多元化环境化学课程教学模式的构建

秦鹏飞 潘星任 李宝 赵敏 邱继彩

摘  要：环境化学是环境科学与工程专业本科生的一门专业基础课程。在“厚基础、重能力”的办学理念指导下，以“知识探究、能力培养、人格养成”的创新人才培养理念为目标，以提高学生的专业素养为原则，文章主要从“优化教学内容、创新教学方法、多层次实践教学、学生评价方式改革”几个层面进行了环境化学课程的优化建设。改革过程中将课内与课外结合，教学与应用实践、科研有机结合，不断创新教学方法，切实提高了教学效果和教学质量。

关键词：环境化学;教学改革;课堂教学模式

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：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

随着现代环境问题的日益突出，对环境人才的培养更是得到国内外各阶层，特别是教育界的广泛关注。环境科学与工程是工学、理学、医学等的交汇，也是化学、生命科学、医学、物理学等的交叉学科。环境化学是环境科学中的重要分支学科之一。它主要运用化学知识，研究大气、水、土壤等环境介质中化学物质的特性、存在状态、化学转化过程及其变化规律、化学行为与化学效应的科学。环境化学的研究具有综合性的特点，化学无疑是主要的理论基础和技术基础，但还需要配合生物学、地学、物理学、气象学、数学等多种其他科学方法，进行综合的多方面考察与分析。它是研究环境与生态、环境与生物与人群和谐发展的基础;也是环境污染生物监测和生物治理的理论依据。这门课程的目的是通过学习使学生掌握环境化学的基本知识、原理和实验技能，了解环境化学的发展前沿，激发学生的科研兴趣，提高学生素质、实际工作技能、认知思维和创新能力，并学会从化学的角度寻求治理环境问题的方法与途径。在夯实学生基础能力并兼顾环境化学的系统性、前沿性和创新性特点，我们主要从以下方面进行了课程的改革。

一、课程内容的优化

鉴于环境化学课程本身具有理论体系复杂，联系和解决实际环境问题，内容更新速度快等特点，所以授课坚持以基础知识为主，兼顾前瞻性、科学性的原则，广泛地吸收和整合国内外先进研究成果，形成具有专业特色的课程教学内容。课程以戴树桂主编的国家级规划教材《环境化学》为主讲教材，同时以《Environmental Chemistry》等为辅助教材和国际英文期刊，在教学内容上抓住基本理论和方法，重点介绍大气、水环境化学部分，精心设计每堂课程和授课教案，及时调整更新，紧跟学科发展前沿的最新动态。在此基础上，研制与之配套的中英文电子课件，建立环境化学试题库和环境化学参考文献资料库，极大丰富教学资源，形成纸质教材与电子资料共存、中英文教学资源共辅的多层次教材体系，以保障教学的全面性、实时性和前沿性。本课程内容全面合理，且逐步更新，每一章节内容先基础、后能力的模式能引导学生循序渐进地学习知识并提高能力，能适应不断发展变化的社会需求和人才培养需要，课程的理论和实验教学内容分工恰当、相互支撑，满足对环境工程专业学生创新创业能力的培养。

二、课堂教学模式的创新与多层次实践教学

（一）引入课堂教学新模式

根据环境学科综合应用性的特点，本课程以课堂教学与实验教学密切结合的方式组织教学活动，课堂理论教学坚持“学生为主体，教师为主导”的理念。在课堂讲解中，采纳“启发式教学”方法，变灌输为启发，变被动为主动，引导学生在学习过程中主动地提出问题，主动地思考問题，主动去发现、去探索，使教师在培养学生的批判性思维与探索精神的同时，做到教学相长，并引入“案例研讨、专题讲座、项目任务驱动”等新模式促进学生自主学习能力的培养。

在课程讲解过程中，“以问题为中心”，创造情景，提出问题，培养学生的问题意识，激发学生的好奇心与求知欲，引发学生深入思考，进而使学生积极主动地参与到课堂学习中，而不是让学生只做一个倾听者。在新知识点讲授之前，针对拟讲授的主要内容，利用学生熟悉的日常生活现象和一些公害事件引出本章的问题或概念。另外，以提问的方式导入，抓住学生的注意力，使学生明确学习目的和了解这一内容要解决的问题，激发学生积极思维，使学生处于学习的主体地位。这样可以使学生能够很快进入学习状态，积极思考问题，使由“被动”变“主动”，积极地参与到课堂教学中，有效提高了教学质量。另外，为了加深学生对重点内容的理解，可以邀请同学向全班总结、讲述课程重点难点以及在学习过程遇到的问题，或以提问的方式，让同学回答。这样既提高了学生的主体参与意识，发挥其主观能动性，同时也加强了教师与学生的互动，锻炼了学生的语言表达能力，提高了学生的自信心。在整个授课过程中，教师要注意合理的设计教学内容的广度和深度，在以问题为中心的研究型教学中由知识的传递者过渡为学生学习的引导者。

在课堂教学中要充分体现“教师为主导，学生为主体”的内涵，发掘学生的创新思想，提高学生的创新能力，这是研究型教学中所强调的关键。所以，在课程建设中引入了“案例研讨、专题讲座、项目任务驱动”等新的教学模式，加强学生自主学习能力的培养。案例研讨主要是选择经典环境案例（如松花江流域水污染）和最新环境污染问题，安排学生课前进行文献调研，在课堂开展发言并研讨，最后进行小结反思，启发学生思考。专题讲座主要是聘请环境领域专家学者将最新的科研进展和亟待解决的问题以讲座的形式讲授给学生，使学生了解相关领域的前沿发展。项目任务驱动模式是在贯彻研究型教学的思想和启发式教学方法的推动下，选择目前环境化学领域的环境问题（如大气颗粒物中的PM2.5，臭氧层损耗）设立主题论坛，将学生分成多个学习小组，每组自选一个案例，课下成员搜索学习相关内容，合作完成汇报材料，课上以主题报告的形式进行答辩和交流，增强学生的主观能动性，激发学生思考，分享彼此经验。通过这种形式，让学生走上講台，发表自己的观点，展开学生与教师间的讨论。这样既激发了学习兴趣，活跃了课堂气氛，又开阔了学生的视野，还培养了学生之间相互合作、相互交流以及语言表达的能力。同时，学生通过对一些抽象的专业知识查阅相关资料，并结合教师的讲解，加深了对内容的理解和掌握程度，系统归纳的能力得到了提高，达到举一反三，触类旁通，更为今后对知识的应用打下了坚实的基础。

（二）启用双语教学模式

环境化学是一门借助多个学科成长起来的科学，随着现代生物技术和信息技术的迅猛发展，其研究领域、理论基础以及研究方法正发生着巨大的变化。目前使用的环境化学课本虽然基本知识涵盖比较广，但毕竟书本的更新速度很慢，一般是三至五年甚至更长。这就需要我们能及时了解学科发展的动态，在课堂授课中补充最新内容，介绍新的科研成果。考虑到环境化学专业代表性很强，兼有基础和应用两方面的性质，因此在借鉴国外环境化学相关教材基础上，将“双语”引进课堂，采用中文为主、英文为辅的双语教学模式，引入英文专业词汇、重要的英文概念框图和案例，把课程内容和实际的研究结合起来，给学生提供与所学内容紧密结合的中英文研究文献，启发、引导学生学习该领域的基础知识与前沿研究课题的结合。这样一方面在理解环境化学原理与过程的同时，逐步接触并丰富专业英语，培养了学生的兴趣以及应用英语的机会，并积累了专业词汇，为以后文献的查阅奠定了一定的基础;另一方面，丰富了教学内容，将单调的理论知识联系当前的研究进展，在教学中吸纳国际最新理念和技术信息，开拓了学生的视野，激发了学生的兴趣，使环境化学教育能够同国际先进教学理念和教学方法接轨。

（三）多层次实践教学

在环境化学课程建设中，我们引入了研究型教学理念。研究型教学并非是纯粹的科学研究，而是一个教学过程，其中有机地渗透并运用了研究的思想观点，过程以及方法。一方面，结合研究，可以使教学更具有新意、深意、广度;另一方面，将研究融入教学中，使研究更有灵感、活力和动力。同时，也可以把自己的研究与教学紧密结合起来，吸引学生参与研究。因此，搭建起“研究”与“教学”的桥梁，处理好研究与教学的源流关系，显得尤为重要。

因此，在实验教学方面，课程建立“科研与教学相结合”的教学方式，一方面将团队教师的科研课题融入教学内容，使学生了解最新研究成果和学科发展动态;另一方面建立环境化学兴趣实验室，在完成基础型和综合型实验外，鼓励学生进行探索性研究，争取做到每一个小组都能设计出一个较抓紧科学前沿的实验。开放式实验教学不仅帮助学生理解课堂理论知识，掌握实验操作方法，更能锻炼学生的实践能力和创新能力。在教师的引导下，学生通过自己选题，查阅相关资料，并设计探索性实验，锻炼了动手操作能力和科研能力。这种多层次、立体化的实验项目的开发有助于调动学生的主动性和能动性，达到以科研反哺教学的目的，并提高学生环境化学方面的综合水平。总之，在教学过程中，将课内与课外结合，教学与应用实践、科研有机结合，不断创新教学方法，切实提高教学效果和教学质量。

三、现代信息技术与教学的融合

环境化学的教学内容多，许多知识点讲解起来枯燥无味，并且存在较多的基本概念和作用机制等理论研究，不便于学生理解记忆。通过多媒体技术将其编写成文字简洁、图表线路清晰的教学文件脚本，这样既便于教师讲授，也便于学生理解和掌握。另外，环境化学是一门应用性很强的学科，通过将多媒体引入教学，在引导学生学习基础知识之余，可以利用一些图文并茂的多媒体教学课件将抽象难理解的化学现象原理设计成具体生动的动画和视频，将教学内容立体化和多样化，从而加深学生对教学内容的理解，激发学生的兴趣。

如果单纯采用多媒体课堂教学，人机间的对话取代了教师的作用，这并不利于学生对知识的记忆，更不利于学生主动性学习的培养。所以，在多媒体教学手段下，要充分发挥网络教学优势。根据教学内容、任务和目标，我们建设适合环境化学课程特点的网络硬件环境和内容丰富的教学网站，积极拓宽教学空间，引导学生自主探索，参与网络学习与讨论，培养学生自学和主动获取相关信息的能力。网络教学平台除了包含教学大纲、教学课件、课程录像、参考书目等传统项目外，还开设“学海导航”和“科苑拾贝”等板块，提供相关科研论文，与本课程相关的环境热点问题、环保题材电影及最新环境污染案例与报道，以便于学生进行自主探索学习，增强其对环境热点问题的关注，提高环境保护责任感。同时配备了与实验内容相配套的网上视频实验，拟开设仿真实验，实现理论与实践“无缝”对接、实时统一。另外，团队教师在线对学生的疑难问题进行解答和交流，促进了师生之间的深层互动，线下通过QQ、E-mail、微信和雨课堂等网络工具有效延伸。智能手机的普及和高校网络的建设，为运用网络进行学习提供了极大的便利。

环境化学这门科目涉及知识范围广、内容多、难度大，单纯依靠老师的课堂教学难以完成良好的教学任务。运用雨课堂这种新兴教学工具，学生可以进行课前预习，做到心中对于每节课程都有很好的把握，及时发现自己不懂的知识点，在幻灯片下提出自己的疑问，方便老师在课堂上着重讲解;课下方便及时推送资料作业以巩固学生知识。另外，雨课堂可以形成考勤、作业情况、考核成绩的大数据，方便老师在最后考核过程给出课堂表现分数。通过将现代信息技术与教学融合，既可以弥补环境化学内容多而课时少，辅导答疑时间有限的缺陷，也有利于学生与老师沟通，学生释放自我，改善教学效果，提高学生自主学习和协作学习的意识。

四、学生学习评价方式的改革

本课程建立多样化的“过程性”评价方式，主要包括课堂考评、主题论坛、课堂作业、测验考评、实验报告和期末成绩，杜绝以一次期末考试的方式衡量检验学生的学习情况，力争做到全方面过程考核。课堂考评主要包括考勤、课程笔记和互动情况，可以以“雨课堂”中学生的综合表现进行评定;主题论坛作为特色考评方式，考察的是学生合作学习的能力，以小组的形式进行主题讲座，由同学和老师共同评分来完成，激发学生的参与积极性。课后作业从完成及时、质量与书写规范等方面來考察学生对知识的掌握程度。测验考评主要是定期的单元和阶段测验，能详细具体了解到学生对各章节的掌握情况，及时发现学生在学习中出现的问题;实验报告从实验记录和结果的整理分析评价，学生自行设计实验可按贡献值大小适当加分;期末考试加大案例分析和归纳总结题型的比重，引入对课外学习内容的考查，将考核内容综合化与多元化，凸显实际问题分析和应用能力的要求。将过程化的学生评价模式与多元化的教学模式相辅相成，有效提高。

五、结束语

课程建设中，通过不断精选教材和优化教学内容，形成多层次的教材体系，突出学科前沿。课程建设中通过引入案例研讨、专家讲座、主题论坛、双语教学等多种方法，建立以“学”为中心的新模式，形成课堂教学与课外自学相结合，教师被动教学与学生主动学习相结合，学生讲座和师生讨论相结合，认知学习与探究学习相结合的多元化教学方法，引导学生学习和激发学生思考，建立积极探索、主动思考、主动创造为基本学习方式，培养学生的批判精神与创新思维。同时，建立内容丰富、交互性好的校园网络教学平台，为学生提供在线学习平台、辅导答疑空间、在线习题库等，有利于学生的自学，为师生的互动创造良好平台，激发学生的学习兴趣，提高其学习主动性，增强学习效果。另外，开展多层次的实验教学体系，将教学与科研相结合，鼓励学生积极参与科研和创新创业项目，提升学生发现问题和解决问题的能力，加强学生创新精神、科研能力和团队精神的培养，对学生的素质教育有积极作用。经过以上的教学实践方法，已经形成了具有一定特色的环境化学教学体系， 并且取得了比较好的教学效果。从总体上看，通过对以上教学方式的探索，环境化学的教学水平有了明显的提高，教学效果也受到了学生的肯定，从而为以后进一步的教学改革打下了较好的基础。

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