基于新工科人才培养目标的环境监测课程改革研究

    朱丽　孙友敏　王宁　张桂芹

    

    摘? 要 环境保护是我国的基本国策，随着环保产业的迅猛发展和新型工业化战略的实施，需要大量掌握新技术与具备实践创新能力的新工科专业环保人才作为支撑。围绕新工科人才培养目标，针对大学环境监测课程，开展优化课程体系、改革教学手段和方法、优化整合环境监测实践环节等教改研究，研究成果对环境监测课程改革具有一定的指导意义。

    关键词 新工科;环境监测;课程改革;MOOC;仿真实验

    中图分类号：G642.3? ? 文献标识码：B

    文章编号：1671-489X（2019）15-0086-03

    1 新工科发展背景与环境监测课程特点

    随着我国新型工业化战略的提出与实施，高校的人才培养体系也须与时俱进，于是教育领域的新工科发展战略也应时而出。“复旦共识”“天大行动”“北京指南”构成我国新工科建设的“三部曲”，奏响了人才培养创新的主旋律。新工科是相对传统工科而言的，人才培养主要对接新兴产业，如人工智能、智能制造、机器人、云计算等，也包括传统工科专业的升级改造[1]。

    新工科强调学科的实用性、交叉性与综合性。新工科人才不仅需要在某一学科专业上学业精而专，能运用所掌握的知识去解决现有的问题，有能力学习新知识、新技术以解决未来发展出现的问题，对未来技术和产业起到引领作用;而且应具有学科交叉融合的特征，既在专业技术上优秀，还要懂得经济、社会和管理，兼具良好的人文素养。简而言之，新工科教育的核心理念是交叉整合，即强调整合式创新思维，并非对传统工科培养方式的全盘否定，而是在新的方向上、更高的层次上寻求对理念、结构、模式、质量以及体系的突破[2]。

    《教育部高等教育司关于开展新工科研究与实践的通知》指出，新工科研究和实践应该围绕工程教育改革的新理念、新结构、新模式、新质量、新体系开展[3]。面向新工科发展要求，理工科高校开展核心专业课程改革是十分必要且迫切的。

    我国设置环境类专业的高校有300余所，而环境监测是环境科学与工程类专业的一门专业主干课，具有应用性和实践性强的特点。环境监测是一个理论和技术发展日新月异的领域。随着我国环境保护工作的全面深入展开，环保标准的日趋严格，在监测范围、对象、手段、精度与准确度等方面，现代的环境监测与传统的环境监测存在很大不同，环境监测的范围由分散型单点位监测向网络化、空间立体化监测方向发展，区域内监测向全流域跨界联合监测的方向发展。因此，新时期高校的环境监测课程的教学内容、教学手段、教学目标以及评价体系等方面都有必要进行调整和改革，以适应新工科教育和环保新形势的发展。

    2 环境监测课程体系的优化

    传统的环境监测课程内容主要集中在空气和废气、水质、土壤、固体废物、物理性污染、生物污染等方面监测方法的教学，对于环境监测的管理、环境监测第三方运维服务模式、新环境标准以及先进的环境监测科技等，在现有教材中都没有很好的体现。基于新工科人才培养目标，高校的环境监测课程体系优化调整见表1。

    与大部分环境监测教材中的章节顺序不同，优化后的教学内容中关于环境监测管理和质量保证部分提到绪论之后讲授，这样调整的目的是让学生对环境监测质量管理和质量控制有一个基本了解，便于后续的讲授中关于实验室用水、试剂、监测方法的检出限与测定限、数据记录与处理方法等知识能够理解并进行应用，可以将理论与实践更好地结合，提高学生的应用技能。

    3 环境监测课程教学手段和方法

    环境监测的实践性很强，监测技术与设备的自动化、智能化、网络化发展很好地贯彻了新工科理念，因此，其教学模式必然进行变化和调整。

    现代多媒体技术和传统教学手段有机结合? 综合运用电化教学和传统教学手段，根据教学内容，一次课中可以将板书、挂图、幻灯机、投影仪、录音机、录像机、电视机、电影机、VCD机、DVD机、计算机等多种教具和媒体组合使用，打破传统的教师满堂灌的授课方式;可采用任务教学法、课题讨论、辩论、实际问题引导等多种方法，增加课堂互动，提高学生学习兴趣和自觉思考意识。特别是可以将手机作为学习工具，让学生在课堂中查阅教师指定信息，强化手机辅助学习的意识。

    如讲授空气污染监测时，以学校校园为研究对象，让学生制订校园空气质量监测方案。在制订方案过程中，学生首先通过在线地图了解学校周边污染源情况，接着进行优化布点、确定监测项目、选择样品采集的方法及测定方法等，最终形成监测方案，然后课堂以小组形式进行展示和讨论。最后，教师进行评价。这个方案就可以作为校园空气质量监测实验的一部分内容，很好地将理论与实践进行结合，让学生自己解决实际环境监测问题，很好地激发学生的学习积极性。

    网络课堂与教室课堂有机结合? 随着现代信息技术的发展，计算机和网络技术已经全面渗透到教学中，代表模式就是慕课（MOOC）。目前，很多高校开设了MOOC，方便校内和校外的学生自主学习。中国大学MOOC（慕课）—国家精品课程在线学习平台已经拥有包括985高校在内的高校提供的千余门课程。教师可以开设自己的MOOC，也可以让学生使用现有的MOOC资源，这样一些可以让学生自学的知识点就不用面对面课堂讲授，从而节约课本教学时间，补充新的课本外的知识，丰富教学内容。

    4 優化课程实践环节

    环境监测的实践环节包括实习、实验和毕业论文。

    实习包括课程实习和毕业实习，一般是去环境监测站和大型检测公司等单位进行参观学习，了解大型的监测仪器、自动监测网络、智慧环保平台运行等;毕业实习中安排有环境监测的实习内容，一般是去两个单位参观。

    实验包括基础验证性实验、综合性实验和仿真实验三个层次。前面提到的校园空气质量监测实验即为综合性实验，综合性体现在操作环节的综合，即包括方案设计、布点、采样、预处理、测定与评价的完整环节。仿真实验是让学生通过仿真软件操作物质检测的完整流程。本科实验教学实验仪器较难普及一些大型仪器设备如GC-MS、ICP-AES-MS等，因此可以借助仿真实验，让学生熟悉操作流程和实验内容与原理，让学生对大型实验操作程序有一个基本了解。

    毕业论文/设计是学生最后的实践环节。部分学生选择完成实验论文，指导教师安排学生查阅相关文献、设计实验方案、完成实验、最后进行数据处理以完成论文;部分学生选择做污水厂设计，指导教师指导学生完成设计说明书时，将污水厂的水质监测、臭气监测等内容纳入其中，让学生将所学知识进行实际应用，培养解决实际问题的能力。

    5 结语

    基于新工科人才培养目标对环境监测课程教学进行改革，优化后的课程体系融合了当前最新的环境热点问题、环境科技、监测技术与设备;以现代多媒体技术和传统教学手段有机结合、网络课堂与教室课堂有机结合，改革环境监测课程教学手段和方法，充分发挥现代电化教学手段的强大功能;整合实习、实验和毕业论文等实践环节，优化环境监测的实践教学环节，提升学生动手操作技能和拓展学生对智能化监测网络平台构建、运行的认知与熟悉。

    参考文献

    [1]何钦铭，王浩.面向新工科的大学计算机基础课程体系及课程建设[J].中国大学教学，2019（1）：39-43.

    [2]王璐瑶，陈劲，曲冠楠.构建面向“一带一路”的新工科人才培养生态系统[J].高校教育管理，2019（3）：61-69.

    [3]教育部高等教育司关于开展新工科研究与实践的通知[EB/OL].[2017-02-20].http：//www.moe.edu.cn.cn/s78/A08/A08_sjhj/201702/t20170223_297158.html.