“半开放式”环境化学课程教学的探索与实践

迟 杰

(天津大学环境科学与工程学院，天津 300350)



“半开放式”环境化学课程教学的探索与实践

迟 杰

(天津大学环境科学与工程学院，天津 300350)

环境化学是环境科学专业的专业必修课。随着社会经济的发展，人类活动引起的环境化学问题日益增多，对环境化学提出了新的挑战，反过来也促进了环境化学的发展。为了使学生在掌握环境化学专业基础知识的同时，能及时了解环境化学领域国内外的最新研究动态，我们尝试了“半开放式”教学模式，通过线上和线下互动、理论与实践相结合等方式，取得了比较满意的效果。

环境化学；半开放式；教学探索和实践

环境化学是研究化学物质，特别是危及环境质量的化学污染物在环境中运动规律及其防治的科学，在了解污染物来源、消除和控制污染，以及制定环境保护决策提供科学依据方面起着重要作用。随着社会经济的发展，人类活动引起的环境化学问题日益增多，对环境化学提出了新的挑战；同时，随着我国对环境问题日益重视，人们对环境质量的要求不断提高，使得培养高质量的环保人才刻不容缓[1]。为了最大限度发挥该课程的作用，最终达到培养环境保护专门人才的目的，使学生在掌握环境化学专业基础知识的同时，能及时了解环境化学领域国内外的最新研究动态，我们尝试了“半开放式”教学模式并取得了比较满意的效果。

1 将以教师授课为主，改为以学生为中心，加强师生互动

我校本科生培养计划中《环境化学》课程的课时共计64学时，其中课堂授课48学时，实验教学16学时。由于课程时间有限，采取以教师讲授为主的传统授课方式，学生主要是被动接受知识，缺乏学习的主动性[2]。即使中间查问一些问题，效果也不尽人意，不能达到最佳效果。因此，既要学生具有扎实的理论基础，又要学生能够及时掌握学科发展动态，仅利用课堂有限的时间是难以实现的。针对这个问题，我们尝试了将以教师授课为主，改为以学生为中心，加强师生互动。

首先，结合每一章节的内容提出讨论问题，让学生课下查询资料，然后在课堂上进行展示和讨论。例如，在大气环境化学一章中学生们针对我国大气污染的成因及其控制进行了讨论。通过查阅资料，同学们发现京津冀是我国雾霾高发地区。导致京津冀雾霾高发的主要因素是：污染排放量大(工业排放、汽车尾气、燃煤排放)和特殊的地形气象条件等因素对京津冀地区雾霾的形成起到决定作用。从地形上看，京津冀地区西侧是南北走向的太行山脉，北侧是东西走向的燕山山脉，东临渤海湾，南接中原，整体呈现西北高、东南低的地形特点。冬季，从蒙古草原呼啸南下的北风，由北向南依次刮过京津冀地区。华北平原中南部成为北京空气污染扩散的下风向。风力够大、持续时间够长，空气污染物会继续向南驱散，“刮”出一个蓝天。天气静稳，或刮东南风，本地污染和从外部输送的污染相互叠加，层层累积，容易形成严重的空气污染。从污染排放上看，北京、天津、石家庄等城市，电厂、锅炉和机动车保有量较大，城市运行带来的各类污染物排放量非常大，超过了这一地区本身的环境容量和自净能力。

再有，充分发挥网络教学的优势，加强网络教学平台建设。随着科学和经济的快速发展，环境化学的内容不断更新。教科书上的内容往往存在滞后于学科发展的现象。因此，我们根据学科的发展动态，在课上及时更新的同时，还将近期的文献资料上传到网上供学生课外阅读。例如，在水环境化学一章，传统理论认为非离子性有机化合物在水溶液体系中主要是分配作用。但是，在近20 年的大量实验中常出现非线性的吸附现象，如后期慢的吸附和释放、吸附解吸的滞后性、溶质与溶质的竞争，这些都不能用简单的线性分配模型进行合理解释，也就无法再用线性模型预测疏水性有机物在环境中的迁移转化趋势。有学者认为土壤/沉积物中的有机质(SOM)是高度不均一的吸附剂，提出了多元反应模型，SOM 结构上的异质性可以影响吸附等温线的线性和主要吸附机制，SOM 对有机污染物的宏观吸附是由一系列线性的和非线性的微观吸附反应组合而成[3]。之后，又将土壤/沉积物中可吸附有机污染物的组成部分分成无机矿物表面、无定形的土壤有机质(软碳)和凝聚态的土壤有机质(硬碳) 3 个部分，前两者的吸附以分配为主，速度较快，后者吸附为非线性，速度相对较慢，解吸也是如此[4]。学生们反映到“课外阅读部分有中英文的文献。这些文献让我了解到目前环境化学领域最新热点问题。英文文献更锻炼了我专业英语的能力。希望以后多给一些这样的文献，让我们知道自己所学的基础知识在实际中可以有哪些应用”。

2 强化理论与实践相结合

环境化学是一门实践性和应用性很强的学科。通常课堂教学主要是基础知识和原理的讲解。虽然课堂教学过程中会穿插一些例子辅以说明，但是效果往往有限。环境化学实验也是环境化学教学中的重要组成部分，是培养学生的实践能力和创新精神的重要手段[5]。环境是一个整体，需要让同学们将这各章节联系起来，建立环境整体观。但是已有的实验内容通常只是一个个孤立的实验设计(例如，有机物的正辛醇-水分配系数)，不利于学生从环境这个整体上了解实验内容与污染物归趋间的关系，从而也在一定程度上影响了学生的学习热情。

为了解决这个问题，我们尝试将课堂上的基础知识和原理、实验教学、实践课程三者有机结合。例如，在水环境化学一章介绍了水体富营养化产生的原因和危害。水体富营养化是指由于过量的氮、磷等营养元素排入到地表水体中，使藻类等水生生物过度繁殖。由于藻类生长周期短，其死亡后被需氧微生物分解，不断消耗水中的溶解氧造成水体缺氧，同时不断产生硫化氢等气体，致使水质恶化，造成鱼类和其他水生生物大量死亡。结合水体富营养化问题，我们设置了环境化学实验“水体富营养化程度的评价”。通过实验，学生们了解了评价水体富营养程度的指标和评价方法。不仅如此，我们还进一步结合实践课程，让学生们实地考察了富营养化水体。学生们了解到富营养化一般可以分为四种类型：藻型、草型、草藻混合型和异常营养型。草型富营养化水体表现为大型水生植物(挺水植物、沉水植物、漂浮植物和浮叶植物)大量生长。虽然水体富营养化会引发一系列环境问题，但是反过来，也可以人为利用大型水生植物进行水污染控制[6]。

在实验内容上，为了让同学们进一步认识已有环境化学实验的目的和意义，我们增设了模拟实验“QWASI模型对湖泊中有机污染物环境归趋的动态模拟”，让学生们从多介质环境的角度了解污染物进入环境后在各环境介质之间重新分配、转移与转化过程，并取得了很好的教学效果。学生们反映到“通过对“QWASI模型”的实际操作，自己对软件模型有了初步了解，更加能够知道哪些因素对有机污染物在环境中的行为有影响，深化了课本知识”。

3 结 语

为了使学生在掌握环境化学专业基础知识的同时，能及时了解环境化学领域国内外的最新研究动态，我们尝试了“半开放式”教学模式。将以教师授课为主，改为以学生为中心，加强师生互动；强化理论与实践相结合，将课堂上的基础知识和原理、实验教学、实践课程三者有机结合。通过这些教学改革方法，激发了学生的学习热情，培养了学生的学习能力。实践证明, 这些措施对于提高环境化学的教学质量起到了积极的作用。

[1] 陈娟荣.大学《环境化学》教学实践与改革探讨[J].江西化工,2015,32(4):24-25.

[2] 赵宽,李法松,钮志远,等.环境化学课程教学改革的探索与实践[J].安徽农学通报,2015, 21(14): 169-171.

[3] 罗雪梅,杨志峰,何孟常,等.土壤/沉积物中天然有机质对疏水性有机污染物的吸附作用[J].土壤, 2005, 37(1): 25-40.

[4] Cornelissen G, Rigterink H, van Noort PCM, et al.Slowly and very slowly desorbing organic compounds in sediments exhibit Langmuir-type sorption[J].Environmental Toxicology and Chemistry, 2000, 19(6): 1532-1539.

[5] 迟杰.优化环境化学实验，提高学生综合素质[J].广州化工,2014,42(23):186-187.

[6] 种云霄,胡洪营,钱易.大型水生植物在水污染治理中的应用研究进展[J].环境污染治理技术与设备,2003,4(2):36-40.

Exploration and Practice on “Half Open” Style in Environmental Chemistry Teaching

CHIJie

(School of Environmental Science and Technology, Tianjin University, Tianjin 300350, China)

Environmental Chemistry is one of the compulsory courses for the students of Environmental Science.With the development of social economy, problems of environmental chemistry caused by human’s activity increase day by day, putting forward new challenges for Environmental Chemistry and in turn promoting the development of Environmental Chemistry.In order to make students master the basic professional knowledge as well as the latest research trends at home and abroad in the area of Environmental Chemistry, “half open” style was discussed in Environmental Chemistry teaching by interaction between online and offline and combination of theory and practice.Better teaching results were obtained.

Environmental Chemistry; “half open” style; exploration and practice

迟杰(1964-)，女，教授，主要从事环境化学研究以及相关教学工作。

G421

B

1001-9677(2016)019-0211-02