李琳　江敏　黃華軍

［摘 要］新工科建設(shè)和工程教育認(rèn)證對學(xué)生的工程實踐與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提出了較高要求。文章系統(tǒng)闡述了江西農(nóng)業(yè)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)環(huán)境監(jiān)測課程在新工科建設(shè)和工程教育認(rèn)證背景下重構(gòu)實踐教學(xué)體系的探索。針對實踐教學(xué)內(nèi)容缺乏完善體系，構(gòu)建了基于項目驅(qū)動的環(huán)境監(jiān)測課程實踐教學(xué)體系；針對實踐教學(xué)方法單一，探索了“線上+線下”交互教學(xué)、實踐基地現(xiàn)場教學(xué)和實踐技能大賽應(yīng)用教學(xué)三種教學(xué)路徑；針對實踐教學(xué)平臺投入有限，開發(fā)了“四維”線上線下實踐教學(xué)平臺，具體包括超星泛雅教學(xué)平臺、教學(xué)示范中心教學(xué)平臺、虛擬仿真實驗教學(xué)平臺和重點實驗室教學(xué)平臺；針對“雙師型”教師缺乏，打造了模塊化實踐教學(xué)團隊，囊括了本科生導(dǎo)師和環(huán)境監(jiān)測/檢測企事業(yè)單位的一線專家。本課程實踐教學(xué)體系運行效果良好，能夠很好地保證學(xué)生工程實踐和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，并具有一定的參考和借鑒意義。

［關(guān)鍵詞］新工科建設(shè)；工程教育認(rèn)證；環(huán)境監(jiān)測課程；實踐教學(xué)

［中圖分類號］G642.3［文獻標(biāo)識碼］A［文章編號］2095-3437（2024）03-0016-05

新工科建設(shè)始于2017年，教育部先后發(fā)布了“復(fù)旦共識”“天大行動”和“北京指南”，構(gòu)成了新工科建設(shè)“三部曲”。新工科建設(shè)旨在主動應(yīng)對新工業(yè)革命的加速發(fā)展，更好地服務(wù)國家重大發(fā)展戰(zhàn)略，面向新經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)的興起，推動工程教育的改革創(chuàng)新，培養(yǎng)符合新時代要求的工程技術(shù)人才，為國家發(fā)展提供人才保障。工程教育認(rèn)證是國際通行的工程教育質(zhì)量保證制度，是實現(xiàn)工程教育國際互認(rèn)和工程師資格國際互認(rèn)的重要基礎(chǔ)。我國的工程教育認(rèn)證工作始于2006年，是工程師制度改革工作的基礎(chǔ)和重要組成部分[1]。工程教育認(rèn)證旨在提升工程教育質(zhì)量，增強工程教育人才培養(yǎng)對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的適應(yīng)性，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力，提升學(xué)生的國際競爭力。工程教育認(rèn)證強調(diào)針對復(fù)雜工程問題，培養(yǎng)學(xué)生的分析、設(shè)計、開發(fā)、研究和管理等多重能力[2]。新工科建設(shè)和工程教育認(rèn)證對學(xué)生的工程實踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)都提出了較高的要求，而學(xué)生的工程實踐和創(chuàng)新能力培養(yǎng)離不開實踐教學(xué)[3]。因此，按照新工科建設(shè)和工程教育認(rèn)證的要求，構(gòu)建科學(xué)規(guī)范的實踐教學(xué)新體系對于推動新時代工程教育發(fā)展來說意義重大。

環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)是一門新興的工科專業(yè)，主要研究如何利用科學(xué)和工程手段解決環(huán)境問題，提高環(huán)境質(zhì)量，促進社會和諧發(fā)展[4]。我國環(huán)境類工程教育雖開展廣泛，但仍存在一些問題，即部分學(xué)生的實踐能力、創(chuàng)新能力及解決工程實際問題的能力不足，這主要與目前該專業(yè)實踐教學(xué)體系不夠科學(xué)和完善有關(guān)。

環(huán)境監(jiān)測課程是環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，兼具較強的綜合性和實踐性特點，是學(xué)習(xí)后續(xù)水污染控制工程、大氣污染控制工程、固體廢棄物處理工程、物理性污染控制工程等專業(yè)主干課程的基礎(chǔ)。該課程涉及知識面較廣，包括水和廢水監(jiān)測、空氣和廢氣監(jiān)測、固體廢棄物監(jiān)測、土壤監(jiān)測、物理性污染監(jiān)測、突發(fā)性環(huán)境污染事故監(jiān)測、環(huán)境污染自動監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測的目的、監(jiān)測過程中的質(zhì)量控制等，學(xué)習(xí)難度較大，因此只有構(gòu)建科學(xué)合理的實踐教學(xué)體系，才能保證學(xué)生解決環(huán)境監(jiān)測實際問題能力的培養(yǎng)質(zhì)量[4]。本文總結(jié)了近年來江西農(nóng)業(yè)大學(xué)（以下簡稱我校）環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)環(huán)境監(jiān)測課程實踐教學(xué)體系建設(shè)成果，以期為我國環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)環(huán)境監(jiān)測課程教育改革提供有益的參考。

一、環(huán)境監(jiān)測課程實踐教學(xué)體系存在的主要問題

對照新工科建設(shè)和工程教育認(rèn)證要求，環(huán)境監(jiān)測課程實踐教學(xué)體系仍存在一些問題[5-7]（見圖1）。

一是實踐教學(xué)內(nèi)容缺乏完善體系。實踐教學(xué)內(nèi)容多為驗證性實驗，實驗項目內(nèi)容多注重水和大氣環(huán)境指標(biāo)，對固體廢棄物和土壤環(huán)境指標(biāo)涉及較少，各實驗教學(xué)內(nèi)容分散孤立，尚未形成較為完善的體系，綜合性、創(chuàng)新性實驗較少。

二是實踐教學(xué)方法單一。目前實驗教學(xué)多采用傳統(tǒng)的方法，以教師講授為主，學(xué)生按照既定的步驟進行實驗操作，較難發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性。由于實驗條件限制，往往只有部分學(xué)生進行了實驗操作，多數(shù)學(xué)生的動手操作能力沒能得到全面的培養(yǎng)，更談不上創(chuàng)新意識和能力的培養(yǎng)。

三是實踐教學(xué)平臺投入有限。目前校內(nèi)實驗場地面積不足，實驗設(shè)備較少，只能基本滿足常規(guī)實驗要求，新型大型精密監(jiān)測設(shè)備多用于科研，教學(xué)使用較少，在一定程度上影響了學(xué)生實踐能力的提升。

四是“雙師型”教師缺乏。專業(yè)教師中具備行業(yè)背景的“雙師型”教師不多，特別是近年來新引進的年輕教師，多為應(yīng)屆博士（博士后）畢業(yè)生，較為缺乏行業(yè)實際的生產(chǎn)工作經(jīng)驗，難以保證實踐教學(xué)質(zhì)量。

二、環(huán)境監(jiān)測課程實踐教學(xué)體系重構(gòu)

（一）環(huán)境監(jiān)測課程實踐教學(xué)內(nèi)容重塑

教學(xué)團隊構(gòu)建了基于項目驅(qū)動的環(huán)境監(jiān)測課程實踐教學(xué)體系（見圖2），包括三個層次，即基礎(chǔ)實踐教學(xué)體系、拔高實踐教學(xué)體系和拓展實踐教學(xué)體系。

1.基于實際或虛擬調(diào)查監(jiān)測項目的基礎(chǔ)實踐教學(xué)體系

環(huán)境監(jiān)測課程以教授監(jiān)測技能和流程為主要目標(biāo)，具有很強的實踐屬性[8]。教學(xué)團隊依據(jù)實際場地調(diào)查項目的內(nèi)容，通過將課程知識點整合、連接，為學(xué)生設(shè)立實際或虛擬的調(diào)查監(jiān)測項目。一般情況下，一個完整的場地調(diào)查項目包括水和廢水監(jiān)測、空氣和廢氣監(jiān)測、土壤監(jiān)測、固體廢棄物監(jiān)測、遙感監(jiān)測等幾個模塊。每個模塊又包含若干個調(diào)查步驟，如水和廢水監(jiān)測模塊包含水質(zhì)監(jiān)測方案的制訂、水樣采集、運輸與保存、樣品分析測定、監(jiān)測報告編制等。學(xué)生可以先自主在線學(xué)習(xí)各模塊的內(nèi)容，再以小組協(xié)作的方式，根據(jù)調(diào)查監(jiān)測項目的總要求，在教師的指導(dǎo)下通過實驗實習(xí)進行全過程實操。

2.基于教師科研項目的拔高實踐教學(xué)體系

教學(xué)團隊注意到，環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)教師所申請的國家、省級科學(xué)項目多圍繞污染控制和防治技術(shù)、生態(tài)安全與風(fēng)險控制、農(nóng)業(yè)廢棄物處理與處置三個方向開展。這些研究都依賴于水、土壤、生物質(zhì)等環(huán)境污染水平數(shù)據(jù)，需要多種環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用。同時，大多數(shù)常規(guī)污染物的監(jiān)測操作難度并不高，以此為突破點，使學(xué)生快速融入科學(xué)研究中。這樣既能實現(xiàn)學(xué)生監(jiān)測技能的提高，也能讓學(xué)生在實驗過程中學(xué)習(xí)并理解最前沿科學(xué)研究項目的內(nèi)涵和意義，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和科學(xué)探索精神。

3.基于“雙創(chuàng)”項目的拓展實踐教學(xué)體系

以教師主導(dǎo)的科研項目數(shù)量仍較少，不能實現(xiàn)對各類學(xué)生的有效覆蓋，同時在選題上專注于基礎(chǔ)研究，實踐應(yīng)用性較弱。因此，教學(xué)團隊每年指導(dǎo)學(xué)生組織團隊，圍繞濕地處理效果評估、土壤環(huán)境修復(fù)、農(nóng)產(chǎn)品安全檢測等內(nèi)容申報大學(xué)生“雙創(chuàng)”項目?！半p創(chuàng)”項目要求學(xué)生基于自己已掌握的知識進行外延拓展，學(xué)生采用本學(xué)科乃至跨學(xué)科知識，解決具體問題，注重學(xué)生對現(xiàn)有理論和技術(shù)的有效應(yīng)用?！半p創(chuàng)”項目覆蓋面廣，且能夠讓學(xué)生看到實際的應(yīng)用成果，更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。

自環(huán)境監(jiān)測課程開設(shè)以來，教學(xué)團隊就著手編制環(huán)境監(jiān)測實驗實習(xí)指導(dǎo)用書，現(xiàn)已經(jīng)是第5稿。該指導(dǎo)用書符合實踐教學(xué)需要，結(jié)合了各類環(huán)境監(jiān)測實驗和實習(xí)教程的優(yōu)勢，具有較為完善的立體化實踐教學(xué)內(nèi)容，可為學(xué)生開展實驗和實習(xí)提供全方位的指導(dǎo)。為了更好地將其推廣與應(yīng)用，教學(xué)團隊近年來以該指導(dǎo)用書為基礎(chǔ)，編撰了《環(huán)境監(jiān)測實踐教程》一書。

（二） 環(huán)境監(jiān)測課程實踐教學(xué)方法改革

教學(xué)團隊突破了傳統(tǒng)實驗教學(xué)中以“教師講授+學(xué)生驗證”為主的模式，改革了實踐教學(xué)方法，改革后的實踐教學(xué)方法包括“線上+線下”交互教學(xué)、實踐基地現(xiàn)場教學(xué)和實踐技能大賽應(yīng)用教學(xué)。

1.“線上+線下”交互教學(xué)

學(xué)生通過超星泛雅學(xué)習(xí)平臺對實驗教學(xué)內(nèi)容進行預(yù)習(xí)，掌握實驗原理、關(guān)鍵試劑的配置方法和實驗操作的要點。教師在線下實際課堂中針對學(xué)生線上學(xué)習(xí)遇到的疑問和實際實驗過程中遇到的問題進行答疑解惑與指導(dǎo)。此外，學(xué)生還可以在教師的引導(dǎo)下通過國家虛擬仿真實驗平臺進行自主拓展學(xué)習(xí)。

2.實踐基地現(xiàn)場教學(xué)

依托校內(nèi)人工濕地實踐教學(xué)基地進行現(xiàn)場教學(xué)，該實踐基地現(xiàn)有生活污水人工濕地處理系統(tǒng)三套（表流池、潛流池和五級池），設(shè)計處理規(guī)模為600 m3/d，主要處理校區(qū)教職工生活污水。另外，基地建有實驗樓一棟（總面積200平方米），可實現(xiàn)對教學(xué)基地的水質(zhì)、土壤和空氣的監(jiān)測。學(xué)生分組組建水質(zhì)、土壤和空氣監(jiān)測團隊，在團隊指導(dǎo)教師的引導(dǎo)下完成一輪對基地的水質(zhì)、土壤和空氣的監(jiān)測，并出具相應(yīng)的監(jiān)測報告。

3.實踐技能大賽應(yīng)用教學(xué)

堅持“以賽促學(xué)、以賽促教、學(xué)賽結(jié)合”的教學(xué)理念，一方面，依托所在學(xué)院主辦或承辦環(huán)境監(jiān)測類技能大賽并鼓勵學(xué)生參賽，另一方面，積極組織學(xué)生參加環(huán)境監(jiān)測類相關(guān)的國家級/省級技能大賽（見圖3）。通過各類實踐技能大賽，激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)興趣和專業(yè)學(xué)習(xí)熱情，全面提升學(xué)生的環(huán)境監(jiān)測理論水平和實踐能力。

一方面，教學(xué)團隊依托所在學(xué)院主辦或承辦了江西農(nóng)業(yè)大學(xué)環(huán)境類實驗操作技能大賽、江西省植物生產(chǎn)類實踐技能操作大賽以及江西省“紅土地”土壤學(xué)實驗技能大賽。其中，江西農(nóng)業(yè)大學(xué)環(huán)境類實驗操作技能大賽面向本校環(huán)境類學(xué)生舉辦，江西省植物生產(chǎn)類實踐技能操作大賽和江西省“紅土地”土壤學(xué)實驗技能大賽面向全省資源環(huán)境類學(xué)生舉辦。另一方面，教學(xué)團隊組織優(yōu)秀學(xué)生積極參加全國性的環(huán)境監(jiān)測類大賽，如全國大學(xué)生市政環(huán)境類創(chuàng)新實踐能力大賽等。通過上述賽事的舉辦或參與，充分調(diào)動了學(xué)生的主觀能動性。學(xué)生要想獲得好成績，就必須通過學(xué)習(xí)、討論和協(xié)作完成項目任務(wù)，并主動參與項目研究。這在很大程度上促使學(xué)生從被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)，培養(yǎng)了學(xué)生的互助互享意識和團隊合作精神。同時，通過實踐技能大賽可全面考核學(xué)生的理論和實踐水平，既能考核學(xué)生的專業(yè)技能和毅力，又能了解學(xué)生的身體素質(zhì)和心理健康情況。這不但提升了學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)和操作技能，也提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力。

實踐技能大賽應(yīng)用教學(xué)對指導(dǎo)教師提出了更高要求，不僅要求教師有豐富的理論知識，而且要求教師有精湛的專業(yè)技能。教師在平時的實訓(xùn)教學(xué)中，要“以項目為目標(biāo)，以任務(wù)為驅(qū)動”，采取“做中學(xué)，做中教”的方法，不僅要“言傳”，更要“身教”。指導(dǎo)學(xué)生參賽時，教師需要完成對學(xué)生選手的層層選拔和專業(yè)集訓(xùn)，這使得教師既是教練員、又是陪練員，教師要從原來的課程知識教學(xué)轉(zhuǎn)向研讀專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、掌握競賽規(guī)程等，并“手把手”地指導(dǎo)學(xué)生，教師的示范教學(xué)能有效提高學(xué)生的技能水平，這同樣需要教師具有較高的實際操作能力。

（三）環(huán)境監(jiān)測實踐教學(xué)平臺拓展

教學(xué)團隊通過構(gòu)建環(huán)境監(jiān)測課程“四維”線上線下實踐教學(xué)平臺（見圖4），實現(xiàn)學(xué)生隨時隨地開心學(xué)，教師隨時隨地盡心教。

1.超星泛雅教學(xué)平臺

借助超星泛雅教學(xué)平臺，學(xué)生隨時可以登錄“學(xué)習(xí)通”手機App或電腦端網(wǎng)頁版，預(yù)習(xí)教師發(fā)布的實驗學(xué)習(xí)材料，對實驗?zāi)康?、原理、操作要點和注意事項等進行提前學(xué)習(xí)。針對線上學(xué)習(xí)過程中遇到的疑惑，學(xué)生可以自行查閱資料或與教師交流溝通，大大節(jié)省線下教師講解時間，把有限的課時留給學(xué)生自主去配置試劑及進行實驗操作[5]。

2.教學(xué)示范中心教學(xué)平臺

以我校國土資源與環(huán)境學(xué)院的省級教學(xué)示范中心為依托，開展線下實驗教學(xué)，學(xué)生在規(guī)定的學(xué)時內(nèi)完成相應(yīng)的實驗項目設(shè)計及操作，并根據(jù)實驗結(jié)果完成監(jiān)測報告。為了保證學(xué)生順利完成創(chuàng)新性實驗和綜合性實驗，教學(xué)示范中心建立了空閑實驗室預(yù)約制，允許學(xué)生與實驗室教師預(yù)約實驗室，自主安排時間完成創(chuàng)新性和綜合性實驗。

3.虛擬仿真實驗教學(xué)平臺

利用實驗空間國家虛擬仿真實驗教學(xué)平臺，構(gòu)建環(huán)境監(jiān)測虛擬仿真實驗課，彌補學(xué)校在實驗設(shè)備、實驗場地、教學(xué)經(jīng)費等方面的不足，尤其是對于無法完成的真實實驗、較難完成的實驗，以及具有危險性、破壞性或復(fù)雜性的實驗，都能夠利用虛擬實驗技術(shù)進行模擬操作[4]。

4.重點實驗室教學(xué)平臺

以本科生導(dǎo)師制為依托，學(xué)生可提前參與教師的科研課題，通過跟隨課題組高年級學(xué)生或研究生學(xué)習(xí)，鍛煉復(fù)雜檢測分析的設(shè)計和操作技能。學(xué)生通過親自接觸和操作大型精密檢測儀器，可解決自身在常規(guī)環(huán)境監(jiān)測課程實驗教學(xué)中對有關(guān)大型儀器學(xué)習(xí)不足的問題。

（四）環(huán)境監(jiān)測課程實踐教學(xué)團隊打造

教學(xué)團隊打破了課程師資構(gòu)成單一的局限，打造了模塊化實踐教學(xué)團隊，囊括了本科生導(dǎo)師和環(huán)境監(jiān)測/檢測企事業(yè)單位的一線專家。按照檢測環(huán)境介質(zhì)分類，將環(huán)境監(jiān)測課程實踐教學(xué)劃分為水質(zhì)檢測、固體廢棄物監(jiān)測、土壤環(huán)境監(jiān)測、物理環(huán)境監(jiān)測和空氣環(huán)境監(jiān)測五個監(jiān)測模塊，每個監(jiān)測模塊邀請后續(xù)專業(yè)課程的任課教師參與實驗教學(xué)，加深與后續(xù)專業(yè)課程的連接。本科生導(dǎo)師通過科研課題的形式，讓學(xué)生運用自身所學(xué)到的環(huán)境監(jiān)測理論知識和技術(shù)開展科研，培養(yǎng)自身使用大型精密科研儀器的能力[4]。與此同時，不定期邀請政府部門的環(huán)境監(jiān)測中心或環(huán)境檢測公司的一線高級工程師到校講解環(huán)境監(jiān)測/檢測實際應(yīng)用案例。

三、結(jié)論

新工科建設(shè)和工程教育認(rèn)證對學(xué)生的工程實踐和創(chuàng)新能力培養(yǎng)提出了較高的要求。本文闡述的環(huán)境監(jiān)測課程實踐教學(xué)體系正是為滿足上述要求而進行的有益探索。教學(xué)團隊從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)平臺和教學(xué)團隊四個角度對環(huán)境監(jiān)測課程實踐教學(xué)體系進行了重構(gòu)，不僅提升了課程學(xué)習(xí)的高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度，而且增強了學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性、參與度和獲得感。新時代工程教育還要求融入最新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，嵌入線上教學(xué)平臺，實現(xiàn)實踐教學(xué)在時間和空間上的延伸。另外，任何一門課程的實踐教學(xué)不能僅依賴于理論課的任課教師，還需加入本科生導(dǎo)師及相關(guān)行業(yè)的企事業(yè)專家等人員。新的環(huán)境監(jiān)測課程實踐教學(xué)體系確保了“三全育人”理念在課程實踐教學(xué)過程中的實現(xiàn)。

［ 參 考 文 獻 ］

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［責(zé)任編輯：蘇祎穎］