多元化環境化學課程教學模式的構建

秦鵬飛 潘星任 李寶 趙敏 邱繼彩

摘? 要：環境化學是環境科學與工程專業本科生的一門專業基礎課程。在“厚基礎、重能力”的辦學理念指導下，以“知識探究、能力培養、人格養成”的創新人才培養理念為目標，以提高學生的專業素養為原則，文章主要從“優化教學內容、創新教學方法、多層次實踐教學、學生評價方式改革”幾個層面進行了環境化學課程的優化建設。改革過程中將課內與課外結合，教學與應用實踐、科研有機結合，不斷創新教學方法，切實提高了教學效果和教學質量。

關鍵詞：環境化學;教學改革;課堂教學模式

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2019）07-0076-03

Abstract： Environmental chemistry is a professional basic course for the environmental science and engineering undergraduates. Three aspects of optimizing the teaching contents， innovative teaching methods and multi-level practice teaching were carried out for the curriculum optimization of environmental chemistry based on the teaching guidance in order to cultivate innovative talents with inquired knowledge， trained ability and personality development. And the combinations of in-class and out-of-class， teaching and application practice， as well as the continuous innovation of teaching methods had effectively improved the teaching effects and quality.

Keywords： environmental chemistry; reform of teaching; teaching mode in classroom

隨著現代環境問題的日益突出，對環境人才的培養更是得到國內外各階層，特別是教育界的廣泛關注。環境科學與工程是工學、理學、醫學等的交匯，也是化學、生命科學、醫學、物理學等的交叉學科。環境化學是環境科學中的重要分支學科之一。它主要運用化學知識，研究大氣、水、土壤等環境介質中化學物質的特性、存在狀態、化學轉化過程及其變化規律、化學行為與化學效應的科學。環境化學的研究具有綜合性的特點，化學無疑是主要的理論基礎和技術基礎，但還需要配合生物學、地學、物理學、氣象學、數學等多種其他科學方法，進行綜合的多方面考察與分析。它是研究環境與生態、環境與生物與人群和諧發展的基礎;也是環境污染生物監測和生物治理的理論依據。這門課程的目的是通過學習使學生掌握環境化學的基本知識、原理和實驗技能，了解環境化學的發展前沿，激發學生的科研興趣，提高學生素質、實際工作技能、認知思維和創新能力，并學會從化學的角度尋求治理環境問題的方法與途徑。在夯實學生基礎能力并兼顧環境化學的系統性、前沿性和創新性特點，我們主要從以下方面進行了課程的改革。

一、課程內容的優化

鑒于環境化學課程本身具有理論體系復雜，聯系和解決實際環境問題，內容更新速度快等特點，所以授課堅持以基礎知識為主，兼顧前瞻性、科學性的原則，廣泛地吸收和整合國內外先進研究成果，形成具有專業特色的課程教學內容。課程以戴樹桂主編的國家級規劃教材《環境化學》為主講教材，同時以《Environmental Chemistry》等為輔助教材和國際英文期刊，在教學內容上抓住基本理論和方法，重點介紹大氣、水環境化學部分，精心設計每堂課程和授課教案，及時調整更新，緊跟學科發展前沿的最新動態。在此基礎上，研制與之配套的中英文電子課件，建立環境化學試題庫和環境化學參考文獻資料庫，極大豐富教學資源，形成紙質教材與電子資料共存、中英文教學資源共輔的多層次教材體系，以保障教學的全面性、實時性和前沿性。本課程內容全面合理，且逐步更新，每一章節內容先基礎、后能力的模式能引導學生循序漸進地學習知識并提高能力，能適應不斷發展變化的社會需求和人才培養需要，課程的理論和實驗教學內容分工恰當、相互支撐，滿足對環境工程專業學生創新創業能力的培養。

二、課堂教學模式的創新與多層次實踐教學

（一）引入課堂教學新模式

根據環境學科綜合應用性的特點，本課程以課堂教學與實驗教學密切結合的方式組織教學活動，課堂理論教學堅持“學生為主體，教師為主導”的理念。在課堂講解中，采納“啟發式教學”方法，變灌輸為啟發，變被動為主動，引導學生在學習過程中主動地提出問題，主動地思考問題，主動去發現、去探索，使教師在培養學生的批判性思維與探索精神的同時，做到教學相長，并引入“案例研討、專題講座、項目任務驅動”等新模式促進學生自主學習能力的培養。

在課程講解過程中，“以問題為中心”，創造情景，提出問題，培養學生的問題意識，激發學生的好奇心與求知欲，引發學生深入思考，進而使學生積極主動地參與到課堂學習中，而不是讓學生只做一個傾聽者。在新知識點講授之前，針對擬講授的主要內容，利用學生熟悉的日常生活現象和一些公害事件引出本章的問題或概念。另外，以提問的方式導入，抓住學生的注意力，使學生明確學習目的和了解這一內容要解決的問題，激發學生積極思維，使學生處于學習的主體地位。這樣可以使學生能夠很快進入學習狀態，積極思考問題，使由“被動”變“主動”，積極地參與到課堂教學中，有效提高了教學質量。另外，為了加深學生對重點內容的理解，可以邀請同學向全班總結、講述課程重點難點以及在學習過程遇到的問題，或以提問的方式，讓同學回答。這樣既提高了學生的主體參與意識，發揮其主觀能動性，同時也加強了教師與學生的互動，鍛煉了學生的語言表達能力，提高了學生的自信心。在整個授課過程中，教師要注意合理的設計教學內容的廣度和深度，在以問題為中心的研究型教學中由知識的傳遞者過渡為學生學習的引導者。

在課堂教學中要充分體現“教師為主導，學生為主體”的內涵，發掘學生的創新思想，提高學生的創新能力，這是研究型教學中所強調的關鍵。所以，在課程建設中引入了“案例研討、專題講座、項目任務驅動”等新的教學模式，加強學生自主學習能力的培養。案例研討主要是選擇經典環境案例（如松花江流域水污染）和最新環境污染問題，安排學生課前進行文獻調研，在課堂開展發言并研討，最后進行小結反思，啟發學生思考。專題講座主要是聘請環境領域專家學者將最新的科研進展和亟待解決的問題以講座的形式講授給學生，使學生了解相關領域的前沿發展。項目任務驅動模式是在貫徹研究型教學的思想和啟發式教學方法的推動下，選擇目前環境化學領域的環境問題（如大氣顆粒物中的PM2.5，臭氧層損耗）設立主題論壇，將學生分成多個學習小組，每組自選一個案例，課下成員搜索學習相關內容，合作完成匯報材料，課上以主題報告的形式進行答辯和交流，增強學生的主觀能動性，激發學生思考，分享彼此經驗。通過這種形式，讓學生走上講臺，發表自己的觀點，展開學生與教師間的討論。這樣既激發了學習興趣，活躍了課堂氣氛，又開闊了學生的視野，還培養了學生之間相互合作、相互交流以及語言表達的能力。同時，學生通過對一些抽象的專業知識查閱相關資料，并結合教師的講解，加深了對內容的理解和掌握程度，系統歸納的能力得到了提高，達到舉一反三，觸類旁通，更為今后對知識的應用打下了堅實的基礎。

（二）啟用雙語教學模式

環境化學是一門借助多個學科成長起來的科學，隨著現代生物技術和信息技術的迅猛發展，其研究領域、理論基礎以及研究方法正發生著巨大的變化。目前使用的環境化學課本雖然基本知識涵蓋比較廣，但畢竟書本的更新速度很慢，一般是三至五年甚至更長。這就需要我們能及時了解學科發展的動態，在課堂授課中補充最新內容，介紹新的科研成果。考慮到環境化學專業代表性很強，兼有基礎和應用兩方面的性質，因此在借鑒國外環境化學相關教材基礎上，將“雙語”引進課堂，采用中文為主、英文為輔的雙語教學模式，引入英文專業詞匯、重要的英文概念框圖和案例，把課程內容和實際的研究結合起來，給學生提供與所學內容緊密結合的中英文研究文獻，啟發、引導學生學習該領域的基礎知識與前沿研究課題的結合。這樣一方面在理解環境化學原理與過程的同時，逐步接觸并豐富專業英語，培養了學生的興趣以及應用英語的機會，并積累了專業詞匯，為以后文獻的查閱奠定了一定的基礎;另一方面，豐富了教學內容，將單調的理論知識聯系當前的研究進展，在教學中吸納國際最新理念和技術信息，開拓了學生的視野，激發了學生的興趣，使環境化學教育能夠同國際先進教學理念和教學方法接軌。

（三）多層次實踐教學

在環境化學課程建設中，我們引入了研究型教學理念。研究型教學并非是純粹的科學研究，而是一個教學過程，其中有機地滲透并運用了研究的思想觀點，過程以及方法。一方面，結合研究，可以使教學更具有新意、深意、廣度;另一方面，將研究融入教學中，使研究更有靈感、活力和動力。同時，也可以把自己的研究與教學緊密結合起來，吸引學生參與研究。因此，搭建起“研究”與“教學”的橋梁，處理好研究與教學的源流關系，顯得尤為重要。

因此，在實驗教學方面，課程建立“科研與教學相結合”的教學方式，一方面將團隊教師的科研課題融入教學內容，使學生了解最新研究成果和學科發展動態;另一方面建立環境化學興趣實驗室，在完成基礎型和綜合型實驗外，鼓勵學生進行探索性研究，爭取做到每一個小組都能設計出一個較抓緊科學前沿的實驗。開放式實驗教學不僅幫助學生理解課堂理論知識，掌握實驗操作方法，更能鍛煉學生的實踐能力和創新能力。在教師的引導下，學生通過自己選題，查閱相關資料，并設計探索性實驗，鍛煉了動手操作能力和科研能力。這種多層次、立體化的實驗項目的開發有助于調動學生的主動性和能動性，達到以科研反哺教學的目的，并提高學生環境化學方面的綜合水平。總之，在教學過程中，將課內與課外結合，教學與應用實踐、科研有機結合，不斷創新教學方法，切實提高教學效果和教學質量。

三、現代信息技術與教學的融合

環境化學的教學內容多，許多知識點講解起來枯燥無味，并且存在較多的基本概念和作用機制等理論研究，不便于學生理解記憶。通過多媒體技術將其編寫成文字簡潔、圖表線路清晰的教學文件腳本，這樣既便于教師講授，也便于學生理解和掌握。另外，環境化學是一門應用性很強的學科，通過將多媒體引入教學，在引導學生學習基礎知識之余，可以利用一些圖文并茂的多媒體教學課件將抽象難理解的化學現象原理設計成具體生動的動畫和視頻，將教學內容立體化和多樣化，從而加深學生對教學內容的理解，激發學生的興趣。

如果單純采用多媒體課堂教學，人機間的對話取代了教師的作用，這并不利于學生對知識的記憶，更不利于學生主動性學習的培養。所以，在多媒體教學手段下，要充分發揮網絡教學優勢。根據教學內容、任務和目標，我們建設適合環境化學課程特點的網絡硬件環境和內容豐富的教學網站，積極拓寬教學空間，引導學生自主探索，參與網絡學習與討論，培養學生自學和主動獲取相關信息的能力。網絡教學平臺除了包含教學大綱、教學課件、課程錄像、參考書目等傳統項目外，還開設“學海導航”和“科苑拾貝”等板塊，提供相關科研論文，與本課程相關的環境熱點問題、環保題材電影及最新環境污染案例與報道，以便于學生進行自主探索學習，增強其對環境熱點問題的關注，提高環境保護責任感。同時配備了與實驗內容相配套的網上視頻實驗，擬開設仿真實驗，實現理論與實踐“無縫”對接、實時統一。另外，團隊教師在線對學生的疑難問題進行解答和交流，促進了師生之間的深層互動，線下通過QQ、E-mail、微信和雨課堂等網絡工具有效延伸。智能手機的普及和高校網絡的建設，為運用網絡進行學習提供了極大的便利。

環境化學這門科目涉及知識范圍廣、內容多、難度大，單純依靠老師的課堂教學難以完成良好的教學任務。運用雨課堂這種新興教學工具，學生可以進行課前預習，做到心中對于每節課程都有很好的把握，及時發現自己不懂的知識點，在幻燈片下提出自己的疑問，方便老師在課堂上著重講解;課下方便及時推送資料作業以鞏固學生知識。另外，雨課堂可以形成考勤、作業情況、考核成績的大數據，方便老師在最后考核過程給出課堂表現分數。通過將現代信息技術與教學融合，既可以彌補環境化學內容多而課時少，輔導答疑時間有限的缺陷，也有利于學生與老師溝通，學生釋放自我，改善教學效果，提高學生自主學習和協作學習的意識。

四、學生學習評價方式的改革

本課程建立多樣化的“過程性”評價方式，主要包括課堂考評、主題論壇、課堂作業、測驗考評、實驗報告和期末成績，杜絕以一次期末考試的方式衡量檢驗學生的學習情況，力爭做到全方面過程考核。課堂考評主要包括考勤、課程筆記和互動情況，可以以“雨課堂”中學生的綜合表現進行評定;主題論壇作為特色考評方式，考察的是學生合作學習的能力，以小組的形式進行主題講座，由同學和老師共同評分來完成，激發學生的參與積極性。課后作業從完成及時、質量與書寫規范等方面來考察學生對知識的掌握程度。測驗考評主要是定期的單元和階段測驗，能詳細具體了解到學生對各章節的掌握情況，及時發現學生在學習中出現的問題;實驗報告從實驗記錄和結果的整理分析評價，學生自行設計實驗可按貢獻值大小適當加分;期末考試加大案例分析和歸納總結題型的比重，引入對課外學習內容的考查，將考核內容綜合化與多元化，凸顯實際問題分析和應用能力的要求。將過程化的學生評價模式與多元化的教學模式相輔相成，有效提高。

五、結束語

課程建設中，通過不斷精選教材和優化教學內容，形成多層次的教材體系，突出學科前沿。課程建設中通過引入案例研討、專家講座、主題論壇、雙語教學等多種方法，建立以“學”為中心的新模式，形成課堂教學與課外自學相結合，教師被動教學與學生主動學習相結合，學生講座和師生討論相結合，認知學習與探究學習相結合的多元化教學方法，引導學生學習和激發學生思考，建立積極探索、主動思考、主動創造為基本學習方式，培養學生的批判精神與創新思維。同時，建立內容豐富、交互性好的校園網絡教學平臺，為學生提供在線學習平臺、輔導答疑空間、在線習題庫等，有利于學生的自學，為師生的互動創造良好平臺，激發學生的學習興趣，提高其學習主動性，增強學習效果。另外，開展多層次的實驗教學體系，將教學與科研相結合，鼓勵學生積極參與科研和創新創業項目，提升學生發現問題和解決問題的能力，加強學生創新精神、科研能力和團隊精神的培養，對學生的素質教育有積極作用。經過以上的教學實踐方法，已經形成了具有一定特色的環境化學教學體系， 并且取得了比較好的教學效果。從總體上看，通過對以上教學方式的探索，環境化學的教學水平有了明顯的提高，教學效果也受到了學生的肯定，從而為以后進一步的教學改革打下了較好的基礎。

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