地學(xué)高校環(huán)境工程課程教學(xué)改革分析

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摘要：響應(yīng)學(xué)校創(chuàng)辦特色和優(yōu)勢學(xué)科的號召，結(jié)合我校地學(xué)背景，根據(jù)環(huán)境工程專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)要求，對環(huán)境工程專業(yè)礦山環(huán)境保護(hù)、地下水污染與防治兩門專業(yè)必修課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革和實(shí)踐，目標(biāo)是努力培養(yǎng)具有礦業(yè)知識背景的環(huán)境工程專業(yè)創(chuàng)新型人才。

關(guān)鍵詞：礦山環(huán)境保護(hù)；地下水污染與防治；環(huán)境工程；教學(xué)改革；地學(xué)背景

河南理工大學(xué)始終堅持面向煤炭行業(yè)辦學(xué)，學(xué)校發(fā)展以礦業(yè)學(xué)科為主體，形成以采煤、礦山機(jī)電、礦山地質(zhì)等地礦類學(xué)科為特色，多學(xué)科相結(jié)合發(fā)展的學(xué)科布局[1]。河南理工大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)成立于1995年，1997年開始招收本科生，迄今已經(jīng)過去20年。專業(yè)建設(shè)過程中，在不斷吸取國內(nèi)高等院校環(huán)境類專業(yè)構(gòu)建經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合學(xué)校學(xué)科發(fā)展方向，形成自己一些特色和優(yōu)勢課程[2]。本文結(jié)合筆者教授礦山環(huán)境保護(hù)、地下水污染與防治等課程的教學(xué)實(shí)踐，依據(jù)我國礦山環(huán)境保護(hù)以及地下水污染與防治等方面的發(fā)展?fàn)顩r，針對目前我校環(huán)境工程專業(yè)礦山環(huán)境保護(hù)和地下水污染與防治課程教學(xué)中存在的一些不足，結(jié)合國內(nèi)外高校實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提出了教學(xué)改革建議。

1我國環(huán)境保護(hù)工作面臨新挑戰(zhàn)和新機(jī)遇

以我國華北平原冬季霧霾為代表的大氣污染日益引起大家重視，霧霾是我國大氣復(fù)合型污染的典型代表，二氧化硫、氮氧化物與揮發(fā)性有機(jī)物等污染物復(fù)合疊加，顆粒物污染嚴(yán)重[3]，而煤炭一直被認(rèn)為是霧霾的主要原因，但是機(jī)動車尾氣以及工業(yè)排污對霧霾的“貢獻(xiàn)”仍存在一定爭議[4]。除了大氣污染，水污染尤其是地下水污染對國人危害最為嚴(yán)重。2016年4月水利部公布《地下水動態(tài)月報》指出目前我國河流湖泊水質(zhì)約有70%不達(dá)標(biāo)，地下水水質(zhì)約有60%不達(dá)標(biāo)，其中有50%的城市地下水污染在加重，從點(diǎn)狀污染走向帶狀、面狀污染發(fā)展[5]。我國東南地區(qū)城市及工礦區(qū)周邊地下水污染最為嚴(yán)重，汞、鉻、錳等重金屬超標(biāo)嚴(yán)重[5]，南方除地下水受重金屬污染外，土壤重金屬污染范圍較大，西南、中南地區(qū)土壤重金屬含量超標(biāo)嚴(yán)重[3]。無論是大氣霧霾污染還是我國南方地下水以及土壤重金屬污染，都與礦業(yè)活動有關(guān)。煤炭開采以及煤的燃燒、金屬礦山開采以及冶煉等過程對大氣環(huán)境、土壤環(huán)境以及地下水環(huán)境造成嚴(yán)重影響，因此礦山環(huán)境保護(hù)工作任重道遠(yuǎn)。為突出地礦類高校特色，我校環(huán)境工程專業(yè)增設(shè)礦山環(huán)境保護(hù)和地下水污染與防治兩門專業(yè)必修課程，分別選擇礦山環(huán)境保護(hù)和地下水污染與防治作為教材[6,7]。目前我國出版的《礦山環(huán)境保護(hù)》教材或?qū)Ｖ?部，《地下水污染與防治》專著或教材2部，反映我國在礦山環(huán)境保護(hù)以及地下水污染與防治方面取得了一定的成就。

2課程教學(xué)改革內(nèi)容與實(shí)踐

2.1教學(xué)改革思路

環(huán)境工程專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的是培養(yǎng)學(xué)生掌握系統(tǒng)的環(huán)境工程專業(yè)知識和技能，受到科學(xué)研究、應(yīng)用研究和工程實(shí)踐的基本訓(xùn)練，具有良好的科學(xué)素質(zhì)及一定的研究、開發(fā)和管理能力的科技人才[8]。學(xué)生畢業(yè)后能在科研機(jī)構(gòu)、高等學(xué)校以及企事業(yè)單位從事環(huán)境保護(hù)以及環(huán)境管理工作等，能適應(yīng)我國礦山環(huán)境保護(hù)要求，具有解決實(shí)際環(huán)境污染的能力[8]。礦山環(huán)境保護(hù)和地下水污染與防治課程作為專業(yè)必修課程，大三學(xué)年開設(shè)，環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生已經(jīng)完成諸如環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境化學(xué)、環(huán)境微生物學(xué)等基礎(chǔ)課程，同時開設(shè)大氣污染控制、水污染控制等專業(yè)主干課程以及環(huán)境地質(zhì)學(xué)以及環(huán)境生態(tài)學(xué)等輔修課程，具備了學(xué)習(xí)礦山環(huán)境保護(hù)和地下水污染與防治課程的基礎(chǔ)知識。通過學(xué)習(xí)這兩門課程，結(jié)合已學(xué)專業(yè)課程，側(cè)重解決礦山活動過程帶來的環(huán)境污染，因此針對這兩門課程進(jìn)行教學(xué)改革。

2.2教學(xué)內(nèi)容改革

目前出版的5部礦山環(huán)境保護(hù)教材或者專著，章節(jié)內(nèi)容形式大致相同，主要針對礦山開采活動過程中出現(xiàn)的大氣污染、水污染、固體廢物、噪聲污染以及生態(tài)破壞等內(nèi)容展開，所述內(nèi)容與環(huán)境工程專業(yè)主干課程多有重復(fù)，使得學(xué)生失去了學(xué)習(xí)興趣，浪費(fèi)教學(xué)資源。礦山開采活動對周圍環(huán)境影響面積、影響程度最大的是生態(tài)破壞，如礦山廢石堆放場、煤矸石堆放場、尾礦堆放場、地表塌陷地、廢棄采石場以及排土場等，對大氣環(huán)境、地下水環(huán)境以及生態(tài)景觀造成嚴(yán)重影響。這些生態(tài)破壞過程伴隨著礦山開采活動全過程，需要具備從礦物賦存、形成，到礦石開采原理及方法以及礦石破碎、篩分以及選礦等一系列知識，對于這些知識和過程的了解和掌握，有利于學(xué)生更全面認(rèn)識礦產(chǎn)資源以及從礦體到成品整個過程廢物的產(chǎn)生過程，從而更有針對性地學(xué)習(xí)相關(guān)污染治理措施，提高學(xué)習(xí)效率。因此礦山環(huán)境保護(hù)教學(xué)過程中應(yīng)補(bǔ)充礦床學(xué)、礦物學(xué)、采礦學(xué)等相關(guān)知識，并將重點(diǎn)布置在礦山廢棄地的生態(tài)修復(fù)上面，使學(xué)生學(xué)習(xí)并掌握礦山廢棄地立地類型、邊坡固定及工程綠化技術(shù)、土壤改良技術(shù)、植物物種篩選和配置技術(shù)以及土壤種子庫技術(shù)，并能開展礦山廢棄地生態(tài)修復(fù)質(zhì)量評價工作[9]，以期畢業(yè)后能快速適應(yīng)礦山企業(yè)的環(huán)境保護(hù)工作。目前出版的2部有關(guān)地下水污染與防治教材或?qū)Ｖ鳾7,10]，但是針對本科生的教材還沒有，因此實(shí)際課程教授過程往往采用壓縮版的研究生教材[10]。我們在采用本教材上課的過程中發(fā)現(xiàn)我校環(huán)境工程本科專業(yè)所學(xué)相關(guān)水文地質(zhì)專業(yè)基礎(chǔ)知識較少，因此在教材講授過程中需要補(bǔ)充環(huán)境水文地質(zhì)方面的基礎(chǔ)知識，同時學(xué)生還需要加強(qiáng)水文地球化學(xué)方面的知識儲備和學(xué)習(xí)。

2.3實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容改革

與其他學(xué)科不同，地球科學(xué)是理論性和應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科[11]，具有非常濃厚的實(shí)踐色彩[12]。目前礦山環(huán)境保護(hù)和地下水污染與防治均為理論授課，沒有設(shè)置實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐環(huán)節(jié)，不利于學(xué)生更深入地掌握相關(guān)知識。結(jié)合我校環(huán)境工程專業(yè)實(shí)習(xí)內(nèi)容，建議在野外實(shí)習(xí)地點(diǎn)，如焦作市封山針公園、中州鋁廠赤泥堆放場、焦作電廠王掌河粉煤灰堆放場等地點(diǎn)為學(xué)生講解一些廢棄地生態(tài)修復(fù)的知識以及目前存在的一些問題；結(jié)合我校水文專業(yè)實(shí)習(xí)基地寶泉水庫，讓學(xué)生在現(xiàn)場了解地下水與地表水補(bǔ)給以及地下水運(yùn)移方面的一些知識，同時針對焦作市淺層地下水污染實(shí)際情況，開展野外采樣，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室水質(zhì)分析，引入穩(wěn)定同位素實(shí)驗(yàn)，說明地下水污染物來源以及遷移轉(zhuǎn)化過程，并采用模擬軟件，模擬地下水運(yùn)移過程。以野外污染場地和實(shí)驗(yàn)室為主要場所，鍛煉學(xué)生實(shí)踐能力，培養(yǎng)創(chuàng)新型應(yīng)用人才[13]。

2.4課堂教學(xué)內(nèi)容改革

目前課程教學(xué)以教師授課為主，考核結(jié)果主要由期末考試成績和平時課堂考核成績構(gòu)成。借鑒國外高等學(xué)校考核經(jīng)驗(yàn)，任課教授課堂講授核心內(nèi)容，同時給學(xué)生指定參考用書。課堂教授過程穿插閉卷考試2次，再加上期中考試和期末考試，整個課程成績由4次考試成績、作業(yè)成績以及課堂考核成績組成，其中課堂考核不再以點(diǎn)名方式進(jìn)行，代之以課堂小測驗(yàn)的形式，10分鐘內(nèi)完成提交，檢驗(yàn)學(xué)生掌握知識的同時，完成課堂考核。

3結(jié)論與建議

(1)礦山環(huán)境保護(hù)和地下水污染與防治專業(yè)必修課程是最能體現(xiàn)我校環(huán)境工程專業(yè)特色和優(yōu)勢的課程，通過理論學(xué)習(xí)和野外實(shí)踐教學(xué)，使學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識，為畢業(yè)后從事礦山環(huán)境保護(hù)工作打下較好基礎(chǔ)。(2)加強(qiáng)和完善野外實(shí)習(xí)基地建設(shè)，結(jié)合現(xiàn)有周邊固體廢物堆放場實(shí)習(xí)基地，開展環(huán)境生態(tài)修復(fù)實(shí)驗(yàn)，豐富實(shí)習(xí)內(nèi)容。(3)加強(qiáng)教師隊伍建設(shè)，目前從事礦山環(huán)境保護(hù)和地下水污染與防治工作的教師人數(shù)少，相關(guān)科研工作不多，無法形成科研促教學(xué)的條件和氛圍，需要增加具備這方面科研經(jīng)驗(yàn)的老師。同時增加這兩門課程的實(shí)踐教學(xué)環(huán)境，特別是地下水污染與防治課程，結(jié)合焦作地區(qū)地下水污染狀況，開展地下水污染研究，讓學(xué)生親自參與，提高實(shí)踐教學(xué)效果。

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作者:張東 楊偉 黃興宇 單位:河南理工大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院