基于“OBE”和“新工科”理念的《環境監測》實驗教學改革

賀君 宋來洲 王秀麗 張志輝

摘? 要：環境監測實驗教學是環境監測課程實踐教學的核心，不僅要培養學生的實驗分析能力和操作能力，而且要提高學生的知識應用和創新能力，是踐行新工科人才培養和OBE教學理念的重要手段。文章以學生實踐技能提升為核心，革新環境監測的實驗教學內容，改進教學方法，優化考核方法，加強實踐教學環節。實踐表明：以學生為中心，以學習成果為導向的教學改革，極大地提高了學生的積極性，使學生加深對理論知識的理解和應用，提高從事環境監測工作的綜合素養。

關鍵詞：OBE;新工科;環境監測實驗教學;教學改革

Abstract： Environmental monitoring experimental teaching is the core of the practical teaching of environmental monitoring courses. It is not only to cultivate students' experimental analysis ability and operation ability， but also to improve students' knowledge application and innovation ability. This article takes the improvement of students' practical skills as the core， reforms the experimental teaching content of environmental monitoring， improves teaching methods， optimizes assessment methods， and strengthens practical teaching links. Practice has shown that： student-centered and learning-oriented teaching reform has greatly improved the enthusiasm of students， deepened their understanding and application of theoretical knowledge， and improved their comprehensive literacy in environmental monitoring.

Keywords： Outcome-Based Education; new engineering; environmental monitoring experiment teaching; teaching reform

近年來，隨著霧霾、光化學煙霧、黑臭水體、地下水污染、土壤污染等環境問題的大面積爆發，我國的環境污染問題日趨嚴峻，環保工作任重道遠，這種環境危機對環境從業工作者提出了更高的要求。黨的十八大提出“推進生態文明建設，建設美麗中國”目標要求，更加要求環境保護工作者具備高素質的專業技能。作為人才培養搖籃的高等院校，環境工程技術人員的培養質量至關重要。環境監測課程是環境工程專業重要的專業基礎課之一，不僅要求學生對理論知識有深入的了解，更強調知識的實際應用環節。該課程主要針對水和廢水、空氣和廢氣、固體廢物、土壤、環境污染生物和物理性污染等方面，介紹監測過程中的監測方案制訂、樣品的采集與保存、樣品的預處理與測定、數據分析與處理、質量保證等理論知識，而對應的實驗教學環節要求培養學生對污染指標進行監測的實際動手能力，使學生具備扎實的理論知識和熟練的操作技能，提高學生從事環境監測相關工作的綜合素質，進而為環境工程領域培養高素質的環境監測技術人才[1-2]。

“OBE”教育理念是基于產出的教育模式，強調學習成果為導向[3];“新工科”理念的內涵是以立德樹人為引領，以應對變化、塑造未來為建設理念，以繼承與創新、交叉與融合、協調與共享為主要途徑，培養未來多元化、創新型卓越工程人才[4]。燕山大學環境工程專業的“環境監測”課程已開設十年有余，采用理論教學與實驗教學相結合的教學方法，取得了一定的教學效果。但隨著OBE教育理念的深入開展，新工科人才培養、工程教育專業認證、建設一流大學和一流學科新的背景，社會和企業對環境監測技術人員應用技能的新要求，環境監測實驗教學改革急需進一步優化和調整。國內各個高校主要側重于課程的整體性改革，對實驗教學內容改革還不夠深入[5-8]。本文以環境監測技術的實踐應用為抓手，革新環境監測實驗教學方案，優化調整其實踐教學內容，革新其教學方法、細化其教學要求，優化其考核方式，強化學生環境監測實踐技能的培養，力求提升學生的工程實踐技能和創新能力，使學生具備系統的工程監測的專業技能，繼而具備解決環境領域復雜工程問題的能力。

一、方案設計

（一）優化實驗項目

課程在環境工程專業屬于專業必修課，共計56學時，其中課堂授課26學時、實驗30學時。共開設9個實驗，分別為：水樣化學需氧量的測定，廢水中氨氮、硝氮測定，廢水中磷酸鹽的測定，水體濁度、色度測定，水樣生化需氧量（BOD5）的測定，原子吸收法測定銅和鋅的含量，化學廢液中鎳離子的測定，廢水中鈣鎂離子的測定，氣相色譜法檢測土壤中有機農藥含量。這些實驗內容過于分散，各個項目之間沒有相關聯系，缺少工程應用背景，造成學生知識點零散、專業視野狹窄、工程實踐技能欠缺等問題。因此，按照OBE理念模式的要求，一切以學生為中心，以學生的需求作為改革的出發點，我們對實驗教學內容進行了優化設計，將實驗內容分成三級項目實驗、認知實驗和開放性實驗三個模塊。結合環境污染治理工程、環境影響與評價、環境工程驗收以及環境應急事件處置等工程實踐對環境監測工作要求的應用背景，對之前的9個零散的，互不相關的實驗項目進行刪減與整合為4個三級項目，分別為：地表水和污水的水質檢測與分析評價，土壤中重金屬和有機農藥的檢測與分析評價，校園環境空氣質量評價、宿舍樓噪聲環境質量評價。每個三級項目為一個綜合的實驗項目，其中又包含著幾個獨立的檢測項目，不僅讓學生掌握學會每個檢測項目的實際操作，而且讓學生了解每個檢測項目的相互關系，最終對其檢測目標給出綜合性的分析評價。具體包含的實驗如表1。

（二）改進教學方法

翻轉課堂是指重新調整課堂內外的時間，將學習的主動權由教師轉移給學生。在這種先進的教學模式下，學生能夠更專注于主動的基于項目的學習，共同研究本專業領域內熱點問題，從而對專業的前沿和熱點問題獲得更深層次的理解。借鑒“翻轉課堂”的新興教學模式理念[9]，本改革中的三級項目實驗、認知實驗和開放性實驗涉及的所有實驗教學內容的開展都以學生為中心，使學生成為教學活動的主體，這樣能夠最大限度的激發學生的主觀能動性，在完成項目的整個過程中，培養學生初步設計合理的監測方案和完成整個監測工作的實際動手能力和創新能力;教師在整個教學過程中充分發揮引領作用，給予學生幫助與指導，輔助學生完成整個教學活動。

（三）開設認知實習

認識實習是對課本基礎知識的鞏固加深和拓展，安排學生到實際工作崗位的環境去參觀，去了解今后將要工作（實習）的環境，增加對將要從事的職業崗位的初級認識。本改革組織學生到環境監測站或第三方檢測公司進行實地參觀學習。環境監測站主要負責所在地區環境質量監測工作，學生可以參觀監測站各種檢測儀器，了解各項規章制度，查閱監測報告，系統的學習樣品的采集、保存、測定和數據處理等環節;在第三方檢測公司重點學習其編制的“建設項目環境保護竣工驗收報告”，了解企業自主驗收的各項法律法規、熟悉報告的編寫過程，尤其是報告中的各項檢測項目的采樣、布點、檢測和質量保證等內容，為畢業后實際工作提供經驗的積累。

（四）開設開放性實驗

開放性實驗[10]開展以重點實驗室為依托，以雙創導師制為引導，要求學生至少參與1項開放性實驗，學生可依據自己的興趣和特長，申請開放性實驗室的使用，完成從項目的選題到監測方案的設計，再經科學的試驗過程，完成課題的整個過程。題目可以由指導老師提供，比如《秦皇島地區酸雨調查分析》、《某地區地表水氟離子污染情況分析》、《某河流水質現狀監測及評價》、《某地區空氣環境質量現狀監測及評價》和《某企業噪聲污染現狀監測及評價》等。

（五）優化考核方法

傳統的考核方法采用單一的實驗報告成績評定環境監測實驗成績，本次改革將考評體系分為由課前預習（10%）、三級項目報告（40%）、實習報告（25%）和開放性課題報告（25%）四部分組成，課前預習主要是針對4個三級項目報告前的預習，要求學生了解項目背景、熟悉測定方法、設計好監測方案;三級項目報告成績由4個三級項目考核組成，按照項目報告的完成情況和學生答辯匯報進行考核;認知實習報告要求學生根據參觀的環境監測站或第三方監測機構的學習內容，寫出心得與收獲;開放性課題報告要求學生按照老師指定的題目，設計實驗、進行監測、完成數據處理與分析和撰寫報告。

二、教學效果

通過上述的教學改革實施，環境監測實驗教學效果得到了明顯的提升，主要體現在以下幾個方面：

（一）調動學生積極性，學生主動學習

原有的實驗教學方法實施時，學生只是按部就班的按照試驗指導書上的試驗進行簡單的驗證實驗，而項目式教學和開放性課題的開設，需要學生通過查閱課本知識和背景知識，針對具體問題進行分析、設計系統的監測方案、進行實驗、數據處理、分析和評價，需要把課本理論知識靈活運用到工程監測實踐中，這就極大地調動了學生的學習興趣，這樣學生就成為了課堂的主體;認知實習的實施，使學生環境監測在環境領域實際工作中的應用有了直觀的認識，認識到監測技能在將來工作中的重要性，感受到了要成為高素質環境監測技術人才的不足，促使學生進一步加強監測技能的提升，提高學生的工程實踐能力。

（二）提高學生專業技能和綜合素質

通過三級項目實驗，學生能深刻體會環境監測工作不僅僅是簡單的實驗室測定，而是查閱資料、現場調查、擬定方案、布點采樣、正確保存、樣品測定、數據處理分析、完成報告等一整套工作體系，讓學生掌握環境監測的整體流程;通過認知實習環節，學生能夠了解監測站和第三方檢測公司的基本工作流程，明確環境監測工作的實際應用領域;通過開放性課題的實施，鍛煉學生獨立開展監測領域工作的能力，形成完整的科研過程;這些改革內容的實施，大大提高了學生的專業技能和綜合素質，提高了學生今后從事環境監測工作的市場競爭力。

（三）溝通和團隊協作能力地提高

學生在參與所有教學實踐環節的過程中，尤其是擬定方案、數據分析與評價和報告編制環節中，都需要和指導老師、實驗老師進行溝通與交流，探討方案的合理性，數據的有效性和報告的規范性，這樣師生間的溝通明顯加強，有助于教學效果的提高;項目教學和開放課題研究都是以小組為單位，每個小組需推選有責任擔當的組負責全面工作，所有小組成員要全程參與，組內同學按照組長的要求，分工協作，收集整理資料、信息共享、開展實驗和匯報結果，每個同學間的溝通交流和團隊協作也得到有效提升，有助于學生在畢業后更好的融入到新的團隊。

三、結束語

環境監測實驗教學是環境監測課程基礎知識運用的重要踐行手段，是學生提高環境監測技能的重要抓手，是培養符合新工科要求的優秀環境監測技術人才的重要環節。課題組按照新工科創新人才培養和OBE教學理念，對原有教學內容進行了優化，對教學方法和考核方式進行了革新，推進了環境監測實驗教學的實踐改革，建設了一套具有先進的環境監測課程的教學體系，為培養具備創新能力的環境監測技術人才和各高校環境監測實驗課程教學改革提供借鑒。

參考文獻：

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[10]聶錦霞，余水靜.淺談環境監測課程實驗教學改革[J].高教學刊，2015（23）：136-137.