环境监测课程线上线下混合式教学改革探索

摘  要：环境监测是环境专业本科所开设的重要必修课程，该课拥有较强的实践性与综合性。故在教学过程中需要采用合理有效的教学方法来实现学生对理论知识与实验操作的掌握并激发学生的学习热情，为培养环境类综合型新工科人才打下基础。该文着眼于环境监测教学的具体目标，探讨教学工作中可采用的改进手段，包括优化教学内容、改进教学方法和鼓励实践等。在探索改革过程中提出线上线下混合式课程教学手段，通过此方法进一步完善教学体系，提高教学质量。

关键词：环境监测；教学方法；新工科；教学改革；线上线下混合式

中图分类号：G642        文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2024）03-0060-04

Abstract： Environmental Monitoring is an important compulsory course for undergraduates majoring in environment， which is practical and comprehensive. Therefore， it is necessary to adopt reasonable and effective teaching methods in the teaching process to realize students' mastery of theoretical knowledge and experimental operation and stimulate students' learning enthusiasm， so as to lay a foundation for cultivating comprehensive new engineering talents of environment. This paper focuses on the specific goal of Environmental Monitoring teaching and discusses the means of improvement in teaching work， including optimizing teaching content， improving teaching methods and encouraging practice. In the process of exploring the reform， we put forward the blended online and offline course teaching method to further improve the teaching system and improve the teaching quality through this method.

Keywords： Environmental Monitoring; teaching method; the new engineering; teaching reform; online and offline mixed mode

互联网、人工智能的发展给传统行业带来了颠覆性影响。面向产业未来发展需要，传统工科需要通过信息化、智能化的渗透而转型、改造和升级成为新型工科。环境科学与工程是一门新兴的综合性学科，建立于多领域知识体系之上，主要研究环境及其与人类的关系、如何通过工程改造环境、解决环境污染等方面的基本知识和技能，进行环境工程建设、环境质量监测评价、环境污染防治等。其中，环境监测（以下简称“本课程”）是高校环境类相关专业的核心课程，旨在让学生了解环境监测的基本概念及原理、各类指标的监测方法理论与技术，掌握方案设计、布点取样、样品储存处理以及分析测定等基本技能。本课程内容综合性较强[1]，理论与实践并重，对已有一定基础的学生而言内容并不完全陌生，但同时又更加深入专业。由于新冠病毒感染疫情影响，自2020年开始各高校不得不陆续开展线上授课。考虑到特殊时期线上教学的必要性以及互联网教学的便捷性和灵活性等独特优势，合理地将线上授课与线下教学相结合以助力环境监测课程教学是十分必要的。

国家所需的新工科人才不仅需要拥有过硬的专业知识与将各门类融会贯通的学习能力，更需要注重培养其工程思维、数字化思维、生态意识和环境保护意识，乃至家国情怀与全球视野[2]。怎样在新工科建设的大背景下开展教学工作，培育新工科人才？教师如何设计教学方案？何种教学形式更为高效？本文以广东省中山大学为例，就在新工科背景下如何更好实施环境监测课程的教学进行探讨。

一  环境监测课程目标

环境监测的理论与实验课程分别开设在大二与大三学期，此时学生已经学习了大部分基础通识课、实验操作课和部分专业理论课程，具有一定的基础知识储备。在内容方面，环境监测主要介绍了水、气、固、土以及噪声等不同对象的监测理论方法和实践应用。故本课程的总体教学目标是向学生介绍环境监测方面的基础知识和发展历程，激发学生对专业的学习兴趣；结合过往所学理论应用于实际操作，锻炼学生学以致用的能力；帮助学生了解环境领域中的一项重要工作，对环境从业者所要承担的社会责任加深理解，对我国生态文明建设的基础工作的认识更加清晰；此外还应关注国家和国际水平上监测方法的进展，紧跟时代潮流。

随着社会、技术的变化与发展，本课程计划的实施过程中逐渐发现了一些问题。首先，本课程包括理论教学与实验部分，单一的教学形式已经无法满足课程需要。线下授课形式以传统板书与简单多媒体为主，授课方法多是输出式教学，上课课时有限并且不便监督学生课前预习与课后复习的情况，使授课效果难以得到保证；而线上授课又面临着难以落实本课程实验部分和培养学生实际动手操作能力的问题，同时线上也未形成系统的教学模式，缺少配套的网络课程。除了以上提到的采用何种教学形式的顾虑，在其他方面同样存在教材老旧、知识更新滞后，对本课程中的实验操作部分不够重视，以及评估手段较为单一等问题。

二  环境监测课程改革方法

（一）  教学内容

1  重视基础知识，辅以难点问题

环境科学与工程是一门交叉学科，所涉及的知识范围比较广。因此，本课程要求对教学内容进行系统化讲解，包括水气固土各个基础方向，同时也需兼顾物理性污染等分支。但在有限教学课时中要求详细讲解教材中的所有内容是不现实的，因此教师必须根据教学对象的需求对教材中的内容进行针对性的取舍，结合环境学导论等课程中学到的知识打好基础，在此之外根据本课程的特点突出重难点。在内容结构的安排方面要做到循序渐进，做好从理论知识到方法技术的衔接，使学生易于接受以打好基础。由于环境学科是一门理论性较强的应用科学，故应详细分析其中具有一定规律性的基本理论，理清其中脉络，促进学生思维的连贯性；同时教师也要注重其应用方面，训练学生对基础操作的熟练度并重点讲解实验课程中的设计与操作难点。

2  革新老旧内容，关心政策方向

随着化学、生物、材料等各个学科的快速发展，原本的教学内容已经无法表现当前环境学科的发展情况，也难以应对新出现的环境问题。现代教育的发展要求在教学中革故鼎新，在保留经典理论的同时删去过时观点，并补充新近发展的理论和科技成果。教师还应留意近年发布的各行业污染物排放标准、与环境治理相关的法律法规、与环境保护有关的国家政策以及最近发生的环境问题，将其纳入教学内容，做到与时俱进。虽然该做法导致教师备课工作量的增加，但对时事进行分析整理得出的发展对比能激发学生对当代环境问题的探索欲望。

例如，在新冠感染疫情大背景下，国家对《危险废物焚烧污染控制标准》进行了修订，完善了危废焚烧污染控制管理要求；并首次发布《医疗废物处理处置污染控制标准》，填补了我国相关污染控制方面的空白。在环保政策方面，国家近年提出《2030年前碳达峰行动方案》，为日后的降碳工作指明了方向。

3  重视实验思维，训练综合能力

传统环境监测实验课程中，教师通常会在实验开始前讲述实验内容与注意事项，然后再由学生按照设计好的实验方案进行机械式的操作[3]。这种教学方法与大一的基础实验课流程类似，但从一门专业实验课的角度来讲则缺乏了对学生思维的训练。课程中学生比较被动和消极，对实验兴趣不足。环境监测属于一种综合性工作，有其完整的流程以及明确的实际应用价值，包括从实验方案设计、布点取样及预处理、监测样品指标到后续数据分析处理，最后得出一个具有后续指导作用的结果。综合性实验要求学生充分利用所学知识与多种实验技能解决较为复杂的实验问题，是提高学生综合素质与创新能力的重要途径。故中山大学（以下简称“我校”）在教学中“授之以渔”，除了教师讲授实验原理，还加入了学生独立设计试验方案再进行评判的教学步骤，充分发挥学生的主观能动性和创造性。

4  结合就业情况，培养社会责任

老师还可邀请生态环境局研究员以及水库水质监测技术员等环境监测从业人员通过线下讲座或腾讯会议等方式来给同学们上一堂课，结合他们的日常工作来现身讲解各自领域的专业知识和工作意义。这样与环境专业从业人员的直接面对面交流有助于帮助学生认识学到的知识除在实验室进行理论研究之外，更重要的是在现实生活中如何应用、能为社会作出怎样的实际贡献，在该过程中形成正确的自我定位，增强社会责任感。如此一来可以为学生做好从校园到社会的过渡，让学生直接了解到本专业的就业情况，帮助他们对环境整体行业形成比较清晰的认识，有助于学生为后续的选择构建初步规划。

（二）  教学方法

1  导向教学，自主训练

在授课过程中结合具体案例来阐述相关理论，从历史上或当代公认的环境事件切入，由教师先介绍背景，再提出设问引导学生对典型案例分析讨论，减少教师对学生的单向输出和学生对知识的被动接受，锻炼学生自主思考的能力，并提高了教学的生动性和趣味性，鼓励学生积极主动地学习。在实验课程中，通过“任务驱动”[4]的教学方法，老师可在理论课时前给出实验背景与要求、近年相关真实案例，或是结合前期专业课学过的环境事件来讨论实施环境监测的必要性及手段，增加课程体系的连贯性。让学生结合背景与实际案例自行设计实验方案，这样既能强化实验预习阶段，又能提高学生对实验课的兴趣，在熟悉实验操作的同时锻炼整体思维，有助于学生后续从事科研工作或实习。此外，通过对生态环境部等相关部门发布的国家标准的学习可以让学生对相关环境数据产生一定概念，了解枯燥数字的背后对应着什么样的环境水平，并根据数十年来标准的迭代更新，体现出我国的政策转变与行业技术进步。例如钢铁行业的超低排放标准进一步规定了烟尘、二氧化硫、氮氧化物等污染物的排放限值，相应的新兴技术路线的低温电除尘、低氮燃烧改造等对于污染物排放控制的效果相比老技术提高了多少。

大学不仅需要培养学生解决问题的能力，更要教会他们如何提出问题。在后期已经掌握本课程的大致全貌的情况下鼓励学生自拟题目分组调研，这样的训练对于新生来说是比较新奇并具有挑战性的，也是帮助他们开展本科专业性学习的必要途径。该种各方参与式教学需要教师引导学生充分发挥主观能动性，主动、积极地获取大部分课堂相关的知识从而完成环境知识体系的自我构建。

2  新媒体助力，建设线上教学系统

互联网给我们带来了多元化的网络教学材料，不仅可以从网络资源中寻找到现实素材作为课堂切入点与例证，还可以利用网络资源中的视频图像或动画等形式使教学变得生动。相对于传统板书，多媒体教学形式能在有限时间直观地传达更多知识。研究表明人类的大脑更容易接受图像而不是文字，所以使用图形辅助记忆知识的效果会比单独使用文字好得多。在课堂中穿插学生喜闻乐见的视频、图像、动态模型等新教学形式，有利于化抽象为具象，提高学习乐趣与积极性。