环境监测实验教学瓶颈及改进方法

刘德新 段海静 杨东阳

摘要：环境监测实验是一门基础性强、应用性广的课程，对环境学类相关专业的学生就业或继续深造十分重要。本文总结了目前课程教学过程中考核标准单一、实验环节包含不完整、缺乏正式出版的权威实验教材等一系列问题，提出建立以学生为主、教师为辅的教学方法，建立完整有序的实验教学内容和全过程成绩评价标准，以及加快环境监测实验权威教材的出版等对策，力争满足我国环保事业对综合性、研究性专业人才培养的需求，实现成果导向型的教育目标。

关键词：环境监测;实验教学;教学瓶颈;改进方法

基金项目：河南省大气污染综合防治与生态安全重点实验室开放基金项目（PAP201801）

中图分类号：  X830-4;G642.4                      文献标识码：  A            DOI編号：   10.14025/j.cnki.jlny.2019.22.060

近年来，由于经济的快速发展和城市化进程的不断加快，大气、水、土壤污染等环境问题不断加剧，乃至威胁人类健康。随着当前日益严峻的环境形势和人们对生活质量需求的不断提高，对高校环境科学、环境工程等相关专业人才培养的要求也逐渐完善，更加注重理论与实践的结合。环境监测是利用物理、化学或生物手段确定环境质量的一门综合性学科，其既是环境科学的重要分支，又是环境科学其他分支学科（如环境工程、环境管理和环境化学等）的专业基础。因此，环境监测是高校环境相关专业的必修课程之一，开设时间通常在本科生第三、四学期。一方面，旨在通过理论课程学习使学生对不同环境介质（水、土、气等）的特点有所了解，进而掌握相应的环境监测方法;另一方面，通过实验课程使学生得到基本的实验技能训练，培养良好的科研思维及创新意识，进而增强分析、解决问题的综合能力[1-2]。

然而，近年来随着理论课程及专业课程门类的增多，致使高校环境实验课程的课时有所压缩，课程容量进一步受到限制[3-4]。因此，探讨高效的实验教学方法，科学合理地安排授课内容、设置实验项目，突出重点和难点，并及时总结实验教学过程中的经验与不足，进而高水平且高效地完成实验教学任务，是提高实验教学质量的重要途径。本研究根据笔者在河南大学环境与规划学院数年来的《环境监测实验》课程教学和科研经验，在分析总结环境监测实验课程教学瓶颈的基础上，结合当前社会对环境科学相关人才的需求，探讨了课程可改进的创新性教学方法，旨在提高教学质量，适应“双一流”建设背景下我国高校人才培养目标。

1 环境监测实验教学瓶颈

1.1实验课程考核标准单一，重视程度不够

就目前而言，教师和学生对实验课程的重视程度还远远不够，由于该课程期末结课时成绩评定方式主要以实验报告为参考，导致了部分学生认为只要每次实验课之后能上交一份较好的实验报告即可获得理想的分数，而在实验课堂上不认真甚至不动手做实验。显然，学生最终的成绩并不能真实的反映其实际水平，毕业后从事环境相关行业的工作也缺乏动手能力。在这一背景下，高校很难为国家培养综合性、应用型环境专业人才。

1.2教学手段相对单一，实验环节不完整

在实验课时不足的背景下（每周2～3学时），环境监测实验仍以传统的教学方式为主：在上实验课之前，实验教师和助理做好试剂配制、仪器准备等实验前期准备工作;实验课上，教师一般会花费10～20分钟时间给学生讲解实验目的、原理、步骤、操作及注意事项，之后学生再进行实验，最后提交实验报告。显然，在这种教学模式下，学生很难理解实验的准备工作，对实验的认识也难免简单化，毕业后也不具备解决实际环境问题的能力。

1.3缺乏正式出版的权威实验教材

没有正式出版的权威教材是当前诸多高校环境监测实验课程面临的共性问题。一般来说，学生使用的实验参考材料都是实验教师根据环境监测理论以及国家标准、地方标准、环境标准等自编形成。目前发行的环境监测实验教材也多是按照有关标准汇编而成，以验证性实验为主，缺乏综合性实验，很难培养学生的综合素质。

2 环境监测实验教学的改进方法

2.1 建立以学生为主、教师为辅的教学方法

为培养学生协作精神和便于管理，采用分组教学（2～4人为宜），以学生为主、教师为辅的方法，让学生完整地参与到实验之中。在教学准备阶段，每组至少分派一名学生参与实验准备和预实验，目的是熟悉实验流程、及时发现实验过程中可能出现的问题;实验课上，参加预实验的同学可更为顺畅的开展实验，同时还可协助其他学生。在实验过程中要求学生实事求是，遇到错误的实验结果也要认真分析，并讨论其原因。实验结束后，要求学生在实验教学日志上及时记录数据和实验现象。

2.2建立完整有序的实验教学内容

经过多位教师十余年来的教学经验与积淀，目前，该校环境监测实验凝练了三类教学内容（如表1所示）。一是基础性实验。该部分内容是整个实验课程的基础，目的是让学生在熟悉实验室安全知识的基础上，掌握各类实验用水制备、基础仪器清洗及使用、试剂配制等基本技能。该阶段内容有助于培养学生规范操作等良好的实验习惯，是环境类相关专业学生的必备技能;二是验证性实验。该部分内容是环境监测实验教学的主体，目的是培养学生的实验技能，学会对目标污染物的监测。该校共设置了气、土、水等不同介质的9个验证型实验，所选实验方法均是按照国家标准或环境标准执行。该阶段内容有助于培养学生的监测技能，包括从样品采集、预处理、污染物监测、数据处理及分析等方面训练学生的实验能力;三是综合性/研究性实验。该部分内容是实验课程的延伸与实践拓展，学生根据所给课题（气、土、水等介质）自行设计实验方案，方案需涵盖样点布设、样品采集、预处理、监测方法、试剂选择等完整的实验流程。该阶段往往依托学校大学生创新项目进行，学生可根据爱好自由申请，学校提供大型仪器设备等优越的实验条件。经过研究性实验的训练，学生不仅培养了基本的独立科研监测能力，还掌握了大型仪器的操作方法，成效尤为显著。

2.3 建立环境监测全过程成绩评价标准

为了提高学生对实验课程的重视程度，建立贯穿环境监测全过程的成绩评价标准（如表2所示）。为保证完整有序的教学内容的顺利实施，在考勤的基础上，要求学生积极参加实验准备及预实验，并撰写预习报告。当然，实验操作的规范性是环境监测结果可靠的重要保障，课堂上教师要处处留心学生的实验流程，涉及到的重要操作步骤要更注意。实验报告的格式、思路、结果呈现及分析是评分重要依据，尤其遇到在报告中有较为深入讨论的学生，要酌情加分。综合性/研究性实验论文考核所占比重较大，主要是初步考察学生的写作水平及分析能力，促使学生形成积极的学习态度和科学的探究精神。

表2 环境监测实验成绩评定标准

2.4 加快环境监测实验权威教材的出版

实验教材是开展实践创新教育的载体[5]。在教学内容上，环境监测实验教材要涵盖气、水、土等多介质的基础性实验、验证性实验、综合性或研究性实验;在教学方法上，应包含重量法、电化学法、光谱法、色谱法、质谱法等;在教材设计上，要简洁明了、图文并茂，让学生既能读下去，又容易掌握。此外，教材内容还应与当今典型的环境事件相联系，增加与之相关的案例分析;编者应联合相关院校教師共同编著，相互补充，将教材交付权威的出版社出版。

3 结语

环境监测实验是一门基础性强、应用性广的课程。无论对学生毕业后直接从事环境监测、环境影响评价等相关工作，还是攻读研究生继续深造，该课程的重要性都不言而喻。尽管教学过程中还存在诸多问题，但只要建立合理的教学方法、完整有序的教学内容、合适的评价标准，同时应用权威的实验教材，仍能满足我国环保事业对综合性、研究性专业人才培养的需求，实现成果导向型的教育目标。

参考文献

[1]奚旦立，孙裕生.环境监测（第四版）[M].北京：高等教育出版社，2010.

[2]段凤魁，余刚，黄俊，等.环境监测实验课程教学环节与教学方法[J].实验室研究与探索，2014，33（1）：173-176.

[3]王开勇，杨乐，张凤华，等.环境监测实验能力培养研究.教育教学论坛，2018（33）：277-278.

[4]郭兴强.环境监测实验课程建设探讨[J].教育现代化，2017（35）：48-49.

[5]胡磊，纪靓靓，袁旭音，等.基于OBE理念的环境监测实验教材建设的思考.教育教学论坛，2017（09）：212-213.

作者简介：刘德新，博士，讲师，研究方向：环境演变。

通讯作者：段海静，博士，讲师，研究方向：环境化学分析。