环境监测实验的研究与探索

摘 要：环境监测实验课以化学需氧量、溶解氧、五日生化需氧量等验证性实验为基础，将实验内容进行组合、穿插，开设了“校园河道水体的水质监测、评价及净化方案探索”的综合性实验，激发了学生的学习热情，促进了学生创新能力的培养。这个教学案例同时也启发我们，应积极开展综合性、设计性实验的研究与探索，增加“室内空气监测”综合性、设计性实验和水体在线监测实验，加强环境监测实验课程的建设，以更好地达到培养创新人才的目的。

关键词：环境监测；综合性、设计性实验；研究；探索

The research and exploration of environmental monitoring experiments

Zhang Xian, Shi Dingfang, Wang Shifen, Tang Xianchun, Xu Jingcheng

Tongji university, Shanghai, 200092, China

Abstract: On the basis of the experiments of environmental monitoring experimental course, such as the determination of chemical oxygen demand, dissolved oxygen and BOD5, the comprehensive experiment “ the exploration of water quality monitoring, evaluation and purification scheme of the river on campus ” was carried out with the students’ enthusiasm being stimulated and their creative capability being promoted, which inspired us that the comprehensive, designed experiments should be studied and explored more actively and another comprehensive experiment “ the monitoring of the indoor air quality ” as well as the experiment of online monitoring of water quality should be added to the experimental course so as to achieve the purpose of cultivating the innovative talents.

Key words: environmental monitoring; comprehensive designed experiment; research; exploration

环境监测实验课是环境类专业的公共课程，它结合了化学基础理论知识和环境专业知识，既具有分析化学的专业特点，也具有环境监测专业实际应用的价值与意义。随着当前社会发展对创新人才需求的增加，环境监测实验课也应与时俱进，积极探索实验教学改革，坚持不懈地进行综合性、设计性实验项目的研究、开发，努力提高实验教学水平，充分发挥其创新人才培养的作用[1-3]。

1 水体环境监测实验的研究与探索

1.1 环境监测实验简介

在目前环境监测实验的内容中，总共安排了6个验证性实验和1个综合性设计性实验[4]。在验证性实验中，针对水体监测选择了化学需氧量、氨氮、溶解氧、五日生化需氧量常规指标的检测，针对土壤选择了铅、镉等重金属的检测，针对空气选择了空气中氮氧化物含量的检测，此外还开设了综合性实验―“校园河道水体的水质监测、评价及净化方案”。

1.2 水体监测验证性实验

在上述实验中，除了氨氮以外，对水体常规指标化学需氧量、溶解氧、五日生化需氧量的检测中，都使用了容量分析(又称滴定分析)的定量分析方法。在化学需氧量实验中，学生通过标准硫酸亚铁铵溶液对剩余重铬酸钾的滴定，计算出水样的化学需氧量；在溶解氧、五日生化需氧量实验中，学生通过滴定过程中消耗的硫代硫酸钠的体积，计算出水中溶液氧的量，进而推算出五日生化需氧量[4]。通过滴定反应的训练，学生熟练掌握了滴定过程的操作技巧，通过反应完毕后公式的计算与结果的讨论，加深了学生对以往学习到的滴定反应原理的理解，巩固他们的化学理论基础。

1.3 水体监测综合性、设计性实验

经过多年教学经验的积累和实验教学的研究与探索，在对水体各项指标检测的验证性实验基础上，任课教师将上述实验中的实验方法、实验内容进行有序组合、穿插，以校园河水为实验对象，开设了“校园河道水体的水质监测、评价及净化方案”的综合性、设计性实验[5,6]。

1.3.1 综合性、设计性实验激发学生的学习热情

在以往的验证性实验课上，学生每次上课的内容基本是一个或者两个实验，他们学习、掌握的也通常是一个或两个指标的检测方法。经过长期在固定环境、固定时间的学习过程以后，学生对实验课通常会形成固定思维，学习热情有所降低，慢慢产生了学习惰性，缺乏足够的动力、兴趣去探索未知的实验现象。因此，基于上述考虑，任课教师将以往化学需氧量、溶解氧、五日生化需氧量等验证性实验中的重要元素进行提炼，加以组合，在这些实验的基础上，开设了综合性实验“校园河道水体的水质监测、评价及净化方案”。在这个实验中，学生在教师的带领下，到校园河边亲自采集河水水样，带回实验室，用他们学过的方法检测水体的各项指标，得到数据结果后，对数据进行整体分析，得出河水水质的评价结论，并根据此结论提出净化方案。在这个实验中，学生面对的不再是教师已经准备好的实验样品，他们需要自己动手到室外采集实验样品，带回实验室检测。这种必须自己动手的过程能够慢慢唤醒学生内心深处的积极性、主动性，让学生逐渐体会到主动探索的乐趣以及取得成果后的成就感。当学生根据自己的数据得出水质评价结论后，他们才算真正经历了一次水质监测的过程，这个过程能够让学生更深切地体会到监测实验的目的及实用性，这个过程能够让学生产生更深、更长久的记忆，其教育意义也比让学生在实验室内学会水体某个指标的检测方法要深远得多[7]。

1.3.2 综合性、设计性实验促进学生创新能力的培养

综合性、设计性实验“校园河道水体的水质监测、评价及净化方案”以原有的化学需氧量、溶解氧等验证性实验为基础，但是其实验方法又高于原有实验。由于配备了便携式的哈希仪器，检测化学需氧量的实验方法由原来的氧化―还原滴定法换成了微回流仪器法，溶解氧的检测有碘量法和仪器法(使用YSI752型溶氧仪)供学生选择，五日生化需氧量的测定有常规方法和BOD仪供学生选择，氨氮和总磷的测定也使用了哈希仪器与试剂。新仪器、新实验方法的引入极大调动了学生的兴趣，很多学生在检测水样的同时自发地讨论新实验方法与原有实验方法的异同点，更多学生对便携式哈希仪器的操作方法与原理产生了兴趣，甚至问到了关于国内外环境监测技术发展趋势等问题。以化学需氧量的测定为例，哈希仪器的微回流仪器法试剂用量少、操作简单，在用消解器对样品进行加热消解以后，只需用配备的光度计对消解比色管进行比色测定，根据吸光度即可换算成化学需氧量的值。综合性实验能够使学生充分领略到便携式仪器的优点，让学生对现代环境监测技术的发展趋势有更多的了解，激发学生的创新思维，培养学生的创新能力[7,8]。

1.3.3 综合性、设计性实验锻炼学生的实际能力

校园河水综合性实验将学生实验与环境监测相互联系，对于学生而言，其实质是一次现实生活中“水质监测”的模拟。通过这次模拟，学生根据自己的实验结果能够初步了解校园河水的水质状况。在自己长期生活、学习的校园内，河水的水质是否污染？如果污染，应该提出什么样的净化方案？这个过程是一个寻找问题、分析问题、解决问题的过程，对于学生来说是一个考验，也是一个机会，可以锻炼学生在遇到实际问题时的判断能力与解决问题的实际能力[9,10]。

2 水体环境监测实验的启示

2.1 增加综合性、设计性实验

事实上，这个成功的实验教学案例不仅适用于水体监测实验，也同样可以在其他监测实验中开展相关研究与探索。在现有环境监测实验中，就有一个针对空气中氮氧化物含量检测的实验。基于校园河水综合性实验的启发，环境监测实验课准备以“室内空气综合监测”为内容，开设另一个综合性、设计性实验。众所周知，目前很多家庭、公司、单位都存在着室内装修质量的问题，所以很多人都很关注室内的空气质量。室内空气综合监测实验以监测室内空气中的挥发性有机物和甲醛含量为主要内容，将学生实验与实际生活相互联系，能够引起学生的学习兴趣与热情，让学生在模拟的环境中经历室内空气监测的过程，对学生创新能力的培养能起到很好的促进作用[11]。

2.2 增加水体在线监测实验

在以往的教学过程中，学生已经学习了水体监测的验证性实验、校园河水监测的综合性实验，如果顺着环境监测发展趋势的逻辑主线，在现有环境监测实验课的培养框架下，再加入水体在线监测实验，对于环境专业创新人才的培养，无疑是一个非常好的补充。在线监测能够对水体大环境进行长期、连续、有效的监测，让学生看到实时、在线的水质监测数据，清晰地了解当时、当地的水质状况，实实在在地体验环境监测的真实过程。在当前人们高度重视环境水体质量的背景下，对环境专业本科生开展水体在线监测实验，不仅能够培养学生的专业素质，也能增强他们的环境意识，具有非常重要的意义[12]。

3 结束语

经过多年教学经验的积累与教学改革的研究与探索，环境监测实验课在化学需氧量、溶解氧、五日生化需氧量等验证性实验的基础上，进行实验方法的更新、实验内容的有序组合穿插，开设了“校园河道水体的水质监测、评价及净化方案探索”的综合性实验，让学生亲身体会采集水样、检测水质指标、进行水质评价、提出水质净化方案的过程，促进了学生创新能力的培养。这个实验教学案例同时也启发我们实验教学工作者，应积极开展实验教学改革的研究与探索，增加综合性、设计性实验和水体在线监测实验，以更好地达到培养创新人才的目的。

参考文献

[1] 刘敬勇,罗建中.新时期下环境监测实验教学改革初探[J].实验室研究与探索,2009,28(12):151-154.

[2] 杨孝容,江滔,韩耀霞,等.环境监测实验的教学改革探讨[J].实验室科学,2010,13(4):13-16.

[3] 刘琼玉,刘君侠.环境监测综合性实验教学改革的实践探索[J].实验室科学,2009,6:18-20.

[4] 陈玲,赵建夫.环境监测[M].北京:化学工业出版社,2008.

[5] 孙纯学,高若宇.高校综合性实验课程的开发[J].实验室研究与探索,2010,29(10):128-130,153.

[6] 黎双飞,王娟.实验教学改革对学生创新能力培养的实践与探索[J].实验室研究与探索,2010,29(8):199-201,232.

[7] 朱志彪,高山.设置综合设计性实验,提高学生综合素质[J].实验室研究与探索,2010,29(7):238-240.

[8] 王云创,秦丹,刘俊杰,等.在实验教学中培养创造性思维能力[J].实验室研究与探索,2010,29(5):140-142.

[9] 郑春龙.大学生创新实践能力培养研究与探索[J].中国大学教学,2007,12:73-75.

[10] 果莉,李文哲,杨方,等.加强实践教学,培养学生创新精神与实践能力[J].实验技术与管理,2009,26(1):14-16.

[11] 孙晓鲲,牛爱芳,杨沛.以应用需求为导向,构建应用型大学实践教学平台[J].实验技术与管理,2011,28(3):334-338.

[12] 皮之军,李健海,于敏,等.开放式实验教学模式的研究与探索[J].实验技术与管理,2010,27(5):27-29.