陳源　孟超　任冬梅

摘要：本文根據(jù)首都經(jīng)濟貿(mào)易大學(xué)安全與環(huán)境工程學(xué)院環(huán)境監(jiān)測實驗的開課實踐總結(jié)了目前實驗課程中存在的環(huán)境監(jiān)測環(huán)節(jié)不完整、缺乏創(chuàng)新實驗機會、考核標準單一等問題。同時結(jié)合當前我國對環(huán)保人才在獨立研究能力和儀器分析能力方面的需求，提出了采用拋錨式教學(xué)、鼓勵創(chuàng)新實驗、與實踐密切結(jié)合等教學(xué)法來提高實驗課程教學(xué)效果的對策，并著重強調(diào)了對學(xué)生動手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：環(huán)境監(jiān)測；實驗教學(xué)；瓶頸；創(chuàng)新性教學(xué)

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）05-0267-03

當前我國面臨著諸多環(huán)境問題，如大氣污染、水質(zhì)惡化、氣候變暖、環(huán)境激素水平增加等，特別是近年來秋冬季頻發(fā)的霧霾現(xiàn)象，不但使空氣質(zhì)量嚴重惡化，而且導(dǎo)致人群呼吸系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)疾病發(fā)病率增加，威脅人類健康[1]。嚴峻的環(huán)境形勢和人們?nèi)找嬖鰪姷沫h(huán)保意識要求我國環(huán)境學(xué)科人才的培養(yǎng)注重綜合性，并強調(diào)理論基礎(chǔ)知識與實踐能力的結(jié)合。實驗教學(xué)是鞏固理論教學(xué)知識、培養(yǎng)科學(xué)思維、發(fā)掘?qū)W生創(chuàng)新潛力的有效過程，是環(huán)保人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。

《環(huán)境監(jiān)測綜合實驗》是環(huán)境工程、環(huán)境科學(xué)等專業(yè)的核心實驗課程，是學(xué)生在學(xué)習(xí)了環(huán)境監(jiān)測的理論知識后，通過實驗室操作掌握水、大氣、土壤等環(huán)境要素中代表性環(huán)境因子的采樣、監(jiān)測、數(shù)據(jù)處理的過程[2]。該實驗課程將理論教學(xué)與實驗室教學(xué)相結(jié)合，對培養(yǎng)學(xué)生的嚴謹研究思維、獨立動手能力、分析和解決問題的能力至關(guān)重要。環(huán)境監(jiān)測實驗課程涉及內(nèi)容廣泛（水和廢水、大氣和廢氣、土壤、固體廢物、噪聲、放射性等監(jiān)測），對實驗室條件要求較高，授課教師既要準備實驗，又要盡可能保證每位學(xué)生的參與度，開課工作量大，容易形成實驗內(nèi)容僵化、實驗過程不嚴謹?shù)葐栴}。本文總結(jié)了在首都經(jīng)濟貿(mào)易大學(xué)安全與環(huán)境工程學(xué)院環(huán)境監(jiān)測實驗課程存在的問題，并結(jié)合當前社會對環(huán)保人才的需求，探討了在環(huán)境監(jiān)測實驗課程中可引入的創(chuàng)新性教學(xué)方法，以期提高教學(xué)質(zhì)量，適應(yīng)21世紀我國高校人才培養(yǎng)目標。

一、高?！董h(huán)境監(jiān)測綜合實驗》課程的瓶頸

1.環(huán)境監(jiān)測環(huán)節(jié)包含不完整。一個完整的環(huán)境監(jiān)測過程包括現(xiàn)場調(diào)查、監(jiān)測項目選擇、布點、采樣、樣品保存和預(yù)處理、樣品監(jiān)測分析、數(shù)據(jù)處理、綜合評價等環(huán)節(jié)。目前安排的實驗教學(xué)過程多為：實驗教師準備好實驗條件（實驗試劑、樣品、儀器設(shè)備調(diào)試等），學(xué)生根據(jù)實驗指導(dǎo)書要求完成實驗，按時提交實驗報告。實驗所用樣品基本為教師提前采集好或?qū)嶒炇遗渲玫募兾镔|(zhì)。這樣的實驗過程存在弊端，一方面，實驗過程中，學(xué)生未接觸到完整的環(huán)境監(jiān)測環(huán)節(jié)，學(xué)生“知其然，而不知其所以然”，學(xué)習(xí)的主動性和積極性欠佳，實驗過后印象不深；另一方面，也不利于學(xué)生對真實環(huán)境監(jiān)測過程的認識，不利于其發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題。

2.缺乏創(chuàng)新實驗機會。環(huán)境監(jiān)測綜合實驗課程教學(xué)大綱共附有15個可選實驗，但受限于實驗室容量和課時，目前只安排了8個實驗（見表1）。由于實驗準備過程要耗費教師大量精力，目前沒有再增加實驗項目的可能性。在實驗過程中，有些學(xué)生對實驗環(huán)節(jié)表現(xiàn)出了濃厚的興趣，不再滿足于驗證性實驗的操作，在樣品采集和實驗方法上均提出了新想法與教師交流，但實驗課程目前沒有給學(xué)生提供創(chuàng)新實驗的條件，學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力未得到充分發(fā)揮。

3.實驗考核標準單一。實驗課程成績的考核主要依靠學(xué)生出勤和實驗報告，部分學(xué)生積極性欠缺，在實驗過程不嚴謹、實驗報告書照抄書本的現(xiàn)象嚴重，形成“重結(jié)果，輕實踐”的現(xiàn)象。很多學(xué)生對實驗過程不夠重視，實驗操作不嚴謹，如對于移液管使用、腐蝕性試劑取用、滴定管操作等基本實驗過程都嚴重違反操作規(guī)程，卻未反映在實驗成績中；部分學(xué)生不能客觀地理解實驗過程，過分追求“完美”的實驗結(jié)果，缺乏與理論教學(xué)的結(jié)合，缺少個人體會和思考。這種實驗教學(xué)在很大程度上依賴于實驗報告而不是學(xué)生實踐能力的提升，造成了評價結(jié)果的片面性，也同時打擊了部分學(xué)生獨立學(xué)習(xí)和進一步研究的積極性。

二、社會對環(huán)境工程專業(yè)人才的需求

1.獨立研究能力。面對層出不窮的新型環(huán)境問題和各種新型污染物，如霧霾污染中PM2.5的有毒組分、持久性有機污染物（POPs）等，環(huán)境監(jiān)測課堂內(nèi)容的學(xué)習(xí)已經(jīng)遠不能滿足環(huán)境前沿發(fā)展的實踐需求，環(huán)境學(xué)科發(fā)展的新形勢對學(xué)生的自學(xué)能力和獨立創(chuàng)新能力都提出了較高的要求[3]。所謂“授之以魚，不如授之以漁”，環(huán)境監(jiān)測實驗教學(xué)不僅要學(xué)習(xí)典型污染指標的監(jiān)測方法，更要注重在學(xué)生腦海中建立污染物監(jiān)測方法的理論體系，如對于金屬類、非金屬類、有機類物質(zhì)應(yīng)熟知其分別采取哪種提取和監(jiān)測方法。面對缺乏監(jiān)測方法的新型污染物，能夠通過污染物性質(zhì)、化學(xué)結(jié)構(gòu)等信息初步明確其監(jiān)測方向，并能通過獨立查閱資料、廣泛閱讀文獻、類比法等開發(fā)有效的監(jiān)測方法。

2.儀器分析能力。環(huán)境工程專業(yè)經(jīng)過二十幾年的實踐和發(fā)展，傳統(tǒng)化學(xué)實驗教學(xué)所運用的滴定法、移液法、手動采樣法已越來越多地被自動分析儀器所替代，環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域傳統(tǒng)分析技術(shù)逐步被儀器分析技術(shù)所取代，監(jiān)測技術(shù)逐步自動化、智能化、成熟化。目前在環(huán)境監(jiān)測實驗課程中已經(jīng)用到的儀器包括：COD消解儀、BOD培養(yǎng)儀、pH計、氟離子選擇電極、大氣氣體與顆粒物采樣器、分光光度計、原子吸收儀、氣相色譜、電熱消解儀、聲級計等，所用設(shè)備以中、小型儀器設(shè)備為主，缺乏市場上大型分析儀器的介紹和使用[4]。雖然傳統(tǒng)化學(xué)實驗方法更利于學(xué)生嚴謹思維和動手能力的培養(yǎng)，但也要逐步提高學(xué)生的儀器分析能力，特別是對大型、綜合性分析儀器的使用和自動監(jiān)測技術(shù)的了解，以響應(yīng)社會對人才培養(yǎng)的需求。

三、創(chuàng)新性實驗教學(xué)課程的開發(fā)

1.拋錨式教學(xué)的引入。拋錨式教學(xué)（或“探究式”教學(xué)）是美國教育部2000年“教育白皮書”中倡導(dǎo)的教學(xué)模式之一，這種教學(xué)模式在教師提出問題或創(chuàng)設(shè)教育情境的基礎(chǔ)上（形象的比喻為“拋錨”），學(xué)生在真實情境中通過獨立思考，解決實際問題，實現(xiàn)對知識的主動構(gòu)建，而不是僅僅被動的接受知識的介紹和講解[5]。拋錨式教學(xué)既能發(fā)揮教師主導(dǎo)作用，又能體現(xiàn)學(xué)生的主體地位，對培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力、探究問題的能力和創(chuàng)新思維能力具有重要意義。在環(huán)境監(jiān)測實驗課程中引入拋錨式教學(xué)能很好地解決實驗環(huán)節(jié)包括不完整、學(xué)生被動學(xué)習(xí)的弊端。

王英剛等[6]在2009年指出，拋錨式教學(xué)過程可簡化為五個基本環(huán)節(jié)，即創(chuàng)設(shè)情景、確定問題、自主學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)、效果評價。具體到環(huán)境監(jiān)測實驗教學(xué)中為：通過模擬環(huán)保局或監(jiān)測站的實際工作，為學(xué)生創(chuàng)立與實際工作相似的場景，縮短理論教學(xué)與實際的距離；在此基礎(chǔ)上，教師根據(jù)教學(xué)大綱要求，提出面臨的問題、具備的工作條件（實驗條件），適時拋錨；學(xué)生通過結(jié)合課堂理論學(xué)習(xí)、查閱資料、與老師提問互動等方式，完成監(jiān)測實驗開展中需要確定的監(jiān)測項目、監(jiān)測方案、監(jiān)測方法、實驗條件準備等過程，采集樣品、預(yù)處理后完成監(jiān)測分析，并處理數(shù)據(jù)，評價監(jiān)測結(jié)果；最后由指導(dǎo)教師評價實驗過程，給予總結(jié)。在拋錨式教學(xué)全程，教師要積極參與，能在學(xué)生困惑、解決問題方法出現(xiàn)偏差時及時糾正。

在新的教學(xué)實驗指導(dǎo)書中，按照拋錨式教學(xué)法的要求，將水樣中懸浮固體物、氟化物、氨氮、BOD和COD的測定實驗（表1，實驗1-4）改為校園內(nèi)湖水、北京市公園河水的水質(zhì)監(jiān)測實驗，在校園環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測實驗（表1，實驗5）中進一步模擬監(jiān)測站工作場景，改為空氣質(zhì)量連續(xù)監(jiān)測（一周或更長時間），并每天發(fā)布空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)。

2.鼓勵學(xué)生進行創(chuàng)新實驗。目前實驗室不斷改進陳舊實驗裝置，更新儀器設(shè)備，購買了多種新型儀器設(shè)備，如氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀、液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀、離子色譜、原子吸收分光光度計、紅外分光光度計等，并進一步開發(fā)了與之相關(guān)的綜合性、設(shè)計性實驗，以改革操作型和驗證型實驗過程繁瑣、內(nèi)容程序化的弊端。

如根據(jù)學(xué)院教師的科研創(chuàng)新項目相結(jié)合，開發(fā)了液相色譜法測定桶裝水中環(huán)境雌激素的實驗，幫助學(xué)生認識對未知環(huán)境樣品檢測方法的開發(fā)過程；根據(jù)畢業(yè)班學(xué)生畢業(yè)設(shè)計題目，開發(fā)了離子色譜法快速高效測定自來水中無機離子的實驗，其檢測效率遠高于分光光度法。創(chuàng)新性實驗的開展不但拓寬了環(huán)境監(jiān)測教學(xué)實驗的知識覆蓋范圍，而且可以極大滿足學(xué)生的好奇心和理論聯(lián)系實際的強烈愿望，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3.注重實踐能力的培養(yǎng)。環(huán)境學(xué)科人才培養(yǎng)一向重視從事專業(yè)相關(guān)工作的實踐能力，環(huán)境監(jiān)測實驗課程作為連接課堂教學(xué)和實驗學(xué)習(xí)的中間環(huán)節(jié)，是提高學(xué)生專業(yè)實踐能力的重要契機。一方面，對于學(xué)生實驗成績的評定，需要綜合其實驗操作水平、參與創(chuàng)新實驗的積極性、思考和解決問題的能力；簡化實驗報告中與實驗指導(dǎo)書重復(fù)的實驗步驟等內(nèi)容，杜絕實驗報告內(nèi)容的簡單復(fù)制和粘貼。另一方面，在每年的課程結(jié)束后，對實驗課程表現(xiàn)出濃厚興趣的學(xué)生，學(xué)院都會積極聯(lián)系和安排學(xué)生前往污水處理廠、環(huán)境監(jiān)測站參與頂崗實習(xí)，深入環(huán)境監(jiān)測工作的第一線，了解課堂學(xué)習(xí)與實際應(yīng)用的差距，培養(yǎng)其實踐能力；還有部分學(xué)生加入環(huán)保檢測公司、家鄉(xiāng)的環(huán)境保護監(jiān)測站、中科院等研究院所進行不間斷實習(xí)，像正式員工一樣參與野外采樣、實驗室處理和分析測試、質(zhì)量控制和質(zhì)量保證全過程。在此期間，學(xué)生看到了環(huán)境監(jiān)測知識的實際應(yīng)用，了解了環(huán)境監(jiān)測的具體運營情況，初步體會了踏入社會工作的感受，極大地激發(fā)起學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，并發(fā)現(xiàn)自身短板和存在問題進行彌補，提高了學(xué)生的實踐能力。

參考文獻：

[1]陳仁杰，闞海東.霧霾污染物與人體健康[J].自然雜志，2013，（5）：342-344.

[2]奚旦立，孫裕生.環(huán)境監(jiān)測（第四版）[M].北京：高等教育出版社，2010.

[3]李國剛，萬本太.中國環(huán)境監(jiān)測科技發(fā)展需求分析[J].中國環(huán)境監(jiān)測，2004，20（6）：5-8.

[4]段鳳魁，余剛，黃俊，楊陽.環(huán)境監(jiān)測實驗課程教學(xué)環(huán)節(jié)與教學(xué)方法[J].實驗室研究與探索，2014，33（1）：173-176.

[5]全玉蓮，吳舉，劉軍，王穎.探究式教學(xué)法在高職環(huán)境監(jiān)測教學(xué)中的應(yīng)用[J].中國環(huán)境管理干部學(xué)院學(xué)報，2008，18（3）：97-99.

[6]王英剛，高丹，董怡華.拋錨式教學(xué)模式在環(huán)境監(jiān)測實驗教學(xué)中的應(yīng)用[J].沈陽教育學(xué)院學(xué)報，2009，11（5）：69-71.