環境監測實驗教學改革的探索與實踐

關共湊，魏興琥，徐 頌

（佛山科學技術學院 環境與化學工程學院，廣東 佛山 528000）

環境監測實驗教學改革的探索與實踐

關共湊，魏興琥，徐 頌

（佛山科學技術學院 環境與化學工程學院，廣東 佛山 528000）

針對現有環境監測實驗教學存在的實驗附屬于理論課，實驗學時少，實驗內容多為驗證性實驗，教學模式單一，考核制度不完善等問題，該文提出環境監測實驗獨立設課，增加綜合性、設計性、研究性實驗內容，改進實驗教學模式，改革實驗考核制度，改善實驗教學條件等改革方案。實踐表明，改革后的環境監測實驗教學新體系既能提高實驗教學質量，又能培養學生實踐動手能力、分析解決問題的能力、創新能力和科研能力。

環境監測；實驗教學；改革；綜合性；設計性；創新能力

1 環境監測實驗教學現狀與問題

1.1 環境監測教學現狀

佛山科學技術學院的環境工程本科專業于2005年開始招生，根據人才培養計劃，環境監測課程安排在三年級第一學期，總課時56學時，其中實驗課時僅有16學時，實驗成績僅占20。環境監測理論課中涵蓋了水和廢水、空氣和廢氣、固廢、土壤、環境污染生物、噪聲、放射性污染監測等諸多內容，但由于學時限制，通常在實驗教學中只安排了廢水懸浮固體（SS）、氨氮、空氣中CO、環境噪聲監測等驗證性實驗內容。教學方法采用老師講述實驗目的、原理、步驟、所需的試劑、儀器和注意事項，學生按照實驗指導書進行機械式操作，并記錄實驗數據，寫出實驗報告并上交的形式，即為完成了實驗任務的單一模式。實驗考核辦法主要是由老師根據學生的出勤率和實驗報告評定實驗成績。

1.2 存在問題與不足

現有的環境監測實驗是理論課的補充教學內容，學時不足，只是為了驗證、鞏固課本中的理論知識，內容簡單的驗證性實驗無法引起學生的興趣，也極大地制約了學生動手能力和創新能力的培養。另外，這種照方抓藥的單一教學模式難以調動學生的積極性、主動性，也難以提高實驗教學質量，更不利于培養學生分析解決問題能力、獨立思考能力和創新能力。以出勤率和實驗報告評分的考核辦法造成學生做實驗馬虎應付，不求質量，涂改數據，互相抄襲實驗報告的現象時有發生。

2 環境監測實驗教學改革的實踐

針對上述問題，基于當前社會對環境工程專業即插即用實用型人才的需求和創新型人才培養目標，從教學內容、教學方法、考核制度等方面對環境監測實驗開展改革探索并付諸實踐。

2.1 將環境監測實驗獨立設課

經過反復論證并結合人才培養計劃第3次修訂，從2010級學生（2012年9月）開始，將環境監測實驗從理論教學中完全分離出來，獨立開設一門實驗課程，即環境監測實驗?？傉n時為24學時，比之前增加了8學時，理論課相應減少8學時。環境監測實驗擁有獨立的學分和考核方式，大大調動了學生實驗的自覺性和積極性，提高了實驗教學質量［3］。

2.2 增加綜合性、設計性、研究性實驗內容

作者對高壓化成箔各種測試參數、方法作了長期深入研究，結合鋁電解試驗數據，總結出：高氣壓水煮對化成箔皮膜抗水合性作破壞性測試、大尺寸試樣對化成箔皮膜漏電流進行測試的方法，將化成箔性能差異進行“放大”，通過對兩項測試指標的綜合分析，判定不同技術形成的化成箔皮膜與電容器電解液配合的適應性及對不同規格電容器的適用性，期望對高壓鋁電解電容器制造中如何用好化成箔有一定的指導作用。

獨立設課后，對原有的實驗內容進行篩選、補充和整合，減少驗證性實驗，增加綜合性、設計性實驗內容，并根據環境監測實驗課程的特點，將環境監測實驗與校園環境監測結合［4］，選取校園環境的敏感點作為環境監測對象，使實驗內容與學生學習、生活融合，增加學生的實驗感知興趣。如水質監測實驗，選取學生公寓、教工宿舍、學校飯堂的生活污水以及校園人工湖的水體進行監測分析。實驗前要求學生制訂監測方案，設計實驗路線，測定懸浮固體（SS）、濁度、氨氮、CODCr、BOD5等具有代表性的水質指標，對不同監測點每個指標的差異進行比較，分析導致各指標差異的原因，提高學生的分析問題能力。除了與校園環境監測結合起來外，還與環境影響評價課程結合起來［4］，如大氣監測，對校園空氣環境質量進行監測，學生通過分組在校園內布設幾個采樣點（教學科研區、教工生活區、學生公寓、飯堂、體育活動區、校園主干道、綠地）分別采樣，主要測定SO2、NO2、TSP、PM10、PM2.5等，根據監測結果，采用《環境空氣質量標準》（GB 3095—2012）二級標準［5］，評價校園空氣環境質量狀況。又如聲環境質量監測，選取學校周邊的交通道路進行噪聲監測，并根據國家《聲環境質量標準》（GB 3096—2008）4a類標準［6］加以評價。目前環境監測實驗共設置8個實驗項目，其中綜合性實驗、設計性實驗各3個，綜合性和設計性實驗占全部實驗項目的75。各實驗項目與類型、學時分配情況如表1所示。

表1 環境監測實驗設置

由表1可知，大部分實驗項目都是2學時，由于學時有限，加上綜合性、設計性實驗要求時間較長，因此，對課堂上無法完成的實驗任務，可以利用實驗室開放的時間去完成。以上實驗內容能與校園環境監測及環境影響評價結合起來［4］，并以綜合性和設計性實驗為主，這樣既有利于激發學生的實驗興趣，又有利于培養學生實驗設計能力、綜合分析和創新能力［2-3］。另外，為了提高學生對專業知識的運用能力，逐漸培養學生科研能力，結合專業教師的科研課題，利用實驗室開放的時間，對學生增加開設一些研究性的實驗內容，如粵北巖溶山區巖石-土壤-植物系統鈣遷移循環過程及其生態效應、鼎湖山不同林型下的土壤養分特征研究、酸雨離子組分特征及其與pH值關系研究、佛山市區空氣中PM2.5、PM10、TSP污染狀況及對策研究、佛山市城鎮生活飲用水水質分析及安全保障對策、不同處理工藝對廢水中污染物的處理效果對比研究等，使學生掌握當前科學研究動態，為大四畢業論文和日后從事科學研究做鋪墊［3］。

2.3 改進實驗教學模式

在增加綜合性、設計性、研究性實驗內容的同時，實驗教學模式也作了相應改進。把傳統灌入式的實驗教學模式轉變為學生為主體、教師為主導的模式，采用與學生交流，提出問題，學生回答后老師講解等互動式和啟發式的教學方法［7］，構建以學生自主活動為基礎的新型教學過程。同時，充分利用現代信息技術如CAI課件、多媒體技術和網站等電子教材進行輔助教學［1，3，8，9］，通過寓圖、文、聲、動畫等形式于教學中，生動、形象、直觀的視覺和聽覺全方位地輔佐學生，啟迪學生思維，不僅可提高學生學習興趣，還能增強實驗效果。如我們在校園網上建成了環境監測實驗學習網頁，學生普遍反映較好。創造計算機仿真實驗，對一些目前尚不具備條件開展的實驗進行模擬，以開拓學生的視野［3，9］。另外，利用計算機統計軟件如EXCEL、SPSS等［8］進行數據采集和分析，如繪制SO2、NO2標準曲線和計算回歸方程、線性系數以及SO2、NO2、TSP、PM10、PM2.5污染物之間相關性分析等，不僅提高實驗的精度，而且提高學生實驗數據處理的能力。

2.4 改革實驗考核制度

建立比較完善的實驗考核制度，具體有以下6點要求。1）考勤:不準缺課，不準遲到早退。2）實驗預習:老師在上實驗課前，首先檢查學生的預習情況，并做好登記，作為平時成績的參考。3）問題回答:在實驗前、實驗中、實驗后提出問題，讓學生回答并記分，以調動學生開動腦筋進行思考的積極性。4）實驗操作:老師在指導學生實驗過程中，注重基本操作的訓練，注意觀察每個學生基本操作技能，發現不規范的地方及時糾正，同時為每個學生評分。5）實驗報告:根據學生實驗數據和結果的準確性、報告書寫規范性和完成課后思考題情況進行評定成績。6）期末筆試:主要考查學生對課程基本理論知識和實驗原理的掌握情況以及綜合實驗分析與歸納總結能力。最后根據以上實際情況綜合評定實驗成績，即實驗成績由平時成績（包括考勤、實驗預習、課堂提問、實驗操作）、實驗報告和期末筆試3部分組成，各部分所占比例分別為10、50、40。由于環境監測實驗已獨立設課，根據以上比例計算出來的成績就是該門實驗課程的總評成績，并單獨給出學分。這種改革后的實驗考核辦法，能夠全面、客觀、公正地反映學生的實驗情況和能力水平，對日常教學有較大的促進作用，有效地提高了實驗教學質量。

2.5 改善實驗教學條件

2.5.1 調整實驗室布局，實現實驗室全面開放

承擔環境監測實驗教學任務所屬的實驗室為資源環境實驗室。一直以來，該實驗室是按課程模塊來設置實驗分室的，大小分室共有16個，各分室只能開設對應課程模塊的實驗，造成實驗室內部之間相互封閉和管理上的各自為政，這就限制了綜合性、設計性、研究性實驗的開設。因此，對環境監測實驗教學進行改革的同時，我們對現有實驗室資源進行整合，將功能相同或相近的實驗課程合并共用一個實驗室，如將環境監測室、化學分析室、水質測試室、土壤室、植物室合并為環境分析測試室，該室承擔環境監測實驗、儀器分析、土壤與植被系統、生態學基礎等課程實驗，使課程與課程之間建立橫向聯系，發揮實驗室多功能的作用，并改實驗室封閉式管理為開放式管理［3］，實現實驗室全面開放，為學生順利開展綜合性、設計性實驗、實驗室創新開放基金項目、學生學術基金項目、大學生創新創業訓練計劃項目、第二課堂活動、挑戰杯、科學研究等提供更多的時間和空間。

2.5.2 加大實驗經費投入，增添儀器設備

環境工程專業是學校重點發展的工科專業之一，為了保證學生學到先進的實驗技術和方法，我們淘汰了一批陳舊落后、性能不穩定的儀器設備，同時學校加大對工科專業經費的投入，增添一些新的儀器設備。近3年學校對資源環境實驗室投入經費共計120萬元，其中有約60萬元用于增加環境監測類儀器設備，如離子色譜儀、凱氏定氮儀、紫外-可見分光光度計、室內空氣污染檢測儀、激光散射粉塵檢測儀、非色散紅外CO分析儀、便攜式氨氮測定儀、微波閉式CODCr消解儀、生化培養箱、BOD測定儀、多功能噪聲分析儀等，保證每個學生都能接觸到新的儀器設備，人人動手做實驗，提高學生實踐動手能力。另外，隨著新學院（環境與化學工程學院）的成立，學校將投入550萬元用于該新學院環境科學與工程學科的建設，購置如全譜直讀等離子體原子發射光譜儀、總有機碳分析儀、微波消解/萃取系統、高效液相色譜儀、氣相色譜儀等進口大型精密儀器，使環境監測實驗平臺得到很大的提升。

2.5.3 加強實驗隊伍建設，形成一個合理的梯隊

在環境監測理論與實驗沒有分開之前，環境監測課程由一個老師承擔，造成老師沒有充足的精力投入到實驗教學中，只開設一些簡單的驗證性實驗，從而影響實驗教學質量。因此，通過對環境監測實驗教學改革，除了形成一種實驗內容科學合理、實驗教學模式靈活多樣、實驗考核制度完善明確的環境監測實驗教學新體系外，還加強實驗隊伍的建設，使之形成一個較為合理的梯隊。目前，有

2位老師專門負責環境監測理論課，實驗課由另一位老師負責，并配備1位專職實驗員和幾位勤工助學的學生協助實驗準備和實驗室管理工作。這樣不僅學生得到了鍛煉，老師也能集中精力開展一些深層次的實驗研究工作，而且保證了綜合性、設計性、研究性實驗能順利開展。

3 實踐成效

環境監測實驗教學的改革方案已在我校2010級、2011級、2012級和2013級環境工程專業中試行教學，收到了良好的教學效果。實踐表明，改革后的環境監測實驗教學新體系，不僅有利于激發學生的實驗興趣，提高實驗教學質量，而且有利于培養學生實踐動手能力、分析解決問題的綜合能力、創新能力和科研能力。近3年來，學生利用學習過的環境監測技術和方法來完成校級實驗室創新開放基金項目和學生學術基金項目30多項，國家級、省級大學生創新創業訓練計劃項目20多項，參與老師的國家級、省部級和市級課題10多項，橫向課題30多項，公開發表學術論文9篇，并在 “挑戰杯”“實驗技能大賽”和“節能減排大賽”等各種競賽中多次獲獎，成績喜人。另外，經過一段時間的教學實踐，條件成熟后，計劃在本校地理學科相關專業如自然地理與資源環境、人文地理與城鄉規劃等專業開設環境監測實驗選修課，讓更多學生掌握環境監測新技術、新方法，以適應社會發展的需要。

4 結束語

改革后的環境監測實驗獨立設課，并與校園環境監測及環境影響評價結合起來［4］，注重對學生實踐能力的培養，對提高實驗教學質量，培養學生實踐動手能力、分析解決問題能力及創新能力具有十分重要的意義。然而實驗教學改革是一項復雜的系統工程，不僅需要長時間的探索，而且需要校、院、系各級領導的高度重視，學校各部門、老師和學生的互相配合［10］，因此在后續的時間內還需要不斷總結經驗加以完善，使學生綜合素質和創新能力的培養能真正落到實處。

［1］段鳳魁，余剛，黃俊，等.環境監測實驗課程教學環節與教學方法［J］.實驗室研究與探索，2014，33（1）: 173-176.

［2］陳逸，陳勇，馮裕釗，等.環境監測實驗教學改革的思考［J］.實驗科學與技術，2012，10（2）:68-69.

［3］關共湊，廖麗萍，韋華.優化實驗教學，培養環境工程專業應用型人才［J］.實驗科學與技術，2013，11（2）:137-140.

［4］胡將軍，劉慧龍，肖玫，等.聯系校園實際改革環境監測實驗教學［J］.實驗室研究與探索，2007，26（1）: 87-88.

［5］中國國家標準化管理委員會.GB3095—2012環境空氣質量標準［S］.北京:中國環境科學出版社，2012.

［6］中國國家標準化管理委員會.GB3096—2008聲環境質量標準［S］.北京:中國環境科學出版社，2008.

［7］德吉，布多，旦增，等.西藏大學環境監測實驗教學改革研究［J］.實驗技術與管理，2011，28（3）: 24-28.

［8］葉琳琳，劉波，蔣慧.環境監測實驗教學改革探討［J］.實驗室科學，2014，17（4）:135-137.

［9］柴育紅，嚴文瑤.獨立學院環境監測實驗教學改革［J］.教育教學論壇，2015（45）:94-95.

［10］張磊，周遺品.環境監測實驗教學改革的研究與實踐［J］.廣東化工，2012，39（10）:205-206.

Exploration and Practice of Experiment Teaching Reform on Environmental Monitoring

GUAN Gongcou，WEI Xinghu，XU Song
（Institute of Environment and Chemical Engineering，Foshan University，Foshan 528000，China）

Experiment teaching exists some problems，such as experiment was attached to theory，experiment hours were less，experiment content was most of the verification experiment，teaching model was single，merit system was not perfect，etc.Thus，we put forward the reform plans of setting course on environmental monitoring experiment independently，increasing the experiment content of comprehensive，design and research，improving the experiment teaching model，reforming the experiment merit system and improving the experiment teaching conditions.The practice showed that the new system which was reformed on environmental monitoring experiment teaching could improve the quality of experiment teaching，and cultivate students’ability of practice，analyzing and solving problems，innovation and scientific research.

environmental monitoring；experiment teaching；reform；comprehensive；design；innovation ability

G642.0

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2016.05.044

2015-08-16；修改日期：2016-05-19

廣東省教育廳質量工程項目“佛山科學技術學院-中國科學院華南植物園鼎湖山自然保護區管理局協作培養地理學人才實踐教學基地”（SSJJ-2014136）；佛山科學技術學院校級專業綜合改革示范項目“人文地理與城鄉規劃管理專業綜合改革試點”（FZYG-201407）；佛山科學技術學院校級創新強校工程項目“《環境影響評價》精品資源共享課程”（FJKC-201424）。

關共湊（1969-），女，碩士，高級實驗師，主要從事環境監測實驗教學與實驗室管理方面的工作。