新工科背景下环境监测实验教学改革探讨*

吴 虹，云 雯，杨哲涵

(重庆工商大学环境与资源学院，重庆 400065)

2017年2月以来，为应对新一轮科技革命和产业变革的挑战，国家积极推进新工科建设，加快工程教育改革创新，培养造就工程科技人才，支撑产业转型升级，助力高等教育强国建设。在此背景和要求下，必将引发高等院校工程教育的深入改革和实践。顺应时代要求，工科专业课程的设置应更侧重实用性、综合性和创新性[1]。

环境监测是一门以实验、实践为基础的课程，涉及的知识范围宽、操作应用性强，是环境工程专业的专业核心课。为顺应新工科的培养要求，培养应用型复合人才成为当前高等院校环境专业人才培养的重要目标[2]，环境监测实验则是使这门课程实现这一人才培养目标的有效抓手。通过环境监测实验，能够培养学生科研思维及创新意识，提高其分析解决问题的综合动手能力，为今后的继续深造，或是步入社会工作打下坚实基础。

1 环境监测实验课程现状及存在问题

目前，全国大多数高校的环境监测实验仍以传统的验证式实验为主，但是，当今社会对环境监测要求不断提升，环境监测技术手段不断发展，传统环境监测实验的内容设置、考核体系等与新工科的要求及环境监测的社会需求之间仍有一定差距[3]。总体而言，环境监测实验的现存问题主要表现在实验类型、实验内容和实验管理等三个方面。

1.1 实验类型模式单一，内容体系尚待完善

目前的环境监测实验体系中多为验证性实验，综合性、设计性实验不足[4]。比如传统的实验项目基本会选择具有代表性的污染指标进行检测，如空气中二氧化硫的测定、污水中总有机碳的测定、环境中噪声的测定等等，虽然有效训练了学生化学分析及相关仪器分析的操作能力，但忽略了环境监测本身的其他重要环节。按照新工科的要求，环境监测实验的设计应包括从监测方案制定，到样品采集测定，直至数据综合分析的全过程操作。现有的大部分实验体系注重在分析测定环节对学生加以强化训练，忽略了监测方案制定、样品采集、样品保存、数据分析及质量保证等其他环节的重要性[5]。环境专业培养的学生毕业后无论是选择继续深造，或是进入社会的环境监测岗位，均需对环境监测全过程熟练掌握，而非单纯的检测方法。从社会需求和培养学生的应用能力两个方面考虑，高等教育的环境监测实验教学需要打破单一实验项目，建立完整的环境监测全过程实验体系，提升学生的综合实验能力和思维能力。

1.2 实验教学内容“守旧”，需要做到与时俱进

由于当前环境污染特征的复杂性，社会对环境监测内容、技术要求、监测手段等需求的不断变化，生态环境保护部对环境污染物标准的及时修订等因素，造成环境监测理论课程上的某类知识点表现出滞后性，这就要求环境监测的实验教学内容及环境监测的理论教学内容及时随之更新。比如近些年我国大气污染呈现出区域复合型特征，细颗粒物(PM2.5)和臭氧(O3)的污染成为了大气环境污染研究中亟待解决的问题，2012年修订的《空气环境质量标准》(GB3095-2012)将PM2.5和O3纳入了空气环境的基本测定项目。但是，部分环境监测实验教材中的大气环境监测实验内容，仍只涉及了二氧化硫、二氧化氮和可吸入颗粒物等污染物的监测内容，严重与社会需求脱节。实验设计应根据当前环境监测的需求对实验内容不断加以调整和更新，密切关注环境领域的发展方向，聚焦环境的热点问题，与社会需求挂钩，与时俱进。

1.3 缺乏对实验过程有效的全过程评分机制

环境监测实验教学过程中，通常由指导教师讲授实验的目的、原理、步骤和注意事项，实验室技术人员准备实验所需的样品和试剂，由学生按照实验步骤进行操作，随后撰写实验报告。整个实验过程略显机械化，学生在实验中不能发挥自己的主观能动性，未能参与实验设计，通常是抱着完成任务的心态进行实验，参与感和积极性均表现不高。最终的实验成绩，往往以出勤率和实验报告两方面作为评分标准，由于大多数环境监测实验以多人为一组，缺乏对学生在实验中的全过程考评机制，所以学生在实验过程中容易出现态度不端正、动手不积极、甚至修改数据、抄袭实验报告等问题。

综上所述，在环境监测实验教学方面确实存在一些需要完善和提升的空间，接下来我们将针对以上几个主要问题进行探讨。

2 新工科背景下环境监测实验教学改革与实践

2.1 打破传统模式，建立设计性综合实验体系

综合性、设计性实验要求学生能综合运用所学知识及多种实验技能，通过实验手段解决环境问题，是提高学生综合能力、创新能力的重要途径。新工科背景下的环境监测实验教学改革，应打破各个单项实验各自为战的局面，建立各环境要素(水、气、土壤等)的综合实验。指导学生在现场调研及相关国家标准的基础上自行制定监测方案：设计污染物采样点、确定监测项目、确定样品采集及检测方法等；根据监测方案的设计，完成样品采集、检测，直至最后的环境综合评价；撰写监测报告。这样既顾全了环境监测的整个过程，又培养了学生综合实验能力，同时调动了学生的学习积极性。使学生掌握环境监测的全过程操作，提高学生独立完成环境监测的能力。教师在其中应充分调动学生的主动学习兴趣，并起到正确指导的作用。但是，该综合性实验的设计，对高校实验室的建设提出了更高的要求，当前高校实验室很难满足所有监测项目的测定，所以需要指导教师对监测项目做一定的把控和筛选。

2.2 丰富教学手段，引导学生对监测的主动思考

环境监测实验的教学本身就是一个师生互动的过程，在教学的过程当中应当充分发挥学生的主观能动性，让学生勤动脑、多思考，能够在实验中发现问题、提出问题、解决问题。传统的环境监测实验，学生的参与度相对不高，实验暴露的问题较多。这就要求指导教师在教学的过程中，丰富教学手段，将多种教学方法相结合，把教学的过程从内容的传授转变为知识的引导，做到让学生不是机械的操作实验，而是努力的思考实验。比如，充分利用现代化的教学方法，在实验教学中加入视频学习，将实验中的重要操作环节、仪器操作步骤和注意要点录制成视频。学生通过视频学习，更加形象具体的了解实验的原理步骤和注意事项。在实验中遇到操作问题，不再单纯的请教指导教师，而是通过自己的消化理解自行解决问题，改变以往指导教师单纯的理论指导，或者单纯的介绍仪器的操作步骤的教学方式，让学生能够更深入理解实验的内容，提高学生的解决问题能力。

2.3 突破固守内容，把握监测发展前沿

随着我国经济的快速发展和城市化进程的加快，环境污染所引发的诸多问题日益复杂，同时环境监测的项目不断变化，环境监测的手段不断进步。环境监测的实验教学，需要准确把握当前环境问题的重点和前沿，时刻紧跟环境科学发展的步伐，做到环境监测的实验教学内容紧随时代发展的脉搏，使学生紧跟环境监测技术的潮流，掌握最规范、最新的监测技术，切实做到理论和实践相结合，做到环境监测实验的实用性，满足新工科的要求。

2.4 建立全过程评分机制

在综合性实验体系的基础上，建立对环境监测实验的全过程评分机制，即制定全过程的评分标准。从监测实验的调查研究开始至监测数据的综合评价，对学生的实验操作进行全过程关注、指导和评价。分阶段、分层次对监测实验的各关键环节进行阶段评价，比如从监测方案的制定、污染物的检测、数据的综合评价等三个实验截点，对学生进行相关的指导和评分，建立全过程评分标准，推进实验顺利开展。同时，基于全过程评分机制，环境监测实验成绩最终将由出勤情况、监测方案的制定、实验操作以及监测报告四部分组成。全过程的评分机制，能够使学生端正态度，更加重视实验的过程，提高教学效果，并能真实反映学生实验情况，有利于培养学生的动手能力、分析能力及解决问题能力。

3 结 语

在新工科建设对环境工程专业提出了培养应用型复合人才的新要求背景下，环境监测实验教学面临着新的要求和挑战。基于社会对学生能力培养的需求，本文探讨了环境监测实验教学的改革思路，通过科学系统设置环境监测实验课程的实验内容，完善丰富教学方法和教学手段，制定实验的全过程管理机制等方法，使环境监测实验课程与当代社会需求相适应，提高学生对问题的综合分析能力和解决能力，增强学生的实践操作技能，全面提升学生的综合素质，着力培养符合当代经济社会需要的应用复合型人才。