環境科學工程專業環境化學課程教學研究

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摘要:本文依據環境化學課程特點，分析環境化學教學現狀，結合綿陽師范學院環境科學與工程專業課程體系和培養目標，從課程體系的優化設置、教學內容更新與方法的改進、實驗實踐教學以及考核方式多樣化等方面進行改革探索。通過教學改革措施的實施，學生對環境化學學習的積極性、創造性以及實踐操作能力得以提高，實現高素質應用型環境專業人才的培養。

關鍵詞:環境化學;教學改革;課程建設

環境化學是環境科學與工程專業的重要基礎課，主要研究有害污染物在環境中的遷移、轉化和效應[1]。在污染源分析和確定、污染消除和控制、環保策略和措施的制定等方面起著重要的作用[2]。目前環境惡化、礦產資源短缺、土壤退化、生物多樣性減少等全球環境問題日益突出，新的污染物不斷出現，環境化學的研究也在發展[3]。高校環境類專業開設環境化學課程，能夠提高學生對環境問題的認識能力，增強環保意識和對環境污染的防治能力。環境化學課程教學質量的提高能夠為后續專業課程的教學打下基礎，在教學過程中進行改革和創新，培養學生的學習和專業興趣，使學生既能掌握基本理論，又能夠應用所學知識解決環境問題的能力，為培養綜合素質型人才打下基礎。筆者從事環境化學教學工作10余年，文中從課程設置、教學內容更新與方法的改進、實驗實踐教學以及考核等方面（圖1），對環境化學課程進行教學改革探討，望能為高校環境類專業課程的建設和教學的發展提供參考。

1教學現狀

讓學生牢固掌握環境化學課程基礎知識和理論，是環境化學教學的主要教學內容和學生學習的重點[4]。在之前的教學中，環境化學開設在大一上學期，學生的基礎化學知識來源于高中的學習，這是遠遠不夠的，在學習環境化學時感到吃力。因此，在環境化學的學習之前，需開設無機、有機以及分析化學等課程，讓學生掌握牢固的基礎知識。教學時數安排不合理，環境化學教學選用教材為戴樹桂主編的《環境化學》（第2版），共8章內容。原有的48學時太少，應該安排足夠的學時才能夠把理論講完。教學過程中應注重知識的更新和發展，彌補教材內容的不足，使教學內容能夠反映環境化學的理論、方法、技術等的更新。除了理論課，需安排實驗實踐環節，對理論知識進一步鞏固。教學理念和教學模式陳舊，仍然是教師講，學生學，教師的思維占據了主導地位，教學內容局限于教材，學生的創新思維和學習能力得不到培養[1]。課程考核體系面過窄，不應單以期末考試試卷的成績來評定，而應當增加平時（如課堂討論、課程論文和專題報告等）的成績比例，才能對學生掌握知識的程度進行全面考核。實驗教學需讓學生參與實驗前的準備，認真觀察實驗現象和總結，實驗結果應獨立分析。增加綜合設計性實驗項目的比例，讓學生擬定實驗項目和實驗方案，獨立完成。實驗課的考核方式應對動手操作能力、創新能力等方面進行綜合考查。根據上述現狀，針對專業和課程特點，依據培養目標，完善教學大綱，對環境化學進行教學改革，培養綜合素質型的應用人才。

2教學改革

2.1課程設置改革

環境化學課程具有承上啟下的作用，在學習環境化學之前，先開設“環境學導論”進行專業引入，讓學生對環境問題和所學專業有初步的認識。在課程學習之前，增設“無機化學”“有機化學”“分析化學”等相關基礎課程，為環境化學知識的掌握打下基礎。在培養方案的設置中，在大一上學期開設“環境學導論”“無機及分析化學”“有機化學”等基礎課，環境化學安排在大一年級第二學期。環境化學共8章內容，應根據培養目標以及專業要求，對各章節內容進行選擇和側重，選取第二、三、四、五、六章節作為重點教學內容，理論學時增加到64學時。實驗環節設置28學時，包括基礎驗證性實驗和綜合性設計性實驗，基礎性實驗鍛煉學生的動手操作能力，綜合性實驗鍛煉學生獨立實驗以及分析問題的能力。

2.2理論教學改革

環境化學課程理論基礎較強，涉及的反應機理及過程較多、較難且枯燥乏味，改變傳統的教學模式，探索有效的教學方法和手段成為必要。教學內容也應與時俱進，補充新的研究成果和發展趨勢。2.2.1內容的更新和補充環境化學教材的更新滯后于其新理論、方法和技術的發展，應及時對教材以及教學內容進行補充，添加最新科研成果、案例及相關的環境保政策等，提高學生的學習興趣，擴展知識面。（1）前沿知識的補充和介紹。補充反映環境化學發展的前沿信息，使學生能夠及時了解環境化學的發展趨勢。在大氣環境化學一章中，補充的主要內容有：臭氧與PM2.5一樣，成為夏天空氣中的首要污染物，成為環保研究的新課題；氣溶膠污染了空氣，但是卻能抵消溫室效應；在無氟空調和冰箱的生產中，新型制冷劑的使用減少了對臭氧層的破壞；冬季的霧霾天氣給人類健康帶來的危害，垃圾焚燒產生的二惡英對環境的危害。在水環境化學一章中，以太湖、滇池藍藻的爆發，青島滸苔的大量生長來講述水體富營養化，并探索氮磷等污染物在水環境中的空間分布和轉化過程；典型持久性有機污染物（POPs）如有機氯農藥等的來源、分布特征、輸入途徑等的研究成果；西昌邛海人工濕地生態修復原理等研究成果；成都市活水公園人工濕地凈化水的典型例子等，并把筆者在科研中對水生植物吸收氮磷的研究成果進行補充，讓學生了解前沿知識。在土壤環境化學中，補充超積累植物東南景天、蜈蚣草等對土壤重金屬的修復情況等。（2）當前環境熱點問題探討。例如“垃圾圍城”,城市生活垃圾的不斷增長,高速發展中的中國城市，正在遭遇“垃圾圍城”之痛。農業生產過程中，化肥及農藥的施用、作物秸稈、廢棄農膜、畜禽水產養殖產生的廢棄物、農村生活污水和生活垃圾等使農村遭遇面源污染。飲用水安全問題是廣大民眾關注的重大的民生問題，保護好飲用水和水源地，直接關系到民眾的健康和利益。“環境激素”以及“持久性有機污染物”的危害是近年來被廣泛研究和討論的內容。冬季在我國多數城市出現的霧霾天氣PM2.5等都是環境熱點問題，通過在課堂教學中進行討論，拓展了知識面，并激發學生的研究興趣。（3）專家進課堂，進行專題報告。邀請學科和行業專家進行專題講座，使學生了解國內外環境化學學科的發展現狀。安排本市環保局工作人員、環境監測站工程師以及環保工程師進行專題講座，引入前沿內容，并且對以后的就業方向、理論知識的重要性有更深的認識。2.2.2教學方法的改革和創新（1）結合區域特點,開展案例教學。以世界公害事件為例（如水俁病、痛痛病事件），通過多媒體，展示大量的污染圖片。補充環境污染視頻資料，展現污染情況，增強學生對污染的感性認識。在講述大氣環境化學時，展示倫敦煙霧和洛杉磯煙霧事件等的圖片，讓污染狀況呈現，配上文字說明，讓學生記憶深刻。結合本地的污染事件進行講述，四川沱江特大污染，綿陽市涪江污染事件，草溪河的污染。大氣污染以成都霧霾紅色預警以及綿陽市越來越嚴重的霧霾天氣為例。通過把身邊的環境污染問題與環境化學結合起來，讓學生感受環境污染的嚴重性以及學習知識的重要性。（2）利用網絡資源、網絡技術，開展多媒體教學。多媒體教學利用圖片、視頻、聲音等先進教學技術，內容更加形象生動。在過程模擬、解決抽象問題、列表比較等方面能夠克服傳統教學的不足。例如：在講解影響污染物遷移的天氣形勢（熱島效應、海陸風、山谷風）的時候，通過制作動畫演示氣流以及污染物的遷移過程，形象直觀。在講解水環境中顆粒物的吸附作用時，通過圖片、動畫演示、表格的形式表現表面吸附、離子交換吸附以及專屬吸附之間的差別與聯系。當前環境問題通過圖片展示，例：大氣污染圖片（工廠污染氣體排放、汽車尾氣、霧霾天氣）、水污染圖片（污水排放、富營養化、赤潮）、土壤污染（農藥化肥污染、生活垃圾、重金屬污染）。通過電視、網絡和其他新聞媒體收集相關素材，豐富課堂教學內容，讓學生了解當前環境污染的嚴峻形勢。多媒體教學過程中，學生可以把幻燈片拷貝下來，課后再去認真消化，使學生能精力集中地聽取難點。通過郵件、QQ聊天工具等及時解決學生學習中遇到的問題，用QQ群分享課件、電子教案和環境視頻等資料，及時和學生進行交流溝通，掌握教學狀態和效果。（3）互動式和研究性教學。根據環境化學課程的特點，對教學內容進行設計，教師講授后、師生互動進行討論。每次討論課后，提出與下次教學內容相關的討論題目，進行分組，例如：曾討論過的議題有“草溪河的水葫蘆哪里來”“現在的農村還是小時的農村嗎”“垃圾圍城”等。讓學生主動去查閱相關資料，認真思考，等上課時，根據相關議題進行發言和討論。在講解酸雨的形成時，提出議題“貴陽和蘭州的降水”，讓學生對比兩個地方的降水pH值不同的影響因素并進行討論，總結降水pH值的影響因素。通過分組討論，最后小組長發言，讓學生歸納總結，教師進行補充講解，鍛煉學生分析問題的能力。研究式教學通過分組，給出學生研究議題如“安昌河污染源調查”“草溪河富營養化問題”，分析污染形成原因、特征、危害并提出治理措施。

2.3實驗實踐教學改革

現階段的實驗教學中，多數是以教師為主體的模式，實驗教師準備好實驗所用樣品、藥品試劑、耗材等，實驗前教師把實驗目的、原理、操作過程、結果計算方法、注意事項等講得很清楚,之后學生按照實驗步驟和規程完成實驗。學生沒有去思考，無法從實驗中獲取知識和技能,不能提升學生實踐和創新能力。因此，對環境化學的實驗教學進行如下改革。以學生為主體，教師進行指導，通過工作任務的分配，讓學生參與試劑準備、采樣布點、實驗用品和儀器準備的整個過程。例如：在地表水溶解氧測定實驗中，依據實驗要求制定任務分配表，并讓學生分小組并相互協作完成。在實驗中，引導學生對實驗現象以及實驗中出現的問題進行分析，培養分析和解決問題的能力，且增強了團隊和作的精神。環境化學實驗時數為28學時，設計7個實驗，分為基礎驗證性實驗和綜合設計性實驗。基礎驗證性實驗培養學生的基本操作能力，加強理解教學中的理論知識。綜合設計性實驗系統應用所學基本理論、實驗知識和操作技能，在老師的引導下，設計實驗去解決實際問題。基礎實驗包括大氣中TSP測定，有機物的正辛醇-水分配系數，水中溶解氧測定等，通過實驗記錄現象以及結果，并進行分析，形成總結報告，教師根據實驗過程和結果予以點評。綜合設計性項目如：校內河流草溪河水水質評價等，分小組寫出設計方案，在教師論證其可行性后小組開展并完成實驗，撰寫實驗報告或小論文[5]。除了課程實驗，還安排課程的見習，包括到綿陽環保局、垃圾填埋場、綿陽永興污水處理廠等實習基地進行參觀學習，使學生擴展了基礎理論，開拓了眼界，增強環保的責任感以及學知識的主動性。

2.4考試方式改革

課程考核能夠讓學生進一步了解、鞏固、歸納和總結所學知識。采取教學全過程考核，考核內容包括：期末閉卷考試、平時成績（作業、討論和論文）、實驗操作、實驗報告及其科研小論文等多種形式，既重視結果又重視過程。將理論課成績分為兩部分，平時成績占20%(作業10%；討論5%；課程論文5%)和期末筆試成績50%；實驗課成績占20%，考勤成績10%。考核內容以應用為主，主要考核學生掌握和應用知識的能力[6-7]。

3成果與展望

通過對環境化學課程教學的改革，取得各方面的進展。通過案例教學、聯系當前環境污染以及熱點問題，激發了學生對環境化學學習的興趣，拓寬了知識面。通過互動式和研究性教學，培養了學生探索和創新的能力。實踐環節，鍛煉了學生獨立實驗的創新能力以及協作能力。鼓勵學生進行學生科研項目的申報，已有兩組2015級學生申報兩個學生科研項目，關于草溪河水質監測以及污染治理。學生主動參與教師的科研，積極申報學校的學生科研和創新項目，培養了獨立科研的能力。環境化學課程教學改革和建設是一項長期的系統工程，需要有步驟、有計劃的開展課程建設和改革，將課程建設落在實處，優化學生的知識結構和能力結構，走產、學、研結合之路，才能培養高質量和創新應用型人才，適應社會發展的需要。

參考文獻

[1]高樹梅,翟志才.“環境化學”課程多樣式教學改革實踐[J].中國電力教育,2011(32):118-119.

[2]胡星明.高校環境化學教學模式的探索和實踐[J].合肥師范學院學報,2010,28(3):111-112.

[3]王強.多媒體教學在環境化學課程中的改革與實踐[J].西南師范大學學報:自然科學版,2011,36(6):178-181.

[4]鄭永紅,張治國,姚多喜.環境化學課程教學改革與實踐[J].淮南職技術學院學報,2012,12(2):62-64.

[5]齊云,遲杰,魯逸人.環境化學實驗教學之改革[J].實驗室研究與探索,2008,27(12):104-106.

[6]馬麗,李華,李輝.資源環境科學專業分析化學課程教學改革的研究[J].科教文匯,2015(7):50-51.

[7]張寒冰,唐艷葵,閤明勇.環境化學教學改革探討[J].廣州化工,2011,39(17):118-119.

作者:李華 馬麗 李輝 單位:綿陽師范學院資源環境工程學院