環境科學專業“地球科學導論”課程創新實踐教學體系的構建

王旭 李建碧 李佳

［摘要］環境科學專業“地球科學導論”課程針對該專業的特點和對課程的教學要求，結合新生入學和高校實驗室的實際，通過對課程內容的把握和學生特點的深入分析，確定了授課的原則目前，我國140多所高校已建立了超過200余個環境科學本科專業，專業教學計劃日臻完善，課堂教學內容逐漸向科學化、合理化邁進。[1] [2]

海南大學“地球科學導論”作為環境科學專業的基礎課，安排于大一的第一個學期講授，3個學分，共68學時，其中理論講授56學時（第7－21周），實踐教學12學時（第10－13周）。按照教育教學改革的要求，根據學校和教研組的實際情況，在深入分析課程特點和學生背景的基礎上，結合以往的授課情況，借鑒國內外著名院校的先進經驗，對實踐教學環節的安排與設計等進行了多次討論、修改和補充，形成了一整套行之有效的創新實踐教學模式。

一、課程特點和受眾情況分析

“地球科學導論”有著鮮明的特點：一方面，內容極為豐富，涉及領域眾多，天文、地理、生物幾乎無所不包，充分適應了當今以地球為研究對象的各學科間的相互滲透、相互促進的發展趨勢。[3]但同時，又存在過多的理論，特別是一些較為艱深的假說、學說等，對抽象思維要求較高，加深了理解的難度。

本門課程的教授對象是環境科學本科專業的大一新生，按照教學計劃，在入學之初，軍訓剛一結束就開始授課。一方面，作為剛進入大學校門的新生，受多年應試教育的影響，缺乏相關地理、氣象學基礎，接受相關理論有一定難度。另一方面，作為“90后”的年輕人，對于高新技術、社會熱點有著本能的興趣，而對于過多的概念、理論，易產生抵觸情緒，同時，又缺乏必要的地球科學實驗技能，這些都是實踐教學體系中應特別注意的問題。

二、實踐教學原則

根據“地球科學導論”的課程特點和受眾對象的具體情況，我們確定了實踐教學的以下授課原則：第一是系統性原則，通過實踐教學，特別是實習課程的精心設計，將各學科、各章節的知識有機地組成一個整體，并注意在邏輯結構和知識基礎上的前后銜接，嚴格強調系統性和邏輯性；第二是實踐性原則，強調與實踐的關聯性，安排一些與時代脈搏共通的內容，諸如社會主義新農村建設、可再生能源等社會輿論關注的焦點，讓學生感覺到“地球科學導論”并非只是一些晦澀難懂的理論，而與自己的日常生活息息相關，并啟迪學生將相關知識應用到日常生活中；第三是先進性原則，將基礎知識與當前國內外學術熱點、學術前沿緊密聯系在一起，并融科學性、趣味性于一體，以激勵學生的熱情和科學探索精神；第四是可操作性原則，由于學生缺乏深厚的地球科學背景和實驗技能，故在安排實驗時，盡可能利用一些常用、簡易的地球科學儀器和設備，讓學生從基礎的實驗技能入手，培養勤于動手、積極思考、嚴謹求實的科研作風。

三、創新實踐教學體系的構建

（一）課程實習設計

實習教學環節在環境科學課程教學體系中有著重要而獨特的作用。[4]根據大一新生入校不久，對環境科學專業的認識還比較模糊，同時處于從高中－大學學習生活的過渡期，面對豐富而緊張的大學生活無所適從的現狀，結合“地球科學導論”的理論教學內容，將課程實習定位為環境科學專業進行的初次系統的認識性實習，即“綜合環境實習”，其意義在于使大一新生結合所學課程內容，有一次接觸環境、認識環境問題的機會，除增加對本課程的理解，激發專業熱情外，還可為后續的專業課和高年級的生產實習奠定基礎。[5]

1. “熱帶典型生態工程的原理與實踐”——美萬生態村考察

目的是使學生親身體驗在課堂上所學的地球科學導論（生態工程部分）的基本理論、方法和技術在我國新農村建設中的具體應用，進一步理解和掌握相關理論，同時也有助于開闊學生的視野，培養其對專業的興趣，激發其創新思維。主要內容是由教師及當地技術人員實地講解，并與參觀海南典型文明生態村相結合。本次實踐教學要求學生了解農林生態工程的基本原理、方法和技術，深入理解“山頂種樹，山腰種膠，平地種果，水面養鴨，水底養魚”等模式的環境生態學原理；對常用生態農業技術，如沼氣、太陽能利用等有初步的了解，并對海南生態文明村的進一步建設提出建議。

2. “熱帶典型生態系統的結構與功能”——野外實習考察

實習路線是由海南大學苗圃－果園－植物園－熱帶牧草種植資源圃－國家熱帶農業高新科技園區，通過步行，沿途可仔細觀察農田、森林、草地等各類典型生態系統的結構和功能，并可實地講解溪流、集水區、湖泊等地球科學的相關概念。通過本次實習，學生對理論知識有了一個直觀的認識，加深了理解，效果良好。

（二）實驗課程設計

考慮到地球科學導論的課程進度和大一新生的實際情況，實驗教學環節分為兩個方面：其一是代表學科前沿且操作簡便的先進地球科學儀器的原理和操作，以“衛星定位系統（GPS）的原理與應用”為例。其二是注重對經典環境生態儀器的運用，以及基本實驗設計、動手能力和初步的統計分析技能的培養，這部分以“不同生態系統不同深度土壤含水率的測定（鋁盒法）”為例。

1. “衛星定位系統（GPS）的原理與應用”——現代設備的使用

通過課堂理論講解、圖片展示和資料片播放，使學生了解衛星定位系統（GPS）的原理、系統組成、應用領域、使用精度、局限條件以及在環境科學中的應用。同時，通過操作示范和野外實踐，要求學生熟練掌握GPS的基本操作技巧。在實驗中分別選擇與學生日常學習生活密切相關的實驗樓、課室、宿舍、食堂、植物園、云月湖，測定其地理坐標，描繪運動軌跡，并分別選擇林內、空地、大樓前進行GPS測定，比較其地理坐標以及信號強弱。在本實驗中除在理論層面GPS的一般知識外，還著重介紹了最新的發展動態：我國北極星系統的研制和進展及其背景，讓學生在社會、經濟、國防層面更為廣闊的背景下對學科的發展和應用加深理解。

2. “生態系統不同深度土壤含水率的測定（鋁盒法）” ——經典儀器的應用

通過課堂理論講解、實驗室操作示范，使學生了解土壤含水率的概念、用途，掌握土壤含水率的測定方法，掌握土壤取樣的技巧以及烘箱、天平的使用方法，培養初步的科研能力、實驗操作能力和嚴謹的科研精神。主要儀器包括烘箱、鋁盒、天平等常用地球科學儀器設備。 要求學生掌握土壤含水率的定義和意義，說明土壤含水率的測定方法有哪些，并簡述其優缺點，分別測定不同生態系統（農田、草坪、橡膠林）、不同深度（0-5cm; 10-15cm; 20-40cm）以及不同坡位（上坡、下坡、中坡）土壤的含水率，要求學生分析生態系統不同層次、不同坡位土壤含水率的差別，說明其原因。同時，根據測定的情況，說明土壤含水率的測定過程中應該注意的問題。在實驗講評過程中，教師綜合各小組的研究結果，作出圖表進行分析，就學生自己的實驗作為案例，生動形象地說明實驗設計的基本方法和技巧，取得了較為滿意的教學效果。

四、結語

當前關于實踐教學的研究，往往著重于整個專業實踐教學體系或畢業實習等單一實踐環節，而對某一具體課程的實踐教學體系則缺乏深入的研究。我們在“地球科學導論”的實踐教學中，力圖準確把握課程特點，深入分析學生知識背景、心理狀況等特點，因地制宜，有針對性地安排了綜合環境實習和實驗課，各環節之間目的明確，緊密銜接，形成了一個有機的創新實踐教學體系，并在具體應用中收到了良好的效果。教育教學改革是個系統的工程，這里僅僅是一個探索，希望能對相關學科、相近課程提供一個參考，以起到拋磚引玉的作用。

［參考文獻］

［1］李順興，陳智熠，陳渙林，等. 環境科學與工程類本科專業就業分析及培養模式探討［J］. 環境保護, 2005（4）:35-39.

［2］李順興，鄧南圣. 環境科學本科專業人才培養模式探討［J］. 漳州師范學院學報（自然科學版）, 2002（4）:92-96.

［3］翼國盛. 簡評《地球科學導論》［J］. 中國大學教學，2001（6）：46.

［4］馬俊杰，曹明明，王伯鐸. 綜合性大學環境科學專業人才培養與課程體系建設［J］. 高等理科教育, 2003（2）：87-89.

［5］曾正中，張明泉，趙轉軍. 環境科學“水文與水資源學”課程實踐教學探討［J］. 高等理科教育, 2003（50）:71-74.

［責任編輯：鐘嵐］