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摘要：“新工科”建設是為主動應對新一輪科技革命與產業變革，支撐服務創新驅動發展、“中國制造2025”等一系列國家戰略，由教育部于2017年提出。“新工科”建設的提出勢必引發高校工程教育深入改革與實踐，對專業課程教育提出了新的目標和要求。文章即在此背景下，分析了環境監測實驗課程教學現狀與“新工科”要求之間存在的差距及問題，并提出相應的解決措施，以期在“新工科”建設背景下提高教師教學水平和科研水平，提升學生工程實踐能力與創新能力。
關鍵詞：“新工科”；環境監測實驗；教學改革
一、概述
2017年以來，達成的復旦共識、天大行動和北京指南，是新工科建設的“三部曲”，開拓了工程教育改革新路徑。由此引發全國高校工程教育新一輪改革熱潮，并成為全社會及高等教育領域熱點問題。“新工科”更強調學科的實用性、交叉性、綜合性和創新性，注重培養造就一大批多樣化、創新型卓越工程科技人才。在此要求下，具體專業課程設置及教學也應側重實用性、交叉性、綜合性和創新性。環境監測實驗是環境工程專業必修的專業基礎課，是環境監測課程的實踐內容，其可以加深學生對理論課內容的理解和掌握，又可以培養學生實際動手能力、創新能力、分析問題及解決問題能力。環境監測實驗課程既可以為環境領域培養專門的環境監測人才，又可以為學生學習后續專業課如水污染控制工程、大氣污染控制工程、固體廢物處理與處置等課程打下良好基礎。然而，環境監測實驗課程目前與“新工科”建設的要求還存在差距，必須進行教學改革，以期適應“新工科”對培養創新型卓越工程科技人才的要求。
二、傳統環境監測實驗教學現狀及存在的問題
目前，全國大多數高校環境監測實驗課程仍以傳統的教學方式為主，而當今，環境監測新技術發展日新月異，導致傳統環境監測實驗教學方法、實驗內容設置等方面都落后于環境監測技術的發展及“新工科”的要求。目前，傳統環境監測實驗教學主要存在以下問題及不足。
（一）實驗教學方法單一
傳統的環境監測實驗教學過程為實驗教師課前準備實驗，包括準備課上所需儀器、設備、藥品及其它所需資料，之后在實驗課上由教師講解實驗目的、實驗原理、儀器設備使用方法、實驗操作步驟及相關注意事項，然后指導學生動手完成實驗，課后學生提交實驗報告。在此種實驗教學模式下，存在以下三個主要弊端。一是學生只參與整個實驗環節的一部分，即分析測試部分，這就導致學生從主觀上認為實際的環境監測實驗工作只有分析測試，而對環境監測的其它環節如樣品采集、保存、藥品配制、儀器設備調試等缺乏認識和實際操作，最終在實際工作中無法獨立完成環境監測實驗的全過程；二是實驗中所用樣品大多數為教師人工配置，樣品往往成分簡單，干擾物質少，例如，用國標方法測定化學需氧量（COD）的樣品，通常是用蒸餾水和葡萄糖配置的，樣品基本無干擾，這導致學生在實際工作中面臨復雜干擾多的環境樣品時無法準確分析測定；三是實驗標準操作教師往往只示范一次，在實驗課上又由于學生人數眾多，教師無法及時糾正每個學生實驗操作錯誤，使多數學生實驗操作不規范，最終導致實驗操作誤差過大，測試數據不準確。
（二）實驗內容、課時安排設置不合理
“新工科”要求學生從實際工程應用出發，具體到環境監測實驗課程上，即應將課堂上實驗測試指標與測試方法與日后學生實際工作中測試指標與測試方法相一致。然而，當前許多高校對環境監測實驗測試指標與測試方法的設置往往與實際工作中測試指標與測試方法不一致，致使學和用脫節，沒有重點培養學生解決實際環境問題的能力，無法使學生畢業工作后立即投入到實際的環境監測工作中去。環境監測實驗課程總學時往往設置過少，在有限的學時內通常以演示性和驗證性實驗為主，設計性和綜合性實驗偏少。此實驗設置一方面無法充分調動學生學習積極性，另一方面使學生缺乏全面、綜合訓練的機會，不利于學生解決問題能力和創新能力的培養。
（三）學生主體能動性差，缺乏創新精神
“新工科”培養理念中一個重要的目標是培養創新型人才，而創新型人才的培養，必須要發揮其主觀能動性，使學生主動學習、自主思考、自主解決問題。學生在課程學習過程中，不僅是被動接受現有知識和理論，而且要積極動腦、勤于動手，在熟練掌握知識技能的基礎上，能夠具有發現問題、解決問題的能力，從而具備創新的基本素質。目前環境監測實驗課程的教學，還主要采用傳統的教師講授為主，學生被動接受的方式，即實驗課程基本是教師全程設計，然后手把手教授。這種教學方式的優點是教師在設計課程和實驗的過程中，可以綜合考慮，整體設計，有利于學生對知識的系統學習和把握。但是，這種教學方式的弊端是不能充分調動學生的主體能動性，從而導致其創新能力不足。
（四）課程考核方法不夠合理
環境監測實驗成績考核主要以平時成績加實驗報告成績評定，平時成績主要以學生在實驗操作過程中的表現核定，實驗報告成績以學生提交實驗報告質量核定。而在實際操作中，往往由于實驗課上學生眾多，實驗教師既要指導學生實驗操作，又要注意實驗室安全，往往沒有過多精力去關注所有學生實驗操作過程中的表現，導致無法客觀的給出每個學生的平時成績。而實驗報告又是課后完成的，存在部分學生實際實驗課上表現不佳，實驗操作技能差，但卻能提交一份優秀的實驗報告，致使考核結果不客觀，無法真實反映出學生掌握實驗技能情況。在此考評體系下，又間接的導致學生對環境監測實驗課程不重視，部分學生會認為只要提交一份漂亮的實驗報告即可，而忽略了對環境監測實驗知識和操作技能的掌握，進而使教學效果不佳，工作后，學生無法獨立動手完成環境指標的監測。
三、環境監測實驗課程改革思考與措施
（一）改善教學環節、豐富教學方法
教學本就是教與學的雙向互動關系，特別是對于環境監測實驗這種理論與實踐緊密結合的課程，不僅要充分調動學生的大腦，還要讓學生勤于動手、多實踐，從而在實踐中發現問題，解決問題，真正做到學以致用。這就要求教師在教學過程中，要考慮學生的參與程度，改變以往學生只參與環境監測指標分析測試單一環節的情況，使學生充分參與環境監測的全過程，即學生參與樣品采集、樣品保存、樣品前處理、樣品分析測試和數據整理與討論的每個環節，使學生掌握環境監測的全過程，提高學生獨立完成對環境指標監測的能力。為了更好的適應“新工科”的教育理念，依據環境監測課程的實踐特點，把理論教學與實踐應用相結合，不斷改善教學環節，豐富教學方法。適當增加綜合性和研究性實驗，這樣不僅可以增強學生的學習興趣，而且還可以提高學生的解決問題的能力。例如，改變以往指導教師人工合成組分簡單樣品的做法，在環境監測實驗中應選用實際樣品進行分析，例如可以選取城市污水處理廠進水作為樣品，設計一個綜合實驗，測定城市污水處理廠進水水質指標，這樣一方面可以使學習與實際工作相結合，另一方面使學生掌握復雜環境樣品前處理及分析測試方法，培養學生分析問題、解決問題的能力。除此之外，還要充分利用現代化教學手段，改變以往教師講授、指導的環境監測教學模式，充分利用網絡資源，增設微課和在線課堂內容，豐富教學手段和方法。微課部分可以包含教師演示的環境監測實驗標準操作方法及注意事項，在線課堂可以包含環境監測教學大綱、課件、典型環境監測案例等內容。每次實驗課前，可以要求學生網上預習相應實驗課內容，課后學生還可以根據實驗課程的實際操作體會上網復習實驗課內容，這樣可使學生充分掌握環境監測實驗的教學內容，切實提高教學效果，增強學生實踐能力。
（二）實時更新、合理設置實驗內容
環境監測新技術發展日新月異，同時環境監測的國家標準方法和行業標準方法更新周期也是逐年加快，為了使環境監測實驗項目更好的與實際監測工作相結合，應將傳統的幾年修改一次環境監測實驗教學大綱的做法改為實時更新，在充分考慮國標方法、行業標準方法及環境監測新技術發展趨勢情況下，合理設置實驗項目，使學生緊跟環境監測技術發展潮流，掌握最新及最常用的監測技術，切實做到學以致用，已期滿足“新工科”對實用性的要求。增強校企合作，合理設置實驗項目。環境監測實驗內容與實際工作中環境領域指標監測密切相關，可增強校企合作，合理設置實驗項目，使學生課堂學習的監測技能與實際監測工作相吻合。例如，可增強學校與本地環境監測站的合作，盡可能選用環境監測站實際測試的監測指標和監測技術為環境監測實驗課程內容，使學生學以致用，切實達到“新工科”對實用性的要求。增加環境監測實驗總學時，使學生有充足的時間來掌握環境監測實驗的基本操作技能和儀器設備操作技巧。增加開放性、設計性和研究性實驗，減少驗證性實驗。開發性、設計性和研究性實驗可由學生結合實際環境問題或教師的科研項目提出實驗方案并與實驗指導老師討論修改，最終由實驗指導老師審批并指導學生開展實驗。例如，可以讓學生設計一個校園土壤質量監測實驗，此時，可充分調動學生學習積極性，使學生充分參與到實驗中來并了解環境監測實驗內容與實際環境問題的相關性，培養學生創新能力和實踐能力。
（三）充分調動學生學習主動性
教學是教師和學生雙向互動的關系，要提高教學效果，使學生切實掌握環境監測實驗技能，必須充分調動學生學習的主動性。首先，在環境監測實驗課程正式開課前，實驗教師可以帶領學生去企業實地參觀與環境監測相關的工作，例如可以去環境監測站或污水處理廠的實驗室去參觀，實地了解實際的環境監測工作，使學生從思想上認識到環境監測實驗課程與實際環境監測工作密切相關，而不是把課程簡單的理解為修學分，從而在主觀上調動學生學習積極性。其次，在環境監測實驗課程中可以增加討論環節，鼓勵學生討論交流實驗過程中出現的各種問題，使學生主動去思考、去學習。除此之外，在實驗設計和執行過程中，要從學生關注的事件和環境入手，使學生對環境監測課程具有更加直觀和切身感受，從而增加對課程的喜愛程度和實踐后的成就感。例如，在實驗設計的過程中，可以考慮在校園內，或者校園周圍尋找采樣點；或者讓學生自己設計實驗，解決周圍存在的環境問題。通過這種發生在身邊的實驗，一方面可以調動學生參與的積極性，同時也使學生把理論知識，內化為實踐力量，解決問題，不僅會調動學生的學習主動性和積極性，并在一定程度上增加其職業自豪感。
（四）科學設置考核方法
改革傳統的以平時成績和實驗報告成績評定環境監測實驗成績的考評體系，將考評體系設置為由課前預習（15%）、課上表現（15%）、實驗報告（25%）和實驗操作技能考試（45%）四部分組成的綜合考評體系。課前預習成績可由學生提交的課前預習報告及學生課前所設計的開放性、設計性實驗的表現評定，增加此部分成績可激發學生學習興趣，使學生主動參與到環境監測實驗的學習中來，有利于培養學生的創新性及解決問題的能力。課上表現可由學生課上總體表現給定，教師應增強課上的巡視和指導，隨時記錄學生的具體表現，督促學生動手操作實驗，切實培養學生的動手能力。實驗報告成績評定應更側重于實驗結果與討論部分而給定，鼓勵學生對測定的數據進行分析和討論，總結經驗教訓，而不是讓學生簡單抄寫實驗目的、操作步驟及實驗數據，這有利于培養學生發現問題、解決問題的能力。實驗操作技能考試可以預先設置多個環境監測指標，由學生采用抽簽的方式隨機抽取測定指標，并獨立完成整個實驗，教師可根據學生實驗考試過程中操作的規范性及數據測定準確性給出實驗操作考試成績。增加實驗操作技能考試環節可使學生更加重視和珍惜平時課上動手機會，提高教學效果并切實培養學生的實際動手能力。此綜合考評體系的四部分相輔相成，可真實反映出學生學習情況，并有利于學生創新能力、動手能力、分析問題及解決問題能力的培養，達到“新工科”建設的要求。
四、結束語
在“新工科”建設背景下，對環境監測實驗教學提出了新的要求及挑戰。針對“新工科”對學生實踐能力、創新能力的要求，合理設置環境監測實驗課程教學內容，增加新的教學方法及教學手段，增強校企合作，充分提高教學質量，最終為培養出創新型卓越工程科技人才打下堅實基礎。
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作者:孫鵬 張連科 王維大 單位:內蒙古科技大學
