原创《实践型课程的教学体系改革以环境监测课程为例》
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摘 要：针对“实践型”课程的教学特点,分析了环境监测课程教学过程中存在的问题,提出了根据国家环保法律法规、环境标准和环境监测技术的发展,及时更新授课内容；通过引导式和案例式等教学方式,激发学生的学习兴趣；从基础实验、教学实习、开放性实验三个层次来构建实践教学模式,促进学生掌握实践技能；以适应环境监测上岗考核的需要为目标,构建包括理论笔试和实验操作考核为基础的“全过程”考核模式.在环境监测课程理论与实践教学体系改革等方面进行了探索,旨在为高校环境监测课程的教学提供借鉴.
关键词：“实践型”课程；环境监测；教学改革
中图分类号：G 642.0文献标志码： A文章编号： 1004-390X(2017)02-0088-04
A Reform in Teaching System for a Practiceoriented
Course of Environmental Monitoring
CHEN Jianjun, LI Bo, ZHAN Fangdong
(College of Resources and Environment, Yunnan Agricultural University, Kunming 650201,China)
Abstract：In this paper, the problems in the teaching process were analyzed according to the characteristics of a practiceriented course of Environmental Monitoring. To adapt to a development on national laws of environmental protection, environmental standards and new environmental monitoring technologies, the teaching content were updated timely. To encourage students interest in its learning, teaching methods were adopt such as guidance and cases based teaching. To promote students to master practical skills, three teaching levels were constructed from basic experiments, practices, to open experiments. To meet a qualification examination for environmental monitoring, an assesent model concerned a whole process was built including a written test and an experimental operation assesent. Thus, a reform was explored to provide a reference for its better teaching in the theory and practice teaching system of environmental,monitoring.
Keywords： practiceoriented course; environmental monitoring; teaching reform
“实践型”课程是以培养学生动手能力、解决实际问题能力为主的一类课程,其所涉及内容主要作为后续课程及研究工作的方法或手段,也可作为社会工作中的应用工具,在人才培养方案中通常定位为专业基础课或专业课.环境监测是对环境要素的代表值进行检测,反映监测环境质量状况及其变化趋势,是确定污染源排放污染物的浓度、总量,是环境污染控制、环境规划与管理、环境标准法规制定、环境质量评价的基础和依据.环境监测课程是环境工程学、水污染控制工程、大气污染控制工程、固体废弃物处理与利用、环境工程设计、环境影响评价、环境规划与管理、环境标准与环境法等课程的先行基础课,同时也是环境监测站工作人员必须掌握的基本知识.因此,被列为高等院校环境科学、环境工程等专业的专业基础课.
一、环境监测课程教学过程中存在的挑战
环境监测课程的知识体系涉及面广、内容多,在教学内容上不仅包括各环境要素样品的采集、运输、保存、预处理和分析方法等的基本知识,还包括样品所涉及指标的测定原理、方法,以及数据处理、结果分析、总体评价、监测质量保证等.在实践教学和训练中,要求学生掌握如何选择分析测试方法、分析仪器的使用方法、规范的操作技术、监测技术规范和法规的培训,必须做到严谨、规范.由于人才培养方案学分的限制,环境监测课程的学分一般为3.0~3.5学分,大约48~56学时,其中课堂教学的课时约占1/3,实践课时约占2/3.课堂教学主要以讲授的形式,介绍各种环境要素监测方案的制订,样品的采集方法,污染物的定性定量分析方法,对于学生来说显得极其枯燥,不利于培养学生从事环境监测工作的能力和综合素质的提高.因此,如何在较短的课堂教学课时内,将环境监测的大量知识传授给学生,并激发学生的学习兴趣和积极性,是对教师综合素质的一种考验,也是对教学方法的挑战［1］.
环境监测实践教学由实验课和教学实习两个环节组成.大多数学校在实验室开展的为验证性实验,与已经学过的“无机及定量分析化学”等课程的实验内容有许多相似的地方,其中实验课教学模式一般是老师讲述实验目的、原理、实验步骤、结果计算等,学生按部就班做实验、完成实验报告［2］.而按照环境监测工作的实际需求,环境监测应该包括基础资料的现场调查与收集→监测计划设计→优化布点→样品采集→运送保存→分析测试→数据处理→综合评价等环节的全过程.目前开展的实验课不可能在短短的3个学时内完成一个环境要素监测指标的全过程,而仅仅是环境监测过程的室内分析测试环节,与环境监测的全过程差距较大.也有部分高校将环境监测实践教学环节安排到各级环境监测站实习［3］.如果将学生安排到各级环境监测站实习,由于环境监测过程要求相当严谨,监测数据具有法律效应,监测站一般不愿意接收本科生的监测实习,即使接收,也不可能让学生参与到环境监测的每一个环节,学生也只能通过观察的形式获得部分环境监测工作感性认识,不利于提高学生的动手能力.
二、环境监测课程理论教学改革
（一）整合教学内容、提高教学效率
随着专业课学时的压缩,如何在有限的课时内将所有的知识传授给学生是一个难题,必须优化课程体系,重新整合教学内容.因此在课堂讲授的时候,主要讲授监测方案的制订、采样布点方法、样品采集方法与前处理措施等重点内容.对于监测指标主要讲解常见的、重要的污染指标,适时补充新技术、新方法.将与其他课程重复的内容进行删减,对本课程各章节里重复的内容进行归纳,如“无机及定量分析化学”里面的化学分析原理,“环境统计学”里面的数据处理方法等,原则上不讲；对水体监测部分与气、土、固废、生物体样品预处理和相同监测指标等内容,均放到水体监测部分讲解.对重要的内容采取提问的方式,了解学生对知识的掌握程度,根据学生的回答情况决定是否讲解.对水体监测部分的有机污染物、金属化合物、非金属无机化合物的测定,不按化合物类别讲解,而是按照测定方法类别进行归纳总结后讲述.如金属化合物主要采用等离子发射光谱法、原子吸收分光光度法、冷原子吸收光谱法、原子荧光光谱法、电化学法监测,非金属无机化合物主要采用紫外-可见分光光度法,有机污染物主要采用色谱法等.同时为满足将来开展仪器分析的需要,重点讲述仪器的原理和构造.
根据环境监测课程组教师多年的教学发现,目前的教学内容中监测方案的设计过程涉及太少、监测过程中的基础资料收集的内容和训练的机会太少、在线监测内容几乎没有.于是在教学内容中适当补充了如何设计监测方案,监测过程中的基础资料的收集方法,如何获取详尽真实的基础资料.由于国家对污染物在线监测的重视和加强,于是补充了污水和废气在线监测系统内容的讲解.因为大面积雾霾天气的频频出现,2013年以来将PM 2.5（细颗粒物）作为重要的空气颗粒物监测对象［4］,因此,笔者在2015—2016学年新增加了PM 2.5监测的教学内容.随着国家新环保法律的实施,新环境标准和技术规范的修订,以及环境监测技术的发展［5,6］,特别是在线监测要求的提高和技术的发展,任课教师及时更新了授课内容.同时,为适应将来有学生可能到商业实验室就业,甚至组建商业实验室,用到商业实验室的组建、行政认可、计量认证方面的知识,补充了商业实验室的组建、行政认可、计量认证流程等内容.
（二）改革教学方式
针对环境监测这门“实践型”课程,传统的“满堂灌”式教学方式压抑了学生的创造性思维和学习兴趣,为提高学生的学习兴趣,引导学生能自主地掌握各类污染物的监测方法.采取了引导式教学和案例式教学方式.
1.引导式教学
学生对具体污染物的监测方法和知识还不太了解,但已经基本掌握了化学分析及部分仪器分析的原理和方法.于是引导学生上“中华人民共和国环境保护部”网站,查找各种污染物的标准监测方法,整理出监测方法的原理、步骤、注意事项等,调动学生学习的主动性.教学过程中适当安排学生自学环节,引导学生充分利用网上资源,关注“中国环保部”“中国环境监测”等网站,“HJBHZZ”微信公众号等平台,通过查阅文献的方式,学习易懂的基本知识,了解环境质量现状、新的国家环境标准与规范等,掌握最新的监测技术、方法,还可提高学生对专业的认识,培养学生继续学习的能力.
2.案例式教学
目的是结合有关案例进行教学,将理论知识应用到实际监测个案中,有利于提高学生解决实际问题的能力.如教师在讲述河流、湖泊监测断面设置原则及方法后,举出校园旁的盘龙江为监测案例,让学生进行思考和讨论应如何设置监测断面.在讲述河流基础资料的调查与收集时,让学生举家乡的例子,对熟悉的河流的自然环境状况、可能的污染源及分布状况、水质变化情况,分析污染的原因等,提出应该收集的资料类型等.如在讲述大气采样点布设原则和方法后,让学生分析不同布点方法的适用对象,在什么情况下应该采用那种布点方法,针对校园空气质量应该如何布设监测点等.
三、环境监测课程实践教学改革
（一）加强硬件设备配制
良好的实验教学条件是保证实验教学效果的基础.近年来通过多渠道筹集资金,不断优化和改善环境监测的教学仪器设备,形成了包括有高效液相色谱仪、气相色谱仪、离子色谱仪、原子吸收光谱仪、原子荧光光谱仪、紫外-可见分光光度计及COD在线测定仪等在内的一系列高端实验教学仪器设备,为环境监测课程的实验实习奠定了良好的硬件基础.
（二）改革实验教学模式
笔者将环境监测实践教学环节分为三种类型,即基础实验、教学实习和开放性实验.
1.基础实验
环境监测属于专业基础课,环境监测开设的实验课内容必须为后续课程所需监测任务服务,因此需开设基础实验.基础实验主要由经典的实验项目组成,其目的是锻炼学生的基本操作技能.环境监测的基础实验主要监测水体COD、总氮、总磷、空气SO2、NO2、TSP、PM 2.5等常规污染因子,要求严格按照国家标准方法进行,同时要求学生掌握样品的处理方法和相关仪器的使用方法,如原子吸收分光光度计、离子色谱仪、气相色谱仪等大型仪器的使用,以及数据处理等技能.
2.教学实习
教学实习安排在第九学期的一周内进行.教学实习要求学生完成整个监测过程,通常的实施方法是：将每个小班的学生（25~30人）分成 5个小组,每组5~6 人,以小组为单位进行教学实习.开设的实习项目包括：“盘龙江水质监测与评价”“校园饮用水水质分析”“校园环境空气质量监测与评价”“校园声环境质量评价”等,每组学生必须完成这四项监测任务.为完成监测任务,需制定监测方案,选择监测方法,列出监测过程中所需的仪器设备、试剂药品清单,请实验室管理老师协助完成准备工作,而分析测试工作完全由学生自己完成,在监测过程中遇到问题时首先在小组内讨论解决,解决不了的问题再向指导教师请教,最后按照标准的环境监测报告格式撰写监测报告.为防止组内部分学生不参与实习过程,采用随机抽人的形式进行小组PPT 汇报,介绍实习方案、实习过程、监测对象环境质量现状、主要实习心得等.
3. 开放性实验
开放性实验属于研究性实验,主要涉及两个主要方面：一是针对各级“大学生创新计划”项目和部分学生参与的教师科研项目,根据项目的研究内容,在指导教师的指导下,学生自行设计监测方案、确定监测指标,完成分析测试、数据处理和监测报告的撰写等过程；二是部分学生可以根据自己的兴趣自拟题目,以身边环境作为监测对象,自己设计监测方案,向实验室管理老师申请,学生自行或在老师指导下完成监测内容,可以让学生充分感受到参与感和学以致用感,同时提高学生的实验操作能力.通过近1年的尝试,结果表明,学生对开放性实验非常有兴趣,今后会逐步增加开放性实验的比例.
四、考试模式的改革
传统的考试方式均是以理论笔试为主,有的增加部分实验教学的内容,这必然导致课程教学以理论讲授为主,而认为实践教学只是巩固理论教学成果的辅助手段,学生只重视理论的学习,学生动手能力的提高只是一纸空谈［7］,这不是“实践型”课程的教学目的.要真正实现学生动手能力的培养与提高,则必须打破“理论笔试定乾坤”的课程考核制度,进行考试模式的改革.
有关环境监测的就业考核包括环境监测岗位考核和商业实验室上岗考核,主要包括理论笔试和实验操作两个部分,为适应环境监测上岗考核的需要,我校环境监测改革后的考试模式也分为两个部分.其中理论考核部分由平时作业、课堂提问、分组讨论、专题讲解成绩构成,不专设闭卷考试,所占成绩比例压缩为30%~40%.考核内容以监测方案的制定、样品的采集与保存为重点,补充考核环境监测上岗考核必须掌握的知识点和相关内容.
实验操作考核探索通过考查学生实验操作的规范性、监测结果的准确性、监测报告撰写格式的规范性等环节来评定学生的学习效果.具体办法为：将全班学生分为4人一组,预先布置好所要考核的8个实验内容,均为上实验课期间所涉及的内容.考核前以抽签的形式确定任意一组同学的考试内容.该组学生根据所抽到的监测项目,按规定的监测方法,进行玻璃器皿的清洗、试剂的配制、仪器设备的选择和使用、样品的预处理、样品分析测定、标准曲线的绘制、数据的处理、结果的表述、监测报告的撰写,完成整个监测项目.老师对每组个分析过程的各个环节进行考评打分,确定为学生的实验环节考核成绩,但要尽可能避免“做得好不如写得好”的现象,实验操作考核成绩占60%~70%.通过考试模式的改革,加大了平时教学环节的成绩比重,强化实验操作考核,将彻底转变学生应试学习的习惯,重视环境监测基本技能的提高.
五、结束语
本课程组近年来从环境监测课程的教学内容、教学方式、实践教学模式、考试模式改革等方面进行了一定的探索.实践证明,通过改革后在一定程度上强化了学生对监测方法及新技术的掌握程度,锻炼了学生动手能力,同时加强了学生的自主学习、理论联系实际的能力及创新思维,提高了学生的学习积极性,最终达到了提高教学质量的目的.
随着社会经济发展和学生成才的需求,实施人才分类培养已成为高校人才培养模式改革的趋势.目前环境监测岗位专业人才还比较紧缺,需要具备完成环境监测全过程能力的“应用型”人才.环境监测作为“实践型”课程,要求对教学大纲和教学内容进行不断的修改和调整,加大实践教学投入,为学生提供更多的参与生产实践的机会,提高学生的实践能力,为培养环境监测“应用型”人才而努力.
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课程论文参考资料：
上文结论：这是一篇适合不知如何写环境监测和环境监测课程和型课程方面的课程专业大学硕士和本科毕业论文以及关于课程论文开题报告范文和相关职称论文写作参考文献资料。
