“科研反哺教學”理念在碩士研究生課程教學中的貫徹落實
——以“污染水體修復技術與工程”課程為例

曲 丹 邱 斌 劉永澤 李若愚

(北京林業大學環境科學與工程學院，北京 100083)

科學研究是創造知識的源泉，教學是傳播知識的途徑，教學與科研是培養人才和創造知識的重要手段[1]。早在1986年國家科委發布的《中國科學技術政策指南》中就指出，要培養出優質、頂尖的高端人才，就必須把基礎研究和應用研究的底子打好，而要想打好基礎研究和應用研究的底子，還得靠良好的教育來培養相關的人才。前者說明了科研是提高人才培養質量必不可少的途徑，后者則表明教學對科研發展起著源源不斷的推動作用[2]。在人才培養過程中，科研與教學可以通過“科研反哺教學”實現有機的融合，將科研成果融入教學，進一步培養碩士研究生的科研能力，推動科研的發展。

現階段，隨著“科研反哺教學”的理念在本科教育中逐步落實，高等院校、授課教師等從不同角度探討“科研反哺教學”在實施中存在的問題，并對實施路徑及模式進行了一系列摸索，取得了一定的進展。然而該理念在研究生教育中的實踐卻鮮有報道。研究生教育是人才培養的高級階段，提高研究生教育教學質量是增強研究生科研創新能力的關鍵環節[3]，因此在研究生教學中更應該貫徹落實“科研反哺教學”的理念，為研究生今后的科研奠定良好的基礎。為此，筆者結合所承擔的碩士研究生“污染水體修復技術與工程”課程，對“科研反哺教學”的理念在碩士研究生培養過程中的意義及在該課程教學中的實踐進行論述，以期為同類型碩士研究生課程踐行“科研反哺教學”理念提供一定的借鑒。

一、“科研反哺教學”理念在碩士研究生課程教學中貫徹落實的意義

(一)“科研反哺教學”可以及時彌補課本知識與最新科學研究之間的斷層

教材是課程學習的重要抓手。與科研發展前沿動態相比，教材在時間上相對滯后，無法全面、及時地反映科學技術各領域的最新研究進展?？茖W研究多緊跟學科或技術前沿開展，教師如果能及時掌握國內外科研發展的動向，并結合自身的科研特色及優勢，將科研成果反映到教學中去，這樣不僅緊密聯系了教學與科研，也加快了理論教學內容的更新，可以及時彌補課程知識與最新科學研究之間的斷層[4]。

(二)“科研反哺教學”使研究生早日感受科研氛圍，有助于科研素養的提高

與本科教育相比，碩士研究生教育則更加注重培養學生的科學研究能力，學生需要一定的時間慢慢從本科階段的學習模式向碩士研究生階段的科研模式轉變。具體來講，科研能力包括發現問題、查閱文獻、總結歸納、實驗設計、組織實施和科研表達等能力[5]。“科研反哺教學”理念的實施可以使碩士研究生在低年級的課程學習中訓練上述能力，不斷感受科研的氛圍，培養科研素養。這樣可以大大縮短碩士研究生最初進入實驗室開展科學研究的適應時間，大幅提高科學研究的質量，有助于高水平科研成果的產出。

(三)“科研反哺教學”助力創新能力的培養

當教師全面掌握本領域的最新研究進展并開展了高水平的科學研究后，就可以在教學上游刃有余，不但可將最新的知識和信息傳遞給學生，而且可用自己的科研經歷去感染學生，調動學生思考的熱情，促進學生進行知識探索，重點培養學生的創新能力。而當研究生了解了某領域最新研究進展后，科研的起點變高，也有利于創新成果的產出。

二、“污染水體修復技術與工程”課程教學貫徹落實“科研反哺教學”理念的實踐

針對我國日益嚴重的地表水體污染問題，為更好地培養可從事我國地表水體修復理論技術研究與工程設計方面的人才，2014年北京林業大學環境科學與工程學院為環境科學與工程專業學術型碩士和環境工程專業碩士開設了“污染水體修復技術”課程，主要講授污染河道及湖泊的治理及修復思路、技術原理與方法。2018年，環境科學與工程專業修改了研究生培養方案，將“污染水體修復技術”課程名稱調整為“污染水體修復技術與工程”，并在之前教學內容的基礎上，強化了工程內涵，以訓練碩士研究生解決環境修復實際問題并提出工程解決方案的能力。

“污染水體修復技術與工程”課程自2014年開設以來，該課程團隊一直積極探索課程建設模式，包括教學大綱、教學內容、考核方式等。因為國內外尚未有與該課程配套的教材，所以該課程教學團隊以污染湖泊、河道治理和修復為大綱內容，選取相關專著和科研論文中適合碩士研究生學習的內容，并不斷將最新的研究及工程成果融入到該課程教學內容中，形成了該課程的教學大綱和教學內容。從某種意義上講，該課程在設立初期及發展建設過程中一直都在貫徹落實“科研反哺教學”的思想，具體做法如下。

(一)建設科研功底扎實具有“科研反哺教學”理念的課程教學團隊

教師是教學活動實施的主體之一，“科研反哺教學”理念的實施最終由教師完成。教師要明確科研與教學之間相輔相成的關系，即教師的科研可以促進教學，反之教學也可以助力科研的開展。因此，教師的科研能力、教學能力和“科研反哺教學”的意識等將對教學效果產生極大的影響。為了確?！翱蒲蟹床附虒W”理念在碩士研究生課程教學中的順利落實，“污染水體修復技術與工程”課程構建了一支具有扎實科研功底及豐富教學經驗的教學團隊。該團隊由1名教授、2名副教授構成，均為科研骨干，承擔了國家自然科學基金等多項科研課題，科研成果產出豐碩，具有豐富的科研經驗。此外，該團隊教師積極參與污染水體修復相關的科研、工程咨詢類項目，在積累了大量實際科研及工程經驗的同時，培養了良好的團隊默契和協作精神。而這些項目本身可以成為良好的碩士研究生教學案例，提供“科研反哺教學”的內容素材。該團隊教師在科研過程中非常重視教學素材的積累，隨著項目的開展與進行，相關內容已經及時地融入到該課程教學中。

(二)將國內外科研成果及工程實踐成果轉化為教學資源

對國內外水體污染修復領域的科研成果與工程實踐成果進行梳理，按照湖庫、河流等不同環境介質分類，對河湖的治理和修復思路、關鍵技術、工程實施案例等進行整理，將其轉化為可供碩士研究生學習的教學資源。文獻中報道的技術或工程實例多針對某一具體環境問題開展，學生進入了碩士研究生學習階段，雖具備一定的文獻閱讀及整理的能力，但學生無法在短時間內構建起系統的河湖水體修復技術體系。如何將科研及工程成果轉化為教學資源，提煉知識點、難點和重點，這都需要經過“污染水體修復技術與工程”課程教學團隊多次的討論和調整。以“污染水體修復技術與工程”課程中礫間接觸氧化技術知識點為例，筆者闡述在成果梳理并進行教學內容轉化時的具體作法，見表1。

首先，要明確“污染水體修復技術與工程”課程中該知識點的教學目的，即通過該知識點的講授，讓碩士研究生達成什么樣的知識目標和能力目標。其次，基于此開展教學資源的梳理，具體包括以下5個步驟：①科技文獻及工程案例的調研；②構建知識點框架；③知識點細化；④明確重點及難點；⑤明確學生的學習方式。

(三)以“科研反哺教學”理念為指導構建課程教學內容體系及配套的教輔資源

在系統調研國內外科技論文、專著和工程報告等內容并進行教學資源轉化的基礎上，“污染水體修復技術與工程”課程教學團隊構建出了適合于碩士研究生教學的課程體系，共計16學時，主要包括：湖庫富營養化的形成機制及評價方法、湖庫富營養化的防控與生態修復、微污染河道的治理與生態修復、黑臭水體的治理與生態修復4部分核心內容。這4部分核心內容主要圍繞我國現階段地表水體主要的污染類型及治理需求而設置，每年都在不斷補充國內外最新的技術成果和工程實踐。

表1 以“礫間接觸氧化技術”知識點為例的科研成果及工程實踐成果轉化為教學資源的情況

由于“污染水體修復技術與工程”課程學生沒有教材及講義，因此教學課件成為了碩士研究生學習的主要資料，稍顯不足，尤其該課程在2018年碩士研究生培養方案修改后，更加強化了工程內涵，致使該課程除課件外，還需補充相關的教學資源。為此，該課程教學團隊構建了《水環境綜合整治與水體修復工程案例庫》1套，截至2020年，內含9個實際工程案例；《工程案例習題庫》1套，主要針對案例庫中的工程所布置的練習和討論題；《專家講座素材庫》1套，主要為授課教師參加學術交流時所獲得的行業專家可公開的講座內容，有益于碩士研究生拓展視野、了解行業的技術革新和發展趨勢。

(四)采取案例教學和啟發式教學等方法

“污染水體修復技術與工程”課程教學團隊積極思考“科研反哺教學”的教學方法與教學手段，堅持以碩士研究生知識和能力的目標作為最終目的，探究了如何從“以教師為主體”向“以學生為主體”的講授方式的轉變途徑。

1.案例教學法

“污染水體修復技術與工程”是一門涉及內容廣、綜合性強、注重應用的課程。在該課程授課過程中，筆者采用案例教學法將諸多知識點和關鍵的科學問題以實際工程案例為切入點導入該課程教學中，通過對案例進行剖析、講解和討論，使學生掌握修復技術及工程設計要點。同時，該課程的課件及配套教學資源中大量的工程現場圖片和視頻，可以讓碩士研究生對案例形成直觀的認識，激發他們學習和討論的興趣。

2.啟發式教學法

在“污染水體修復技術與工程”課程授課中，筆者十分注重使用啟發式教學法開展教學活動。由于該課程學時有限，筆者對對湖泊富營養化防控和黑臭水體治理技術部分知識內容，分別甄選了團隊教師承擔的“宜興市蓮花蕩富營養化防治工程”和“海口市道客溝黑臭水體治理工程”進行詳細討論，以啟發碩士研究生的思維。以“海口市道客溝黑臭水體治理工程”為例，教師首先介紹道客溝的基本情況(地理位置、河道長度、寬度等)、存在的主要污染問題(包括上游污水匯入量、沿途排污口分布和排污水量、底泥淤積和岸邊帶等)和需要達到的水質治理目標；其次組織學生分組進行治理方案討論，時間約為15～20分鐘，由于時間有限，各小組在課堂上只匯報治理思路和擬采取的治理技術路線，教師作初步點評，并指出其中存在的關鍵問題；最后各小組需在課后繼續通過文獻調研、研討等方式來細化治理方案，并在下次課堂上以PPT形式進行匯報。各小組的解決方案并不唯一，匯報時各小組需闡明方案及其確定依據，其他小組和授課教師可進行提問，最后由教師進行點評總結。通過上述措施，教師與學生充分互動啟發，在營造活躍的課堂討論氛圍的同時，為學生創造了一個解難釋疑的平臺，啟發了學生的思考，幫助學生更好更全面地掌握了知識，訓練了學生的科研素養。

三、“科研反哺教學”理念在碩士研究生課程教學中貫徹落實的效果

(一)提高了學生的學習興趣

近來年，“科研反哺教學”理念在“污染水體修復技術與工程”碩士研究生課程中的實踐結果表明，大量科研成果反哺教學，尤其是授課教師承擔的一些實際科研項目內容的引入，極大地調動了碩士研究生主動學習和討論的熱情，學生愿意自主地去發現問題，提出解決方案，并積極探索項目背后的科學原理，這對學生科研素養的提高具有十分顯著的促進作用。而對即將從事與污染水體修復相關課題研究的碩士研究生而言，更是受益匪淺。碩士研究生通過該課程的學習，使得其在開展正式科研之前，就對本領域的前沿進展有了較為系統的了解，極大地縮短了文獻調研的時間，對提升后續科研質量和高水平成果的產出具有較好的促進作用。該課程自開課以來，教學評價的結果均在95分以上，也從另外一個角度證明了碩士研究生對該課程內容、教學理念及教學方法的認可。

(二)促進學生知識和能力目標的達成

通過“科研反哺教學”理念在“污染水體修復技術與工程”課程中的貫徹落實，碩士研究生不僅掌握了不同類型污染水體治理和生態修復技術的原理、技術特點與適用性等基本知識，而且還運用所學的知識開展有效的污染源解析，識別導致水體污染的主要污染源和污染因子，明確相關約束條件，最終提出污染地表水體的修復方案。這從知識和能力兩個層面促進了培養目標的達成。

經過6年的探索，“污染水體修復技術與工程”課程已形成了一套貫徹落實“科研反哺教學”理念的教學方法，但受該課程學時限制，仍存在以下不足：無法邀請行業專家來為碩士研究生講學，進一步拓展學生的視野；無法開設實踐環節的教學內容，如實驗和現場實習等讓研究生動手操作或近距離接觸的科研項目。這些問題只能借助于碩士研究生培養的其他課程及環節得以實現。未來，筆者及“污染水體修復技術與工程”課程教學團隊會牢牢抓住“科研反哺教學”這條主線，在現有工作的基礎上，不斷探索和改進“科研反哺教學”在碩士研究生課程教學中的實施途徑，進一步提高課堂教學和人才培養的質量。