涉海高校环境监测实验教学体系优化设置研究

刘 阳，董树刚

（中国海洋大学 海洋生命科学国家级实验教学示范中心，山东 青岛 266003）

涉海高校环境监测实验教学体系优化设置研究

刘 阳，董树刚

（中国海洋大学 海洋生命科学国家级实验教学示范中心，山东 青岛 266003）

中国海洋大学旧的环境监测实验教学体系内容陈旧，验证性实验比重过高，海洋特色不明显，不利于具有综合实验技能及创新能力的海洋专业人才的培养。该研究对实验教学体系进行改革，加入综合性实验及研究性实验内容，并建立了新的评价体系。综合性实验以海湾调查的形式开展，研究性实验主要进行海洋环境监测方面的研究，突出海洋特色。实践证实，该教学改革使实验内容更加丰富，利于具有综合实验技能及创新能力的海洋专业人才的培养，锻炼了学生的海洋科研能力，培养了学生的海洋环境保护意识。

综合性实验；环境监测实验；海洋特色；研究性实验

随着国家海洋强国战略的实施，培养海洋专业人才是各高校特别是涉海高校面临的艰巨任务。中国海洋大学是海洋特色鲜明的国家211、985重点建设高校，在为国家培养海洋专业人才方面具有不可推卸的责任。

环境监测实验是中国海洋大学生态学专业学生的专业必修课，学生通过该课程的学习能了解海洋环境监测方面的专业知识，掌握海洋环境监测方面的专业技能。该课程的设置在培养海洋监测人才方面具有重要的作用。然而现行的实验教学体系中，内容陈旧，验证性实验比重过高，海洋特色不够明显，没有综合性实验及研究性实验的内容，不利于具有综合实验技能及创新能力的海洋专业人才的培养［1－2］。

因此对现行的实验教学体系内容进行重新优化，构建能适应国家海洋战略需要、具有海洋专业人才培养能力的课程体系是目前该课程教学改革中亟需解决的重要问题。

1 环境监测实验课程体系现状

旧的中国海洋大学环境监测实验教学体系中，存在以下几个问题：1）课程内容围绕验证性实验进行设置，没有设置综合性实验及研究性实验（如表1所示）；2）海洋特色不够明显（仅仅局限在实验材料的选择上）；3）课程内容设置上以实验室样品分析为主，海洋调查技能的培养能力不足，学生通过该课程的学习不能完全掌握基本的海洋调查技能。

表1 中国海洋大学环境监测实验旧的课程设置体系

2 环境监测实验课程体系改革构想及实施

为了改变环境监测实验的现状，构建海洋特色鲜明的环境监测实验教学体系，培养学生的综合性实验技能及创新能力，研究者将对环境监测实验体系进行改革。改革主要进行以下4个方面的内容：1）对旧的实验课程内容进行梳理，在不减少实验内容的基础上将一些验证性实验进行合并；2）结合中国海洋大学所在地青岛的地理特点，设置以青岛海湾调查为主要内容的综合性实验，并增加开题报告内容；3）在实验教学中引导学生开展以海洋环境监测为主要内容的研究性实验，并增加开题报告内容；4）建立适应新的实验教学内容的成绩评价体系［3］。在2013、2014、2015年度的环境监测实验教学中，研究者基于以上的改革构想进行了教学实践。

2.1 旧的实验内容优化设置

研究者在梳理教学内容中发现，原有的一些验证性实验教学内容单一、简单，如色度浊度实验及pH电导率测定实验，在实际教学中，学生很快就能完成实验，实验内容偏少，因此完全可以将该两部分内容进行合并；此外，在旧的实验教学体系中，海水及沉积物中重金属测定实验由实验教师准备测定需要的沉积物样品及海水样品，学生只需依据实验步骤进行测定，因为各小组测定的实验样品相同，学生对海水及海洋沉积物的污染情况没有一个直观的认识，实验内容设置上不够合理。

因此，研究者将对旧的实验教学内容进行优化，将旧的实验教学体系中两个相对简单的验证性实验（“海水色度浊度的测定”及“海水pH电导率的测定”）合并为一个验证性实验进行；将验证性实验“海水中重金属含量的测定”及“海洋沉积物中重金属含量的测定”删除，将该部分内容并入到综合性实验中，为综合性实验及研究性实验预留实验空间（如表2所示）。

表2 改革后的环境监测实验教学体系

2.2 综合性实验设置方案

中国海洋大学地处青岛，青岛海湾地区一直以来是科学家进行海洋研究的热点地区，具有汇泉湾、团岛湾、湛山湾、青岛湾、浮山湾、太平湾等海湾，而且海湾均为泥砂质海湾，地势较为平坦，同时均有若干的排污口，适合学生进行海洋调查［4］。开设环境监测实验的海洋生命学院位于该校鱼山校区，该校区距离青岛海边直线距离1 km，因此进行海湾调查具有得天独厚的优势。

研究者依据中国海洋大学所在地青岛的海湾地理环境特点，组织学生进行小型的海洋监测调查，设置综合性实验，主要进行水质、沉积物、生物群落及污染源4个方面的研究［5－6］。具体实施分以下4个步骤进行。

1）撰写开题报告，完成调查方案。

任课教师在环境监测实验开课时就告知学生综合性实验及研究性实验的研究内容，要求学生在验证性实验进行过程中查阅资料，完成综合性实验及研究性实验的开题报告。

学生撰写综合性实验开题报告的过程中，任课教师指导学生重点进行水质、沉积物、生物群落及污染源4个方面的研究。要求学生从理论上掌握相应的采样方法，包括站位的设置方法、采样方法及采样量等。学生完成开题报告后，小组间进行讨论，然后与任课教师确定调查方案。

2）海湾实地调查。

学生根据需要调查海湾的潮汐情况，出海调查。调查海湾分左、中、右3个断面，每个断面设高、中、低潮带3个站点，同时在排污口附近增加一个站点，在每个站点采集水质、沉积物及生物样品，并对排污口的排污情况进行调查。学生在调查中严格按照《海洋监测规范》及《海洋调查规范》要求进行采样。

3）实验室样品分析。

学生将样品采集带回实验室后，进行水质中色度、浊度、pH、盐度、电导率、营养盐及石油的测定，进行测定重金属水样的固定及沉积物的晾干，并进行生物样品的分类鉴定及生物量的称量工作。

组织学生进行测定重金属样品的消解工作，消解过程中引入微波消解法，使用原子吸收分光光度计及原子荧光分光光度计进行水样、沉积物及生物体样品的重金属测定工作。

4）实验数据的处理及实验论文的撰写。

学生进行数据的整理工作，进行调查海湾的污染评价，各小组之间进行交流，分析比较各海湾的污染情况。同时研究者向学生提供往年相关海湾的调查报告，学生分析污染变化情况。最后以综合性实验论文的形式提交实验报告，格式包括中英文摘要、关键词、前言、实验方法、结果、讨论及参考文献等内容。

该综合性实验的开设主要是培养学生的综合海洋调查能力及协作精神，同时培养学生的海洋环境保护意识。

2.3 研究性实验设置方案

研究性实验的设置主要是为了培养学生的创新能力。研究者在研究性实验中不设置门槛，但是鼓励学生进行海洋环境监测方面的研究。学生同样以小组为单位，实验兴趣相同的同学组成一个实验小组，该小组经查阅相关文献后撰写研究性实验开题报告，然后与任课教师讨论该研究性实验的可行性。经任课教师审核通过后，学生开始进行研究性实验。在研究性实验的时间安排上，学生可以自由安排自己的实验时间，在进行验证性实验的同时完成研究性实验，也可以在所有实验都完成后再进行研究性实验。学生在完成研究性实验后同样以研究性实验论文的形式上交实验报告。

该研究性实验的开设主要是锻炼学生的科研能力及团队协作精神，并培养学生的创新能力。

2.4 成绩评价体系的建立

综合性实验及研究性实验的开设目的是为了培养学生的综合实验技能及创新能力，为了增强学生对这两部分实验内容的重视程度，在评价体系的设置上应该提高这两部分实验内容所占的权重。在新的成绩评价体系中，研究者将开题报告也作为评价内容，意在强化学生开题报告的撰写能力，且其所占的权重等同于验证性实验。综合性实验及研究性实验论文所占的权重等同于两个验证性实验。

经过改革，新的课程体系中包括5个验证性实验，2个开题报告，2个大实验（综合性实验及研究性实验）。

学生成绩＝（验证性实验成绩总和＋开题报告成绩总和＋大实验成绩总和2）／1.1

4 改革后的环境监测实验教学体系特色

环境监测实验课程体系的改革，在不减少验证性实验内容基础上，增加了综合性实验及研究性实验，其中两者在评价体系中所占比重为55，提高学生对这两部分内容的重视程度。在近几年的实验教学中，研究者发现该课程体系对培养学生的综合实验技能、海洋调查能力、环境保护意识及创新能力具有积极的效果，主要表现在以下几个方面：

4.1 海洋特色明显

相比旧的实验教学体系，改革后的实验内容更加丰富。通过综合性实验的开展让学生学会了海洋调查所需要的技术手段，包括海洋调查方案的设置及如何采样，而不局限于实验室的样品分析；同时在实验内容中增加了海洋生物的样品采集、分类、鉴定及生物量称量计算工作，这部分内容也是海洋调查中不可缺少的内容。而研究性实验的开设让学生有机会对海洋环境监测研究中感兴趣的问题进行探究，增加了学生对海洋环境监测研究的兴趣。

经过改革，该课程海洋特色更加明显，对学生海洋调查技能的培养更加全面，而且极大地激发了学生从事海洋环境监测研究的兴趣。

4.2 综合实验技能的提高

综合性实验及研究性实验作为两个大实验，其实验内容多，实验手段全面，数据丰富，对于锻炼学生的综合实验技能具有重要的作用。在综合性实验及研究性实验中，大量的样品分析，强化了学生在验证性实验中学到的实验技能。在学生综合性实验及研究性实验中，研究者还引入微波消解法进行样品的消解处理，培养了学生对新技术的理解掌握能力。在3个学年的教学实践中，学生都能很好地完成实验任务，并认真对实验结果进行分析，进行了相应的污染评价，不同小组之间进行了分析比较，每个小组均能提交一份完整的研究论文。

4.3 学生科研创新能力的培养

研究性实验开设过程中研究者发现，该部分内容激发了学生的科研思维，学生可以将自己在验证性实验及综合性实验中的兴趣点在研究性实验中进行探究。学生选题丰富多样，如学生进行了多种海藻对重金属的富集能力研究比较；海藻富集重金属过程中重金属之间的互相拮抗研究；海洋生物（海藻、海螺等）作为重金属污染指示物可行性研究；还有的学生探究了海洋藻类在重金属污染生态修复方面的研究等。统计发现，连续3个学年学生研究性实验的重复率均低于10。学生基本能顺利完成研究性实验并取得一定的研究结果。该研究性实验的开设在培养学生的创新能力、科研能力及科学素养方面具有重要作用［10］。

4.4 海洋环境保护意识的培养

本研究中所设置的调查海湾均为青岛的旅游热点地区，海洋环境受人为影响较大，同时有若干排污口，不断有生活污水排入大海，存在一定的污染情况，在综合性实验中，研究者加入了污染源的调查。学生通过综合性实验的研究，在各海湾之间进行横向比较，并与往年的实验数据进行纵向比较，切实感受到青岛海湾的污染情况。同时研究性实验的开展让学生深刻理解海洋动植物在海洋生态平衡及环境保护中的重要作用。经改革后的环境监测实验对培养学生的环境保护意识具有重要作用［11］。

5 结束语

环境监测实验课程体系的优化改革，不仅仅是海洋特色更加鲜明、实验内容更加丰富，更重要的是对学生海洋专业监测能力的培养，在培养海洋监测人才方面具有重要的作用［12－14］。该课程体系经实践教学检验效果良好，能激发学生的实验兴趣，激发学生对海洋科学研究的热爱，可用于其他涉海高校的环境监测实验课程。

［1］刘琼玉，刘君侠.环境监测综合性实验教学改革的实践探索［J］.实验室科学，2009（6）：18－20.

［2］任宏洋，王兵.石油特色高校环境监测实验教学体系优化的探讨［J］.教育与教学研究，2010，24（6）：70－71.

［3］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.

［4］青岛海洋与渔业局.2014青岛海洋环境质量公报［M］.青岛：青岛海洋与渔业局，2014.

［5］中国国家标准化管理委员会.海洋监测规范GB 17378－2007［S］.北京：中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，2007.

［6］中国国家标准化管理委员会.海洋调查规范GB／T 12763－2007［S］.北京：中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，2007.

［7］夏静芬，杨国靖，胡长庆.环境监测实验课程体系改革的探索［J］.实验室科学与技术，2007，5（5）：83－85.

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［11］朱爱美.青岛胶州湾环境质量研究与生态风险评估［D］.吉林：吉林大学，2007.

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Optim izing of Environmental M onitoring Experiment Teaching System for M arine College

LIU Yang，DONG Shugang
（National Experimental Teaching Demonstration Center of Marine Life Sciences，Ocean University of China，Qingdao 266003，China）

The old environmentalmonitoring experimental teaching system of the China Ocean University s is outdated.The con tent ismonotonous.It has toomuch validation experiments，less distinctivemarine features and is unfavorable to the cultivation ofma rine professionals having comprehensive experiment skills andinnovative ability.This paper reformed the experimental teaching system，joined the departments of comprehensive experiment and research experiment，and established a new evaluation system.The compre hensive experimentwas carried out in the form of ocean survey.And the research experimentmainly carried out research onmarine en vironmentalmonitoring，highlighting themarine characteristics.The reform of this coursewill augment the contentand be conductive to the cultivation ofmarine professionals and exercise the research ability and train themarine environmental protection consciousness of students.

comprehensive experiment；Environmental Monitoring Experiment；ocean characteristics；research experiment

Q332

A

10.3969／j．issn．1672－4550.2017.03.026

2015－12－18；修改日期：2016－02－24

中国海洋大学海洋生命学院本科教学工程建设（3005000－861503000034）。

刘阳（1982－），男，博士生，实验师，主要从事环境监测实验教学改革方面的研究。