環境系統分析案例教學與學生能力的培養

笪春年 劉盛萍 孫倩倩 葉勁松

摘 要：針對環境系統分析課程理論和綜合性強特點，分析該課程案例教學如何促進學生四種能力的培養，倡導以學生為主體、以能力輸出為導向的人才培養模式，實現工科專業學生環境素養的提高和能力的提升。

關鍵詞：自主學習；案例教學；能力培養；環境系統分析

合肥學院學習和借鑒德國應用科學大學成功經驗，對人才培養體系進行了改革：強調以學生能力培養為導向，實行模塊化課程體系。各模塊課程體系改革以往傳統教學模式中的知識重復講解，將課程知識進行整合，減少課內授課學時，增加大學生課后自主學習學時，從而大大提高了課程教學的效率和人才培養的績優化。然而，這項教學改革就要求教師如何能夠將課內授課知識與學生的能力培養結合起來，一方面達到人才培養既定目標，另一方面又能促進應用型人才能力得到提升。

環境系統分析是以模型化為手段，模擬和揭示環境系統的發展與變化規律，并尋求最優化與科學決策方法對環境——經濟的協調發展做出最優的選擇，該課程涵蓋大氣、水體、土壤等多個環境要素，包含計算機、高等數學、經濟學、工程學等多個學科，這就要求學生不僅要有扎實的全面綜合知識，還要有學習、分析、實踐動手的能力。

一、 以案例教學培養大學生自主學習的能力

環境系統分析是一門理論與實踐結合較強的課程，課程中涉及到較多的理論模型，并要求學習者能將這些數學模型運用到具體環境問題中去。合肥學院作為一所應用型本科高校，歷來重視學生應用能力的培養，強調讓學生在學習過程中掌握理論，在實踐中運用創新知識解決具體實際問題，使其具有適應社會的能力。因此，環境系統分析在教學方法方面，實施課堂討論式教學、基于問題的學習、團隊式學習、課后自主學習等教學方法，改變了以往教師講、學生聽的教學方式。在我校2016級環境工程專業人才培養方案中，環境系統分析課內學時數由原來的48學時減少到36學時，增加了48學時的大學生課后自主學習學時。課內學時的減少，這就要求學生課后需要花更多的自主學習時間，這也要求授課教師緊密結合該課程的實際情況，課內通過案例教學方式引導學生課后自主學習。比如在講述環境系統分析方法時，授課教師通過列舉日常生活中燒水、做菜和做飯的案例，從而引出環境系統分析的最優化思路，引導學生分析和綜合問題的能力，找出最優化的方法，并將系統分析的理論分析方法與實際生活緊密相結合，從而激發學生的學習興趣和自主學習動力。再如：授課教師在講述湖泊水庫水質模型時，啟發學生把湖泊水庫想象成一個均勻混合的水箱，引導學生進行課后自主復習，結合高等數學、微積分和計算機仿真知識，通過逐步提問，推導出湖泊水庫的沃倫威德爾模型，授課過程不斷提問，層層啟發，引導學生同步思考，使學生主動自發地參與分析判斷，得以達到更好的教學效果，也激發了學生課后自我探索、自我學習的內動力。學生自主學習通常要求圍繞教師布置的某一個問題或者圍繞某一案例，開展文獻調研，最后以智慧課程、小組匯報或者課程小結等形式提交，改革了傳統紙質化考試的單一考核方式，以多元化課程評價方式對學生學習效果進行鑒定，一方面拓展了學生的視野和思路，另一方面也提高了學生自主學習、分析問題和解決問題的能力，同時教師也能更加科學、全面地評價學生的知識、能力和綜合素質，打破了傳統方式下學生和老師的“學”和“教”模式。

二、 以案例教學培養大學生實踐創新能力

案例教學通常以接近環境實際的例子來培養學生實踐創新能力，環境系統分析是一門解決現實中環境問題的課程，因此，授課教師需要結合大量的案例，讓學生有理性認識并有更加直觀的感性認識，真正能用環境系統分析知識解決環境問題，如在講解一維河流水質模型后，帶領學生深入合肥南淝河進行現場調研，讓學生模擬南淝河水質對污染物的遷移特點進行分析，并撰寫分析調查報告，最后按照分組形式匯報調研結論，通過實踐形式對學生的部分成績進行認定和評判，在考核過程中，有意加大學生實踐環節的成績比例，使學生的成績考核趨于能力實踐化，提高學生的實踐動手和創新能力。

三、 以案例教學培養大學生分析問題的能力

環境系統分析課程主要內容講述的是環境系統模型在環境問題中的應用，如果授課者在課堂上單純地給學生推導一些枯燥的數學計算過程，就會使得學生在學習過程中一直處于被動狀態，無法激起學生的積極性。如何激起學生的學習興趣？本人在教學中，通過激發學生抽象思維，帶著問題進入課題，讓學生通過問題思考教學過程，從而培養學生分析問題和解決問題能力。如講述系統概念時引入阿波羅登月飛船的設計思想，提出阿波羅登月飛船的系統要素和要素之間是如何相互作用？帶著問題讓學生思考，讓學生提前查閱文獻資料，然后帶著問題答案進入課堂，將問題融入到老師的課程教學中；講述環境系統分析時引申介紹交通擁堵單雙向行駛問題，讓學生提前針對問題提出幾種方案，尋求最優化方案；講大氣環境模型時引入計算機仿真系統，通過智慧課堂等資源讓學生結合計算機仿真知識模擬大氣污染物遷移規律，讓學生領悟大氣環境模型的優點，從而提高了課堂老師教與學生學的效果，同時通過案例教學培養了學生分析和解決實際問題的能力。

四、 以案例教學培養學生與他人合作承擔具體任務的能力

大氣環境質量模型一章，教師以煙囪高架污染源為例，介紹高架點源模型的特征，然后構建高斯擴散模型，并推出高斯擴散方程；利用計算機模擬軟件，演示大氣污染物在大氣中運動規律的動態仿真，激發學生的學習熱情和興趣，授課者將大氣污染的形成過程設計成學生課后自我學習的內容，將班級學生分成若干小組，每個小組針對問題開展文獻調研以及現場調研，然后小組內開展討論，撰寫調研報告，最后以小組形式進行匯報，教師和學生代表進行評價。匯報中，學生思路開闊，從著名的世界“八大公害事件”談到中國著名記者柴靜的紀錄片“穹頂之下”到中國的霧霾現狀，最后對大氣污染物形成的內在原因和過程進行詳細分析。通過這種自我學習的過程，一方面培養了學生自我學習的能力，另一方面培養了學生團隊合作能力，同時也提高了學習效率，調研成果通過匯報的形式可以在班級內共享。

五、 結語

應用型人才培養是時下高等教育改革的熱點之一。合肥學院作為一所應用型本科高校，在人才培養目標中突出強調了學生應用能力和工程實踐能力的培養。環境系統分析作為環境工程專業的核心必修課程，課程“教”與“學”的好壞直接影響到學生將來走上崗位的專業能力體現，傳統灌輸型的教學方式不再適合當前應用型人才培養。因此，筆者通過多重案例教學，以思維為導向，層層深入地培養學生分析問題、解決問題的能力、實踐創新能力和自主學習的能力，為服務地方性和應用型人才培養奠定了基礎，也與我校應用型人才培養目標相吻合，今后授課教師將繼續探索智慧課堂、雨課堂等多種手段推進課堂教學改革。

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作者簡介：

笪春年，劉盛萍，孫倩倩，葉勁松，安徽省合肥市，合肥學院生物與環境工程系。