环境监测课程中基于项目化教学的应用型人才培养实践探索

曾燕艳 王玥婷 梁志辉 李衍亮 胡俊杰 兰善红

(东莞理工学院 生态环境与建筑工程学院，广东东莞 523808)

项目化教学[1-3]是一种把被动学习转变为主动学习的教学模式，它把课程教学中的知识渗透到项目中，通过完成实际工程项目来实现既定的教学目标。近年来，项目化教学法在小学[4]、中学[5]、技校[6]和高校[7-8]等教学机构得到广泛的研究和应用，取得了良好的教学效果。环境监测是环境工程专业核心课程之一，它以水、大气、土壤、固体废弃物、噪声等方面的分析检测方法为核心内容，通过课堂讲授和室内实验，培养学生的分析测试技能，牢固掌握水、大气、土壤、固体废弃物等环境中主要污染物的监测技术。但是单纯的理论教学和机械化的单项实验，不能充分调动学生主动学习，教学效果不好，难以达到教学目的。本文以东莞理工学院《环境监测》课程为例，将项目化教学法应用于环境监测教学中，从方案制定、项目实施、环境评价等方面进行探索和实践，将理论与实践相结合，充分发挥学生主观能动性，培养应用型人才。

1 “项目化”教学模式实施背景

东莞理工学院生态环境与建筑工程学院环境监测课程教学体系主要包括理论教学和实验教学，其中理论教学36学时，实验教学18学时。理论教学以水、大气、固体废弃物、土壤等环境的污染与监测为主线，讲授布点、采样、样品保存与预处理、分析测试等知识内容，使学生能够针对复杂环境工程问题，提出适合的污染物监测方案。理论教学主要内容见表1。

表1 《环境监测》理论课程内容设计

近年来，东莞理工学院对照新工科教育理念的要求，对环境监测理论课堂进行多次教学改革，通过讲授、讨论和案例[9]等混合式教学法使学生更主动地参与到学习中，并设置了18学时实验教学任务，选择经典的污染物，通过物理的、化学的和生物的方法对污染物进行分析测试，培养学生动手能力和实验技能的同时又巩固了理论知识。实验教学内容设计见表2。

表2 《环境监测》实验教学内容设计

由表2可知，环境监测课程虽然设置了实验教学，但实验项目主要以验证性项目为主，且实验试剂与设备由老师课前备好，上课老师手把手教学，学生死记步骤模仿实验，丧失自主能力。此外，实验物质成分简单，干扰物质少，会导致学生在面对复杂环境样品时无从下手，难以排除干扰进行分析检测，使得学生缺乏独立思考与解决问题的能力，无法达到培养应用型人才的目的。故东莞理工学院引入“项目化”教学模式，以实际监测项目为主线，将课堂内容和单项实验训练融入到实际项目中，充分发挥学生主观能动性，锻炼实验技能，培养分析和解决问题的能力，从而提高创新的基本意识。

2 项目化教学的设计思路

2.1 项目的设定

《环境监测实训》是东莞理工学院为引入“项目化”教学模式而开设的一门实践教学课程，课程开设2周。本课程按照环境要素，结合实验室可利用设备，可以分为水、大气、噪声等环境监测项目，即水环境质量监测与评价、空气质量监测与评价和噪声环境监测与评价。根据环境布局，将每一个项目类型分解成多个子项目，其中子项目的设定内容见表3。

表3 《环境监测实训》项目的设计

环境监测实训过程一般为现场考察、制订方案、优化布点、采集样品、保存运输、分析测试、数据处理和综合评价。学生首先根据所学的理论知识，或通过查阅相关监测技术规范结合实际环境条件制订合理的、科学的监测方案。接着借助实验室设备，参照污染物的测定标准对采集的样品进行分析测试。最后根据相应国家标准，结合实验数据对环境进行分析和综合评价。

2.2 教学形式

本课程的教学采用学生分组，团队合作的形式。根据班级人数，安排每班6～7组，每组5～6人，同班级不同组别项目选题不可重复。每组选出一名组长，负责安排、协调组内成员的工作内容，并向老师汇报工作进展。老师在实训过程中负责答疑与指导，起到监督与辅导的作用。学生在指定的时间内，针对选定的项目进行现场调研、制订方案、开展工作、处理数据和综合评价，并形成报告书，制作演讲报告，最后参与项目答辩，以完成本课程的实践任务。

2.3 考核方式

课程教学目标是教学改革的出发点和归宿点，本课程设定3个教学目标，根据课程特点，设立4个考核环节，包括监测方案(20%)、实训过程(25%)、实训报告(35%)和实训答辩(20%)，各考核环节对应课程目标的分值比例见表4。

表4 课程考核分值

3 项目化教学的实施效果分析

3.1 达成度评价

图1 项目分数为20分的统计结果

对2个班级，72位学生的成绩结果进行统计，其中，监测方案、实训答辩两项总分均为20分的项目得分统计结果见图1;实训过程、实训报告两项总分均为30分的项目得分统计结果见图2。如图1、图2所示，72位学生在4个考核项目中的成绩基本呈正态分布趋势;其中，最低得分均达到项目分数的70%，即达到中等以上成绩。对于监测方案和实训报告项目，学生得分较为平均，这是由于该项目以团队合作的形式开展，同一团队不同学生的得分相同，团队之间的分数存在差异。对于实训答辩和实训过程项目，主要考察每位学生的实操能力和语言表述能力，从图1和图2可以看出，学生在实验操作和陈述发言方面存在较大差异。

图2 项目分数为30分的统计结果

3.1.1 项目达成度评价

表5 考核项目平均成绩统计

图3 项目达成度统计结果

采用项目达成度来评价学生在课程每个环节的学习效果[10]，本课程每个考核项目的平均成绩见表5，达到平均成绩及以上的学生被认为达到预期学习目标。由表5可知，在实训过程环节，达到预期目标的学生人数为32人，仅占44.4%，说明学生之间的实验操作水平差异较大，这可能是因为《环境监测》实验教学中，单个实验项目是以分组的形式开展，一部分学生认真实验，实操能力得到训练，但有一部分学生“搭便车”，没有实际参与到实验操作中，从而实验操作能力较弱。项目达成度为某项目的平均得分与该项目总分的比值，如监测方案的平均分为16.06 ，该项目总分为20，则该项目的达成度为0.803。本课程考核项目的达成度如图3所示，其中，实训答辩的达成度较低，这主要是因为学生在这个考核环节的得分普遍偏低，使得平均成绩偏低，说明学生的陈述发言和综合表达能力有待提高。

3.1.2 课程目标达成度评价

表6 课程目标达成度计算

图4 学生综合成绩分析

采用课程目标达成度来评价本课程的教学效果[11-12]。分别计算每位学生每个课程目标的达成度，取平均值，确定课程目标达成度，结果见表6。如表6所示，课程目标1、课程目标2、课程目标3的达成度分别为0.81、0.78和0.81，取本课程总体达成度(取学生综合得分平均值/总分100)0.80作为本课程目标达成度的设定值。如表6所示，课程目标1和课程目标3达到课程目标的设定值，说明通过本次实训课程，学生加深了环境监测理论知识的理解，基本掌握开展环境监测工程实践的流程和技术要点，进一步提升工程实践能力。课程目标2的达成度相对较弱，说明学生实验操作能力、对专业理论知识的综合运用能力需要加强。取各学生综合成绩与本课程平均成绩进行比较，结果见图4，超出平均成绩的认为达到预期目标；在60分和平均成绩之间的认为没有达到预期目标，需要持续改进；未达到60分的认为不合格。如图4所示，本课程达到平均成绩80.83的学生约48人，占总人数的66.67%，即大部分学生达到了预期的学习目标。

3.2 实施效果分析

从项目达成度评价结果可知，学生实践操作水平差异较大，运用专业知识对数据的分析和陈述发言能力普遍较弱。从课程目标达成度评价结果可知，环境监测实验“项目化”教学实践取得了良好的效果。其中，本次教学较好地实现了课程目标1和3，说明学生在制定和设计监测方案和试验方案时，理论知识得到进一步的加强，初步掌握了环境质量评价的基本方法和技术要点，同时团队合作促进学生的沟通交流，增强团队协作的意识。此外，通过报告和答辩的形式，提升了学生环境监测报告的撰写能力，增强运用专业知识进行复杂环境工程问题的分析和综合表达能力。课程目标2达成度相对较弱，主要原因在于学生实验操作水平差异较大导致，同时学生对项目所获得的数据分析和解释能力不够，不能准确说明问题得关键，在以后的授课过程中，需要重点细化实验教学分组，增加综合实验项目，强化学生实践操作能力，并结合最新环境知识指导学生对实验数据进行分析和解释。

4 结语

东莞理工学院生态环境与建筑工程学院在环境监测教学改革中引入“项目化”教学模式，学生参与到实际项目中，理论结合实践，充分发挥了学生的主观能动性，提高了学生的实践操作能力、团队合作能力和创新意识。由项目达成度评价结果可知，本次教学改革取得了较好的教学成果。但在本次教学改革实践中，也发现了一些不足，例如由于实验室条件的限制，导致项目选题不够广泛和深入，由于课时条件的限制，使得项目课题的延续性和衔接性不强。后期逐步完善实验室条件，引入导师制项目教学，增购实验设备，结合“十四五”环保要求，增设符合行业需求的项目，更好的完成专业培养目标，培养满足社会需求的应用型专业人才。