué)、環(huán)境地學(xué)、環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)和環(huán)境管理學(xué)等都需要在了解、評價環(huán)境質(zhì)量及其變化趨勢的基礎(chǔ)上進(jìn)行［1］.因此，真正掌握這門課程并能加以實際應(yīng)用對環(huán)境科學(xué)和環(huán)境工程專業(yè)的學(xué)生極其重要.

由于環(huán)境監(jiān)測在專業(yè)培養(yǎng)中具有重要意義，如何進(jìn)行教學(xué)改革，特別是實驗教學(xué)，使學(xué)生掌握扎實的監(jiān)測技術(shù)，更好的服務(wù)社會是一個重要的問題.

1 實驗教學(xué)改革的必要性

《環(huán)境監(jiān)測》是以監(jiān)測技術(shù)為主的課程，涉及到水和廢水監(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，可見其涉及范圍非常廣泛，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)計能力，提高學(xué)生解決實際問題、解決環(huán)境污染應(yīng)急監(jiān)測問題的能力已經(jīng)成為專業(yè)課程共同探討的問題［2，3］.

綜合、創(chuàng)新性實驗是學(xué)生在掌握理論知識的基礎(chǔ)上，通過查閱資料和參考文獻(xiàn)，設(shè)計出一種相對科學(xué)的實驗方案，涉及實驗?zāi)康摹嶒灧椒ā嶒瀸嵤⒔Y(jié)果與分析，并在指導(dǎo)老師的修訂下，使實驗方案具有較高的可行性，然后由學(xué)生獨立完成實驗任務(wù)，并在實施的過程中主動學(xué)習(xí)，不斷進(jìn)取［4］.

2 教學(xué)存在的問題

目前，我校所開設(shè)的實驗項目為32個學(xué)時，與理論課時48學(xué)時的比例為2:3，占總學(xué)時40%，所占比例相當(dāng)大，突出我校培養(yǎng)學(xué)生實際動手能力的重要性與關(guān)注度.盡管如此，但還是存在如下問題:

2.1 教學(xué)手段單一

由于實驗條件的限制，實驗內(nèi)容一般是由指導(dǎo)老師采用黑板講解，從實驗?zāi)康摹⒃怼⒉僮鞑襟E和注意事項，然后學(xué)生按照講義一步步完成實驗，但是一些工藝原理比較復(fù)雜、抽象化的東西，學(xué)生根本就得不到很好的理解，這種注入式的講解教學(xué)手段雖然讓學(xué)生完成了實驗操作，卻不能激發(fā)學(xué)生在實驗過程中的求知欲望與激情，始終處于一種被動的狀態(tài).一個實驗完成后，實驗成功了，學(xué)生得到數(shù)據(jù)，卻不會分析;實驗失敗了，學(xué)生不知從何找原因.而環(huán)境監(jiān)測實驗是一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，涉及的知識面寬、影響實驗因素多.學(xué)生在基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)階段經(jīng)過了分析化學(xué)、儀器分析等實際操作的訓(xùn)練后，使學(xué)生產(chǎn)生了一種習(xí)慣性的依賴思維，能夠利用原有的實驗基本技能完成操作，但是缺乏獨立思考能力，缺乏解決問題的能動性.許多學(xué)生在做畢業(yè)論文時都反映，在平時的專業(yè)實驗中什么都沒學(xué)到，什么都不記得了，又要重新查找與探討.

2.2 實驗內(nèi)容簡單，綜合性不強(qiáng)

環(huán)境監(jiān)測教學(xué)內(nèi)容較多，涉及到水、氣、固、土壤、放射性五大區(qū)域內(nèi)的各類樣品的采樣、處理方法、檢測方法、儀器工作原理等多方面.由于課時有限，課時的規(guī)范性，老師按本宣科，只能選擇一些具有代表性的實驗項目，實驗內(nèi)容如表1所示，學(xué)生按部就班完成實驗，缺少綜合、連貫性學(xué)習(xí).

表1 環(huán)境監(jiān)測實驗內(nèi)容

從以上的項目可知，實驗都是針對一些具體的實驗指標(biāo)進(jìn)行測定，是對書本的一種直觀復(fù)述，缺乏設(shè)計性實驗.學(xué)生通過實驗掌握了實驗技能，但是卻不能運用到實際生活中，如要學(xué)生對“湖泊水體富營養(yǎng)化評價”、“校園空氣質(zhì)量評價”等，學(xué)生則不知從何入手.

3 創(chuàng)新性教學(xué)改革

環(huán)境監(jiān)測是一門實踐性很強(qiáng)的專業(yè)技術(shù)課，實驗教學(xué)不再是過去驗證性實驗，從實驗內(nèi)容的設(shè)計、實驗過程的組織實施到實驗教學(xué)考核的整個過程，應(yīng)始終以人才培養(yǎng)目標(biāo)為導(dǎo)向，強(qiáng)化學(xué)生的能力培養(yǎng).

3.1 因材施教，設(shè)計教學(xué)內(nèi)容

合理設(shè)置該課程的教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生實際應(yīng)用能力.實驗教材是實驗課的指南，實驗教材應(yīng)突出技術(shù)與方法，在編寫上著眼于課程本身和專業(yè)定位的特點.因此，我們編寫了一本針對我校環(huán)境工程專業(yè)實驗教學(xué)特點的《環(huán)境監(jiān)測實驗講義》，實驗內(nèi)容既有基礎(chǔ)性的實驗，又有綜合性、設(shè)計性實驗，同時，實驗內(nèi)容緊跟環(huán)境監(jiān)測發(fā)展方向，引導(dǎo)學(xué)生注意把握環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展方向，并能舉一反三.該教材經(jīng)過06、07、08三級本科生使用，取得了良好的效果.

3.2 教學(xué)手段多樣化

采用傳統(tǒng)教學(xué)和多媒體教學(xué)相結(jié)合的方式進(jìn)行授課.簡單明了的以及邏輯性強(qiáng)的知識點，如在反應(yīng)過程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式，采用黑板講解;若是涉及到復(fù)雜的反應(yīng)、儀器設(shè)備運行抽象的可采用動畫演繹;實驗優(yōu)化條件控制以及實驗數(shù)據(jù)處理利用計算機(jī)模擬;模擬實驗可用于實驗設(shè)計控制與結(jié)果分析.

積極鼓勵學(xué)生參與到實驗準(zhǔn)備工作中，玻璃器皿的清洗與準(zhǔn)備、標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制、實驗試劑的配制、儀器設(shè)備的運行維護(hù)等.如在BOD5的測定實驗中，需要準(zhǔn)備氧化劑硫酸錳，在標(biāo)準(zhǔn)方法中直接配制，但實際上在配制溶液時需要加入一定量的酸，以防水解，這樣就能培養(yǎng)學(xué)生解決實驗準(zhǔn)備過程中碰到的各類問題的能力［5］.

3.3 改革實驗?zāi)Ｊ剑詫W(xué)生為中心

以往的實驗教學(xué)模式，都是教師要求學(xué)生按照實驗教科書的規(guī)定進(jìn)行指定的實驗，雖然對提高學(xué)生實驗技能具有一定的價值，但是在能力培養(yǎng)上存在局限性.我們應(yīng)遵從專業(yè)培養(yǎng)的目的，對實驗進(jìn)行改革，由完全的操作性實驗上升為綜合性實驗、設(shè)計性實驗相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力.如，提供一些儀器，由學(xué)生自由選擇，4－5人一組，設(shè)計一個實驗方案.為了完成這個任務(wù)，學(xué)生分工合作，查找資料，設(shè)計實驗，選擇實驗地點、時間，設(shè)計擬解決的問題，并提供實施技術(shù)方案.

湖泊水體富營養(yǎng)化評價:

1)實驗?zāi)康?對湖泊水體進(jìn)行評價;2)對象:湖泊;

3)采樣:監(jiān)測布點及采樣依據(jù);

4)水體富營養(yǎng)化形成及其規(guī)律，相關(guān)控制指標(biāo)為TP、TN.各指標(biāo)分析方法的選擇及選擇依據(jù)，一般選擇易于操作、對環(huán)境無二次污染的方法、靈敏度較高的分析方法，確定后，還需對實驗儀器設(shè)備、試劑的配置、樣品的前期處理等方面進(jìn)行準(zhǔn)備;

5)水體營養(yǎng)化程度評價，采用國家標(biāo)準(zhǔn)方法和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方法;

6)水體富營養(yǎng)化的特征;

7)水體富營養(yǎng)化的污染來源及其污染控制對策分析;

8)水體富營養(yǎng)化的形成機(jī)制及其防治;

9)監(jiān)測結(jié)果報告及相關(guān)分析;

10)實驗設(shè)計綜合報告.

3.4 設(shè)立綜合、創(chuàng)新性實驗基地，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

在專業(yè)實驗現(xiàn)有條件的基礎(chǔ)上，設(shè)立綜合、創(chuàng)新性實驗基地，為學(xué)生提供一個理論聯(lián)系實踐、綜合運用知識、進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新的平臺，發(fā)揮學(xué)生的積極性和主動性，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊意識，并為理論教學(xué)提供支撐，最終提高學(xué)生的全面綜合素質(zhì).采用“基礎(chǔ)專業(yè)”，“實驗實踐創(chuàng)新 清潔生產(chǎn)”的培訓(xùn)方式，涵蓋基礎(chǔ)實驗訓(xùn)練、專業(yè)實驗訓(xùn)練、結(jié)合校外基地的實習(xí)、大學(xué)生創(chuàng)新項目的申請、清潔產(chǎn)品的研發(fā)等內(nèi)容.如:①湖泊水體富營養(yǎng)研究;②空氣質(zhì)量監(jiān)測及評價;③水體質(zhì)量監(jiān)測及評價;④區(qū)域環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測與評價.

通過多種方式的訓(xùn)練，學(xué)生的實踐和創(chuàng)新能力得到提高，同時學(xué)生在此過程中所學(xué)習(xí)到的又可以嵌入到環(huán)境工程專業(yè)教學(xué)計劃中，使人才培養(yǎng)方案不斷優(yōu)化，使理論課程教學(xué)與實踐運用在不斷的調(diào)整中優(yōu)化.

3.5 實驗教學(xué)與周邊環(huán)境相結(jié)合

實驗教學(xué)的最終目的是要讓學(xué)生能夠運用到科研和實際工作中，同時還能為地方經(jīng)濟(jì)服務(wù).我們根據(jù)學(xué)校依傍瀏陽河和學(xué)校環(huán)境的實際情況，將周邊的水體環(huán)境、大氣環(huán)境等納入到學(xué)生實驗中.如，1)對新裝修房屋室內(nèi)污染物監(jiān)測.常見的監(jiān)測指標(biāo)有甲醛、苯等揮發(fā)性有機(jī)物，發(fā)現(xiàn)污染源和確定污染程度后，提供簡單的消除污染技術(shù)，如采用活性炭吸附這些污染物，活性炭吸附飽和后可加熱解析，再次利用.實驗的目的既讓學(xué)生掌握了實際課題的處理方法，學(xué)會室內(nèi)布點、采樣、采樣器的調(diào)節(jié)使用、數(shù)據(jù)處理以及監(jiān)測評價等內(nèi)容.2)對瀏陽河水體的監(jiān)測及評價.瀏陽河屬于地表水，通過pH、濁度、溫度、色度等物理性指標(biāo)，可從表觀上觀察水質(zhì)是否有污染現(xiàn)象，通過對 COD、BOD、TP、TN、重金屬含量等分析，進(jìn)一步確定瀏陽河是否受污染，以及污染的程度，學(xué)校處于瀏陽河下游段，有污水排放口，這就涉及到采樣點的布設(shè)、采樣及其保存、樣品的前期處理、樣品的分析方法、數(shù)據(jù)處理及評價標(biāo)準(zhǔn)，從而得出結(jié)論，提出污染防治的措施.這樣既有利于學(xué)生既能在實際應(yīng)用中做出快速反應(yīng)，又能在實驗室內(nèi)掌握技術(shù)與方法.

4 結(jié)語

通過實驗教學(xué)項目的改革和實踐，希望該種實驗形式能夠擴(kuò)展到其它課程的實驗教學(xué)中，通過調(diào)整實驗內(nèi)容和采用先進(jìn)、簡單、無二次污染的分析方法使學(xué)生提高實踐能力，掌握課題設(shè)計和實施完成的研究思路，提高解決問題的能力，從而在畢業(yè)論文、工作和研究生學(xué)習(xí)中更好的運用所學(xué)到的技能，適應(yīng)地方專業(yè)人才培養(yǎng)的需要.

［1］奚旦立，孫裕生，劉秀英.環(huán)境監(jiān)測(第三版)［M］.北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社，2004.

［2］蔣欣，聶麥茜.“環(huán)境監(jiān)測”課程綜合設(shè)計性實驗方式及內(nèi)容的改革實踐［J］.高校實驗室工作研究，2006，(1):18 －20.

［3］蔡艷榮.設(shè)計性實驗在環(huán)境監(jiān)測實驗課中的應(yīng)用［J］.實驗室科學(xué)，2007，(4):12 －13.

［4］段曉英，姚天明，楊勇，等.巧設(shè)綜合實驗 提升綜合能力［J］.實驗室研究與探索，2008，(4):97 －99.

［5］國家環(huán)境保護(hù)總局.水和廢水監(jiān)測分析方法(第四版)［M］.北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社，2002.

G642

A

1008－4681(2012)02－0119－02

2011－12－05

湖南省科技廳項目(批準(zhǔn)號:2011sk3113);長沙市科技計劃項目(批準(zhǔn)號:K110710－31).

李榮喜(1966－)，女，湖南桃源人，長沙大學(xué)生物工程與環(huán)境科學(xué)系副教授，碩士.研究方向:環(huán)境監(jiān)測、廢水處理技術(shù).

(作者本人校對)