吳玲玲　陳玲　郭美婷　趙麗芳　陳皓　袁園

摘要 環(huán)境儀器分析是面向環(huán)境類(lèi)專(zhuān)業(yè)研究生開(kāi)設(shè)的一門(mén)實(shí)踐性較強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)學(xué)位課。針對(duì)環(huán)境類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的特點(diǎn)，依托學(xué)院自身發(fā)展的優(yōu)勢(shì)，從師資隊(duì)伍多元化、教學(xué)模式多樣化、理論和實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合以及多元化的考核體系上探索出一套適合環(huán)境類(lèi)專(zhuān)業(yè)研究生的教學(xué)方法，起到了較好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞 環(huán)境儀器分析；課程建設(shè)；課程實(shí)踐

中圖分類(lèi)號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1673-9795（2014）02（b）-0000-00

Construction and Practice of Environmental Instrument Analysis and Experiment Curriculum

Lingling WU， Ling CHEN， Lifang ZHAO， Hao CHEN， Yuan YUAN

（College of Environmental science and engineering， Tongji University， Shanghai 200092）

Abstract Environmental instrumental analysis is one of basic courses for graduates whose major are environmental science and engineering in Tongji University. According to the features of environmental graduates and the advantages of self-development of our college， a series of experiences in the teaching were introduced in this paper， including rational structure of the teaching staff， diversification of teaching methods and teaching models， combination of theory and practice teaching， as well as diversified evaluation system， and so on.

keywords Environmental instrumental analysis； Curriculum construction； Curriculum practice

隨著工業(yè)化進(jìn)程的加快，環(huán)境污染已經(jīng)由點(diǎn)源污染轉(zhuǎn)向面源污染，由單一的環(huán)境介質(zhì)轉(zhuǎn)移到大氣、水體、土壤以及生物體等多介質(zhì)，發(fā)生了不少震驚世界的污染事件，如舉世聞名的“八大公害”事件。20世紀(jì)80～90年代，又發(fā)生了一些突發(fā)性的嚴(yán)重公害事件，如印度博帕爾農(nóng)藥事件和前蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站泄漏事件等[1]。這些事件無(wú)疑給人類(lèi)的生產(chǎn)生活帶來(lái)了巨大影響。隱藏在這些事件背后的環(huán)境問(wèn)題直接或間接的與化學(xué)物質(zhì)有關(guān)。究竟哪些是污染物質(zhì)、有毒物質(zhì)？這些物質(zhì)從何而來(lái)？其進(jìn)入環(huán)境之后會(huì)發(fā)生什么變化？可靠的儀器分析技術(shù)能為上述系列問(wèn)題的正確解答提供依據(jù)，也能為環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的制定和科學(xué)研究、環(huán)境管理提供技術(shù)支持。

1. 課程開(kāi)設(shè)的必要性

在現(xiàn)代分析化學(xué)和分析儀器及其功能不斷完善、高靈敏度的新型分析儀器不斷涌現(xiàn)的今天，伴隨著全球環(huán)境問(wèn)題、污染事件頻發(fā)，大型分析儀器在污染源解析、污染擴(kuò)散途徑追蹤、污染與健康關(guān)系以及在環(huán)境污染治理效率評(píng)價(jià)、工藝技術(shù)路線改進(jìn)等多領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，先進(jìn)高效的化學(xué)、生物分析手段已成為環(huán)境分析科學(xué)的重要工具。這些技術(shù)手段涵蓋了微量和痕量污染物的識(shí)別、污染物形態(tài)、價(jià)態(tài)、結(jié)構(gòu)分析（表面和微區(qū)）分析。因此，培養(yǎng)具備先進(jìn)儀器分析能力是環(huán)境教育領(lǐng)域人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。

同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院承擔(dān)著國(guó)家、省部級(jí)重點(diǎn)科研攻關(guān)項(xiàng)目，作為科研一線主力群體的研究生都將在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立完成某個(gè)研究方向上的論文實(shí)驗(yàn)研究。為了使學(xué)生能夠順利開(kāi)展論文研究并提升論文質(zhì)量，掌握分析方法的基本原理和應(yīng)用技能十分重要，這也是在研究生學(xué)習(xí)階段開(kāi)設(shè)環(huán)境儀器分析課程的重要原因。

2. 課程建設(shè)的特點(diǎn)

“環(huán)境儀器分析”是同濟(jì)大學(xué)環(huán)境類(lèi)專(zhuān)業(yè)研究生專(zhuān)業(yè)學(xué)位課程，始于1999年。伴隨著環(huán)境科學(xué)研究的需求，經(jīng)過(guò)十多年課程內(nèi)容和形式的與時(shí)俱進(jìn)，2011年成為同濟(jì)大學(xué)首批研究生精品課程。本課程重點(diǎn)介紹如何運(yùn)用現(xiàn)代儀器分析和樣品預(yù)處理的理論與技術(shù)來(lái)鑒別和測(cè)定環(huán)境介質(zhì)中化學(xué)物質(zhì)的種類(lèi)、含量、結(jié)構(gòu)和狀態(tài)。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，可以使學(xué)生依據(jù)待測(cè)環(huán)境樣品中各組分的物理、化學(xué)性質(zhì)的不同，選擇合適的儀器分析方法進(jìn)行目標(biāo)物的分離與富集，建立起準(zhǔn)確的“定性”及“定量”的概念，并掌握與此相關(guān)的基本理論、測(cè)定原理及實(shí)驗(yàn)技術(shù)，為后繼的論文科研和質(zhì)量提升打好基礎(chǔ)。另一方面，研究生在學(xué)習(xí)本課程后，可以增強(qiáng)對(duì)近代儀器分析的發(fā)展趨勢(shì)以及新方法、新技術(shù)的理解，掌握環(huán)境分析方法和技術(shù)的研發(fā)技能。

（1） 組建教學(xué)團(tuán)隊(duì)，豐富教學(xué)資源

該課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)有教師7人，其中教授3人，副教授等年青教師4人，其中實(shí)驗(yàn)教師2人。教師學(xué)歷、年齡及學(xué)緣結(jié)構(gòu)合理、教學(xué)任務(wù)分工明確，理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)人員配備合理，為理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的順利開(kāi)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。各位任課教師的研究領(lǐng)域各具特色，兼顧環(huán)境領(lǐng)域多學(xué)科融合，因此在教學(xué)中能夠突出重點(diǎn)。

污染控制與資源化研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室擁有各種光譜類(lèi)、色譜類(lèi)和生物類(lèi)大型儀器，如GC/MS、HPLC/MS、ICP/MS和實(shí)時(shí)熒光定量PCR等，并且擁有網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，可以為學(xué)生提供相關(guān)課件以及實(shí)驗(yàn)室儀器的操作、維護(hù)及實(shí)驗(yàn)講解錄像。實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程由骨干教師承擔(dān)，開(kāi)設(shè)有光譜實(shí)驗(yàn)、色譜實(shí)驗(yàn)和生物實(shí)驗(yàn)，可以滿足教學(xué)需求。由研究生可依據(jù)今后論文研究方向選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，共享國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的各類(lèi)分析儀器的豐富資源，實(shí)現(xiàn)了學(xué)有所用，學(xué)有專(zhuān)用。該課程深受學(xué)生歡迎，成為論文實(shí)驗(yàn)研究的“預(yù)備”課，學(xué)生們受益匪淺。

（2） 理論應(yīng)用相結(jié)合

依托同濟(jì)大學(xué)污染控制與資源化研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的豐富資源，該課程的教學(xué)按理論授課和實(shí)踐相結(jié)合的方式進(jìn)行，更注重分析儀器的基本原理、操作使用要點(diǎn)以及在環(huán)境科學(xué)研究、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值。

在學(xué)習(xí)掌握了相關(guān)儀器分析理論后，學(xué)生有機(jī)會(huì)面對(duì)分析儀器，訓(xùn)練操作技能，旨在培養(yǎng)學(xué)生掌握儀器基本操作技術(shù)和基本實(shí)驗(yàn)技能。通過(guò)實(shí)踐課程的開(kāi)展，讓同學(xué)親身體驗(yàn)各種分析儀器的功能，以理論指導(dǎo)實(shí)踐，彰顯理論的重要性。動(dòng)手實(shí)踐，也能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的積極性，讓學(xué)生更有目的地進(jìn)行理論學(xué)習(xí)[2-3]。這樣的教學(xué)方法，不但減少了學(xué)生在學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)時(shí)的盲目感，也大大提高了學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，對(duì)學(xué)生的動(dòng)手能力也是很好的培養(yǎng)。

（3） 尊重自主，注重實(shí)效

鑒于學(xué)生興趣點(diǎn)的不同以及論文研究的需要，該實(shí)驗(yàn)課程分光譜、色譜和生物分析技術(shù)三個(gè)模塊供學(xué)生自主選擇。這在一定程度下，實(shí)現(xiàn)了小班教學(xué)，使得每個(gè)學(xué)生都能接觸操作自己迫切需要使用的儀器。另一方面，尊重學(xué)生自主性，有利于學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣培養(yǎng)。在大方向區(qū)分的基礎(chǔ)上，又進(jìn)行了小組模式，使得每位同學(xué)參與到其中，并且可以互相討論，共享不同途徑捕獲的信息。

通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使研究生對(duì)儀器分析這一領(lǐng)域有較全面的了解，基本掌握儀器分析的各類(lèi)方法，初步具備根據(jù)分析對(duì)象選擇合適的分析方法及理解相應(yīng)問(wèn)題的能力，從而順利開(kāi)展科學(xué)研究。據(jù)研究生反饋，該課程強(qiáng)化了學(xué)生的理論基礎(chǔ)知識(shí)，提高了學(xué)生自主分析設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力，并且減少了研究生論文研究中實(shí)驗(yàn)方面的問(wèn)題。

（4） 撰寫(xiě)教材重實(shí)用

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，分析儀器的面貌日新月異，儀器的更新周期越來(lái)越短，但是目前教材內(nèi)容的更新遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于新型儀器的更新速度[4]。為了把最先進(jìn)的內(nèi)容和教學(xué)科研的需求和特色相結(jié)合，我們?cè)谧跃帉?shí)驗(yàn)講義的基礎(chǔ)上，撰寫(xiě)并于2008年由科學(xué)出版社出版了《現(xiàn)代環(huán)境分析技術(shù)》，并于2013年6月更新出版了《現(xiàn)代環(huán)境分析技術(shù)》（第2版）。環(huán)境分析涉及的分析儀器種類(lèi)多，面對(duì)的環(huán)境樣品也十分繁多和復(fù)雜。因此，該教材根據(jù)我國(guó)環(huán)境領(lǐng)域的實(shí)際需求和應(yīng)用現(xiàn)狀，重點(diǎn)圍繞環(huán)境領(lǐng)域應(yīng)用范圍廣、理論與技術(shù)相對(duì)成熟的方法，具體包括四個(gè)方面的內(nèi)容：① 環(huán)境樣品分析中常用大型分析儀器的基本原理及其應(yīng)用；② 環(huán)境樣品預(yù)處理技術(shù)的基本原理及其應(yīng)用，如高效富集、分離方法等；③ 多種儀器和方法的聯(lián)合技術(shù)；④ 環(huán)境分析技術(shù)的發(fā)展，包括新理論、新方法和連續(xù)自動(dòng)化技術(shù)等。教材編寫(xiě)過(guò)程中注重先進(jìn)方法的理論性與應(yīng)用性相結(jié)合，科學(xué)性、適用性強(qiáng)，更貼近學(xué)生的實(shí)際需求。

（5） 學(xué)習(xí)考核多方位

考核是對(duì)教師的教學(xué)效果和學(xué)生的學(xué)習(xí)效果的檢驗(yàn)， 而考核方式也起著引導(dǎo)學(xué)生改變學(xué)習(xí)方式的作用，科學(xué)的考核方式會(huì)推動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)向最佳方向發(fā)展[5]。本課程的期終考核成績(jī)由平時(shí)參與和期末考試兩部分組成。平常參與通過(guò)學(xué)生課堂表現(xiàn)（隨堂考試、課堂提問(wèn)）或?qū)嶒?yàn)情況（實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理等）等各方面綜合評(píng)定。針對(duì)目前大學(xué)課程知識(shí)容量大，容易出現(xiàn)滿堂灌，老師又很難及時(shí)、準(zhǔn)確了解每一個(gè)學(xué)生對(duì)當(dāng)堂課所授知識(shí)點(diǎn)的掌握情況的現(xiàn)狀，我們?cè)陔S堂考試中引入了同濟(jì)大學(xué)自主研發(fā)的“智能交互反饋系統(tǒng)”。該系統(tǒng)可以在課堂上即時(shí)了解學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)掌握程度，以減輕學(xué)生在學(xué)期末的考試壓力。期末考試包括基礎(chǔ)理論知識(shí)考試和實(shí)驗(yàn)部分考試?；A(chǔ)理論知識(shí)考試旨在考查學(xué)生對(duì)儀器分析基礎(chǔ)理論知識(shí)的掌握情況；實(shí)驗(yàn)部分考試重在考查學(xué)生掌握儀器操作的能力。這種多元化的考評(píng)體系， 更加注重評(píng)價(jià)學(xué)生主動(dòng)參與的過(guò)程、善于思考的能力，可以科學(xué)合理、全面公正地反映學(xué)生課程學(xué)習(xí)的真實(shí)水平。

3. 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)環(huán)境類(lèi)專(zhuān)業(yè)研究生開(kāi)設(shè)的“環(huán)境儀器分析”課程，為碩士研究生論文質(zhì)量的提升打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)?！皫熧Y隊(duì)伍多元化，教學(xué)模式多樣化”是課程教學(xué)質(zhì)量提升的根本保證，充分挖掘和利用高校大型儀器實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，為教學(xué)服務(wù)，是不斷提高教學(xué)質(zhì)量的重要舉措。

參考文獻(xiàn)

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一定保留：

基金項(xiàng)目：同濟(jì)大學(xué)教學(xué)改革研究與建設(shè)項(xiàng)目（2013）“多樣化環(huán)境科學(xué)創(chuàng)新能力培養(yǎng)的改革與實(shí)踐”。

作者簡(jiǎn)介：吳玲玲（1977-），女，河北衡水人，講師，研究方向環(huán)境毒理學(xué)。