基于基礎(chǔ)訓(xùn)練及創(chuàng)新潛能培養(yǎng)的環(huán)境監(jiān)測實踐教學(xué)體系研究

高俊敏 魏云梅 吉芳英 何梅 曾潔 袁榮煥 蔣琰

[摘 要] 環(huán)境監(jiān)測是環(huán)境類專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，同時也是一門實踐性很強的課程。為了提高環(huán)境監(jiān)測的教學(xué)質(zhì)量，針對目前環(huán)境監(jiān)測實踐教學(xué)中存在的問題和不足，根據(jù)環(huán)境工程專業(yè)人才的培養(yǎng)目標(biāo)，將環(huán)境監(jiān)測實踐教學(xué)分為實驗教學(xué)和除實驗教學(xué)以外的其他實踐教學(xué)兩部分，從學(xué)生基礎(chǔ)訓(xùn)練及創(chuàng)新潛能培養(yǎng)兩方面考慮，建立了完善的環(huán)境監(jiān)測實踐教學(xué)體系。該教學(xué)體系實行因材施教的分層培養(yǎng)模式，將教學(xué)內(nèi)容與生產(chǎn)實踐相結(jié)合，拓寬了學(xué)生進行環(huán)境監(jiān)測實踐的渠道，在培養(yǎng)學(xué)生基本實驗技能的同時，培養(yǎng)了學(xué)生靈活應(yīng)用知識解決實際問題的能力，對提高學(xué)生工程實踐能力具有積極作用。

[關(guān)鍵詞] 環(huán)境監(jiān)測;基礎(chǔ)訓(xùn)練;創(chuàng)新;實踐教學(xué)

[基金項目] 重慶大學(xué)教學(xué)改革研究項目（2019Y49，2019Y50）;重慶大學(xué)國際學(xué)院全英文課程建設(shè)項目

[作者簡介] 高俊敏（1972—），女，四川雅安人，博士，重慶大學(xué)環(huán)境與生態(tài)學(xué)院副教授，博士生導(dǎo)師，主要從事環(huán)境監(jiān)測研究。

[中圖分類號] G642 ? ?[文獻標(biāo)識碼] A ? ?[文章編號] 1674-9324（2020）43-0115-04 ? ?[收稿日期] 2020-03-19

實踐教學(xué)是高校培養(yǎng)學(xué)生實踐和科研能力等綜合素質(zhì)的重要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生動手能力、創(chuàng)新能力的重要途徑[1]。環(huán)境監(jiān)測是環(huán)境類專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，是后續(xù)專業(yè)課程的基礎(chǔ)性支撐平臺之一，同時也是一門實踐性很強的課程。環(huán)境監(jiān)測實驗是環(huán)境監(jiān)測教學(xué)體系中相當(dāng)重要的組成部分，它是理論與實踐相結(jié)合的教學(xué)過程，是課堂理論知識的繼續(xù)、補充和深化[2]，不僅能加深學(xué)生對課程理論知識的理解和掌握，同時對培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力、創(chuàng)新設(shè)計能力、嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度和團隊合作精神等都有著重要的作用。但是，環(huán)境監(jiān)測實驗只是環(huán)境監(jiān)測實踐教學(xué)的一部分，不能用環(huán)境監(jiān)測實驗替代其他形式的環(huán)境監(jiān)測實踐教學(xué)。為了提高環(huán)境監(jiān)測的教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生在環(huán)境監(jiān)測實踐過程中的參與性和積極性，培養(yǎng)學(xué)生科研思維和創(chuàng)新意識，增強動手實踐、分析問題、解決問題的綜合能力，為后續(xù)的專業(yè)課如環(huán)境影響評價、水污染控制工程、大氣污染控制工程、物理性污染控制工程等課程的學(xué)習(xí)以及今后從事環(huán)境保護相關(guān)工作或攻讀研究生從事科研事業(yè)打下良好的基礎(chǔ)[3-4]，迫切需要我們根據(jù)現(xiàn)有環(huán)境監(jiān)測實踐教學(xué)現(xiàn)狀，在現(xiàn)有教學(xué)制度下進一步探索、優(yōu)化環(huán)境監(jiān)測實踐教學(xué)體系，豐富環(huán)境監(jiān)測實踐教學(xué)內(nèi)容。

一、環(huán)境監(jiān)測實踐教學(xué)現(xiàn)狀

目前我國開設(shè)環(huán)境監(jiān)測課程的高校很多，其實踐教學(xué)水平也參差不齊，存在一些不容忽視的問題，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

（一）實驗教學(xué)內(nèi)容陳舊且單一

由于現(xiàn)代環(huán)境監(jiān)測技術(shù)發(fā)展很快，許多高校環(huán)境監(jiān)測實驗內(nèi)容往往滯后于新知識和新技術(shù)的產(chǎn)生。很多實驗指導(dǎo)書已經(jīng)沿用了十幾年甚至更長的時間，驗證性實驗比較多，反映現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)新成就的實驗少，缺乏不同課程相互交叉融合的綜合性實驗以及設(shè)計性實驗，而且與我國現(xiàn)行環(huán)境監(jiān)測的實際情況相差較大，跟不上社會發(fā)展的需要[5-6]。這種陳舊的實驗內(nèi)容和方法不僅不能滿足學(xué)生畢業(yè)后工作的需要，也抑制了學(xué)生個性思維的發(fā)展，不利于學(xué)生“創(chuàng)新”意識的培養(yǎng)，不利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，導(dǎo)致學(xué)生主動學(xué)習(xí)、探索以及靈活應(yīng)用知識解決實際問題的能力非常匱乏。

（二）實驗設(shè)備不能滿足培養(yǎng)學(xué)生的需要

由于受經(jīng)費的影響，很多高校特別是一般院校對環(huán)境監(jiān)測實驗儀器的投入不足，實驗儀器種類缺乏，儀器設(shè)備陳舊落后，導(dǎo)致一些較新的實驗不能開出，或只能安排參觀或演示性實驗，更談不上開放實驗室了。此外，有些實驗儀器的臺數(shù)不夠，造成一些實驗多人一組，學(xué)生得不到充分的動手機會。這些因素使得環(huán)境監(jiān)測實驗教學(xué)效果大打折扣，學(xué)生的動手能力得不到應(yīng)有的培養(yǎng)與鍛煉[7]。

（三）實驗考核方式單一

目前我國各高校環(huán)境監(jiān)測實驗課普遍采用平時成績與實驗報告相結(jié)合的方式，這種考核手段具有一定的片面性，學(xué)生做實驗不積極抄襲實驗報告等不良現(xiàn)象時有發(fā)生，同時也不利于學(xué)生語言表達等其他能力的培養(yǎng)，與國外類似課程的考核相比，考核內(nèi)容有所欠缺[7-8]。

（四）缺少課夾實驗以外的其他實踐教學(xué)形式

許多高校沒有充分挖掘環(huán)境監(jiān)測實踐的有效資源，把環(huán)境監(jiān)測課夾實驗作為學(xué)生環(huán)境監(jiān)測課程實踐教學(xué)的全部內(nèi)容，而忽略了實習(xí)、畢業(yè)論文等其他環(huán)節(jié)中進行環(huán)境監(jiān)測實踐的寶貴機會。例如，學(xué)生在污水廠進行生產(chǎn)實習(xí)時，許多教師僅是要求學(xué)生對污水處理工藝進行熟悉掌握，很少有涉及環(huán)境監(jiān)測的內(nèi)容。

二、環(huán)境監(jiān)測實踐教學(xué)體系建設(shè)

針對以上問題，重慶大學(xué)環(huán)境監(jiān)測教學(xué)課程組對環(huán)境監(jiān)測實踐教學(xué)進行了探索，將環(huán)境監(jiān)測實踐教學(xué)細分為課內(nèi)實驗教學(xué)和除實驗教學(xué)以外的其他形式的實踐教學(xué)兩部分，著重從基礎(chǔ)訓(xùn)練及創(chuàng)新潛能培養(yǎng)兩方面考慮進行環(huán)境監(jiān)測實踐教學(xué)體系建設(shè)，豐富環(huán)境監(jiān)測實踐教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生的工程實踐能力。

（一）環(huán)境監(jiān)測實驗教學(xué)體系建設(shè)

首先，將環(huán)境監(jiān)測實驗分為基礎(chǔ)實驗、綜合實驗和探索類實驗三部分，以滿足不同層次培養(yǎng)目標(biāo)的要求。其中基礎(chǔ)實驗主要指環(huán)境監(jiān)測課程的課夾實驗，而綜合實驗是介于驗證性實驗和探索類實驗之間的實驗教學(xué)活動，必須融合2門以上課程的相關(guān)內(nèi)容，且必須具有多個知識點支撐。探索類實驗則主要是針對學(xué)有余力的學(xué)生開設(shè)的實驗，每個年級大約可以遴選30～40%左右的學(xué)生參與這類探索性實驗。構(gòu)建的環(huán)境監(jiān)測實驗教學(xué)體系如圖1所示：

其次，結(jié)合環(huán)境工程專業(yè)人才培養(yǎng)的要求，在以往環(huán)境監(jiān)測實驗內(nèi)容的基礎(chǔ)上，結(jié)合最新環(huán)境監(jiān)測技術(shù)和環(huán)境監(jiān)測新標(biāo)準(zhǔn)新規(guī)范，根據(jù)圖1建立的環(huán)境監(jiān)測實驗體系，對現(xiàn)有的環(huán)境監(jiān)測實驗內(nèi)容和實驗項目進行更新完善。重點對綜合性、探索性的環(huán)境監(jiān)測實驗內(nèi)容和教學(xué)方式進行研究，改革實驗教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式，設(shè)計既符合專業(yè)發(fā)展和教學(xué)要求又可實際操作的新實驗項目，制定實驗教學(xué)大綱，建立包括基礎(chǔ)性實驗、綜合性實驗、探索性實驗等不同能力層次，既與理論教學(xué)有機結(jié)合又相對獨立，既加強基礎(chǔ)訓(xùn)練又注重創(chuàng)新潛能培養(yǎng)的環(huán)境監(jiān)測實驗教學(xué)體系，實行因材施教，分層培養(yǎng)。

（二）實驗教學(xué)以外的環(huán)境監(jiān)測實踐教學(xué)體系建設(shè)

除環(huán)境監(jiān)測實驗課以外，環(huán)境監(jiān)測實踐形式還有很多種，例如綜合課程設(shè)計、各種形式的專業(yè)實習(xí)課程等等。因此，本研究利用環(huán)境工程專業(yè)實踐性比較強的特點，將環(huán)境監(jiān)測與環(huán)境評價綜合課程設(shè)計、環(huán)境監(jiān)測課程實習(xí)、認識實習(xí)、生產(chǎn)實習(xí)、畢業(yè)實習(xí)等環(huán)境工程專業(yè)所有形式的實踐教學(xué)活動以及畢業(yè)論文（設(shè)計）、教師科研、大學(xué)生創(chuàng)新項目等都納入到實驗教學(xué)以外的環(huán)境監(jiān)測實踐教學(xué)活動范圍中，建立了完善的環(huán)境監(jiān)測實踐教學(xué)體系。構(gòu)建的實驗教學(xué)以外的環(huán)境監(jiān)測實踐教學(xué)體系如圖2所示。

由圖可以看出，實驗教學(xué)以外的實踐教學(xué)體系主要包括三大部分：綜合設(shè)計、實習(xí)以及這兩類實踐以外的其他形式的實踐教學(xué)。綜合設(shè)計是環(huán)境監(jiān)測課程和其他專業(yè)課程一起組合的綜合課程設(shè)計。實習(xí)包括了環(huán)境監(jiān)測課程實習(xí)、認識實習(xí)、生產(chǎn)實習(xí)和畢業(yè)實習(xí)。其他類型的實踐教學(xué)主要有畢業(yè)論文（設(shè)計）、學(xué)生參與教師科研活動、參加大學(xué)生創(chuàng)新項目、各種和環(huán)境監(jiān)測相關(guān)的比賽活動等。

三、環(huán)境監(jiān)測實踐教學(xué)改革效果分析

（一）環(huán)境監(jiān)測實驗教學(xué)改革的效果分析

重慶大學(xué)環(huán)境監(jiān)測實驗課程以前的實驗教學(xué)內(nèi)容如表一所示。從表1可以看出，以前環(huán)境監(jiān)測實驗存在如下問題：（1）多以驗證性實驗為主，缺乏培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題和創(chuàng)新能力的綜合性、設(shè)計性和創(chuàng)新性實驗;（2）實驗手段主要采用傳統(tǒng)的化學(xué)分析方法，缺少反映現(xiàn)代環(huán)境監(jiān)測技術(shù)發(fā)展的儀器分析測試方法;（3）現(xiàn)有環(huán)境監(jiān)測實驗對有機物的測定只涉及到綜合指標(biāo)COD和BOD5，沒有對類別指標(biāo)和特定的污染物進行測定的實驗，學(xué)生沒有機會了解和掌握目前國內(nèi)外測定有機污染物常用的色譜等方法。隨著環(huán)境中各種新型污染物的出現(xiàn)，迫切需要全方位的培養(yǎng)學(xué)生各種分析測試能力。針對以上問題，重慶大學(xué)環(huán)境監(jiān)測課程教學(xué)組根據(jù)前面建立的環(huán)境監(jiān)測實驗教學(xué)體系，編著并出版了環(huán)境監(jiān)測實驗教程一書。同時，對環(huán)境監(jiān)測實驗內(nèi)容進行了較大的改革，刪除了一些陳舊簡單的實驗。例如，考慮到廢水中懸浮固體的測定比較簡單以及環(huán)境專業(yè)的學(xué)生在學(xué)分析化學(xué)時做過用分光光度法測定水中鉻離子的實驗，因此新的實驗教學(xué)體系里將這兩個實驗都刪了。另外，專門為環(huán)境監(jiān)測實驗課程教學(xué)購置了氣相色譜-質(zhì)譜、原子吸收等儀器，將現(xiàn)代分析測試技術(shù)引入到環(huán)境監(jiān)測實驗教學(xué)中，開設(shè)了原子吸收法測定土壤中重金屬等探索性的實驗項目。同時，結(jié)合最新的環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB3095-2012），將大氣中總懸浮顆粒TSP的測定實驗改成了大氣中PM2.5的測定。另外，我校開設(shè)了三個環(huán)境工程綜合實驗，分別將環(huán)境監(jiān)測課程和固體廢物處置、水污染控制、大氣污染控制三門課程的教學(xué)內(nèi)容融合在一起，讓學(xué)生了解掌握環(huán)境監(jiān)測知識在這些課程中的應(yīng)用，學(xué)生普遍反映這種綜合實驗對不同課程之間知識的融會貫通起到了非常好的作用。

（二）實驗教學(xué)以外的環(huán)境監(jiān)測實踐教學(xué)改革效果

重慶大學(xué)環(huán)境監(jiān)測課程小組對環(huán)境監(jiān)測實踐教學(xué)進行了改革和完善，將環(huán)境監(jiān)測內(nèi)容融入到每一個實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，增加了學(xué)生進行環(huán)境監(jiān)測的實踐機會，同時將教學(xué)內(nèi)容更好的與生產(chǎn)實踐相結(jié)合。

首先，重慶大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)開設(shè)了《環(huán)境監(jiān)測與評價綜合課程設(shè)計》這個實踐課程，該課程融合了環(huán)境監(jiān)測和環(huán)境影響評價兩門課程的相關(guān)內(nèi)容。環(huán)境監(jiān)測部分的綜合實驗是為提供空氣環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀評價和影響評價所需要的現(xiàn)狀監(jiān)測資料而進行的實時監(jiān)測。

其次，環(huán)境監(jiān)測的課程知識也被融入到環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生的每個實習(xí)環(huán)節(jié)中。例如，教師在帶領(lǐng)學(xué)生參觀城市污水廠時，在參觀污水處理工藝的同時參觀污水廠化驗室，有意識的指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和課堂教學(xué)內(nèi)容，了解熟悉城市污水廠出水水質(zhì)實驗室監(jiān)測和在線監(jiān)測等方面的內(nèi)容;參觀垃圾焚燒廠時，讓學(xué)生了解垃圾焚燒后排放的廢氣、燃燒后的灰渣和飛灰、工藝處理后的廢水及惡臭等分別含有哪些污染物，焚燒廠對這些污染物是如何進行監(jiān)測的。

此外，積極開發(fā)其他課外實踐教學(xué)形式，拓寬學(xué)生參與環(huán)境監(jiān)測實踐的渠道。例如，引導(dǎo)部分學(xué)生參加教師科研、大學(xué)生創(chuàng)新項目、國外大型分析儀器開發(fā)商開展的各種有關(guān)環(huán)境監(jiān)測的競賽、學(xué)校測試分析中心開展的各種大型儀器的培訓(xùn)操作等，以培養(yǎng)學(xué)生實踐能力、創(chuàng)新能力和社會活動能力，滿足當(dāng)前人才市場對“復(fù)合”型人才提出的要求。例如，課程組曾帶領(lǐng)部分學(xué)生參加美國哈希公司舉辦的哈希水質(zhì)檢測全能大比武，同學(xué)們在參加過程中不僅見識了許多新型的水質(zhì)分析檢測儀器，學(xué)會了COD、氨氮、濁度、銅離子等常用水質(zhì)指標(biāo)的快速檢測方法，同時開闊了眼界，豐富了課堂教學(xué)內(nèi)容，對現(xiàn)代分析技術(shù)的發(fā)展也有了更深的認識。

四、結(jié)語

根據(jù)環(huán)境工程專業(yè)人才的培養(yǎng)目標(biāo)，從基礎(chǔ)訓(xùn)練和創(chuàng)新潛能培養(yǎng)兩方面對環(huán)境監(jiān)測實踐教學(xué)體系進行了研究，提出將環(huán)境監(jiān)測實踐教學(xué)活動分為實驗教學(xué)和除實驗教學(xué)以外的其他實踐教學(xué)活動兩種形式。建立了包括基礎(chǔ)性實驗、綜合性實驗、探索性實驗等不同能力層次，既加強基礎(chǔ)訓(xùn)練又注重創(chuàng)新潛能培養(yǎng)的環(huán)境監(jiān)測實驗教學(xué)體系，實行因材施教，分層培養(yǎng)。同時，將環(huán)境監(jiān)測實踐教學(xué)活動融入環(huán)境工程專業(yè)實習(xí)、畢業(yè)論文（設(shè)計）、教師科研、大學(xué)生創(chuàng)新項目等教學(xué)科研活動中，建立了除實驗教學(xué)以外的環(huán)境監(jiān)測實踐教學(xué)體系，拓寬了學(xué)生進行環(huán)境監(jiān)測實踐的渠道。

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