工程教育认证背景下环境监测课程教学改革探索

占长林　李青　刘红霞　张家泉　黄杰勋　朱雅兰　汤平

摘  要：在工程教育认证和新工科背景下，为符合工程教育认证要求和培养应用型人才，各高校对相关专业课程进行一系列的教学改革。环境监测作为环境工程专业的核心课程之一同样也亟需进行改革。该文结合所在高校实际和教学实践过程中发现的实际问题，根据工程教育认证标准对环境监测课程教学方式、教学内容、教学评价、学生学习积极性和结果产出等方面进行教学改革的探索研究，从而进一步提高课程教学质量，培养具有较高工程素养、工程技术能力和创新能力的工程技术专业人才。

关键词：环境监测；工程教育认证；教学改革；环境工程；OBE教育理念

中图分类号：G642      文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2024）13-0135-04

Abstract： Under the background of engineering education certification and new engineering， in order to meet the requirements of engineering education certification and cultivate applied talents， colleges and universities have carried out a series of teaching reforms on related professional courses. As one of the core courses of environmental engineering， Environmental Monitoring also needs to be reformed. Based on the reality of the university and the practical problems found in the process of teaching practice， this paper explores the teaching reform of Environmental Monitoring course in terms of teaching methods， teaching contents， teaching evaluation， students' learning enthusiasm and result output according to the engineering education certification standards. The aim is to further improve the teaching quality of the course and cultivate engineering technology professionals with high engineering literacy， engineering technology ability and innovation ability.

Keywords： Environmental Monitoring; engineering education accreditation; teaching reform; environmental engineering; OBE education philosophy

2016年我國成为《华盛顿协议》的第18个正式会员，这标志着具有国际实质等效的工程教育专业认证在我国正式拉开帷幕。在此背景下，为主动适应经济社会发展对人才培养的要求，很多高校都积极准备和申请环境工程专业工程教育专业认证的工作。截至2020年3月，我国共有64所高校通过了环境工程专业认证。工程教育认证的核心理念是以成果为导向（Outcome-Based Education，OBE），即将学习产出作为教学成果的评量依据，并以此促进专业持续改进作为认证的最终目标，其主要通过“预期学习产出—教育过程—评估学习产出”线路，来达到培养工程人才的目的[1]。认证标准要求高校人才培养方案中的培养目标和毕业要求的每一项指标点都要落实到专业课程当中，因此传统的课程体系和培养模式已无法满足工程教育专业认证的要求。与此同时，随着国家新工科理念的提出、互联网技术的快速发展及环境污染问题的治理都对环保专业人才的培养提出了更高的要求。湖北理工学院环境科学与工程学院从2018年开始筹备申请环境工程专业工程教育认证的工作，为培养出与国际接轨的高等工程技术人才而做准备。

环境监测是环境工程专业的核心必修课程之一，是一门理论性、技术性、实践性强的综合性课程[2]，教学内容涉及水、气、土壤、固废、噪声和生态等多环境要素，而且课程涵盖化学、生物、物理和数学等多学科交叉。其主要任务是使学生掌握环境监测的基本理论知识，掌握从采样点布设、样品采集、运送保存、分析测试、数据处理到综合评价的全过程。而传统的教学内容、教学方法、教学设计和课程考核评价等方式都已不能满足工程教育认证的要求，也较难培养出具有一定创新性的高素质环保人才。因此，本文结合湖北省地方应用型高校——湖北理工学院环境工程专业环境监测课程教学中实际存在的问题，依据工程教育认证改革要求，灵活运用案例式教学、线上线下混合式教学、翻转课堂等多种教学方式和手段对本课程的授课方式、教学方法、教学设计和课程考核评价等方面进行改革探索和实践，使学生分析问题、解决问题的能力及创新能力得以提高，以适应社会对创新应用型人才培养的要求。

一  环境监测教学的现状及存在的问题

湖北理工学院（以下简称“我校”）是一所省属地方高等院校，是我国最早开设环境工程专业高等教育的教学点之一，我校环境工程专业也在2020年成功入选国家级一流本科专业建设点。虽然环境监测课程在我校讲授已有40年的历史，但随着教育信息化技术的快速发展，再加上监测技术方法及标准的不断更新和完善，原有的教学模式与工程教育认证的要求相距甚远。目前我校环境监测课程教学中存在的突出问题如下。

（一）  教学内容陈旧，教学体系有待完善

随着环境保护成为全球性议题，环境监测技术也在不断地更新和发展，然而环境监测教材由于出版时间周期较长，章节内容中涉及的环境监测技术方法或标准很难跟上时代发展的步伐。例如，最新出版的奚旦立编《环境监测》（第5版）教材中第二章空气与废气监测中关于大气标准状态的文字描述与GB 3095—2012《环境空气质量标准》修改单（生态环境部2018年第29号公告）的内容不一致；教材第五章提到的GB 15618—1995《土壤环境质量标准》已经废止；2020年以后生态环境部出台的一些方法标准和技术规范在教材中也未涉及等。另外在我校环境工程专业进行工程教育认证工作前，专业课程培养方案、课程目标、课程计划等都未能很好地体现人才培养的过程及毕业要求，相关的教学文件不完善，理论和实践教学比例不合理，理论和实践教学存在教学方式及考核手段单一、教学内容单调、不能完全跟上科学技术发展变化及教学体系有待进一步丰富完善和创新的问题。

（二）  教学方式方法单一，学生主动学习积极性有待提高

传统的“以教师为中心”教育理念依然占主导，这与工程教育专业认证“以学生为中心”的教育理念相悖。环境监测课程教学方式以多媒体教学为主，教师在课堂处于中心地位，学生以听课为主，很少有机会参与教学过程，因此较难激发学生的学习主动性、积极性、创造性。另外，由于该课程涉及物理、化学、生物和数学等多学科知识，对于师生的知识储备和理解能力有较高要求，但教师一般借助PPT来讲解教材内容，而PPT内容又多以文字为主，图片、视频及案例分析等结合实际讲解的内容占比较少，因而教学方式手段显得单调，学生学习过程参与感较低，学习成就感不高，较难发挥学生自主学习和创新创业的积极性。

（三）  实验实践教学程序化，缺乏创新性

环境监测课程要求学生不仅要掌握环境监测的基本知识，更重要的是掌握基本的操作技能和实验方法。由于该课程的实践性较强，课程中不同种类污染物的监测分析会涉及很多相关实验仪器的使用，虽然实验课上教师对实验原理、方法、步骤进行了讲解，但学生课前复习不充分，再加上实践动手能力较差，对于具体的监测仪器设备的操作仍有较大困难或者存在实验操作不规范、实验结果误差较大等问题，因而导致实践教学效果差，不利于学生监测动手能力的培养与提高。此外，实验内容与实际环境问题结合不够紧密，学生一般只是机械地按照教材上的实验步骤去操作，实验操作过程过于简单化，不能根据实际情况灵活地调整运用，不仅无法提高学生的创新能力，而且学生的积极性也不高。另外，开设的实验项目大多是验证性的基础实验，而综合性、设计性、创新性和研究性实验项目明显偏少。实验中的监测对象有些是模拟环境样品，与实际的环境样品有差距，学生掌握的监测方法对于实际运用有较大差距，不利于学生独立思考和批判思维能力的培养与锻炼。

（四）  课程考核方式不严，教学评价机制不合理

环境监测教学一般分为理论课程考核和实验考核。一般以传统的考核评价方式为主，即将平时成绩（考勤、作业等）、期末考试成绩、实验成绩按照比例进行核算，忽略了学生解决复杂工程问题能力的培养和锻炼，与成果导向教育理念下的多元化评价方法还有一定差距。理论课程对于学生的学习过程缺乏有效监管和考核方法，因而学生学习较为被动，教师也不易掌握学生的学习过程和学习效果。实验考核主要依据学生的出勤、预习报告及实验报告成绩等进行评价，而对学生动手操作重视度不够，片面地重视出勤率和提交实验报告，忽视了学生实验操作过程中的实际表现和操作能力，因而容易打击部分学生的学习积极性，且实验报告重复率较高。

二  環境监测课程教学改革措施

近几年，由于我校环境工程专业积极申报工程教育认证的工作，2022年5月中国工程教育专业认证协会环境工程专业认证专家对我校环境工程专业进行了在线考察，这对环境工程专业的建设和提升都起到了重要的推进作用。环境监测课程作为核心课程之一，从教学内容、课程目标、课程教学设计、授课方法手段及考核评价方式等方面都进行了一系列的探索、改革与创新，同时也将“以学生为中心”和“以产出为导向”的教学理念融入到教学过程中，取得了较好的成效。

（一）  优化课程教学内容，突出实用性

由于环境监测目标体系涉及的领域宽、污染类型复杂、项目指标繁多，还涉及到多学科的交叉，知识面广，因此按部就班地将所有教材内容进行一一讲授，肯定学时数是不够的，不仅无法突出重点，且会加大学生学习难度。结合地方应用型高校办学实际及黄石作为资源枯竭型城市所面临的主要环境问题，采用“合、删、增”等措施对教材理论教学内容进行优化设计[3-4]。“合”是对教材中重复出现或相似的内容进行融合，只详细讲解一次，后续章节教学中可简化或以学生自学为主；“删”是对先修课程中已经学过的相关知识点、实际应用不多或已淘汰的监测方法进行删减，不再讲授；“增”是教学内容要与时俱进，将国家最新出台的环境保护政策、环境标准、监测技术方法及国内外最新的研究成果和我校教师在环境监测和污染治理方面取得的最新科研成果、项目课题等内容纳入到课堂教学中，提高学生的学习兴趣和积极性，拓宽学生的知识面。

（二）  改进教学方法，提升教学效果

由于环境监测课程专业知识理论性强，且涉及多学科交叉，而趣味性较差。结合本课程的特点，我校环境监测课程成立了专门的教师团队，由学院专门划拨资金组织团队教师分章节分知识点进行微小视频的录制，视频内容以知识点为主，时长一般不超过10分钟。目前我校环境监测慕课资源已在学堂在线平台运行，截至2021年6月该课程已开设四个学期，课程活跃度超过了89.48%的同平台课程，讨论区人均互动次数超过同平台其他同类课程的91.20%，参与规模超过了77.03%，且受到社会人员的广泛关注。结合环境监测技术最新的发展动态，将相关知识点与实际废水处理案例相结合并进行学生分组讨论，教师指导点评讲解，实现以学生为中心的课堂的转变，同时教师适时分享自身科研项目经验，启发学生大胆进行创新研究。

课前教师根据教学目标和课堂计划提供案例等学习资料，并布置线上慕课学习内容和小组任务，学生分小组反馈需要教师在课堂上讲解的疑难问题；重点章节布置项目方案编写任务，由小组成员独立查找资料、讨论分析、共同制定方案，将学习课题化。

课中利用雨课堂智慧学习工具设置随堂测试环节，边讲边练，检测学生对某一知识点的掌握情况，一方面加强了师生之间的互动，有利于教学效果的提升，另一方面教师也可以实时精准掌控每一位学生的课堂学习状态[5]，对学生的课堂表现进行量化评估，让学习过程也成为成绩评定的指标之一。此外，通过项目案例情景导入引导学生运用所学知识进行小组讨论、设计方案、分析方案可行性、PPT汇报及小组互评等，提高学生的学习主动性和解决实际环境问题的能力。

课后学生可就学习过程中发现的问题和疑虑通过QQ、微信、邮件等形式随时给教师留言，在教师的帮助下及时解决问题，提高学习效率；还可以将项目设计方案进行修改完善等来复习巩固相关知识点，对于创新性强的项目方案可申请国家级或省级大学生创新训练计划项目立项，将课题项目化。

通过采用线上线下混合式教学[6]、案例教学[7]、翻转课堂[5，8]等多种教学方法改革，将学生的基本技能培养贯穿于教学各个环节中，给予学生各种锻炼机会，通过赛事结合，赋予学生更多理实结合的机会，提高学生创新能力。以生为本，让学生成为学习中心，教师主要起引导和辅助的作用，这不仅调动了学生的学习热情，活跃了课堂气氛，提高了教学质量，而且学生的主动性、创新能力、探究能力也得到了稳步提升。此外，线上线下混合式教学搭建了学生与教师沟通的有效桥梁，与采用传统教学模式的班级相比，学生的学习主动性和课程成绩均得到显著提高。采用传统教学方式的学生，环境监测课程平均成绩为70.5分，采用混合式教学则提高到78.5分。

（三）  优化实验教学内容，提升学生实践能力

环境监测作为一门实践性强的综合性课程，课程目标要求学生学习完本课程后能够掌握环境监测仪器的选择及基本操作能力。鉴于理论课学习中不便展示实验操作和仪器设备，再加上实验步骤机械化等缺陷，为了培养创新型人才，发挥学生的主观能动性，使学生能从被动学习变为主动学习、主动思考并具备自主学习的能力，教师首先要优化教学设计，注重授课细节，并通过网络优秀慕课资源、多媒体等多种手段从视、听等多感官、多角度激发学生的学习兴趣。实验前涉及的其他相关学科知识预先讲授让学生理解，并在具体实验操作过程中对学生加以辅导加深其印象，提高其实践动手能力，增强学生的学习成就感。鼓励学生参与到实验的过程之中，例如预实验时让学生准备实验器材和配置试剂，调试仪器、搭建实验装置、进行样品的采集和前处理等。在实验过程中引导学生自己摸索和处理个别实验参数，如标况下采样气体体积、水样稀释倍数等，增强其灵活处理问题的能力。另外，同一个实验让学生在相同条件下对不同样品的实验数据结果进行处理，并让两组同学对比实验数据，进行数据分析和实验结果讨论，这样能更深一步让学生了解不同条件下环境监测数据的处理方式。根据实验项目特点，让学生自主设计某一部分实验并进行验证，培养其创新和批判思维能力。增强实验实践教学形式的多样性和趣味性，例如让学生在校园、路边或工厂进行噪声监测实验等，让学生能够在真实环境下提升解决环境监测问题的能力和職业能力。

（四）  完善教学和学习效果考核评价机制管理

改变以前传统以期末考试成绩和实验报告书面成绩为主的考核机制，注重学生学习过程和学习效果评价。实验课程成绩评定则由过去单一的实验报告书面成绩变为侧重学生的实验课过程表现情况和独立完成部分实验设计、实验数据结果的分析讨论情况给予成绩评定。鼓励学生在提交的实验课预习报告中自己设计部分实验步骤，激发学生的学习情趣，让其参与学习过程，从而提高实际操作的动手能力；实验过程中引导学生自己解决一些操作问题，督促其自己动手操作实验，注意实验操作规范和安全意识，教师记录实验过程中学生的表现。在课后实验数据的讨论分析环节，鼓励以小组为单位进行讨论并提交原因分析结果和总结报告，最大限度降低学生相互抄袭报告的现象发生，提高其独立完成实验和分析实验结果的能力。

理论课程考核采用“线上预习+课堂小测试+作业+期末考试”四位一体的考核方式，其中期末考试成绩所占比例降到60%，强调过程性评价在教学效果评估中的重要作用。“线上预习”重在督促学生按时完成课前线上慕课的预习任务，为翻转教学做前期准备。“课堂小测试”重在考核学生阶段性学习的成效，同时也能实时了解学生的课堂学习状态。“作业”主要检查学生对课程章节内容学习的效果，同时加深对相关知识点的理解和记忆。“期末考试”是根据课程目标要求全面考核学生对课程基本概念掌握程度和基本应用能力[5]。

三  结束语

通过开展工程教育认证，我校环境工程专业积极对照认证要求，把培养应用型环境专业人才的毕业要求指标点和要求切实落实到课程计划、设计、培养方案、授课方式及课程评价等整个过程之中。作为环境工程专业的核心课程，环境监测课程按照工程教育认证的标准进行了一系列的改革措施，主要包括实行以学生为中心的线上线下混合式课堂教学、完善修订教学文件、注重学生的环境监测实验操作和数据分析能力，以及改变单一的考核评价机制等。通过对环境监测教学的探索和改革，学生的学习、研究积极性和主动性进一步提高，人才培养模式得以转变，学生的学习效果和教学质量得以提升，为环境工程技术专业培养工程素质高、应用能力强且具有一定创新能力的综合型人才。

参考文献：

[1] 曾滔，张海燕，徐超，等.基于OBE的高校《环境监测》课程教学改革探析[J].教育教学论坛，2020（11）：147-148.

[2] 魏金枝，孙晓君，张桂玲，等.基于OBE理念“四位一体”环境监测课程模式的持续改进[J].大学教育，2020（10）：71-73.

[3] 袁和忠，陈亮，方昊，等.高校环境监测课程教学改革浅谈[J].大学教育，2018（6）：75-77.

[4] 何立芳，张夏红，章汝平.高校环境监测课程教学改革的思考与实践[J].高师理科学刊，2015，35（5）：101-103.

[5] 詹亚力，王赫名，陈春茂.信息技术背景下的课程建设思考与实践——以“环境监测”课程为例[J].中国大学教学，2021（1）：54-58，86.

[6] 冯晓英，吴怡君，庞晓阳，等.混合式教学改革：教师准备好了吗——教师混合式教学改革发展框架及准备度研究[J].中国电化教育，2021（1）：110-117.

[7] 金光洙，全红梅.浅谈高校环境监测课程教学改革[J].教育教学论坛，2016（30）：100-101.

[8] 张倩，洪俊明.翻转课堂在环境监测课程中运用面临的挑战与建议[J].教育教学论坛，2018（26）：233-234.

基金项目：湖北理工学院教学改革研究项目“工程教育认证背景下的环境监测课程教学改革探索”（2020C29）；湖北理工学院教学改革研究项目“新工科背景下应用型地方高校环境类创新人才培养模式的构建与实践”（2020A03）；湖北省高等学校省级教学研究项目“基于创新实践能力培养的环境类本科生毕业论文质量提升”（2017447）

第一作者简介：占长林（1983-），男，汉族，湖北黄石人，博士，副教授。研究方向为环境地球化学。