化学专业环境化学课程教学改革探究

张素娟，陈高礼，程云环，王岩玲，王俊恩，马 伟，曹 静①

（淮北师范大学 化学与材料科学学院，安徽 淮北 235000）

0 引言

环境化学课程作为研究环境介质中有毒有害化学物质的存在形态、物化性质、迁移和转化方式、行为模式、环境效应及其污染修复和防治的一门交叉学科，对提升化学学科学生利用所学专业知识和技能发现、分析和解决问题的核心能力，增强其生态环保意识和素养具有十分重要的意义［1-4］.如何激发学生学习兴趣和提升教学效果一直备受关注［5］.依据本课程教学特点、目标和面临的困难，淮北师范大学环境化学授课团队基于多年教学经验，积极探索教学内容更新、教学方法和手段优化以及评价体系和考核方式改革，提出一种具有普适性的教学模式，实现学生学习兴趣的充分激发和学习效果的显著提升.

1 环境化学教学所面临的问题

环境化学课程的开设主要面向化学专业的大三学生，以南开大学戴树桂教授主编的2006版环境化学为教材，以刘晶晶等主编的2019版环境化学、袁加程等主编的2020版环境化学以及王晓蓉等编著的2018版环境化学为参考教材，教材包含8章，31节.该课程的前期教改已使教学质量有一定的提高，但当前的教学仍面临着诸多问题.

1.1 知识点杂多广散，学时严重不足

课程内容主要涉及化学和环境科学，涵盖面广，知识点多且零散，而相应的教学学时却仅有32学时，严重不足.面对沉重的学时压力，授课教师只能忙于应对繁重的教学任务，很难达到深入浅出的教学效果［6］.

1.2 热点问题引入不够，学习兴趣缺乏

身处信息化时代，教材内容却更新较慢、案例陈旧，无法与学生从网络等渠道获取的环境热点问题有效对接，且课程的教学方式较为单一，多采用结论先行的单向灌输模式，严重降低授课过程中学生的学习兴趣和参与度，其独立思考和自主决策的能力无法得到充分培养［7-8］.

1.3 忽视学生关切，重要性认识不足

该门课程在学科专业的培养方案中多设定为方向课程（选修课程），与学生关注的考研和就业等核心问题相关度不大，学生对其学习兴趣不高、任课教师对其重要性认识不足和重视不够等现象普遍存在［9］.

1.4 背景凸显不足，不能满足培养要求

当前我国经济快速发展，日益严峻的大气、水以及土壤等环境污染问题凸显，国家为此采取积极的应对措施，例如“大气十条”“水十条”和“土壤十条”的提出，以及“十九大”报告中有关环境治理的相关论述，都表明我国治理环境问题的决心，同时也对国民生态文明意识和环保理念的树立以及专业人才的培养提出更高要求［10］.而理论教学与实际情况却脱节严重，势必导致学生视野较窄、社会责任感和使命感较弱等问题，虽然授课教师偶尔提及环境问题的时代背景，仍无法满足提升学生综合素养的培养要求.

因此，为更好地提升课堂教学效果和满足社会对专业人才的迫切需求，环境化学课程的教学改革势在必行.

2 环境化学课程教学改革措施

2.1 围绕社会需求和学生就业，确立新型教学目标

环境化学课程的教学目标的达成，要紧扣社会对专业人才的需求和学生的就业需要［11］.首先，要为学生夯实环境化学相关的基本理论和基础知识，提高其对实际环境问题的独立思考和研究能力，让其全面了解和掌握造成环境污染的源头和相关防治措施，学会从化学人的视角发现和分析问题，为环保决策及污染治理给出科学依据，以满足社会对专业人才的要求.其次，当前国家的发展战略中明确环境保护的重要性，社会对环境保护和治理相关专业人才的需求和待遇都有较大提升，这将利于充分调动学生学习该课程的积极性和主动性；同时，通过课堂教学活动和社会实践活动的不断渗透，让学生切身感受到人类赖以生活的环境正在因为社会的快速发展而承担压力，激发学生学好该课程的使命感和责任感，增强其环境保护意识，树立环保理念.通过课程教学目标的确立，师生对环境化学课程的重要性的认识程度有效提升，一是教师积极开展“问题式教学”和“精选案例式教学”，用最新的环境问题、环保政策及环保技术等激发学习兴趣，阐明就业与课程功能的密切联系，培养学生利用所学知识服务社会的责任感.二是转变教师的教学目标观，以满足学生的关注点而教学，兼顾传授知识和培养学生服务社会的能力和环保意识；使学生从“被动学习”转变为“主动学习”，引导学生积极参与教学过程，提升其独立思考和解决实际问题的能力、团队合作能力和创新精神.

2.2 以鲜活案例更新教学内容，构建新型教学体系

教学改革之前，淮北师范大学环境化学课程基本采用线下方式教学.虽然这种教学方式已进行多年，却面临两个实际情况：一方面，虽然相关内容论述精准，丰富充实，但内容太多，导致教学重点难以凸显；教材章节内容衔接不足、相关内容和数据更新不及时等问题也严重影响着学生的学习兴趣；另一方面，众多信息渠道和丰富的学习资源，使学生了解最新的环境事件及相关技术和政策变得便捷.因此，将环境化学课程的课堂教学与最新事件、技术和政策结合，积极探索以鲜活案例更新教学内容，启发学生发现和思考案例中所蕴含的相关规律，实现新型环境化学教学体系的构建将非常必要［7，12］.

我校环境化学教学团队秉持“突出特色、稳步发展”的指导思想，以注重基础知识和理论、拓展专业视野为原则，精简、更新和整合教学内容，突出重、难点，探究以矿山污染及修复、农业污染及治理等区域特色鲜明的案例为题材采用情景问题设置的模式，开展案例教学.例如，淮北作为我国重要的产煤区之一，大量煤炭开采导致大面积的塌陷区和生态破坏，且火力发电造成严重的空气污染.经过多年的“绿色淮北”综合治理，淮北地区已经成功转型，学生也是感受颇深.通过引入这一成功案例，学生会有较高的参与感，教学效果也会得到有效提升.授课教师还精心筛选出与水、大气以及土壤环境化学领域污染防治相关的最新科研成果融入课堂教学，潜移默化地融入与教材有关的污染现象、作用机理和修复技术等内容.此外，在讲授受污染环境修复的章节时，重点解读修复技术在环境修复过程的重要作用，彰显化学专业特色.教学体系中各教学分支的有机整合，内容的精简和更新，优化课时分配，为师生提供充足的时间和精力保证，以开展更具时效性的教学设计和实践；根据当代学生的特点，教师积极引导学生充分利用互联网技术，更多地了解和体会与环境化学相关的新问题、新成果、新政策、新观点、新技术等内容，有效拓展其学习资源渠道和知识面，并引导学生积极参与课堂教学互动，探究造成污染事件根源，并根据自己的专业知识为环境污染防治提出自己的见解，从而实现从“应该学”到“愿意学”的转变，提高教学的时效性，可以培养学生的环保意识，使学生自己的思考与可持续发展战略以及“绿水青山就是金山银山”的环保理念产生共鸣.基于此，精心筛选和融入与章节内容相关的鲜活案例.

表1 与章节内容相关的鲜活案例

2.3 提升教师实践经验，优化教学方法和手段

作为环境化学课程的课堂教学责任人，教师不仅要有丰富的专业知识，还要具有较强的实践经验，自觉提升自身的育德能力，积极优化教学方法和手段，这是确保本课程教学改革效果的重要保障［13-14］.本校环境化学的授课教师均为博士学历，专业知识扎实，但大多没有环保治理工作经验，实践经验不足.为此，我校环境化学教学团队多措并举：1）积极组织授课教师到环保单位调研，掌握本地环境污染和治理的总体情况；到企业了解污水、废气、废渣的处理技术和难点问题；到周边河流、耕地进行取样分析，搜集第一手资料，积累大量的实践经验.2）邀请优秀环境化学教师开展讲座，取长补短.3）结合教学研讨、集体备课、相互听课以及新老教师结对互助等方式，打造优质教案.4）借助教改政策的扶持，申请课程改革相关研究项目，以此为引，提升实践经验.

在教学内容精简、更新和整合的基础上，教学团队尝试多样化的教学方法和手段，教学效果提升明显：1）采用多媒体教学将课堂教学和情景教学有机融合，有效提高课堂教学的规范和形象化，这对学生学习兴趣的激发、专业技能和视野拓宽至关重要.2）尝试线上线下混合教学、慕课和翻转课堂等行之有效的教学方式.以线上线下混合教学为例，线上教学可充分利用学习通等平台精品课程资源，组织学生自主学习，开展师生线上互动；线下教学可组织学生通过圆桌会议进行讨论分享最新研究成果和环境热点问题.3）灵活选用探究与讨论结合法、互联网信息技术、短视频、动画演示手段，生动解析有毒有害物质在环境各圈层中的迁移转化路径，以开拓和培养学生独立思考和创新的能力，提升学生的参与度和学习兴趣.总之，环境化学课程的教学内容、方法和手段都要围绕学生，为其提供更加广阔的锻炼平台和更充分的独立决策机会.

2.4 创新课程评价体系，考核方式多样化

学习成绩是影响学生学习动力的重要因素，而明确的课程评价体系有利于学生有针对性地学习以提升成绩［15］.针对课程评价体系和考核方式做细致的研究和安排.1）首先制定侧重于激发学生学习潜能的评价体系，增强学生综合素质，为学生提供更多的独立思考和决策的机会，这就要求成绩评定要贯穿于学生学习的整个过程，大致可分为课前准备、课上学习以及课后巩固3个环节.2）评价方式主次分明，例如，针对一个问题的讨论可以采用学生先评价，老师总结评价，以学生评价为主，教师引导为辅；考试评价与平时评价相结合，适当提高平时评价在成绩评定中的占比.3）采取考核形式多样化，例如，随机选题、现场问答、问题分析答辩和研究报告答辩等.通过上述研究和安排，成绩考核与评定着重发现、分析和解决实际环境问题过程中对学生的专业能力和职业素养训练，老师给予学生适时的认可和鼓励，使其专业自信、学习兴趣和主观能动性得以充分激发，严谨细致和实事求是的科学态度以及良好的职业道德的培养也得到有效保障.

3 教学效果分析

改革前的教学方式更多是教师一味灌输，学生被动学习，教学内容陈旧、脱离现实，知识点杂、多、广、散，且教学和评价方法较单一，学生学习兴趣低迷，综合能力培养不足，教学效果总体偏差.教学改革后，学生学习兴趣提升明显，课堂教学（课前、课中和课后）参与度和获得感大幅提升.例如，对于第3章水环境化学中水体富营养化的授课，授课教师课前将班级学生分成学习小组，并通过学习通平台向其发布“提出两个有关水体富营养化的现实案例，讨论分析可能的成因和治理措施”讨论专题，各小组积极通过查阅书籍和网络资源，通过线上线下的讨论和分析，最终整理出系统性的见解和论据.在授课教师的引导下，课堂的阐述和问答环节，气氛活跃，所有同学都积极思考并参与讨论.在此基础上，学生对水体富营养化的相关内容已打下较好的学习基础，授课教师顺势引入课堂内容，有充足的时间深入浅出地讲授重难点内容，课堂效果明显提升.课后及时学习总结，授课教师本着鼓励为主的原则，结合学生调研材料和问答表现，给出成绩评价.为准确了解改革前后的教学效果，对2019级化学专业的130名同学进行问卷调查，调查结果如表2所示.相比传统教学模式，改革后的教学内容、教学方法、评价方式等有效激发学生学习的内生动力，进而使其积极参与教学各环节，且随着学习兴趣和专注度的提升，知识掌握也是水到渠成.此外，授课教师通过引导和启发学生利用所学专业知识解读鲜活的环境污染案例，使其产生强烈的带入感，从而创新性地思考凭借专业知识和技能解决环境问题的途径.可见，本次教学改革对于学生学习热情和教学质量的提升效果明显.

表2 教学效果满意度调查统计

4 结语

基于环境化学课程的教学特点、任务和所面临的困难，在教学内容的精简和更新、鲜活案例的筛选和融入、教学手段和方法的优化、教学评价体系和考核方式的创新等方面进行改革探究.通过这次教学改革，不仅增强化学专业学生利用专业知识和技能发现、分析和解决问题的能力以及其生态环保意识和素养，还显著提高课程教学团队的教学水平，也将为社会和经济发展输送更多专业人才.