基于有限教學資源的環境監測實驗課程改革與實踐

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(東北林業大學林學院)

環境監測實驗是環境監測教學的重要組成部分，它是理論與實踐相結合的教學過程，是課堂理論知識的繼續、補充和深化。環境監測實驗是培養具有創新精神和實踐能力應用型人才的重要實踐環節，通過課程學習，可培養學生分析問題、解決問題的能力，提高學生的實踐能力。目前，環境監測實驗教學資源主要表現在實驗教學隊伍短缺、驗證性實驗居多、儀器設備數量不足等方面，且因課程體系不完善、教學和考核模式單一等問題，影響了環境監測實驗教學水平及學生實踐動手能力的提高。筆者以東北林業大學的環境監測實驗為研究對象，分析了教學實踐改革效果，為提高環境監測實驗教學質量，培養創新型人才提供理論參考。

一、環境監測實驗教學資源有限性的主要體現

1.支持系統資源的有限性

在環境監測實驗教學開展過程中，實驗設備資源、教師資源的不足，阻礙了教學質量提高和學生整體實驗能力提高。環境監測實驗中，因實驗設備數量少、設備老化問題常出現教師操作學生看的情況，影響了實驗進程。實驗教師要在實驗準備、課程講授、報告批閱等環節實施工作，因工作量較大沒有更多的精力進行相關培訓，制約了教師綜合素質的提高及嚴重影響教學效果。傳統環境監測實驗以驗證性實驗為主，此類實驗學生只會按部就班地做實驗缺乏獨立思考，不利于學生獨立解決問題和創新能力的提高。

2.教學環境的有限性

實驗教學中，教學場地資源均可滿足教學的需求，但教學材料存在的不足或教學材料選用不當都會影響教學質量的提升，針對現有設備的測試方式合理選擇教學資料是改善教學效果的關鍵。同時，環境監測實驗教學中，采用傳統的傳授式教學模式，多以教師演示儀器操作為主，學生全面參與儀器操作的缺失及缺乏師生交流，不能充分調動學生們的學習熱情，嚴重影響了實驗教學效果和學生實驗能力的提高。

3.考核模式單一

目前，環境監測實驗課程的考核主要是教師對學生的考核，對教師的考核僅是網絡測評，未實行全程考核，不利于教師了解自身的教學狀態和學生的建議，進而影響了措施的改進和教學水平的提高。教師對學生的考核僅包括實驗報告評閱和期末考試兩方面，也缺乏全程考核機制，無法動態掌握學生的實驗能力。

4.忽視學生資源的開發

傳統環境監測實驗教學以教師為課程的主導，學生并未體現主體地位，學生資源未得到合理的開發，課前的實驗準備和課中的實驗儀器操作，多由教師或少部分同學完成，并未給學生創造更多參與實驗的機會，這樣就會出現，少數做、多數看的現象發生，“拿來主義”是學生實驗能力良莠不齊的主要誘因。

二、環境監測實驗教學優化改革

1.優化實驗課程體系

環境監測實驗課程設置要以學生實驗能力提高為核心，獨立實驗為導向。為此，本實驗課設置：驗證性實驗、綜合性實驗和開放性實驗三類，其中空氣污染物監測設置空氣中顆粒物含量測定和空氣中二氧化硫含量測定實驗為驗證性實驗；水質物理指標測定、污水中溶解氧測定、污水中COD測定和污水中氨氮測定實驗為綜合性實驗；發汞含量測定和土壤中重金屬含量測定為開放性實驗。不同類型實驗提出不同要求，驗證性實驗要求學生掌握實驗基本操作，綜合性實驗要求學生具備實驗設計、測試和分析能力，開放實驗要求學生獨立完成實驗。

2.優化教師和教學設備資源

目前，環境監測實驗課程，普遍存在1名教師指導兩個班級的現象。以8個實驗項目，2個班級為例，在整個實驗教學周期，教師要準備實驗、課堂教學、報告批閱、實驗反饋，高強度的工作，勢必影響教師的教學態度和教學效果。為了提高教師的工作能力和教學效果，采用實驗課程小組的形式，即1門環境監測實驗課程由2～3名教師共同完成。

在實驗設備相對充足的情況下，同時開展實驗；設備不充足的情況下，調時開啟實驗或開放實驗，調時開啟實驗，就是每2組或每4組先于其他組開啟實驗，另外組學習和熟練設備操作；間隔一定時間后，另外組再開啟實驗；實驗用時長、設備少的實驗，如土壤中鉛含量測定實驗，進行開放實驗。同時實驗教師要加強現有有限設備的日常維護工作，保證實驗順利進行。

3.優化配置教學材料

在環境監測教學，避免單一教材指導學生實驗，應優選目前環境監測中常用的國家監測方法標準，合理選擇實驗教材，同時教師應將實驗教學中總結的實踐經驗講授給學生。學生在主體實驗教材引領下，通過自行查閱國家標準監測方法和文獻方法，作為實驗指導的補充，這也提高了學生查閱文獻的能力。

4.營造輕松、安全的實驗教學環境

實驗教學有別于理論教學著重體現實操性。在實驗教學中教師要充分利用“情景教學”的實用性，將實驗形象化“烹飪”，以此激發學生的實驗興趣，要求學生通過拍攝圖片等形式記錄實驗現象，了解實驗可能出現問題的環節，利于針對性的解決具體問題。實驗中教師應強調有效防護的重要性，并提供必要的防護器具，如防酸堿手套、口罩及密封無污染擴散實驗裝置等。

5.優化教學模式和考核模式

本研究采用“情景教學模式”“進階式教學模式”及全程考核學生、分階段考核教師的考核模式。對于學生考核主要有課前考核、課中考核、課后考核。課前考核通過提問方式，了解學生的預習狀態，有針對性的對重點內容講解；課中考核教師采取觀察學生實驗操作方式，此考核過程可規范學生實驗操作；課后考核通過實驗報告的撰寫的評閱和期末理論考試相結合，通過全過程考核給予綜合評定。教師考核分中期和期末兩次，考核采用問卷調查形式，主要內容：教師的教學方法、實驗內容的合理性、設備講解充分性、存在的問題和建議等。教師匯總學生的考核建議，及時改進實驗教學不足之處。

6.合理開發學生資源

學生資源的開發主要還要以教師的引導為基礎，可采用“輪流組長制”，即每次實驗課由組內1名同學擔任組長，組長的任務是協調和組織好組內的實驗準備和操作分工等安排，一門實驗課每位同學會擔任2次實驗組長，通過擔任組長學生會提高組織協調能力和提高合作意識。

三、環境監測實驗教學改革實踐效果

1.課程體系優化效果分析

學生通過驗證性實驗學習，理解了環境樣品的采樣方法、測定原理、測定過程、儀器操作等基本實驗過程。污水中COD測定和污水中氨氮測定等綜合性實驗，學生在教師的指導下，獨立設計實驗方案，通過樣品采集-實驗樣品測定-數據分析-報告的總體執行，學生全面理解和掌握環境監測具體的工作流程和實驗關鍵，提升了獨立完成實驗和數據分析的能力。發汞含量測定開放性實驗中，學生自行準備實驗樣品、進行預處理，獨立完成實驗。通過課程體系優化，實現了各階段的教學目的，學生實驗能力得到了提高，為日后獨立完成科研和環境監測具體工作奠定了堅實的基礎。

2.教師和設備資源優化效果分析

在實驗課程開設中，青年實驗教師主要指導儀器操作，中年教師經驗豐富可具體指導實驗操作，中青年教師的相互補充促進，不僅利于實驗教學經驗的總結和交流，且對提高教學質量有推動作用。開發實驗教師資源，優化教學組合為實驗教學順利、高質量完成的提供了強有力保障。

本課程將25人分為8組，啟動調時實驗和開放實驗后，學生均有操作實驗設備的機會，且解決了測試終端“儀器通道擁擠”問題；開放實驗保證有限教學設備充分被學生接觸，學生得到應有的訓練。同時加強設備的日常維護，也為設備的可用性提供了保障。優化好教學設備資源的利用時段，可解決設備資源有限對實驗教學的瓶頸問題。

3.教學材料優化效果分析

實踐表明，學生通過教學材料的補充、完善，提高了自行查閱文獻資料的能力，為后期自己開展科研實驗和獨立完成監測任務提供了思路。學生通過主線教學輔以自行補充，避開了指導上的“形而上學”，能夠具體分析、具體解決，這是綜合能力提高的有效體現。

4.實驗環境改善效果分析

在輕松的實驗環境下，學生可做到依操作流程實驗，認真記錄實驗狀態，提高實驗效率，師生互動、安全防護，使實驗在高效、安全的環境下進行，可打消了學生對實驗安全問題的顧慮，更提高了學生的主動性和安全防護意識。

5.教學和考核模式改革效果分析

“情景教學”“進階式教學”模式實施，學生的實驗興趣和學習的主觀能動性得到了提高，學生在不同學習階段得到相應的訓練，實驗能力循序漸進得到提高。優化考核模式后，學生能從考核中知道自身不足并及時改進；加強對教師的考核，對于教師發現教學問題、改進教學方法、提升教學質量，提高教學能力有極大的推動作用。通過教學模式和考核模式的改革，促進實驗教學整體水平的提高。

6.學生資源開發效果分析

“輪流組長制”的實施，課前組長主動組織非臨用試劑的配制，對實驗有了初步的認知，這為提高課堂效率提供了保障。同時，協調好組內成員的實驗分工，避免學生疏離課堂狀態發生，學生通過“輪流組長制”調動了實驗積極性?？梢妼W生資源的開發可提高課堂效率、學生主動實驗的積極性和實驗動手能力。

四、結語

優化實驗教師組合利于實驗教學效果和教師能力的提高；教學材料和設備資源優化提高了學生的學習效率和綜合實驗能力；良好實驗教學環境保證了教學順利開展；學生資源開發對激發學生學習興趣和提高實驗能力提供了保障。有限實驗教學資源優化改革要持續推進，以此來提高環境監測實驗教學水平的不斷提高。