豆小敏 王毅力 梁文艷 趙桂玲

(北京林業(yè)大學環(huán)境科學與工程學院，北京 100083)

隨著環(huán)境問題的日益突出，社會對于環(huán)境監(jiān)測從業(yè)人員提出了越來越高的要求，例如在應對環(huán)境污染突發(fā)事件、處理環(huán)境污染事故、仲裁環(huán)境污染糾紛時環(huán)境監(jiān)測工作者要及時、準確、客觀地給出相關環(huán)境要素的監(jiān)測結果。而“環(huán)境監(jiān)測實驗”課程就是針對社會需求，培養(yǎng)學生掌握處理污廢水、環(huán)境空氣、污染土壤、固體廢物及進行聲環(huán)境監(jiān)測的基本原理和方法，為將來從事環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境治理和環(huán)境管理奠定堅實的專業(yè)基礎?！碍h(huán)境監(jiān)測實驗”一般被列為高等理工科院校環(huán)境科學和環(huán)境工程專業(yè)的本科必修課程。

一、“環(huán)境監(jiān)測實驗”課程教學的特點

在我國教育部推進工程教育專業(yè)認證的大背景下，北京林業(yè)大學環(huán)境工程專業(yè)于2015年和2018年兩次參加了中國工程教育專業(yè)認證協(xié)會組織的專業(yè)認證，并較好地通過了專業(yè)認證?！碍h(huán)境監(jiān)測實驗”作為環(huán)境工程專業(yè)重要的必修課程，需要在新的形勢下不斷改革創(chuàng)新，認真落實專業(yè)認證標準和補充標準，切實提升課程教學的工程化水平，以滿足環(huán)境工程專業(yè)認證的要求。

(一)圍繞實際環(huán)境要素開展課程教學

“環(huán)境監(jiān)測實驗”課程教學針對的是具體的環(huán)境要素，如污廢水、地表水、土壤、環(huán)境空氣及聲環(huán)境等。通過對反映環(huán)境質(zhì)量的指標進行監(jiān)視和測定，判斷環(huán)境污染狀況和環(huán)境質(zhì)量的高低，并最終為環(huán)境管理、污染源控制、環(huán)境規(guī)劃等提供科學依據(jù)。

(二)課程教學具有較強的綜合性和實踐性

“環(huán)境監(jiān)測實驗”課程教學涉及的每項環(huán)境要素，如地表水等都需要用綜合性的系列特征指標來反映其整體的環(huán)境質(zhì)量，因此課程教學涉及的監(jiān)測手段也是多樣化的，如物理的、化學的、物理化學的、生物的等等。像現(xiàn)場監(jiān)測、實驗室分析測試、結果分析評價、監(jiān)測報告編制等需要具有綜合性技能才能完成。而環(huán)境現(xiàn)場的踏勘和調(diào)研、實地監(jiān)測并采集樣品、對樣品進行預處理、實驗分析測試、監(jiān)測報告的編制等環(huán)節(jié)，則是要通過實踐才能完成的。

二、基于環(huán)境工程專業(yè)認證標準的“環(huán)境監(jiān)測實驗”課程教學目標

基于中國工程教育專業(yè)認證協(xié)會對環(huán)境工程專業(yè)的認證標準及補充標準[1-2]，北京林業(yè)大學環(huán)境科學與工程學院的教學委員會組織環(huán)境工程專業(yè)全體教師及外聘專家對2015版人才培養(yǎng)方案進行了論證及修訂，并將人才培養(yǎng)目標分解為涵蓋工程知識(knowledge，K)、專業(yè)能力(professional ability，P)、通用能力(general ability，G)和專業(yè)態(tài)度(attitude，A)4個維度的12項培養(yǎng)要求，每項培養(yǎng)要求又細分為若干個指標點。這些指標點都是由具體的課程來支撐的。例如，“環(huán)境監(jiān)測實驗”課程根據(jù)指標點的要求需要達成的總體培養(yǎng)目標包括：一是要具備針對復雜環(huán)境問題，利用科學原理并采用科學方法制定監(jiān)測方案的能力，這是專業(yè)能力(1)(指標點代碼P4.3)；二是要具有針對復雜環(huán)境問題進行分析及正確表達的能力，這是專業(yè)能力(2)(指標點代碼P4.4)；三是要求學生能夠具備多學科知識，并在團隊中承擔自身角色，主動與團隊成員共享信息、傾聽其他團隊成員的意見，合作共事，這是通用能力(指標點代碼G9.3)。

基于總體培養(yǎng)目標及專業(yè)認證指標點的要求，“環(huán)境監(jiān)測實驗”課程設定了課程教學的具體目標：一是通過環(huán)境監(jiān)測實驗和實踐，使學生掌握環(huán)境監(jiān)測的基本知識和技能，并能針對不同環(huán)境要素的監(jiān)測任務，通過現(xiàn)場調(diào)查和資料收集編制監(jiān)測方案，開展現(xiàn)場監(jiān)測工作，完成實驗室數(shù)據(jù)分析，進行結果評價，最終完成監(jiān)測實驗報告的編制任務；二是針對復雜的環(huán)境監(jiān)測對象，學生能通過實地監(jiān)測，形成有效的監(jiān)測結論，客觀、準確、及時、全面地反映監(jiān)測對象的環(huán)境質(zhì)量狀況[3]；三是學生能夠在監(jiān)測實驗中進行分工配合，團隊協(xié)作，充分發(fā)揮個人的能力。

三、基于環(huán)境工程專業(yè)認證標準的“環(huán)境監(jiān)測實驗”課程教學改革思路

為了落實專業(yè)認證標準要求下的培養(yǎng)目標及具體的教學目標，針對“環(huán)境監(jiān)測實驗”課程提出了具體的教學改革思路。首先，課程教學應改變過去以“驗證性”實驗為主、側重于室內(nèi)分析的實驗教學模式，轉變?yōu)樽呦驅(qū)嶋H的環(huán)境污染現(xiàn)場，針對具體環(huán)境要素開展全流程監(jiān)測實驗，以培養(yǎng)學生處理復雜環(huán)境問題的能力；其次，改變以往實驗課程只是對數(shù)據(jù)進行簡單分析的教學現(xiàn)狀，注重培養(yǎng)學生具備基于國家標準和技術規(guī)范對環(huán)境監(jiān)測結果進行正確、客觀表達的能力；最后，改變以往課程教學開展分組實驗的做法，而是要學生進行團隊合作，在具有多學科背景的團隊中發(fā)揮專長、共享信息，通過團隊協(xié)作共同完成監(jiān)測任務。

四、基于環(huán)境工程專業(yè)認證標準的“環(huán)境監(jiān)測實驗”課程教學改革措施

(一)增加針對復雜環(huán)境問題實施全流程環(huán)境監(jiān)測的訓練

目前，國內(nèi)高校環(huán)境類專業(yè)“環(huán)境監(jiān)測實驗”課程的實驗教學多采用驗證實驗的方式開展，即教師提供分析樣品，學生對其進行指標測試，實驗的重點是學習分析測試方法，如實驗原理的應用、測試步驟、結果計算及問題討論等。在這樣的實驗教學思路指導下，學生對于環(huán)境監(jiān)測的概念是模糊的，他們會想當然地認為環(huán)境監(jiān)測就是在實驗室進行檢測分析，而對于待監(jiān)測的環(huán)境要素、環(huán)境介質(zhì)、監(jiān)測場景及監(jiān)測流程是不清楚的、無感知的。這樣的實驗教學是無法培養(yǎng)學生具備環(huán)境監(jiān)測能力的，更不可能培養(yǎng)學生具備針對復雜環(huán)境問題進行方案設計并進行現(xiàn)場實施的能力。

基于此，在實驗教學中，筆者提出增加全流程環(huán)境監(jiān)測訓練的實驗教學方式，這種實驗方式可以涵蓋監(jiān)測方案制定、監(jiān)測布點、現(xiàn)場采樣、分析測試、數(shù)據(jù)處理與監(jiān)測結果評價、監(jiān)測過程的質(zhì)量保證、監(jiān)測結論及報告編制等實驗內(nèi)容。通過訓練，學生能更好地將理論知識與監(jiān)測實際相結合，從而提高學生環(huán)境監(jiān)測的實戰(zhàn)能力。全流程環(huán)境監(jiān)測實踐訓練過程見圖1。

圖1 “環(huán)境監(jiān)測實驗”課程全流程環(huán)境監(jiān)測實踐訓練的內(nèi)容

(二)強化對監(jiān)測結果進行正確表達的訓練

傳統(tǒng)的“環(huán)境監(jiān)測實驗”課程內(nèi)容多以具體污染物測定為主，如“水中氨氮、亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮的測定”“土壤中農(nóng)藥——六六六和滴滴涕殘留量的測定”以及“大氣中二氧化硫的測定”等。得到的實驗結果僅僅是水樣、土樣和環(huán)境空氣中的含氮物質(zhì)、滴滴涕及二氧化硫的含量。對于監(jiān)測活動是否符合監(jiān)測規(guī)范和標準，監(jiān)測結果是否準確反映水樣、土樣和環(huán)境空氣質(zhì)量則不得而知。例如水樣、土樣和環(huán)境空氣監(jiān)測樣品是怎么采集來的，是否符合相關的采樣規(guī)范和技術標準，樣品保存是否具有時效性，樣品分析是否符合國家標準，監(jiān)測過程如何實施質(zhì)量控制等。因此，這樣的監(jiān)測結果是不能對環(huán)境要素的環(huán)境質(zhì)量進行正確表達的。

為了解決這一問題，課程組規(guī)定要在“環(huán)境監(jiān)測實驗”課程教學中強化對監(jiān)測結果進行正確表達的訓練，并制定了具體要求：一是制定環(huán)境監(jiān)測方案；二是開展現(xiàn)場監(jiān)測、分析，特別是要有監(jiān)測現(xiàn)場的原始記錄、樣品的預處理及運輸保存方法、樣品的保存有效期；三是進行分析測試，包括實驗原理選擇、干擾消除、測試步驟、結果記錄與分析，尤其是要對分析測試的原始結果及現(xiàn)象進行記錄保存；四是對監(jiān)測分析結果進行評價，內(nèi)容包括針對具體環(huán)境要素如生活污水、地表水、土壤、環(huán)境空氣及聲環(huán)境等查找到相應的環(huán)境質(zhì)量標準，并基于標準分級和濃度限值的規(guī)定，采用一定的評價方法對環(huán)境要素的環(huán)境質(zhì)量作出初步評價；五是基于以上過程，針對特定環(huán)境要素的復雜污染問題給出正確且清晰的結果表達，編制環(huán)境監(jiān)測報告。

例如，以一個縮略的某大學校園污水處理站的生活污水監(jiān)測報告為例，說明監(jiān)測實驗報告對監(jiān)測結果進行正確表達的要求。某大學校園污水處理站的生活污水監(jiān)測報告主要內(nèi)容如下。一是制定校園污水處理站的生活污水監(jiān)測方案。包括：①收集生活污水的基礎資料；②確定監(jiān)測項目；③確定監(jiān)測點位置；④確定采樣時間和頻次；⑤進行樣品的保存和預處理，具體過程略。二是進行校園污水處理站的生活污水的現(xiàn)場采樣和監(jiān)測。包括：①準備實驗材料與儀器，如采樣設備、樣品容器、采樣試劑和耗材等；②開展現(xiàn)場采樣，并對樣品進行酸化及冷藏處理；③做好現(xiàn)場監(jiān)測記錄。具體過程略。某大學校園污水處理站的生活污水監(jiān)測事項及記錄見表1。三是對水樣進行實驗室分析。包括具體監(jiān)測項目的測試分析，具體過程略。某大學校園污水處理站進出水監(jiān)測結果見表2。四是編制污水監(jiān)測實驗報告，具體內(nèi)容略。

表1 某大學校園污水處理站生活污水監(jiān)測方案

表2 某大學校園污水處理站進出水監(jiān)測結果

由表2可以看出，該學校污水處理站處理后的出水達到了《城市污水再生利用——城市雜用水水質(zhì)》(GB/T18920-2002)標準中對于上述測試指標的規(guī)定值。據(jù)了解，該污水處理站處理后的出水主要用于操場周邊樹木和綠地的澆灌，污水處理用途為城市綠化。

(三)增加學生在實驗過程中個體擔當以及與團隊合作情況的課程考核內(nèi)容

“環(huán)境監(jiān)測實驗”課程教學強調(diào)對學生通用能力的培養(yǎng)，要求學生能夠在具有多學科背景的團隊中承擔不同角色，能主動與團隊成員共享信息、傾聽團隊其他成員的意見，合作開展實驗。例如，在針對污染土壤開展的監(jiān)測實驗中，在監(jiān)測方案制定階段需要收集當?shù)赝恋毓δ軈^(qū)劃、土壤特點、潛在污染源、水文、氣象、法律法規(guī)等多方面資料，還要采用模型計算確定監(jiān)測網(wǎng)格和點位，這就要求開展監(jiān)測工作的團隊學生具有環(huán)境科學、土壤科學、水文氣象、統(tǒng)計學、化學、法律等多個學科背景。只有具備不同專業(yè)背景的學生都能充分發(fā)揮自己的專長，并與其他成員進行合作，監(jiān)測工作才能順利完成并取得較好的效果。

針對通用能力的培養(yǎng)要求，課程組制定了學生個人在實驗中的操作表現(xiàn)及團隊協(xié)作程度的考核評價方法，見表3、表4。

表3 針對學生實驗操作表現(xiàn)的“環(huán)境監(jiān)測實驗”課程考核內(nèi)容及評分標準

表4 針對學生團隊合作表現(xiàn)的“環(huán)境監(jiān)測實驗”課程考核內(nèi)容及評分標準

將學生在實驗中的個人操作表現(xiàn)與團隊協(xié)作程度列入課程考核內(nèi)容，可以促進學生充分發(fā)揮個人專長，提高團隊的協(xié)作程度，高質(zhì)量完成課程實驗。

五、“環(huán)境監(jiān)測實驗”課程教學改革的成效

(一)豐富了課程教學的內(nèi)涵

在中國工程教育專業(yè)認證的推動下，“環(huán)境監(jiān)測實驗”課程教學得到不斷改進，課程教學內(nèi)涵不斷得到豐富。

課程教學倡導并實施的全流程監(jiān)測涵蓋了監(jiān)測方案制定、監(jiān)測布點、現(xiàn)場采樣、分析測試、數(shù)據(jù)處理與監(jiān)測結果評價、監(jiān)測過程的質(zhì)量保證措施的實施、監(jiān)測結論及報告編制等具體訓練內(nèi)容，使學生掌握了環(huán)境監(jiān)測的全部流程；針對監(jiān)測結果進行正確表達的訓練使學生在監(jiān)測方案制定、現(xiàn)場監(jiān)測、分析測試、結果評價及監(jiān)測報告編制環(huán)節(jié)能正確、科學、規(guī)范地開展相應的活動；在實驗過程中學生的個體擔當與團隊合作的訓練使學生形成了既富有合作精神又有責任擔當?shù)钠焚|(zhì)。

(二)促進了師生教學相長

自2013年以來，課程教學組的教師持續(xù)參加了由高等學校教學指導委員會舉辦的環(huán)境類課程論壇，并作口頭報告，向兄弟院校介紹全流程環(huán)境監(jiān)測的教學思想，并分享課程工程認證的經(jīng)驗，獲得廣泛關注和好評；由任課教師編撰的《環(huán)境監(jiān)測實驗》[4]課程教材已于2015年在高等教育出版社出版；任課教師還以“環(huán)境監(jiān)測實驗”課程為例，參加了北京林業(yè)大學第十三屆青年教師教學基本功比賽，并在決賽中獲得二等獎。

同時，通過課程教學改革，也提升了學生的綜合素質(zhì)。學生無論面對的是地表水、污廢水還是環(huán)境土壤、環(huán)境空氣、環(huán)境噪聲等復雜的污染現(xiàn)場，都能開展全流程的監(jiān)測，而且還能基于國家標準和規(guī)范，對環(huán)境監(jiān)測結果進行科學評價、編制環(huán)境評價報告，客觀準確地反映監(jiān)測對象的環(huán)境質(zhì)量。更為重要的，學生在環(huán)境監(jiān)測時能夠基于各自的知識儲備，分工協(xié)作完成全流程監(jiān)測工作，具備了團隊合作的精神和能力。

專業(yè)認證的基本要求之一就是課程教學的持續(xù)改進。所以“環(huán)境監(jiān)測實驗”課程教學還將持續(xù)不斷地進行改進。目前課程組提出了持續(xù)改進的具體措施，包括：(1)給學生提供更多真實的復雜環(huán)境問題的訓練，不斷更新環(huán)境監(jiān)測的對象和地點，如北京林業(yè)大學操場西北側的校園污水處理站、西家屬區(qū)生活污水檢查井等都可以作為環(huán)境監(jiān)測點；(2)持續(xù)改進學生正確表達環(huán)境監(jiān)測結果的能力，要求學生學習北京市環(huán)境保護監(jiān)測中心及第三方計量認證(CMA認證)企業(yè)出具的環(huán)境監(jiān)測報告，并將其納入監(jiān)測結果表達的改進之中；(3)在課程教學中不斷滲透環(huán)境監(jiān)測職業(yè)倫理、監(jiān)測規(guī)范及業(yè)務流程、監(jiān)測團隊協(xié)作的相關內(nèi)容，以進一步提高學生的通用能力。