環(huán)境類大學生研究性學習過程管理的設(shè)計與實施

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(東北林業(yè)大學 林學院，黑龍江 哈爾濱 150040)

大學學習單憑勤奮和刻苦精神是絕對不夠的，要制訂科學的學習規(guī)劃和計劃。只有掌握了學習規(guī)律，相應地制定出學習的計劃，才能有計劃地逐步完成預定的學習目標。因為沒有規(guī)劃的學習簡直荒唐的，所以嚴密的學習規(guī)劃是完成學習任務的保證。首先要根據(jù)學校的教學大綱，從個人實際出發(fā)，根據(jù)總的目標要求，從戰(zhàn)略角度制定出基本規(guī)劃。比如設(shè)想在大學自己要達到的目標，達到什么樣的知識結(jié)構(gòu)，修完哪些科目，培養(yǎng)哪幾項能力等。其次要制定階段性具體計劃，這種計劃要遵循符合實際、切實可行、不斷總結(jié)、適當調(diào)整的原則。

1 完善知識結(jié)構(gòu)，注意能力培養(yǎng)

作為一門涉獵廣泛的學科，環(huán)境科學具有綜合性、整體性和實踐性的特點。了解本學科的特點有利于學生對癥下藥，有的放矢地研究。

1.1 綜合性

環(huán)境科學是一門緣合性很強的新興的邊緣科學，它要解決的問題均具有綜合性的特點.特別在進行具體課題研究時，必然體現(xiàn)出跨學科、多學科交叉和滲透的特性，因此必須應用其它學科的理論和方法，但又不同于其它學科。

1.2 整體性

不僅從最明顯的污染間題，而且還把人口問題、資源的濫用、工藝技術(shù)的影響、發(fā)展的不平衡以及世界范圍的城市化困境等作為整體，來探討環(huán)境問題.這是其他學科不能代替的。大至宇宙環(huán)境，小至工廠、區(qū)域環(huán)境都得從整體的角度來考慮和研究，而不象有些科學只研究某一問題的某一方面。這是環(huán)境科學不同于其他科學的另一特點。

1.3 實踐性

環(huán)境科學是由于人類為了解決在生產(chǎn)和生活實踐中產(chǎn)生的環(huán)境污染問題而逐漸孕育發(fā)展起來的。即在人類同環(huán)境污染的長期斗爭中形成的一個新的科學領(lǐng)域，所以具有很強的實踐性和旺盛的生命力。

為了學習好本學科并進行順利的深入研究，除大部分理科專業(yè)所需學習的高數(shù)、基礎(chǔ)化學如無機化學有機化學等，還需要對以下學科進行系統(tǒng)的學習。大氣污染控制工程是防治和減輕人類生產(chǎn)和生活活動引起的大氣污染的工程。如能系統(tǒng)深入的學習以上科目，將能夠為進行研究性學習打下良好堅實的基礎(chǔ)。

2 環(huán)境科學的研究方法

由于環(huán)境科學是一門交叉性的學科，這就決定了其研究方法也與其他學科有緊密的關(guān)系。總的來講有三種方法，即生態(tài)學的方法、數(shù)學模型法和系統(tǒng)分析法。

生態(tài)學方法中比較常用的是生態(tài)模擬。生態(tài)學研究是在野外調(diào)查和野外實驗獲得有關(guān)數(shù)據(jù)和資料的基礎(chǔ)上，通過建立模型來描述問題的輪廓，指引研究的方向，以便進行模擬試驗和預測。即使所建立的模型未能預測到生態(tài)系統(tǒng)變化的情況，也可以進一步研究模型在概念結(jié)構(gòu)上的缺陷，為建立比較符合實際的模型提供參數(shù)或修改參數(shù)，然后不斷地進行再模擬、操作和預測。一旦建立了一個符合實際的模型，也就為研究工作提供了極其有用的手段，可以進行多種不同的模擬試驗。在現(xiàn)代科學研究中，模擬試驗已成為一種強有力的工具。實際試驗往往需要較長的時間和較多的經(jīng)費，特別是在污染生態(tài)學的研究中，許多實際試驗會帶來嚴重后果，譬如污染的發(fā)生，流行病的傳播，蟲害的暴發(fā)等。這些項目進行實際試驗是不可能的，也是不可行的。在這些方面模擬試驗則具有較明顯的優(yōu)越性。

用數(shù)學模型的方法對環(huán)境進行評價，這是目前環(huán)境研究中發(fā)展較快、應用較廣泛的一種方法。在污染防治方案的研究中，也只有進行定量化的研究，才能找到一個最佳或令人滿意的污染治理方案，從而達到最佳和令人滿意的社會效果。上海市環(huán)境保護局制定在《黃浦江污染防治規(guī)劃方案研究》的過程中，參閱了國內(nèi)外大量的河流數(shù)學模型，借鑒了前人的經(jīng)驗教訓，建立了符合黃浦江特點的數(shù)學模型。黃浦江水力、水質(zhì)數(shù)學模型是一組包活各項參數(shù)和約束條件在內(nèi)的描述水流運動及污染物運動的方程，即應用數(shù)學語言和方法來描述水流及水體污染物輸運過程的物理、化學、生物化學以及生物生態(tài)各個方面內(nèi)在規(guī)律和相互關(guān)系的數(shù)學方程。在黃浦江水文、水質(zhì)和污染源調(diào)查的基礎(chǔ)上，應用所取得的實測數(shù)據(jù)，建立起一系列的數(shù)學方程式，作為對黃浦江實際系統(tǒng)的近似，也就是對黃浦江水質(zhì)系統(tǒng)進行數(shù)學模擬。通過這種方式，對黃浦江水質(zhì)系統(tǒng)的研究就轉(zhuǎn)化為對數(shù)學方程的研究。用水質(zhì)數(shù)學模型來分析黃浦江的納污能力，確定污染物排放與黃浦江水質(zhì)之間定量關(guān)系，從而為黃浦江水污染洽理規(guī)劃的制定提出科學的依據(jù)和手段。而建立黃浦江水力、水質(zhì)數(shù)學模型的最終目的是模擬和預佑黃浦江水體的污染情況。

數(shù)學模型的建立不需要過多的專用設(shè)備和大量的試驗費用，借助于電子計算機，我們就可以模擬黃浦江各種狀態(tài)下水質(zhì)的多因素影響，而且計算速度快、精度高，可以達到相當?shù)恼鎸嵆潭取Ｒ虼耍⑺Α⑺|(zhì)數(shù)學模型對黃浦江污染定量化的研究，是一個較為合理而可行的途徑。數(shù)學模型的方法較多，一般研究者根據(jù)各自不同的研究對象和目的，可以采用各種不同的數(shù)學模型方法。較常用的有:數(shù)學模式法這是當前自然科學中迅速發(fā)展起來的一種新的研究方法。在美國環(huán)境數(shù)學模式的研究中常用的有:(l)戰(zhàn)略環(huán)境分析系統(tǒng)(sEAs)美國的戰(zhàn)略環(huán)境分析系統(tǒng)是一種研究環(huán)境污染和經(jīng)濟關(guān)系的模式。1974年美國環(huán)境保護局用來進行能源利用和環(huán)境污染關(guān)系的研究，(經(jīng)濟增長的變化、控制污染實施計劃方案的改變)，了解它對環(huán)境質(zhì)量指標(系數(shù))的影響。(2)能源系統(tǒng)的殘余矩陣(MERsE)這是由環(huán)境質(zhì)量委員會、有人認為模型的最重要的用途之一是產(chǎn)生假設(shè)。模型還可用來檢驗野外的側(cè)定以及我們根據(jù)這些數(shù)據(jù)所提出的假定的正確性。模型的一個最重要的用途是幫助我們做出最優(yōu)化的環(huán)境決策。

環(huán)境科學是一門新興科學，它誕生至今不過二、三十年左右的歷史，雖然發(fā)展迅速，但終究尚未成熟。可以這樣認為:環(huán)境科學的全櫻時期不是已經(jīng)過去，而是還未到來，無數(shù)重要的環(huán)境問題正有待我們?nèi)パ芯拷鉀Q，許多理論和方法問題需要作深入的探討。系統(tǒng)論可以在對一個系統(tǒng)的信息并未徹底弄清的情況下研究這個系統(tǒng)，并預測該系統(tǒng)在某些參數(shù)變化時所進行的變化，從而為尋求控制該系統(tǒng)的最佳方案提供依據(jù)。所謂系統(tǒng)是任何現(xiàn)象中，不論是結(jié)構(gòu)還是功能，都存在著至少有幾個以上的組分，它們彼此間形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并且相互作用、相互聯(lián)系、相互制約，具有規(guī)律性變化的等級體系。一個系統(tǒng)中某一組分的變化，必然會引起其他組分，以至最終導致整個系統(tǒng)的相應變化。研究系統(tǒng)的目的，主要在于通過分析系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能以及兩者相互適應的關(guān)系，尋求發(fā)揮最高功能的適宜結(jié)構(gòu)，達到管理、修建、改進和根據(jù)人類的利益建造新的系統(tǒng)。為了深入進行與環(huán)境有關(guān)的研究與發(fā)現(xiàn)，還應注重實驗。大學本科階段環(huán)境科學實驗課程包括五個方向的地學基礎(chǔ)及環(huán)境生態(tài)學、環(huán)境化學、環(huán)境生物學、環(huán)境微生物學實驗內(nèi)容，每個實驗方向又包括若干個具體的實驗內(nèi)容，有基本的驗證性實驗，也有綜合設(shè)計性實驗，著重培養(yǎng)學生對各種環(huán)境現(xiàn)象及過程的分析方法與技術(shù)的掌握。通過該門實驗課程的訓練，學生應達到以下要求：

從實驗獲得感性知識，深入理解和應用地學基礎(chǔ)及環(huán)境生態(tài)學、環(huán)境化學、環(huán)境生物學、環(huán)境微生物學等理論課程中的概念、理論，并能靈活運用所學理論知識指導實驗過程。

3 規(guī)范地掌握環(huán)境科學學科實驗的基本操作與基本技能

環(huán)境科學的研究對象是一個很復雜的綜合體系即人類地球環(huán)境系統(tǒng)，包含地學、化學、生物及生態(tài)等各種現(xiàn)象和過程。環(huán)境科學實驗中各門相關(guān)的實驗，相互關(guān)聯(lián)又相互獨立，實驗目的是通過這些實驗的設(shè)計實施及數(shù)據(jù)分析等環(huán)節(jié)的教學，使學生對環(huán)境實驗有一個感性認識，最終當學生對這些實驗有一定的熟悉程度后，可以通過自己的思考，結(jié)合之前所學的經(jīng)驗，結(jié)合問題思考想出合理的實驗方案并有條不紊的實施方案。除此之外，學生的抗壓能力也應在設(shè)計實施實驗過程中不斷提升，使他們能夠承受實驗的失敗。

毋庸置疑，實驗是進行環(huán)境科學與工程學科的學習的重要關(guān)鍵步驟，因此從學生剛?cè)雽W開始，就應注重培養(yǎng)學生一個良好標準嚴禁的實驗態(tài)度。但我們也不得不承認一個事實，即并非所有的學生都對實驗充滿熱忱，而且也并非所有學生將來都會從事與本學科有關(guān)的工作，因此，我們根本無法確認我們現(xiàn)在進行的教育是否是非常有用的，是否值得學生和老師為此投入大量時間與精力。誠然我們無法預知未來，我們當然也不可能確定這些東西對于學生將來的價值，但我們依然可以肯定一點，那就是一個嚴謹?shù)目茖W態(tài)度將對學生的未來產(chǎn)生積極影響。即便學生將來不會頻繁的做實驗，一個嚴謹?shù)目茖W態(tài)度不只體現(xiàn)在實驗過程中，它更能體現(xiàn)一個人的學習能力。實驗過程中，最追求卻無法企及的是準確，怎樣能達到更準確？有沒有可能達到最準？只有經(jīng)過系統(tǒng)的學習才能明白，實驗是不可能達到最準的，但我們有很多方法可以使實驗結(jié)果向最準無限靠近，雖然也許僅僅是小數(shù)點后的很多位數(shù)才能有的增大就要耗費幾何數(shù)量的時間與成本。這樣做是否值得，學生是否有耐心去做，嚴謹?shù)目茖W態(tài)度將在此得到體現(xiàn)。

事實上，每個專業(yè)每個年級都不會有大量具有嚴謹科學態(tài)度的學生，從社會角度講也不可能有，畢竟社會當中真正能夠從事科研的人還是少數(shù)，我們也不需要如此大量的科研人員。從事科研的難度很大，首先需要有對相應專業(yè)的興趣，因為如果沒有興趣或興趣不夠強烈的話是不足以支撐一個人堅持從事對于某個專業(yè)的研究的，這就是為什么有些人即便有條件有時間去繼續(xù)深造但卻沒有選擇繼續(xù)而是退出的原因，這也是為什么有很多人決定考研或讀博最終卻沒有成功的原因，并不是外界條件不利，這不可能成為主要原因，真正的內(nèi)因是學生對于本專業(yè)的興趣不夠強烈，或者可以說，學生的學習欲望并沒有那么強烈。興趣決定一個人適合的道路，因此我認為，大學階段最重要的不一定是死記硬背學會了多少知識，因為這些知識不一定都會派上用場，而真正需要你會的知識在用的時候會發(fā)現(xiàn)自己無法連貫的應用，更別說熟練靈活的運用了。相應的，我認為大學期間事實上最重要而很多人并沒有真正意識到或能成功地做到的事情是發(fā)現(xiàn)自己的興趣并鼓起勇氣去追逐它。根據(jù)目前的教育制度來看，很多學生在不明所以的情況下選擇了自己的專業(yè)，并在學習過程中發(fā)現(xiàn)了很多自己原來沒有想到的問題并在不得已的情況下做了很多自己不喜歡的事，浪費了寶貴的時間和精力。教育體制一直是在進步的，我們要明白這一點，而我們現(xiàn)在所處的情況已經(jīng)是在我們所能范圍內(nèi)最好的了，我們現(xiàn)在所處的環(huán)境是最好的，是我們努力換來的，因此我們要積極面對迎來的一切，并了解自己所需，順應自我，而非在怨言中虛度光陰。環(huán)境科學專業(yè)最大的弊端是就業(yè)問題，但如果真正熱愛并且心懷大志的話是不會在意這些問題的，因為不論我們選擇什么，努力能換來的東西總是不會背叛自己的，努力得來的技能以及練就這些技能的過程中所得到的經(jīng)驗、態(tài)度，都是不會因為外因而消失的，而且一旦掌握了，找到合適的工作將不是困難。

靈活性看似與嚴謹?shù)目茖W態(tài)度相對立，但實則不然。靈活性應是建立的嚴謹?shù)目茖W態(tài)度之上，只有掌握了實驗的精髓才能做到靈活，貿(mào)然削減實驗步驟只能是不嚴謹不認真的行為，而在掌握了實驗的關(guān)鍵內(nèi)容之后能夠?qū)ζ洳僮鞑襟E有所改進有所升華，則是在積累了足夠經(jīng)驗和知識后自主思考的結(jié)果。例如，實驗過程中有些試劑的作用是指示劑，但實驗指導上往往不會直接標注出指示劑這一名稱，而對于試劑的用量也往往不是用膠頭滴管滴幾滴這樣的說明，而是一毫升或類似的說法，這很容易讓人忽略此種試劑指示劑的作用，反倒有可能因為一味追求準確而用過于精密的儀器量取，而這事實上是沒有多大影響的，也是沒必要的，目測一毫升左右能起到指示作用即可。