基于教学- 科研有机融合的《环境学概论》教学改革

沈芳芳 罗昌泰 刘文飞 吴春生 袁颖红

创新型国家主要依靠科技创新形成日益强大的竞争优势，创新型人才资源则成为提升国家竞争力的核心因素。教学与科研成为高等学校生存和发展以及人才培养，尤其是创新人才、精英教育的两大基本法宝（刘嫦娥等，2018）。教学与科研之间存在的问题是高等本科教学中最根本的问题，创新型人才培养中教学与科研的融合是一条非常重要的途径。如何培养学生的科研意识、研究能力和创新精神是对大学生进行素质教育的重要内容，也是每个国家在发展的道路上不可缺少的一个重要因素（王廷明等，2017）。

对于水利水电工程专业来说，前期对水利相关专业基础知识（如，《水文化概论、水利工程概论》等）具有一定的积累，但对生态环境方面的知识相对薄弱。《环境学概论》是一门数学与自然科学类课程，2 个学分，32 个课时，该课程是后期《生态学概论、工程项目管理、水利工程管理、大坝安全概论、水灾害防治》等课程的基础。近年来，随着该学科前沿发展和产业战略需求促使学生对知识的需求越来越多元化，教学内容和课程结构也需不断增多和加深以跟上发展的步伐。以南昌工程学院为例，在《环境学概论》课程的教学中，系统分析将科研融入该课程教学中的一些探索与实践，获得以下几点体会：

1）优化教学内容，在授课内容中列举科学问题、渗透学科前沿研究，加强学生科研探索能力和科研意识；2）改变教学模式，在授课方式中增加“教”“学”互动，强化大学生创新能力；3）依托课题与实践，在复杂工程中正确对待环境保护与可持续发展的关系。

1 优化教学内容，授课内容中列举科学问题、渗透学科前沿，加强学生科研探索能力

本课程参考的教材是曲向荣2015 年编著的《环境学概论（第2 版）》，科学出版社。针对《环境学概论》课程内容在授课计划中对课程章节内容进行课时分配时突出章节的教学重点和难点。如，对于教材涉及的章节内容重点以各类（大气、水体、固体废弃物、物理性和土壤等）污染及其防治（第4- 9 章）和从生态环境保护的角度对水利水电工程复杂问题的具体指导（第10- 11 章）作为讲授内容。第4- 9 章着重讲解环境污染的主要特征、来源、影响因素、危害和防治措施；第10- 11 章着重环境规划、监测、质量评价，增大这两个部分的课程内容的课时量。而对第3 章生态学基础知识在前期已经学过，可归为学生自主学习内容，减少课时量的分配。

环境问题是环境科学发展的根本驱动力，在该课程教学中开展以环境问题为驱动的全过程的培养方式，对学生把握清晰的专业知识结构、增强自主学习能力，及提高学生的创新性具有促进作用（张可刚等，2017）。课程目录在绪论部分开始就呈现了一些环境、环境问题、环境科学和环境与可持续发展。在环境问题的由来与发展、当今世界面临的主要环境问题及其危害内容中增加一些科学问题和实际案例。如环境问题历经4 个阶段：萌芽阶段、发展恶化阶段、第一次高潮和第二次高潮，在每个阶段列举相对应的环境问题案例、分析其产生的原因、分布、来源、简要概括事件的处理经过。

在授课内容中渗透《环境学概论》相关的课题研究成果、发展动态，在课件、讲义和讲稿中增加前沿动态和研究趋势。当前世界面临的主要环境问题有人口问题、资源问题、生态破坏和环境污染。列举出一些环境科学专题问题，诸如“土地资源不断减少和退化、森林资源不断缩小、淡水资源严重不足、某些矿产资源濒临枯竭和全球性的生态破坏，包括植被破坏、水土流失、沙漠化、物种消失”等。当前环境问题日趋严重，如固体废物污染、物理性污染、大气污染、土壤污染、水体污染的，具体表现为全球变暖、酸雨、臭氧层破坏、生物多样性减少、土地荒漠化、持久性有机污染物等。这受到广泛的关注，也引起学生对环境问题的重视，从而增强学生对环境保护的意识和责任感。再结合水利水电工程专业，由学生自由组合，适当分类，针对以上环境问题，鼓励学生查阅相关文献资料，构建“问题- 影响- 原因- 对策-措施”思维框架图，通过教学过程中在环境教育目的上有所倾向，最终达到环境和可持续发展。通过科研过程中的实践和探索，使学生经历一次次全面的分析和研究问题的过程，并使学生的思考能力得到全面的锻炼、综合能力得到全面的提高。

教材的第4- 9 章是整个课程的中心内容，主要分析大气、水体、固体和土壤等污染问题和物理性噪声干扰、热干扰和电磁干扰等环境干扰问题，在讲解时会涉及很多污染物、污染源、环境背景值、环境承载力、环境自净能力等相关的环境学领域的概念。针对水利水电工程专业，则在水体污染和土壤污染两个章节多增加一些水利水电工程项目和实践相关的案例，并且对每个案例详细分析，引出其中可能出现的环境问题。值得关注的是，环境伴随人的日常，网络资源为学生收集相关资料提供了便利，因此最新最近的相关新闻，是案例讲解的重点。教材第10- 11 章为环境规划与管理、环境监测与环境质量评价。在进行“环境污染生物监测”内容中，以鄱阳湖为例，利用一节课的时间，向学生介绍鄱阳湖水环境现状：水文特征、历年水质状况、入湖五大河流（赣江、抚河、信江、饶河和修河）的水质状况、水环境承载力、主要污染源等，并掌握和辐射到国内外的研究进展及研究成果动态（林联盛等，2009）等。

2 改变教学模式，授课方式中增加“教”“学”互动，强化大学生创新能力

在《环境学概论》课程教学过程中，注重以“环境问题”为主线对学生进行启发式教学，如，在水体污染及其防治相关内容教学过程中，围绕“水体污染定义—现象有哪些—来源在哪里—污染物有哪些—危害途径和机理—水体自净—怎么综合防治”等，启发学生对该内容的思考，培养学生体验式探究能力，发现问题、分析问题和解决问题的能力，培养学生的科学兴趣和创新能力。

在课程教学活动中，教师的“教”是主导，学生的“学”是主体，教师在培养大学生创新能力过程中起辅导、指引作用。如，在大气污染及其防治的相关教学内容中，增加“发电厂与大气污染”为主题的案例，通过师生互动开展“烟囱排放的是污染物吗？发电厂生产原理及污染物产生，发电厂生产过程与污染物排放，火电厂如何进行在线监测、超低排放及脱硫脱硝除尘？鼓励学生主动学习、积极探索，并进行适度的引导，形成由教师和学生共同解决问题的新型“教学”模式。该过程重在培养和提高大学生的知识学习、运用、判断、整合和创造的综合能力。

网络资源为教学提供许多生动有趣的画面，可使《环境学概论》中的难以理解的知识点转化成通俗易懂。多媒体实现了学生不用进入环境问题发生的现场，就可以用双眼观察、用大脑思考，并以一种身临其境的方式触发感官认识和思维碰触。同时采用翻转课堂式教学，提前布置好一些知识点，比如鄱阳湖水功能区划呈现出一些问题，需要对其进行细化和保护区的统筹优化并探讨。学生通过网络筛选优质教学资源，更多引导学生去搜集文献资料、思考问题的来源及其相关的解决办法。利用QQ、微信等平台实现了向学生分享相关教学资料，为及时收集反馈信息提供了可能。学生还可以借助网络通过在中国大学MOOC 上学习水利类、生态类和环境类等在线课程。老师在课堂上只需要在学生思考的基础上去理解学生的问题和引导学生去运用知识，这样可以改变老师讲授式的传统，而达到学生主动学习的目的，如此达到更好的教育效果。经过最后的总结，鄱阳湖水生态环境保护包括了科学规划、水资源管理、河长制、湖长制、入河排污口监控、水生态环境系统监测、严格执法、落实红线、创新管理体制、健全公众参与、强化科技支撑等10 项为一体系的措施，最终达到改善水质、提升生态服务功能的作用。

通过大学生创新创业训练计划项目、挑战杯、学科竞赛、课程设计等积极开展学生课外科研。教师在此过程中带动学生学习和创新、指导学生在专业知识方面的积累。课外科研是大学生创新能力培养和建立创新教育的重要载体。调查表明，课程设计在培养学生创新意识方面起到主要作用，学科竞赛在学生的创新能力培养具有重要作用，而创新创业训练计划在培养学生的创新精神方面扮演着重要的角色。

相对水利水电工程专业，《环境学概论》不仅普及知识，让学生熟悉一些基本概念和知识点，更重要的是培养学生具有水生态、水环境、水灾害、水管理等综合知识和能力，培养学生富有创新素养（创新意识、创新精神和创新能力）。教学模式的改变不仅促进了教学内容的优化，调动了学生的学习兴趣，增强了学生自主学习能力和知识运用能力，也增加了教师与学生之间的互动友好关系。

3 依托课题与实践，在复杂工程中正确对待环境保护与可持续发展的关系

在《环境学概论》课程教学过程中，任课教师结合自身及其所在研究团队、以及周边研究院所承担的科研课题，将课题研究成果融入教学。例如，在讲授土壤污染时，将课题组在矿区开展的土壤重金属污染现状调查，包括固废的大量排放、动植物资源减少、土壤酸化、土壤退化严重等；风险评估、重金属富集植物筛选、污染土修复等取得的相关研究成果与进展融入课堂教学，再结合矿区周边水质污染中的有机和无机污染物分析，让学生掌握矿区环境污染的因素和危害，以及后期矿区环境监测与环境质量评价的方法。

通过水利水电工程实践等活动，如参观附近的水坝、水库、钢铁厂、氨厂、垃圾处理厂等，让学生参与其中，提高学生的环保素质，增强环保意识。针对水利水电工程专业学生，在讲解时增加水利工程管理相关环境方面的内容，如防洪、灌溉、发电、供水等特定功能的水利枢纽和土石坝、水闸、水工隧洞及岸边溢洪道等水工建筑物，让学生分析其中的生态建设。学生参与的过程中产生师生之间的互动，会让学生对知识点的理解起到事半功倍的效果。

环境保护是我国的一项基本国策，加强环境教育是贯彻这一基本国策的基础工程（刘常青，2003）。根据课程的进度，在水体污染和土壤污染两个章节，提前安排作业，要求学生收集一些相关的照片，在课程讲解中将这些照片呈现，让学生就如何解决这些污染问题展开讨论，从而有效的增加了学生参与到课程中的积极性，并对问题的解决能力进行了一定的锻炼，进而培养学生对生态水利、环境和可持续发展的认识，并希望在以后的工作中开展项目管理，充实自己的终身学习。

生态环境保护与经济建设发展是融为一体、不可分割的（刘嫦娥等，2018）。水利水电工程中的复杂工程问题需考虑到社会、经济、环境、法律和安全等方面的影响因素。当前水利工程建设中的环境问题主要表现为：重视水资源的人工调控而忽略了自然水生态过程；重视局部区域及短期效益而忽略了流域整体和长期性的生态影响；重视生活用水而忽略了生态用水。在水利工程施工中，导致河道淤塞，乱堆浪费土地资源等问题。这些问题属于专业理论知识的学习，仅有理论知识的学习还不够，还需要在问题的产生时知道如何去解决，这是一个专业科研训练的两个重要环节。“生态水利”建设旨在不违背自然规律的前提下，一切保护、改善和修复水生态环境并确保水生态及水资源安全的水利工程建设和水事活动等，也意味着努力把水利工程建设成为安全经济的、与自然和谐相处的“生态型、环保型”的“生态水利”工程。因此在水利工程勘测、规划、建设和管理的全过程中，应充分考虑环境保护的问题，积极开展生态水利建设，走可持续发展道路。

4 结语

教学体现科研，科研促进教学。学生是教学活动的主体，教师的授课内容和方式对学生的求知欲与创新意识具有较大的感染力。《环境学概论》的课程教学在高等教育改革中不断进行革新与实践，将科研融入课程教学，通过优化教学内容，渗透科学问题和学科前沿，改变教学模式，增强“教”与“学”的互动，不仅可以有效地促进教师的教育教学方法与人才培养质量的统一，还可以促进专业课程创新建设与教学内容和方法的改革。同时，以课程为载体，正确引导学生参与科研，培养学生富有创新素养（创新意识、创新精神和创新能力），对创新型人才培养具有重要的现实意义。