基于有限教学资源的环境监测实验课程改革与实践

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(东北林业大学林学院)

环境监测实验是环境监测教学的重要组成部分，它是理论与实践相结合的教学过程，是课堂理论知识的继续、补充和深化。环境监测实验是培养具有创新精神和实践能力应用型人才的重要实践环节，通过课程学习，可培养学生分析问题、解决问题的能力，提高学生的实践能力。目前，环境监测实验教学资源主要表现在实验教学队伍短缺、验证性实验居多、仪器设备数量不足等方面，且因课程体系不完善、教学和考核模式单一等问题，影响了环境监测实验教学水平及学生实践动手能力的提高。笔者以东北林业大学的环境监测实验为研究对象，分析了教学实践改革效果，为提高环境监测实验教学质量，培养创新型人才提供理论参考。

一、环境监测实验教学资源有限性的主要体现

1.支持系统资源的有限性

在环境监测实验教学开展过程中，实验设备资源、教师资源的不足，阻碍了教学质量提高和学生整体实验能力提高。环境监测实验中，因实验设备数量少、设备老化问题常出现教师操作学生看的情况，影响了实验进程。实验教师要在实验准备、课程讲授、报告批阅等环节实施工作，因工作量较大没有更多的精力进行相关培训，制约了教师综合素质的提高及严重影响教学效果。传统环境监测实验以验证性实验为主，此类实验学生只会按部就班地做实验缺乏独立思考，不利于学生独立解决问题和创新能力的提高。

2.教学环境的有限性

实验教学中，教学场地资源均可满足教学的需求，但教学材料存在的不足或教学材料选用不当都会影响教学质量的提升，针对现有设备的测试方式合理选择教学资料是改善教学效果的关键。同时，环境监测实验教学中，采用传统的传授式教学模式，多以教师演示仪器操作为主，学生全面参与仪器操作的缺失及缺乏师生交流，不能充分调动学生们的学习热情，严重影响了实验教学效果和学生实验能力的提高。

3.考核模式单一

目前，环境监测实验课程的考核主要是教师对学生的考核，对教师的考核仅是网络测评，未实行全程考核，不利于教师了解自身的教学状态和学生的建议，进而影响了措施的改进和教学水平的提高。教师对学生的考核仅包括实验报告评阅和期末考试两方面，也缺乏全程考核机制，无法动态掌握学生的实验能力。

4.忽视学生资源的开发

传统环境监测实验教学以教师为课程的主导，学生并未体现主体地位，学生资源未得到合理的开发，课前的实验准备和课中的实验仪器操作，多由教师或少部分同学完成，并未给学生创造更多参与实验的机会，这样就会出现，少数做、多数看的现象发生，“拿来主义”是学生实验能力良莠不齐的主要诱因。

二、环境监测实验教学优化改革

1.优化实验课程体系

环境监测实验课程设置要以学生实验能力提高为核心，独立实验为导向。为此，本实验课设置：验证性实验、综合性实验和开放性实验三类，其中空气污染物监测设置空气中颗粒物含量测定和空气中二氧化硫含量测定实验为验证性实验；水质物理指标测定、污水中溶解氧测定、污水中COD测定和污水中氨氮测定实验为综合性实验；发汞含量测定和土壤中重金属含量测定为开放性实验。不同类型实验提出不同要求，验证性实验要求学生掌握实验基本操作，综合性实验要求学生具备实验设计、测试和分析能力，开放实验要求学生独立完成实验。

2.优化教师和教学设备资源

目前，环境监测实验课程，普遍存在1名教师指导两个班级的现象。以8个实验项目，2个班级为例，在整个实验教学周期，教师要准备实验、课堂教学、报告批阅、实验反馈，高强度的工作，势必影响教师的教学态度和教学效果。为了提高教师的工作能力和教学效果，采用实验课程小组的形式，即1门环境监测实验课程由2～3名教师共同完成。

在实验设备相对充足的情况下，同时开展实验；设备不充足的情况下，调时开启实验或开放实验，调时开启实验，就是每2组或每4组先于其他组开启实验，另外组学习和熟练设备操作；间隔一定时间后，另外组再开启实验；实验用时长、设备少的实验，如土壤中铅含量测定实验，进行开放实验。同时实验教师要加强现有有限设备的日常维护工作，保证实验顺利进行。

3.优化配置教学材料

在环境监测教学，避免单一教材指导学生实验，应优选目前环境监测中常用的国家监测方法标准，合理选择实验教材，同时教师应将实验教学中总结的实践经验讲授给学生。学生在主体实验教材引领下，通过自行查阅国家标准监测方法和文献方法，作为实验指导的补充，这也提高了学生查阅文献的能力。

4.营造轻松、安全的实验教学环境

实验教学有别于理论教学着重体现实操性。在实验教学中教师要充分利用“情景教学”的实用性，将实验形象化“烹饪”，以此激发学生的实验兴趣，要求学生通过拍摄图片等形式记录实验现象，了解实验可能出现问题的环节，利于针对性的解决具体问题。实验中教师应强调有效防护的重要性，并提供必要的防护器具，如防酸碱手套、口罩及密封无污染扩散实验装置等。

5.优化教学模式和考核模式

本研究采用“情景教学模式”“进阶式教学模式”及全程考核学生、分阶段考核教师的考核模式。对于学生考核主要有课前考核、课中考核、课后考核。课前考核通过提问方式，了解学生的预习状态，有针对性的对重点内容讲解；课中考核教师采取观察学生实验操作方式，此考核过程可规范学生实验操作；课后考核通过实验报告的撰写的评阅和期末理论考试相结合，通过全过程考核给予综合评定。教师考核分中期和期末两次，考核采用问卷调查形式，主要内容：教师的教学方法、实验内容的合理性、设备讲解充分性、存在的问题和建议等。教师汇总学生的考核建议，及时改进实验教学不足之处。

6.合理开发学生资源

学生资源的开发主要还要以教师的引导为基础，可采用“轮流组长制”，即每次实验课由组内1名同学担任组长，组长的任务是协调和组织好组内的实验准备和操作分工等安排，一门实验课每位同学会担任2次实验组长，通过担任组长学生会提高组织协调能力和提高合作意识。

三、环境监测实验教学改革实践效果

1.课程体系优化效果分析

学生通过验证性实验学习，理解了环境样品的采样方法、测定原理、测定过程、仪器操作等基本实验过程。污水中COD测定和污水中氨氮测定等综合性实验，学生在教师的指导下，独立设计实验方案，通过样品采集-实验样品测定-数据分析-报告的总体执行，学生全面理解和掌握环境监测具体的工作流程和实验关键，提升了独立完成实验和数据分析的能力。发汞含量测定开放性实验中，学生自行准备实验样品、进行预处理，独立完成实验。通过课程体系优化，实现了各阶段的教学目的，学生实验能力得到了提高，为日后独立完成科研和环境监测具体工作奠定了坚实的基础。

2.教师和设备资源优化效果分析

在实验课程开设中，青年实验教师主要指导仪器操作，中年教师经验丰富可具体指导实验操作，中青年教师的相互补充促进，不仅利于实验教学经验的总结和交流，且对提高教学质量有推动作用。开发实验教师资源，优化教学组合为实验教学顺利、高质量完成的提供了强有力保障。

本课程将25人分为8组，启动调时实验和开放实验后，学生均有操作实验设备的机会，且解决了测试终端“仪器通道拥挤”问题；开放实验保证有限教学设备充分被学生接触，学生得到应有的训练。同时加强设备的日常维护，也为设备的可用性提供了保障。优化好教学设备资源的利用时段，可解决设备资源有限对实验教学的瓶颈问题。

3.教学材料优化效果分析

实践表明，学生通过教学材料的补充、完善，提高了自行查阅文献资料的能力，为后期自己开展科研实验和独立完成监测任务提供了思路。学生通过主线教学辅以自行补充，避开了指导上的“形而上学”，能够具体分析、具体解决，这是综合能力提高的有效体现。

4.实验环境改善效果分析

在轻松的实验环境下，学生可做到依操作流程实验，认真记录实验状态，提高实验效率，师生互动、安全防护，使实验在高效、安全的环境下进行，可打消了学生对实验安全问题的顾虑，更提高了学生的主动性和安全防护意识。

5.教学和考核模式改革效果分析

“情景教学”“进阶式教学”模式实施，学生的实验兴趣和学习的主观能动性得到了提高，学生在不同学习阶段得到相应的训练，实验能力循序渐进得到提高。优化考核模式后，学生能从考核中知道自身不足并及时改进；加强对教师的考核，对于教师发现教学问题、改进教学方法、提升教学质量，提高教学能力有极大的推动作用。通过教学模式和考核模式的改革，促进实验教学整体水平的提高。

6.学生资源开发效果分析

“轮流组长制”的实施，课前组长主动组织非临用试剂的配制，对实验有了初步的认知，这为提高课堂效率提供了保障。同时，协调好组内成员的实验分工，避免学生疏离课堂状态发生，学生通过“轮流组长制”调动了实验积极性。可见学生资源的开发可提高课堂效率、学生主动实验的积极性和实验动手能力。

四、结语

优化实验教师组合利于实验教学效果和教师能力的提高；教学材料和设备资源优化提高了学生的学习效率和综合实验能力；良好实验教学环境保证了教学顺利开展；学生资源开发对激发学生学习兴趣和提高实验能力提供了保障。有限实验教学资源优化改革要持续推进，以此来提高环境监测实验教学水平的不断提高。