环境监测实验教学改革的探索与实践

关共凑，魏兴琥，徐 颂

（佛山科学技术学院 环境与化学工程学院，广东 佛山 528000）

环境监测实验教学改革的探索与实践

关共凑，魏兴琥，徐 颂

（佛山科学技术学院 环境与化学工程学院，广东 佛山 528000）

针对现有环境监测实验教学存在的实验附属于理论课，实验学时少，实验内容多为验证性实验，教学模式单一，考核制度不完善等问题，该文提出环境监测实验独立设课，增加综合性、设计性、研究性实验内容，改进实验教学模式，改革实验考核制度，改善实验教学条件等改革方案。实践表明，改革后的环境监测实验教学新体系既能提高实验教学质量，又能培养学生实践动手能力、分析解决问题的能力、创新能力和科研能力。

环境监测；实验教学；改革；综合性；设计性；创新能力

1 环境监测实验教学现状与问题

1.1 环境监测教学现状

佛山科学技术学院的环境工程本科专业于2005年开始招生，根据人才培养计划，环境监测课程安排在三年级第一学期，总课时56学时，其中实验课时仅有16学时，实验成绩仅占20。环境监测理论课中涵盖了水和废水、空气和废气、固废、土壤、环境污染生物、噪声、放射性污染监测等诸多内容，但由于学时限制，通常在实验教学中只安排了废水悬浮固体（SS）、氨氮、空气中CO、环境噪声监测等验证性实验内容。教学方法采用老师讲述实验目的、原理、步骤、所需的试剂、仪器和注意事项，学生按照实验指导书进行机械式操作，并记录实验数据，写出实验报告并上交的形式，即为完成了实验任务的单一模式。实验考核办法主要是由老师根据学生的出勤率和实验报告评定实验成绩。

1.2 存在问题与不足

现有的环境监测实验是理论课的补充教学内容，学时不足，只是为了验证、巩固课本中的理论知识，内容简单的验证性实验无法引起学生的兴趣，也极大地制约了学生动手能力和创新能力的培养。另外，这种照方抓药的单一教学模式难以调动学生的积极性、主动性，也难以提高实验教学质量，更不利于培养学生分析解决问题能力、独立思考能力和创新能力。以出勤率和实验报告评分的考核办法造成学生做实验马虎应付，不求质量，涂改数据，互相抄袭实验报告的现象时有发生。

2 环境监测实验教学改革的实践

针对上述问题，基于当前社会对环境工程专业即插即用实用型人才的需求和创新型人才培养目标，从教学内容、教学方法、考核制度等方面对环境监测实验开展改革探索并付诸实践。

2.1 将环境监测实验独立设课

经过反复论证并结合人才培养计划第3次修订，从2010级学生（2012年9月）开始，将环境监测实验从理论教学中完全分离出来，独立开设一门实验课程，即环境监测实验。总课时为24学时，比之前增加了8学时，理论课相应减少8学时。环境监测实验拥有独立的学分和考核方式，大大调动了学生实验的自觉性和积极性，提高了实验教学质量［3］。

2.2 增加综合性、设计性、研究性实验内容

作者对高压化成箔各种测试参数、方法作了长期深入研究，结合铝电解试验数据，总结出：高气压水煮对化成箔皮膜抗水合性作破坏性测试、大尺寸试样对化成箔皮膜漏电流进行测试的方法，将化成箔性能差异进行“放大”，通过对两项测试指标的综合分析，判定不同技术形成的化成箔皮膜与电容器电解液配合的适应性及对不同规格电容器的适用性，期望对高压铝电解电容器制造中如何用好化成箔有一定的指导作用。

独立设课后，对原有的实验内容进行筛选、补充和整合，减少验证性实验，增加综合性、设计性实验内容，并根据环境监测实验课程的特点，将环境监测实验与校园环境监测结合［4］，选取校园环境的敏感点作为环境监测对象，使实验内容与学生学习、生活融合，增加学生的实验感知兴趣。如水质监测实验，选取学生公寓、教工宿舍、学校饭堂的生活污水以及校园人工湖的水体进行监测分析。实验前要求学生制订监测方案，设计实验路线，测定悬浮固体（SS）、浊度、氨氮、CODCr、BOD5等具有代表性的水质指标，对不同监测点每个指标的差异进行比较，分析导致各指标差异的原因，提高学生的分析问题能力。除了与校园环境监测结合起来外，还与环境影响评价课程结合起来［4］，如大气监测，对校园空气环境质量进行监测，学生通过分组在校园内布设几个采样点（教学科研区、教工生活区、学生公寓、饭堂、体育活动区、校园主干道、绿地）分别采样，主要测定SO2、NO2、TSP、PM10、PM2.5等，根据监测结果，采用《环境空气质量标准》（GB 3095—2012）二级标准［5］，评价校园空气环境质量状况。又如声环境质量监测，选取学校周边的交通道路进行噪声监测，并根据国家《声环境质量标准》（GB 3096—2008）4a类标准［6］加以评价。目前环境监测实验共设置8个实验项目，其中综合性实验、设计性实验各3个，综合性和设计性实验占全部实验项目的75。各实验项目与类型、学时分配情况如表1所示。

表1 环境监测实验设置

由表1可知，大部分实验项目都是2学时，由于学时有限，加上综合性、设计性实验要求时间较长，因此，对课堂上无法完成的实验任务，可以利用实验室开放的时间去完成。以上实验内容能与校园环境监测及环境影响评价结合起来［4］，并以综合性和设计性实验为主，这样既有利于激发学生的实验兴趣，又有利于培养学生实验设计能力、综合分析和创新能力［2-3］。另外，为了提高学生对专业知识的运用能力，逐渐培养学生科研能力，结合专业教师的科研课题，利用实验室开放的时间，对学生增加开设一些研究性的实验内容，如粤北岩溶山区岩石-土壤-植物系统钙迁移循环过程及其生态效应、鼎湖山不同林型下的土壤养分特征研究、酸雨离子组分特征及其与pH值关系研究、佛山市区空气中PM2.5、PM10、TSP污染状况及对策研究、佛山市城镇生活饮用水水质分析及安全保障对策、不同处理工艺对废水中污染物的处理效果对比研究等，使学生掌握当前科学研究动态，为大四毕业论文和日后从事科学研究做铺垫［3］。

2.3 改进实验教学模式

在增加综合性、设计性、研究性实验内容的同时，实验教学模式也作了相应改进。把传统灌入式的实验教学模式转变为学生为主体、教师为主导的模式，采用与学生交流，提出问题，学生回答后老师讲解等互动式和启发式的教学方法［7］，构建以学生自主活动为基础的新型教学过程。同时，充分利用现代信息技术如CAI课件、多媒体技术和网站等电子教材进行辅助教学［1，3，8，9］，通过寓图、文、声、动画等形式于教学中，生动、形象、直观的视觉和听觉全方位地辅佐学生，启迪学生思维，不仅可提高学生学习兴趣，还能增强实验效果。如我们在校园网上建成了环境监测实验学习网页，学生普遍反映较好。创造计算机仿真实验，对一些目前尚不具备条件开展的实验进行模拟，以开拓学生的视野［3，9］。另外，利用计算机统计软件如EXCEL、SPSS等［8］进行数据采集和分析，如绘制SO2、NO2标准曲线和计算回归方程、线性系数以及SO2、NO2、TSP、PM10、PM2.5污染物之间相关性分析等，不仅提高实验的精度，而且提高学生实验数据处理的能力。

2.4 改革实验考核制度

建立比较完善的实验考核制度，具体有以下6点要求。1）考勤:不准缺课，不准迟到早退。2）实验预习:老师在上实验课前，首先检查学生的预习情况，并做好登记，作为平时成绩的参考。3）问题回答:在实验前、实验中、实验后提出问题，让学生回答并记分，以调动学生开动脑筋进行思考的积极性。4）实验操作:老师在指导学生实验过程中，注重基本操作的训练，注意观察每个学生基本操作技能，发现不规范的地方及时纠正，同时为每个学生评分。5）实验报告:根据学生实验数据和结果的准确性、报告书写规范性和完成课后思考题情况进行评定成绩。6）期末笔试:主要考查学生对课程基本理论知识和实验原理的掌握情况以及综合实验分析与归纳总结能力。最后根据以上实际情况综合评定实验成绩，即实验成绩由平时成绩（包括考勤、实验预习、课堂提问、实验操作）、实验报告和期末笔试3部分组成，各部分所占比例分别为10、50、40。由于环境监测实验已独立设课，根据以上比例计算出来的成绩就是该门实验课程的总评成绩，并单独给出学分。这种改革后的实验考核办法，能够全面、客观、公正地反映学生的实验情况和能力水平，对日常教学有较大的促进作用，有效地提高了实验教学质量。

2.5 改善实验教学条件

2.5.1 调整实验室布局，实现实验室全面开放

承担环境监测实验教学任务所属的实验室为资源环境实验室。一直以来，该实验室是按课程模块来设置实验分室的，大小分室共有16个，各分室只能开设对应课程模块的实验，造成实验室内部之间相互封闭和管理上的各自为政，这就限制了综合性、设计性、研究性实验的开设。因此，对环境监测实验教学进行改革的同时，我们对现有实验室资源进行整合，将功能相同或相近的实验课程合并共用一个实验室，如将环境监测室、化学分析室、水质测试室、土壤室、植物室合并为环境分析测试室，该室承担环境监测实验、仪器分析、土壤与植被系统、生态学基础等课程实验，使课程与课程之间建立横向联系，发挥实验室多功能的作用，并改实验室封闭式管理为开放式管理［3］，实现实验室全面开放，为学生顺利开展综合性、设计性实验、实验室创新开放基金项目、学生学术基金项目、大学生创新创业训练计划项目、第二课堂活动、挑战杯、科学研究等提供更多的时间和空间。

2.5.2 加大实验经费投入，增添仪器设备

环境工程专业是学校重点发展的工科专业之一，为了保证学生学到先进的实验技术和方法，我们淘汰了一批陈旧落后、性能不稳定的仪器设备，同时学校加大对工科专业经费的投入，增添一些新的仪器设备。近3年学校对资源环境实验室投入经费共计120万元，其中有约60万元用于增加环境监测类仪器设备，如离子色谱仪、凯氏定氮仪、紫外-可见分光光度计、室内空气污染检测仪、激光散射粉尘检测仪、非色散红外CO分析仪、便携式氨氮测定仪、微波闭式CODCr消解仪、生化培养箱、BOD测定仪、多功能噪声分析仪等，保证每个学生都能接触到新的仪器设备，人人动手做实验，提高学生实践动手能力。另外，随着新学院（环境与化学工程学院）的成立，学校将投入550万元用于该新学院环境科学与工程学科的建设，购置如全谱直读等离子体原子发射光谱仪、总有机碳分析仪、微波消解/萃取系统、高效液相色谱仪、气相色谱仪等进口大型精密仪器，使环境监测实验平台得到很大的提升。

2.5.3 加强实验队伍建设，形成一个合理的梯队

在环境监测理论与实验没有分开之前，环境监测课程由一个老师承担，造成老师没有充足的精力投入到实验教学中，只开设一些简单的验证性实验，从而影响实验教学质量。因此，通过对环境监测实验教学改革，除了形成一种实验内容科学合理、实验教学模式灵活多样、实验考核制度完善明确的环境监测实验教学新体系外，还加强实验队伍的建设，使之形成一个较为合理的梯队。目前，有

2位老师专门负责环境监测理论课，实验课由另一位老师负责，并配备1位专职实验员和几位勤工助学的学生协助实验准备和实验室管理工作。这样不仅学生得到了锻炼，老师也能集中精力开展一些深层次的实验研究工作，而且保证了综合性、设计性、研究性实验能顺利开展。

3 实践成效

环境监测实验教学的改革方案已在我校2010级、2011级、2012级和2013级环境工程专业中试行教学，收到了良好的教学效果。实践表明，改革后的环境监测实验教学新体系，不仅有利于激发学生的实验兴趣，提高实验教学质量，而且有利于培养学生实践动手能力、分析解决问题的综合能力、创新能力和科研能力。近3年来，学生利用学习过的环境监测技术和方法来完成校级实验室创新开放基金项目和学生学术基金项目30多项，国家级、省级大学生创新创业训练计划项目20多项，参与老师的国家级、省部级和市级课题10多项，横向课题30多项，公开发表学术论文9篇，并在 “挑战杯”“实验技能大赛”和“节能减排大赛”等各种竞赛中多次获奖，成绩喜人。另外，经过一段时间的教学实践，条件成熟后，计划在本校地理学科相关专业如自然地理与资源环境、人文地理与城乡规划等专业开设环境监测实验选修课，让更多学生掌握环境监测新技术、新方法，以适应社会发展的需要。

4 结束语

改革后的环境监测实验独立设课，并与校园环境监测及环境影响评价结合起来［4］，注重对学生实践能力的培养，对提高实验教学质量，培养学生实践动手能力、分析解决问题能力及创新能力具有十分重要的意义。然而实验教学改革是一项复杂的系统工程，不仅需要长时间的探索，而且需要校、院、系各级领导的高度重视，学校各部门、老师和学生的互相配合［10］，因此在后续的时间内还需要不断总结经验加以完善，使学生综合素质和创新能力的培养能真正落到实处。

［1］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.

［2］陈逸，陈勇，冯裕钊，等.环境监测实验教学改革的思考［J］.实验科学与技术，2012，10（2）:68-69.

［3］关共凑，廖丽萍，韦华.优化实验教学，培养环境工程专业应用型人才［J］.实验科学与技术，2013，11（2）:137-140.

［4］胡将军，刘慧龙，肖玫，等.联系校园实际改革环境监测实验教学［J］.实验室研究与探索，2007，26（1）: 87-88.

［5］中国国家标准化管理委员会.GB3095—2012环境空气质量标准［S］.北京:中国环境科学出版社，2012.

［6］中国国家标准化管理委员会.GB3096—2008声环境质量标准［S］.北京:中国环境科学出版社，2008.

［7］德吉，布多，旦增，等.西藏大学环境监测实验教学改革研究［J］.实验技术与管理，2011，28（3）: 24-28.

［8］叶琳琳，刘波，蒋慧.环境监测实验教学改革探讨［J］.实验室科学，2014，17（4）:135-137.

［9］柴育红，严文瑶.独立学院环境监测实验教学改革［J］.教育教学论坛，2015（45）:94-95.

［10］张磊，周遗品.环境监测实验教学改革的研究与实践［J］.广东化工，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

广东省教育厅质量工程项目“佛山科学技术学院-中国科学院华南植物园鼎湖山自然保护区管理局协作培养地理学人才实践教学基地”（SSJJ-2014136）；佛山科学技术学院校级专业综合改革示范项目“人文地理与城乡规划管理专业综合改革试点”（FZYG-201407）；佛山科学技术学院校级创新强校工程项目“《环境影响评价》精品资源共享课程”（FJKC-201424）。

关共凑（1969-），女，硕士，高级实验师，主要从事环境监测实验教学与实验室管理方面的工作。