環(huán)境科學(xué)工程專業(yè)環(huán)境化學(xué)課程教學(xué)研究

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摘要:本文依據(jù)環(huán)境化學(xué)課程特點(diǎn)，分析環(huán)境化學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀，結(jié)合綿陽(yáng)師范學(xué)院環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)課程體系和培養(yǎng)目標(biāo)，從課程體系的優(yōu)化設(shè)置、教學(xué)內(nèi)容更新與方法的改進(jìn)、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)以及考核方式多樣化等方面進(jìn)行改革探索。通過(guò)教學(xué)改革措施的實(shí)施，學(xué)生對(duì)環(huán)境化學(xué)學(xué)習(xí)的積極性、創(chuàng)造性以及實(shí)踐操作能力得以提高，實(shí)現(xiàn)高素質(zhì)應(yīng)用型環(huán)境專業(yè)人才的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞:環(huán)境化學(xué);教學(xué)改革;課程建設(shè)

環(huán)境化學(xué)是環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)的重要基礎(chǔ)課，主要研究有害污染物在環(huán)境中的遷移、轉(zhuǎn)化和效應(yīng)[1]。在污染源分析和確定、污染消除和控制、環(huán)保策略和措施的制定等方面起著重要的作用[2]。目前環(huán)境惡化、礦產(chǎn)資源短缺、土壤退化、生物多樣性減少等全球環(huán)境問(wèn)題日益突出，新的污染物不斷出現(xiàn)，環(huán)境化學(xué)的研究也在發(fā)展[3]。高校環(huán)境類專業(yè)開(kāi)設(shè)環(huán)境化學(xué)課程，能夠提高學(xué)生對(duì)環(huán)境問(wèn)題的認(rèn)識(shí)能力，增強(qiáng)環(huán)保意識(shí)和對(duì)環(huán)境污染的防治能力。環(huán)境化學(xué)課程教學(xué)質(zhì)量的提高能夠?yàn)楹罄m(xù)專業(yè)課程的教學(xué)打下基礎(chǔ)，在教學(xué)過(guò)程中進(jìn)行改革和創(chuàng)新，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)和專業(yè)興趣，使學(xué)生既能掌握基本理論，又能夠應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決環(huán)境問(wèn)題的能力，為培養(yǎng)綜合素質(zhì)型人才打下基礎(chǔ)。筆者從事環(huán)境化學(xué)教學(xué)工作10余年，文中從課程設(shè)置、教學(xué)內(nèi)容更新與方法的改進(jìn)、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)以及考核等方面（圖1），對(duì)環(huán)境化學(xué)課程進(jìn)行教學(xué)改革探討，望能為高校環(huán)境類專業(yè)課程的建設(shè)和教學(xué)的發(fā)展提供參考。

1教學(xué)現(xiàn)狀

讓學(xué)生牢固掌握環(huán)境化學(xué)課程基礎(chǔ)知識(shí)和理論，是環(huán)境化學(xué)教學(xué)的主要教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生學(xué)習(xí)的重點(diǎn)[4]。在之前的教學(xué)中，環(huán)境化學(xué)開(kāi)設(shè)在大一上學(xué)期，學(xué)生的基礎(chǔ)化學(xué)知識(shí)來(lái)源于高中的學(xué)習(xí)，這是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，在學(xué)習(xí)環(huán)境化學(xué)時(shí)感到吃力。因此，在環(huán)境化學(xué)的學(xué)習(xí)之前，需開(kāi)設(shè)無(wú)機(jī)、有機(jī)以及分析化學(xué)等課程，讓學(xué)生掌握牢固的基礎(chǔ)知識(shí)。教學(xué)時(shí)數(shù)安排不合理，環(huán)境化學(xué)教學(xué)選用教材為戴樹(shù)桂主編的《環(huán)境化學(xué)》（第2版），共8章內(nèi)容。原有的48學(xué)時(shí)太少，應(yīng)該安排足夠的學(xué)時(shí)才能夠把理論講完。教學(xué)過(guò)程中應(yīng)注重知識(shí)的更新和發(fā)展，彌補(bǔ)教材內(nèi)容的不足，使教學(xué)內(nèi)容能夠反映環(huán)境化學(xué)的理論、方法、技術(shù)等的更新。除了理論課，需安排實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)，對(duì)理論知識(shí)進(jìn)一步鞏固。教學(xué)理念和教學(xué)模式陳舊，仍然是教師講，學(xué)生學(xué)，教師的思維占據(jù)了主導(dǎo)地位，教學(xué)內(nèi)容局限于教材，學(xué)生的創(chuàng)新思維和學(xué)習(xí)能力得不到培養(yǎng)[1]。課程考核體系面過(guò)窄，不應(yīng)單以期末考試試卷的成績(jī)來(lái)評(píng)定，而應(yīng)當(dāng)增加平時(shí)（如課堂討論、課程論文和專題報(bào)告等）的成績(jī)比例，才能對(duì)學(xué)生掌握知識(shí)的程度進(jìn)行全面考核。實(shí)驗(yàn)教學(xué)需讓學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備，認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和總結(jié)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)獨(dú)立分析。增加綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的比例，讓學(xué)生擬定實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和實(shí)驗(yàn)方案，獨(dú)立完成。實(shí)驗(yàn)課的考核方式應(yīng)對(duì)動(dòng)手操作能力、創(chuàng)新能力等方面進(jìn)行綜合考查。根據(jù)上述現(xiàn)狀，針對(duì)專業(yè)和課程特點(diǎn)，依據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)，完善教學(xué)大綱，對(duì)環(huán)境化學(xué)進(jìn)行教學(xué)改革，培養(yǎng)綜合素質(zhì)型的應(yīng)用人才。

2教學(xué)改革

2.1課程設(shè)置改革

環(huán)境化學(xué)課程具有承上啟下的作用，在學(xué)習(xí)環(huán)境化學(xué)之前，先開(kāi)設(shè)“環(huán)境學(xué)導(dǎo)論”進(jìn)行專業(yè)引入，讓學(xué)生對(duì)環(huán)境問(wèn)題和所學(xué)專業(yè)有初步的認(rèn)識(shí)。在課程學(xué)習(xí)之前，增設(shè)“無(wú)機(jī)化學(xué)”“有機(jī)化學(xué)”“分析化學(xué)”等相關(guān)基礎(chǔ)課程，為環(huán)境化學(xué)知識(shí)的掌握打下基礎(chǔ)。在培養(yǎng)方案的設(shè)置中，在大一上學(xué)期開(kāi)設(shè)“環(huán)境學(xué)導(dǎo)論”“無(wú)機(jī)及分析化學(xué)”“有機(jī)化學(xué)”等基礎(chǔ)課，環(huán)境化學(xué)安排在大一年級(jí)第二學(xué)期。環(huán)境化學(xué)共8章內(nèi)容，應(yīng)根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)以及專業(yè)要求，對(duì)各章節(jié)內(nèi)容進(jìn)行選擇和側(cè)重，選取第二、三、四、五、六章節(jié)作為重點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容，理論學(xué)時(shí)增加到64學(xué)時(shí)。實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)設(shè)置28學(xué)時(shí)，包括基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)鍛煉學(xué)生的動(dòng)手操作能力，綜合性實(shí)驗(yàn)鍛煉學(xué)生獨(dú)立實(shí)驗(yàn)以及分析問(wèn)題的能力。

2.2理論教學(xué)改革

環(huán)境化學(xué)課程理論基礎(chǔ)較強(qiáng)，涉及的反應(yīng)機(jī)理及過(guò)程較多、較難且枯燥乏味，改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式，探索有效的教學(xué)方法和手段成為必要。教學(xué)內(nèi)容也應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)，補(bǔ)充新的研究成果和發(fā)展趨勢(shì)。2.2.1內(nèi)容的更新和補(bǔ)充環(huán)境化學(xué)教材的更新滯后于其新理論、方法和技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)及時(shí)對(duì)教材以及教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)充，添加最新科研成果、案例及相關(guān)的環(huán)境保政策等，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，擴(kuò)展知識(shí)面。（1）前沿知識(shí)的補(bǔ)充和介紹。補(bǔ)充反映環(huán)境化學(xué)發(fā)展的前沿信息，使學(xué)生能夠及時(shí)了解環(huán)境化學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)。在大氣環(huán)境化學(xué)一章中，補(bǔ)充的主要內(nèi)容有：臭氧與PM2.5一樣，成為夏天空氣中的首要污染物，成為環(huán)保研究的新課題；氣溶膠污染了空氣，但是卻能抵消溫室效應(yīng)；在無(wú)氟空調(diào)和冰箱的生產(chǎn)中，新型制冷劑的使用減少了對(duì)臭氧層的破壞；冬季的霧霾天氣給人類健康帶來(lái)的危害，垃圾焚燒產(chǎn)生的二惡英對(duì)環(huán)境的危害。在水環(huán)境化學(xué)一章中，以太湖、滇池藍(lán)藻的爆發(fā)，青島滸苔的大量生長(zhǎng)來(lái)講述水體富營(yíng)養(yǎng)化，并探索氮磷等污染物在水環(huán)境中的空間分布和轉(zhuǎn)化過(guò)程；典型持久性有機(jī)污染物（POPs）如有機(jī)氯農(nóng)藥等的來(lái)源、分布特征、輸入途徑等的研究成果；西昌邛海人工濕地生態(tài)修復(fù)原理等研究成果；成都市活水公園人工濕地凈化水的典型例子等，并把筆者在科研中對(duì)水生植物吸收氮磷的研究成果進(jìn)行補(bǔ)充，讓學(xué)生了解前沿知識(shí)。在土壤環(huán)境化學(xué)中，補(bǔ)充超積累植物東南景天、蜈蚣草等對(duì)土壤重金屬的修復(fù)情況等。（2）當(dāng)前環(huán)境熱點(diǎn)問(wèn)題探討。例如“垃圾圍城”,城市生活垃圾的不斷增長(zhǎng),高速發(fā)展中的中國(guó)城市，正在遭遇“垃圾圍城”之痛。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，化肥及農(nóng)藥的施用、作物秸稈、廢棄農(nóng)膜、畜禽水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)生的廢棄物、農(nóng)村生活污水和生活垃圾等使農(nóng)村遭遇面源污染。飲用水安全問(wèn)題是廣大民眾關(guān)注的重大的民生問(wèn)題，保護(hù)好飲用水和水源地，直接關(guān)系到民眾的健康和利益。“環(huán)境激素”以及“持久性有機(jī)污染物”的危害是近年來(lái)被廣泛研究和討論的內(nèi)容。冬季在我國(guó)多數(shù)城市出現(xiàn)的霧霾天氣PM2.5等都是環(huán)境熱點(diǎn)問(wèn)題，通過(guò)在課堂教學(xué)中進(jìn)行討論，拓展了知識(shí)面，并激發(fā)學(xué)生的研究興趣。（3）專家進(jìn)課堂，進(jìn)行專題報(bào)告。邀請(qǐng)學(xué)科和行業(yè)專家進(jìn)行專題講座，使學(xué)生了解國(guó)內(nèi)外環(huán)境化學(xué)學(xué)科的發(fā)展現(xiàn)狀。安排本市環(huán)保局工作人員、環(huán)境監(jiān)測(cè)站工程師以及環(huán)保工程師進(jìn)行專題講座，引入前沿內(nèi)容，并且對(duì)以后的就業(yè)方向、理論知識(shí)的重要性有更深的認(rèn)識(shí)。2.2.2教學(xué)方法的改革和創(chuàng)新（1）結(jié)合區(qū)域特點(diǎn),開(kāi)展案例教學(xué)。以世界公害事件為例（如水俁病、痛痛病事件），通過(guò)多媒體，展示大量的污染圖片。補(bǔ)充環(huán)境污染視頻資料，展現(xiàn)污染情況，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)污染的感性認(rèn)識(shí)。在講述大氣環(huán)境化學(xué)時(shí)，展示倫敦?zé)熿F和洛杉磯煙霧事件等的圖片，讓污染狀況呈現(xiàn)，配上文字說(shuō)明，讓學(xué)生記憶深刻。結(jié)合本地的污染事件進(jìn)行講述，四川沱江特大污染，綿陽(yáng)市涪江污染事件，草溪河的污染。大氣污染以成都霧霾紅色預(yù)警以及綿陽(yáng)市越來(lái)越嚴(yán)重的霧霾天氣為例。通過(guò)把身邊的環(huán)境污染問(wèn)題與環(huán)境化學(xué)結(jié)合起來(lái)，讓學(xué)生感受環(huán)境污染的嚴(yán)重性以及學(xué)習(xí)知識(shí)的重要性。（2）利用網(wǎng)絡(luò)資源、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，開(kāi)展多媒體教學(xué)。多媒體教學(xué)利用圖片、視頻、聲音等先進(jìn)教學(xué)技術(shù)，內(nèi)容更加形象生動(dòng)。在過(guò)程模擬、解決抽象問(wèn)題、列表比較等方面能夠克服傳統(tǒng)教學(xué)的不足。例如：在講解影響污染物遷移的天氣形勢(shì)（熱島效應(yīng)、海陸風(fēng)、山谷風(fēng)）的時(shí)候，通過(guò)制作動(dòng)畫(huà)演示氣流以及污染物的遷移過(guò)程，形象直觀。在講解水環(huán)境中顆粒物的吸附作用時(shí)，通過(guò)圖片、動(dòng)畫(huà)演示、表格的形式表現(xiàn)表面吸附、離子交換吸附以及專屬吸附之間的差別與聯(lián)系。當(dāng)前環(huán)境問(wèn)題通過(guò)圖片展示，例：大氣污染圖片（工廠污染氣體排放、汽車尾氣、霧霾天氣）、水污染圖片（污水排放、富營(yíng)養(yǎng)化、赤潮）、土壤污染（農(nóng)藥化肥污染、生活垃圾、重金屬污染）。通過(guò)電視、網(wǎng)絡(luò)和其他新聞媒體收集相關(guān)素材，豐富課堂教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生了解當(dāng)前環(huán)境污染的嚴(yán)峻形勢(shì)。多媒體教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生可以把幻燈片拷貝下來(lái)，課后再去認(rèn)真消化，使學(xué)生能精力集中地聽(tīng)取難點(diǎn)。通過(guò)郵件、QQ聊天工具等及時(shí)解決學(xué)生學(xué)習(xí)中遇到的問(wèn)題，用QQ群分享課件、電子教案和環(huán)境視頻等資料，及時(shí)和學(xué)生進(jìn)行交流溝通，掌握教學(xué)狀態(tài)和效果。（3）互動(dòng)式和研究性教學(xué)。根據(jù)環(huán)境化學(xué)課程的特點(diǎn)，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)，教師講授后、師生互動(dòng)進(jìn)行討論。每次討論課后，提出與下次教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的討論題目，進(jìn)行分組，例如：曾討論過(guò)的議題有“草溪河的水葫蘆哪里來(lái)”“現(xiàn)在的農(nóng)村還是小時(shí)的農(nóng)村嗎”“垃圾圍城”等。讓學(xué)生主動(dòng)去查閱相關(guān)資料，認(rèn)真思考，等上課時(shí)，根據(jù)相關(guān)議題進(jìn)行發(fā)言和討論。在講解酸雨的形成時(shí)，提出議題“貴陽(yáng)和蘭州的降水”，讓學(xué)生對(duì)比兩個(gè)地方的降水pH值不同的影響因素并進(jìn)行討論，總結(jié)降水pH值的影響因素。通過(guò)分組討論，最后小組長(zhǎng)發(fā)言，讓學(xué)生歸納總結(jié)，教師進(jìn)行補(bǔ)充講解，鍛煉學(xué)生分析問(wèn)題的能力。研究式教學(xué)通過(guò)分組，給出學(xué)生研究議題如“安昌河污染源調(diào)查”“草溪河富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題”，分析污染形成原因、特征、危害并提出治理措施。

2.3實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)改革

現(xiàn)階段的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，多數(shù)是以教師為主體的模式，實(shí)驗(yàn)教師準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)所用樣品、藥品試劑、耗材等，實(shí)驗(yàn)前教師把實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃?、操作過(guò)程、結(jié)果計(jì)算方法、注意事項(xiàng)等講得很清楚,之后學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)步驟和規(guī)程完成實(shí)驗(yàn)。學(xué)生沒(méi)有去思考，無(wú)法從實(shí)驗(yàn)中獲取知識(shí)和技能,不能提升學(xué)生實(shí)踐和創(chuàng)新能力。因此，對(duì)環(huán)境化學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行如下改革。以學(xué)生為主體，教師進(jìn)行指導(dǎo)，通過(guò)工作任務(wù)的分配，讓學(xué)生參與試劑準(zhǔn)備、采樣布點(diǎn)、實(shí)驗(yàn)用品和儀器準(zhǔn)備的整個(gè)過(guò)程。例如：在地表水溶解氧測(cè)定實(shí)驗(yàn)中，依據(jù)實(shí)驗(yàn)要求制定任務(wù)分配表，并讓學(xué)生分小組并相互協(xié)作完成。在實(shí)驗(yàn)中，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象以及實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析，培養(yǎng)分析和解決問(wèn)題的能力，且增強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)和作的精神。環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)數(shù)為28學(xué)時(shí)，設(shè)計(jì)7個(gè)實(shí)驗(yàn)，分為基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)?；A(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的基本操作能力，加強(qiáng)理解教學(xué)中的理論知識(shí)。綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)應(yīng)用所學(xué)基本理論、實(shí)驗(yàn)知識(shí)和操作技能，在老師的引導(dǎo)下，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)去解決實(shí)際問(wèn)題?；A(chǔ)實(shí)驗(yàn)包括大氣中TSP測(cè)定，有機(jī)物的正辛醇-水分配系數(shù)，水中溶解氧測(cè)定等，通過(guò)實(shí)驗(yàn)記錄現(xiàn)象以及結(jié)果，并進(jìn)行分析，形成總結(jié)報(bào)告，教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程和結(jié)果予以點(diǎn)評(píng)。綜合設(shè)計(jì)性項(xiàng)目如：校內(nèi)河流草溪河水水質(zhì)評(píng)價(jià)等，分小組寫(xiě)出設(shè)計(jì)方案，在教師論證其可行性后小組開(kāi)展并完成實(shí)驗(yàn)，撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告或小論文[5]。除了課程實(shí)驗(yàn)，還安排課程的見(jiàn)習(xí)，包括到綿陽(yáng)環(huán)保局、垃圾填埋場(chǎng)、綿陽(yáng)永興污水處理廠等實(shí)習(xí)基地進(jìn)行參觀學(xué)習(xí)，使學(xué)生擴(kuò)展了基礎(chǔ)理論，開(kāi)拓了眼界，增強(qiáng)環(huán)保的責(zé)任感以及學(xué)知識(shí)的主動(dòng)性。

2.4考試方式改革

課程考核能夠讓學(xué)生進(jìn)一步了解、鞏固、歸納和總結(jié)所學(xué)知識(shí)。采取教學(xué)全過(guò)程考核，考核內(nèi)容包括：期末閉卷考試、平時(shí)成績(jī)（作業(yè)、討論和論文）、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告及其科研小論文等多種形式，既重視結(jié)果又重視過(guò)程。將理論課成績(jī)分為兩部分，平時(shí)成績(jī)占20%(作業(yè)10%；討論5%；課程論文5%)和期末筆試成績(jī)50%；實(shí)驗(yàn)課成績(jī)占20%，考勤成績(jī)10%?？己藘?nèi)容以應(yīng)用為主，主要考核學(xué)生掌握和應(yīng)用知識(shí)的能力[6-7]。

3成果與展望

通過(guò)對(duì)環(huán)境化學(xué)課程教學(xué)的改革，取得各方面的進(jìn)展。通過(guò)案例教學(xué)、聯(lián)系當(dāng)前環(huán)境污染以及熱點(diǎn)問(wèn)題，激發(fā)了學(xué)生對(duì)環(huán)境化學(xué)學(xué)習(xí)的興趣，拓寬了知識(shí)面。通過(guò)互動(dòng)式和研究性教學(xué)，培養(yǎng)了學(xué)生探索和創(chuàng)新的能力。實(shí)踐環(huán)節(jié)，鍛煉了學(xué)生獨(dú)立實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新能力以及協(xié)作能力。鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行學(xué)生科研項(xiàng)目的申報(bào)，已有兩組2015級(jí)學(xué)生申報(bào)兩個(gè)學(xué)生科研項(xiàng)目，關(guān)于草溪河水質(zhì)監(jiān)測(cè)以及污染治理。學(xué)生主動(dòng)參與教師的科研，積極申報(bào)學(xué)校的學(xué)生科研和創(chuàng)新項(xiàng)目，培養(yǎng)了獨(dú)立科研的能力。環(huán)境化學(xué)課程教學(xué)改革和建設(shè)是一項(xiàng)長(zhǎng)期的系統(tǒng)工程，需要有步驟、有計(jì)劃的開(kāi)展課程建設(shè)和改革，將課程建設(shè)落在實(shí)處，優(yōu)化學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)和能力結(jié)構(gòu)，走產(chǎn)、學(xué)、研結(jié)合之路，才能培養(yǎng)高質(zhì)量和創(chuàng)新應(yīng)用型人才，適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需要。

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作者:李華 馬麗 李輝 單位:綿陽(yáng)師范學(xué)院資源環(huán)境工程學(xué)院