基于环境工程专业认证标准的“环境监测实验”课程教学改革——以北京林业大学为例

豆小敏 王毅力 梁文艳 赵桂玲

(北京林业大学环境科学与工程学院，北京 100083)

随着环境问题的日益突出，社会对于环境监测从业人员提出了越来越高的要求，例如在应对环境污染突发事件、处理环境污染事故、仲裁环境污染纠纷时环境监测工作者要及时、准确、客观地给出相关环境要素的监测结果。而“环境监测实验”课程就是针对社会需求，培养学生掌握处理污废水、环境空气、污染土壤、固体废物及进行声环境监测的基本原理和方法，为将来从事环境监测、环境治理和环境管理奠定坚实的专业基础。“环境监测实验”一般被列为高等理工科院校环境科学和环境工程专业的本科必修课程。

一、“环境监测实验”课程教学的特点

在我国教育部推进工程教育专业认证的大背景下，北京林业大学环境工程专业于2015年和2018年两次参加了中国工程教育专业认证协会组织的专业认证，并较好地通过了专业认证。“环境监测实验”作为环境工程专业重要的必修课程，需要在新的形势下不断改革创新，认真落实专业认证标准和补充标准，切实提升课程教学的工程化水平，以满足环境工程专业认证的要求。

(一)围绕实际环境要素开展课程教学

“环境监测实验”课程教学针对的是具体的环境要素，如污废水、地表水、土壤、环境空气及声环境等。通过对反映环境质量的指标进行监视和测定，判断环境污染状况和环境质量的高低，并最终为环境管理、污染源控制、环境规划等提供科学依据。

(二)课程教学具有较强的综合性和实践性

“环境监测实验”课程教学涉及的每项环境要素，如地表水等都需要用综合性的系列特征指标来反映其整体的环境质量，因此课程教学涉及的监测手段也是多样化的，如物理的、化学的、物理化学的、生物的等等。像现场监测、实验室分析测试、结果分析评价、监测报告编制等需要具有综合性技能才能完成。而环境现场的踏勘和调研、实地监测并采集样品、对样品进行预处理、实验分析测试、监测报告的编制等环节，则是要通过实践才能完成的。

二、基于环境工程专业认证标准的“环境监测实验”课程教学目标

基于中国工程教育专业认证协会对环境工程专业的认证标准及补充标准[1-2]，北京林业大学环境科学与工程学院的教学委员会组织环境工程专业全体教师及外聘专家对2015版人才培养方案进行了论证及修订，并将人才培养目标分解为涵盖工程知识(knowledge，K)、专业能力(professional ability，P)、通用能力(general ability，G)和专业态度(attitude，A)4个维度的12项培养要求，每项培养要求又细分为若干个指标点。这些指标点都是由具体的课程来支撑的。例如，“环境监测实验”课程根据指标点的要求需要达成的总体培养目标包括：一是要具备针对复杂环境问题，利用科学原理并采用科学方法制定监测方案的能力，这是专业能力(1)(指标点代码P4.3)；二是要具有针对复杂环境问题进行分析及正确表达的能力，这是专业能力(2)(指标点代码P4.4)；三是要求学生能够具备多学科知识，并在团队中承担自身角色，主动与团队成员共享信息、倾听其他团队成员的意见，合作共事，这是通用能力(指标点代码G9.3)。

基于总体培养目标及专业认证指标点的要求，“环境监测实验”课程设定了课程教学的具体目标：一是通过环境监测实验和实践，使学生掌握环境监测的基本知识和技能，并能针对不同环境要素的监测任务，通过现场调查和资料收集编制监测方案，开展现场监测工作，完成实验室数据分析，进行结果评价，最终完成监测实验报告的编制任务；二是针对复杂的环境监测对象，学生能通过实地监测，形成有效的监测结论，客观、准确、及时、全面地反映监测对象的环境质量状况[3]；三是学生能够在监测实验中进行分工配合，团队协作，充分发挥个人的能力。

三、基于环境工程专业认证标准的“环境监测实验”课程教学改革思路

为了落实专业认证标准要求下的培养目标及具体的教学目标，针对“环境监测实验”课程提出了具体的教学改革思路。首先，课程教学应改变过去以“验证性”实验为主、侧重于室内分析的实验教学模式，转变为走向实际的环境污染现场，针对具体环境要素开展全流程监测实验，以培养学生处理复杂环境问题的能力；其次，改变以往实验课程只是对数据进行简单分析的教学现状，注重培养学生具备基于国家标准和技术规范对环境监测结果进行正确、客观表达的能力；最后，改变以往课程教学开展分组实验的做法，而是要学生进行团队合作，在具有多学科背景的团队中发挥专长、共享信息，通过团队协作共同完成监测任务。

四、基于环境工程专业认证标准的“环境监测实验”课程教学改革措施

(一)增加针对复杂环境问题实施全流程环境监测的训练

目前，国内高校环境类专业“环境监测实验”课程的实验教学多采用验证实验的方式开展，即教师提供分析样品，学生对其进行指标测试，实验的重点是学习分析测试方法，如实验原理的应用、测试步骤、结果计算及问题讨论等。在这样的实验教学思路指导下，学生对于环境监测的概念是模糊的，他们会想当然地认为环境监测就是在实验室进行检测分析，而对于待监测的环境要素、环境介质、监测场景及监测流程是不清楚的、无感知的。这样的实验教学是无法培养学生具备环境监测能力的，更不可能培养学生具备针对复杂环境问题进行方案设计并进行现场实施的能力。

基于此，在实验教学中，笔者提出增加全流程环境监测训练的实验教学方式，这种实验方式可以涵盖监测方案制定、监测布点、现场采样、分析测试、数据处理与监测结果评价、监测过程的质量保证、监测结论及报告编制等实验内容。通过训练，学生能更好地将理论知识与监测实际相结合，从而提高学生环境监测的实战能力。全流程环境监测实践训练过程见图1。

图1 “环境监测实验”课程全流程环境监测实践训练的内容

(二)强化对监测结果进行正确表达的训练

传统的“环境监测实验”课程内容多以具体污染物测定为主，如“水中氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的测定”“土壤中农药——六六六和滴滴涕残留量的测定”以及“大气中二氧化硫的测定”等。得到的实验结果仅仅是水样、土样和环境空气中的含氮物质、滴滴涕及二氧化硫的含量。对于监测活动是否符合监测规范和标准，监测结果是否准确反映水样、土样和环境空气质量则不得而知。例如水样、土样和环境空气监测样品是怎么采集来的，是否符合相关的采样规范和技术标准，样品保存是否具有时效性，样品分析是否符合国家标准，监测过程如何实施质量控制等。因此，这样的监测结果是不能对环境要素的环境质量进行正确表达的。

为了解决这一问题，课程组规定要在“环境监测实验”课程教学中强化对监测结果进行正确表达的训练，并制定了具体要求：一是制定环境监测方案；二是开展现场监测、分析，特别是要有监测现场的原始记录、样品的预处理及运输保存方法、样品的保存有效期；三是进行分析测试，包括实验原理选择、干扰消除、测试步骤、结果记录与分析，尤其是要对分析测试的原始结果及现象进行记录保存；四是对监测分析结果进行评价，内容包括针对具体环境要素如生活污水、地表水、土壤、环境空气及声环境等查找到相应的环境质量标准，并基于标准分级和浓度限值的规定，采用一定的评价方法对环境要素的环境质量作出初步评价；五是基于以上过程，针对特定环境要素的复杂污染问题给出正确且清晰的结果表达，编制环境监测报告。

例如，以一个缩略的某大学校园污水处理站的生活污水监测报告为例，说明监测实验报告对监测结果进行正确表达的要求。某大学校园污水处理站的生活污水监测报告主要内容如下。一是制定校园污水处理站的生活污水监测方案。包括：①收集生活污水的基础资料；②确定监测项目；③确定监测点位置；④确定采样时间和频次；⑤进行样品的保存和预处理，具体过程略。二是进行校园污水处理站的生活污水的现场采样和监测。包括：①准备实验材料与仪器，如采样设备、样品容器、采样试剂和耗材等；②开展现场采样，并对样品进行酸化及冷藏处理；③做好现场监测记录。具体过程略。某大学校园污水处理站的生活污水监测事项及记录见表1。三是对水样进行实验室分析。包括具体监测项目的测试分析，具体过程略。某大学校园污水处理站进出水监测结果见表2。四是编制污水监测实验报告，具体内容略。

表1 某大学校园污水处理站生活污水监测方案

表2 某大学校园污水处理站进出水监测结果

由表2可以看出，该学校污水处理站处理后的出水达到了《城市污水再生利用——城市杂用水水质》(GB/T18920-2002)标准中对于上述测试指标的规定值。据了解，该污水处理站处理后的出水主要用于操场周边树木和绿地的浇灌，污水处理用途为城市绿化。

(三)增加学生在实验过程中个体担当以及与团队合作情况的课程考核内容

“环境监测实验”课程教学强调对学生通用能力的培养，要求学生能够在具有多学科背景的团队中承担不同角色，能主动与团队成员共享信息、倾听团队其他成员的意见，合作开展实验。例如，在针对污染土壤开展的监测实验中，在监测方案制定阶段需要收集当地土地功能区划、土壤特点、潜在污染源、水文、气象、法律法规等多方面资料，还要采用模型计算确定监测网格和点位，这就要求开展监测工作的团队学生具有环境科学、土壤科学、水文气象、统计学、化学、法律等多个学科背景。只有具备不同专业背景的学生都能充分发挥自己的专长，并与其他成员进行合作，监测工作才能顺利完成并取得较好的效果。

针对通用能力的培养要求，课程组制定了学生个人在实验中的操作表现及团队协作程度的考核评价方法，见表3、表4。

表3 针对学生实验操作表现的“环境监测实验”课程考核内容及评分标准

表4 针对学生团队合作表现的“环境监测实验”课程考核内容及评分标准

将学生在实验中的个人操作表现与团队协作程度列入课程考核内容，可以促进学生充分发挥个人专长，提高团队的协作程度，高质量完成课程实验。

五、“环境监测实验”课程教学改革的成效

(一)丰富了课程教学的内涵

在中国工程教育专业认证的推动下，“环境监测实验”课程教学得到不断改进，课程教学内涵不断得到丰富。

课程教学倡导并实施的全流程监测涵盖了监测方案制定、监测布点、现场采样、分析测试、数据处理与监测结果评价、监测过程的质量保证措施的实施、监测结论及报告编制等具体训练内容，使学生掌握了环境监测的全部流程；针对监测结果进行正确表达的训练使学生在监测方案制定、现场监测、分析测试、结果评价及监测报告编制环节能正确、科学、规范地开展相应的活动；在实验过程中学生的个体担当与团队合作的训练使学生形成了既富有合作精神又有责任担当的品质。

(二)促进了师生教学相长

自2013年以来，课程教学组的教师持续参加了由高等学校教学指导委员会举办的环境类课程论坛，并作口头报告，向兄弟院校介绍全流程环境监测的教学思想，并分享课程工程认证的经验，获得广泛关注和好评；由任课教师编撰的《环境监测实验》[4]课程教材已于2015年在高等教育出版社出版；任课教师还以“环境监测实验”课程为例，参加了北京林业大学第十三届青年教师教学基本功比赛，并在决赛中获得二等奖。

同时，通过课程教学改革，也提升了学生的综合素质。学生无论面对的是地表水、污废水还是环境土壤、环境空气、环境噪声等复杂的污染现场，都能开展全流程的监测，而且还能基于国家标准和规范，对环境监测结果进行科学评价、编制环境评价报告，客观准确地反映监测对象的环境质量。更为重要的，学生在环境监测时能够基于各自的知识储备，分工协作完成全流程监测工作，具备了团队合作的精神和能力。

专业认证的基本要求之一就是课程教学的持续改进。所以“环境监测实验”课程教学还将持续不断地进行改进。目前课程组提出了持续改进的具体措施，包括：(1)给学生提供更多真实的复杂环境问题的训练，不断更新环境监测的对象和地点，如北京林业大学操场西北侧的校园污水处理站、西家属区生活污水检查井等都可以作为环境监测点；(2)持续改进学生正确表达环境监测结果的能力，要求学生学习北京市环境保护监测中心及第三方计量认证(CMA认证)企业出具的环境监测报告，并将其纳入监测结果表达的改进之中；(3)在课程教学中不断渗透环境监测职业伦理、监测规范及业务流程、监测团队协作的相关内容，以进一步提高学生的通用能力。