[摘 要] 环境工程专业认证是推动我国环境工程专业教学改革与国际接轨的重要措施。在此背景下，针对环境工程专业的基础核心课“环境监测实验”教学中存在的问题，例如教学内容简单、教学和考核方式单一等，通过对课程体系、内容、教学方式、实验过程及成绩等方面进行改革，如丰富教学内容、促进教学科研相统一及成绩评定多样化等方式，构建多元化主体教学评价体系。结果表明，可在教学实践中有效提高学生在实验过程中的学习效果，培养学生的综合能力。

[关键词] 工程认证;环境监测实验;教学改革与实践

[基金项目] 2019年度广东省自然科学基金项目“纳米银与个人护理品在微藻表面的相互作用及其联合生态毒性机制”（2020A1515011243）;2019年度广东省本科高校教学质量工程-教学团队建设项目（环境工程专业核心课程教学团队）;2020年度深圳大学高水平二期建设-教学成果培育项目（860/000001020823）

[作者简介] 丁腾达（1989—），男，安徽安庆人，工学博士，深圳大学化学与环境工程学院特聘研究员，硕士生导师，主要从事水污染生态化学研究。

[中图分类号] G642.0    [文献标识码] A   [文章編号] 1674-9324（2021）19-0085-04      [收稿日期] 2020-12-10

一、引言

自20世纪七八十年代以来，我国环境污染问题逐渐凸显，亟待成立专门的学科来研究环境污染问题，改善我国环境，促进社会发展，因此，环境工程专业应运而生。其主要作用是运用工程技术和有关学科的原理和方法，保护和合理利用自然资源，防治环境污染，以改善环境质量。环境工程专业教学的主要内容包括：大气污染防治工程、水污染防治工程、固体废物的处理和利用，以及噪声控制等。同时还关注环境污染综合防治的方法和措施，以及利用系统工程方法，从区域的整体上寻求解决环境问题的最佳方案。另外，环境工程专业的产生也可填补我国环境方向在本科层次工科人才“工程型”与“创新性”的缺失，培养大批面向新型环境问题的高级工程技术人才，改革人才培养模型，提高工程教育质量，提升工科本科生的工程能力和工程素质。

进入21世纪以来，为了促进经济与环境的和谐发展，我国环境工程专业得到蓬勃发展。自党的十八大提出“大力推进生态文明建设，努力建设美丽中国”的目标，习近平总书记提出“绿水青山就是金山银山”的科学论断[1]，我国环境问题受到空前关注，环境工程专业也步入高速发展阶段，对于环境工作者的专业技能要求也进一步提高。环境工程专业实验教学是训练学生专业技能和培养创新意识的重要手段，在高等教学体系中占有十分重要的地位[2，3]。同时，实验教学更具有直观性、综合性、实践性和创新性[4]，为把学生培养成高素质应用人才提供有力支撑。然而，目前实验教学在高校教学中占据较少的比重，与环境工程专业认证中对实践教学的需求不符，将会直接影响学生在社会实践中工作能力与水平的培养[5]。因此，本文以“环境监测实验”为对象，通过对其教学体系、教学内容、教学方式及考核方式等改革优化，提升该课程的教学质量，这一教学改革实践对于增强环境工程专业教学质量和效果，具有重要的意义。

二、课程存在的问题与分析

深圳市自改革开放以来，经济迅猛发展，随之而来引起了包括大气、水和土壤等方面的环境问题，影响深圳经济社会的健康发展。为此，根据深圳市社会发展的需要，我校于2010年新建环境工程本科专业，致力于培养从事城市、区域和企业的给水及废水、废气、固体废物和其他污染的控制与治理，环境修复及环境规划、管理等方面的高级工程技术人才，为深圳市现存的复杂环境问题提供治理人才。当前，经过几年的培养，我校持续为深圳市环境领域岗位输送人才，并利用所学环境专业知识为深圳市环境污染治理提供支持。然而，相较于全国环境学科而言，我校环境工程面临学科起步较晚、课程体系仍需要不断完善、学生实践课程占比较少、毕业生从事环境领域工作机会不多等困境。根据相关环保企业的回调分析，毕业生刚进入企业时存在“眼高手低”等现象，即具有丰富理论知识但实际动手能力不强，故企业急需具有较强动手能力和创新性的人才。因此，为解决我校环境工程专业毕业生就业难的问题，环境工程专业课程设置应考虑加强学生的实际动手能力。

“环境监测实验”是环境工程专业的核心课程，也是各环保企业开展环境调查工作的基础。该课程要求培养学生对水、大气和土壤等各种环境介质中的污染指标进行监测的动手能力，让学生不仅具备扎实的理论知识，同时能够熟练掌握各种污染监测的技能，提高学生从事相关领域工作的综合素质，从而为我国环境监测领域培养综合素质较高的技术人才。然而，我校“环境监测实验”课程教学所开设的实验以操作性和验证性实验为主，内容简单且老旧，远不能满足当今社会的快速发展对环境监测领域人才的需求，同时，也不能系统性培养学生在该领域的专业水平。当前存在问题主要表现在以下几个方面。

（一）实验安排欠缺系统性、内容不够全面

实验整体安排缺乏系统性，实验教学先于理论教学，例如：学生进行水体重金属污染监测实验时，其理论课程可能还没有涉及水体中重金属污染的种类、分布及危害，更不清楚利用什么仪器对水体中重金属进行监测，从而会造成实验后学生印象不深等现象。另外，该课程属于环境工程专业必修课，共开设8个实验，分别为：水中油类的测定、水中挥发酚类的测定、水样生化需氧量（BOD5）的测定、水样中铜含量的测定、水体中农药含量的测定、水体溶解氧的测定、水质五参数的测定及水体重金属铬的测定。这些实验主要集中于水体方面，且每个实验之间没有任何联系，学生无法将理论知识与实践紧密联系，同时该课程还缺少其他环境介质中的污染监测，大多数实验侧重于加深和提高学生对基本理论知识的理解，忽略了对学生能力与素质的培养。

（二）以验证性实验为主

实验整体以验证性实验为主，即有完整的实验原理、实验步骤，通过试剂配置、仪器调节后，学生可以按照步骤完成实验，得到实验结果并分析。总体而言，学生主要根据讲义按步骤开展实验，对实验的设计没有任何创新性想法，不清楚為何进行实验，不能发现问题、提出问题，从而使学生上课缺乏积极性，严重限制了学生的观察能力、思维能力和操作能力。

（三）教学方式和成绩评定单一

目前实验课的开展主要还是依靠传统的教学方式，即教师讲授、学生机械操作的模式，很容易出现学生不听教师讲授，只按照讲义开展实验的现象。学生虽然会以团队形式开展实验，但没有队长和组员之分，并且会出现部分同学无心做实验等现象，无法锻炼学生的团队领导和团队协作能力。另外，实验课的成绩主要是看学生的实验报告成绩，而实验报告中很多内容较为类似，无法区分学生是否通过实验学习和掌握了新知识，某些学生甚至可能为了能够拿到较好的成绩，直接抄袭其他同学的实验报告，放弃对实验的思考，这样的恶性循环可能会导致学生上课更加没有积极性。

三、课程教学改革与实践

“环境监测实验”教学对于学生的实验分析、操作能力及相关知识运用和创新能力培养都有极大的促进作用，以学生为中心进行的教学方式改革也能够更好地促进学生对该课程的理解和应用[6]。当前，我校正处于快速发展阶段，环境工程专业积极响应学校冲击“双一流”和世界一流学校的目标，努力准备并申请工程专业认证，提升课程教学质量，使得本专业教学与国际标准接轨。因此，在环境工程专业认证的背景下，我校“环境监测实验”课程教学改革势在必行，具体的教学改革措施如下。

（一）丰富教学内容、实行开放式教学

在环境工程专业认证的背景下，调整了该课程的教学体系，让环境监测理论与实验课同步进行，极大地促进了学生融会贯通理论与实践知识。通过与学生的互动交流，了解学生感兴趣的研究内容，以此作为改革的出发点，丰富实验教学内容，主要将实验内容分为验证性实验和开放性实验两大块。结合实际工程实践中对环境监测工作的要求，将之前的实验内容进行有序的删减与整合，分别为地表水水质基本指标检测及评价与地表水重金属和有机污染物的检测与评价。同时增加了土壤中有机质的检测与评价、农产品中营养元素的检测与评价、校园环境空气质量评价和校园噪声环境质量评价等验证性实验，从而让学生能够了解大气、土壤和噪声等多介质中存在的环境问题，培养学生对环境问题治理的工程意识和实践能力，并具备对监测结果进行综合性分析评价的能力。

生动鲜明的教学方式能够极大促进学生的积极性，教师可在讲授实验原理的同时，适当与学生进行互动，加深学生对实验内容的理解，同时深化实验教学改革，培养学生的实验动手能力和自主探索能力。翻转课堂一般用于理论课堂，是一种以学生为主体，促进学生主动学习本专业热点问题的新兴教学模式理念[7]。当前实验主要以验证性实验为主，借鉴“翻转课堂”的经验，适当增加以综合性、设计性和研究探索性为基础的开放性实验，以学生为中心，提高学生的主观能动性，培养学生的创新意识和实际操作能力。因此，在验证性和开放性实验交叉进行的同时，不仅能辅助学生理解书本基础知识，同时也让学生基于环境监测理论课程所学基础知识自己动手设计实验，培养学生的创新能力。

随着科技的发展，某些不能在实验室内开展的实验可以通过现代技术开展，如利用仿真技术开展实验教学。我校环境工程专业拥有病死禽畜无害化处理虚拟仿真教学系统和城市粪渣处理及资源化虚拟仿真教学系统两项国家虚拟仿真实验教学项目，以此为基础，可以开设土壤中重金属修复、污水处理厂中污水处理等实验，通过新的技术手段帮助学生认知实际环境中污染处理的工程案例。同时，加强校外实习基地建设，建立产学研合作教育的长效机制，增强师生的工程意识和工程实践能力。

（二）建立导师制度，促进科研与教学相统一

环境监测实验作为本科教学实验，主要培养学生环境监测领域基本实验的操作能力，熟悉整体监测流程，是学生提高环境监测技能的重要手段。然而，随着经济社会的快速发展，我国环境问题日趋复杂，对环境监测高素质人才的需求日益增加，单一简单的教学实验无法培养学生对复杂环境问题的认识，无法增强学生进入社会后从事环境监测领域工作的竞争力。应适当引导学生参与科研项目的研究，锻炼学生的研究能力，培养学生独立思考的能力，促进学生将研究能力用于环境监测工作，为学生成为环境监测领域高素质监测人才奠定基础。

本校环境工程专业配备深圳市环境化学与生态修复重点实验室，以此为依托，建立导师制度，要求学生至少参与1项环境监测方向研究型实验。学生可以根据自己的兴趣爱好与教师共同拟定实验题目或者由指导教师提供实验题目供学生选择，选定题目后，学生可申请使用重点实验室或导师实验室，进行研究型实验训练，将教学与科研相结合，培养学生的综合能力。采取“导师提议，学生自愿”的双向选择方式，积极鼓励学生根据个人实际情况选修实验或自己选题到实验室开展课外科技活动及参与教师科研项目等，有效培养学生的创新能力，并实现科研资源与教学资源共享。

（三）合理进行实验分组，优化成绩评定模式

由于教学仪器的限制，某些实验无法让每个学生独立操作，需要3—5个学生一起合作完成实验。传统实验教学中学生根据教师分组进行实验，导致某些学生依赖性较大，无法主动去学习和掌握实验操作。为此，本次改革针对实验分组进行了优化，基于学生自愿原则，自发组成实验小组，每次实验通过各小组成员推荐选取小组负责人，负责整个实验过程并分配各小组成员在实验过程中承担的任务，促进学生积极参与实验。这种PI制的实验团队可以让每一位同学都能主导整个实验过程，培养学生的团队领导能力，同时其他小组成员在实验中需要完成自己分配的任务，培养学生的团队协作能力。

另外，考核方法也得到优化，传统的考核方法是仅仅通过实验报告成绩决定实验课成绩，本次考核方法优化将由单一的实验报告成绩向过程评价、小组成员的互评、实验报告等多种方式转变。过程评价占据考核成绩的20%，主要是针对学生在实验过程中对实验的目的、原理、内容及操作的熟悉程度;小组成员的互评占據考核成绩的30%，主要是针对小组成员对组长的领导及分配任务能力的认可度，同时还有小组组长对各成员的团队协作能力的评价;实验报告占据考核成绩的50%，主要指学生完成实验后的数据处理与分析、结果讨论的能力。

（四）教学效果

通过上述课程教学改革，本课程教学效果得到了一定提升。首先，学生的学习积极性提高。增加的开放性实验项目需要学生提前查阅相关知识，针对具体问题设计实验方案，有效地将理论与实践相结合，极大地调动了学生的积极性。其次，学生的专业素养明显提高。通过教学改革，培养了学生独立开展实验的能力，实验操作熟练程度得到了很大提升，提高了学生的专业素养。最后，学生的领导和团队协作能力提升。通过PI制度分组之后，学生在每个实验中都能体验小组组长和组员的双重角色，不仅让学生领会负责人的责任与要求，同时学生之间也能有效地沟通交流和团队协作，这对学生开展新工作时快速融入团队起到一定的积极作用。

四、结语

社会实践在环境工程专业本科教学中具有不可替代的作用，其中实验教学是社会实践中最重要的环节，可为学生操作和创新能力的培养提供重要支撑。随着我国高校环境工程专业争相走向工程认证的道路，将愈发看重该专业的教学质量，从而为该领域培养具有工程实践意识的高素质人才。本文以“环境监测实验”为对象，从教学实际出发，对原有教学内容进行了优化，使学生能够系统了解大气、水体、土壤和噪声等领域污染物的监测，并革新了教学方式和考核方式，以学生为中心，促进学生积极融入课程教学，培养学生动手操作能力、创新意识和团队协作能力。实验教学的课程改革不仅提升师生互动和课堂效果，同时也为培养未来满足社会需求的优秀环境监测人才奠定了基础。

参考文献

[1]习近平.决胜全面建成小康社会 夺取新时代中国特色社会主义伟大胜利[N].人民日报，2017-10-28（1）.

[2]崔芳.环境工程专业创新实验教学体系改革[J].实验技术与管理，2011，28（2）：139-144.

[3]颜酉斌，徐建平，唐海.环境工程专业实验教学体系的改革与探讨[J].广州化工，2014，42（13）：202-204.

[4]周雅露，管水能，熊亚洲.试析高校实验教学评价体系的构建[J].湖北理工学院学报（人文社会科学版），2013，30（5）：78-79.

[5]段孟常，邓正才，沈志.基于能力培养的实验教学评价的思考[J].高等教育研究学报，2013，36（4）：1672-8874.

[6]贺君，宋来洲，王秀丽，等.基于“OBE”和“新工科”理念的《环境监测》实验教学与改革[J].高教学刊，2020（20）：144-146.

[7]任宏洋，王兵，朱天菊，等.基于“翻转”教学思路的环境监测课程实验教学改革与实践[J].西部素质教育，2017（14）：151-152.

Teaching Reform and Practice in the Course of Environmental Monitoring Experiment Based on Engineering Certification

DING Teng-da

（College of Chemistry and Environmental Engineering， Shenzhen University， Shenzhen， Guangdong 518071， China）

Abstract：  The professional certification of environmental engineering in China is an important measure to promote the teaching reform of environmental engineering major， and to keep this major in line with international standards. Under this circumstances， the core professional course of Environmental Monitoring Experiment of environmental engineering major faces many problems， such as simple teaching content， and single method of teaching and assessment. This paper proposes to carry out reform in the aspects of curriculum system， teaching content， teaching methods， experimental process and evaluation methods， such as enriching the teaching content， promoting the unity of teaching and scientific research， and diversifying the evaluation methods， and constructs a diversified subject teaching evaluation system. The results show that these reforms are helpful for students to effectively improve their learning effects in the teaching practice and cultivate their comprehensive ability.

Key words：Engineering Certification; Environmental Monitoring Experiment; teaching reform and practice