多元化教學，提高教學實效性

洪秀萍 周其香 劉飛

摘 要：秉承“以學生為中心”的教育理念，以培養(yǎng)學生綜合能力和素質(zhì)為出發(fā)點，結(jié)合淮北師范大學環(huán)境地質(zhì)學課程教學實際情況及前人教學改革成功經(jīng)驗，將線上與線下教學活動深度融合，通過不斷優(yōu)化教學內(nèi)容、靈活運用多種教學方法、改進課程考核方式等方面對環(huán)境地質(zhì)學理論教學進行改革，提高了教學質(zhì)量和效果，以期為其他相關(guān)課程教學改革提供參考意見.

關(guān)鍵詞：環(huán)境地質(zhì)學;多元化教學;課程教學

中圖分類號：G642.0 ?文獻標識碼：A ?文章編號：1673-260X（2020）08-0105-05

環(huán)境地質(zhì)學是在地質(zhì)科學基礎(chǔ)上發(fā)展起來的介于地質(zhì)科學與環(huán)境科學之間的邊緣學科，其教學內(nèi)容涉及環(huán)境科學、環(huán)境工程學、地球化學、水文地質(zhì)學、礦山地質(zhì)學等眾多學科，其主要關(guān)注各種地質(zhì)資源的供求現(xiàn)狀及其開發(fā)利用對地質(zhì)環(huán)境的影響、地質(zhì)災(zāi)害對人類生存環(huán)境的破壞、人類活動與地質(zhì)環(huán)境的相互作用和影響以及表生地球化學環(huán)境與人體健康的關(guān)系，主要任務(wù)是通過教學使學生能了解和認識自然或人為地質(zhì)作用的發(fā)生發(fā)展規(guī)律及特點，著重培養(yǎng)其改造和保護地質(zhì)環(huán)境的思維能力與防災(zāi)意識.目前，環(huán)境地質(zhì)學已被大多數(shù)高校環(huán)境科學、環(huán)境工程、地質(zhì)工程等專業(yè)設(shè)置為專業(yè)基礎(chǔ)課程.

近幾十年來，隨著自然科學和生產(chǎn)力的飛速發(fā)展，人類與所生存的自然環(huán)境的矛盾逐步激化，特別是20世紀50年代以來，全球性的環(huán)境地質(zhì)問題日趨突出，水資源短缺、水質(zhì)惡化、土地污染、海水入侵、地面沉降、巖溶塌陷、滑坡以及地方病多發(fā)等.上述環(huán)境地質(zhì)問題的產(chǎn)生及如何建立完善的預(yù)防和治理工程體系均與環(huán)境地質(zhì)學理論知識密切相關(guān).由于環(huán)境地質(zhì)學的多學科交叉、研究內(nèi)容多且獨立性強、授課對象的廣泛性和專業(yè)知識的差異性，如何使學生真正理解和掌握環(huán)境地質(zhì)學理論知識，提高學生知識運用能力和實踐能力，是該課程教學改革中面臨的主要問題.近年來，“互聯(lián)網(wǎng)+”行動計劃的實施和大學本科教育教學改革工作的持續(xù)推進使信息化與教育深度融合，這為課程改革提供了基本思路[1].本文以淮北師范大學環(huán)境科學專業(yè)的環(huán)境地質(zhì)學授課特點為例，試圖從不同角度分析課程改革的具體途徑，以期解決傳統(tǒng)環(huán)境地質(zhì)學教學模式的不足.

1 教學內(nèi)容篩選與優(yōu)化

目前《環(huán)境地質(zhì)學》教材版本較多，不同教材適用不同專業(yè)，側(cè)重點各有不同.基于環(huán)境科學專業(yè)的課程特點和培養(yǎng)要求，筆者選取潘懋等主編的《環(huán)境地質(zhì)學》作為主要授課教材，該教材側(cè)重于地質(zhì)資源的不合理開發(fā)利用帶來的環(huán)境問題、預(yù)防和調(diào)控人類活動對地質(zhì)環(huán)境的負面影響、研究改善和治理地質(zhì)環(huán)境的相關(guān)技術(shù)[2].筆者根據(jù)教學需要，重點講解教材中的六個部分：土地資源與地質(zhì)環(huán)境、水資源與地質(zhì)環(huán)境、礦產(chǎn)資源開發(fā)與地質(zhì)環(huán)境、能源與地質(zhì)環(huán)境、人類活動與地質(zhì)環(huán)境、地質(zhì)環(huán)境與人體健康，淡化講解地質(zhì)災(zāi)害這一章節(jié).同時，廣泛狩獵其他教材內(nèi)容和素材，保證課程內(nèi)容的豐富性.首先，結(jié)合近年來國內(nèi)外日益突出環(huán)境污染問題，分章節(jié)逐步講述土地資源、水資源、礦產(chǎn)資源和各類能源的基本特征、供求現(xiàn)狀、不合理利用對地質(zhì)環(huán)境的影響及其相關(guān)預(yù)防措施，并概述各類資源的可持續(xù)利用內(nèi)容與對策.其次，根據(jù)國內(nèi)外典型工程活動和城市化建設(shè)案例并對其引發(fā)的地質(zhì)環(huán)境問題進行分析，引入人類活動與地質(zhì)環(huán)境這一章節(jié)，進而分別概述人類工程活動（如大型水利水電工程）、城市化、農(nóng)業(yè)活動及其人工廢棄物處置過程中所引發(fā)的一系列環(huán)境地質(zhì)問題.環(huán)境地質(zhì)問題對人類健康有何危害及其危害程度如何？進一步以此為導向講述地球化學循環(huán)異常與人體健康.同時，在授課課程中，引導并鼓勵學生利用網(wǎng)絡(luò)工具了解并關(guān)注前沿環(huán)境地質(zhì)問題，培養(yǎng)學生合理利用自然資源、環(huán)境保護的意識，并嘗試歸納現(xiàn)有研究成果進行科技論文寫作，提高自身科技思維能力.總之，授課過程中主要以前沿地質(zhì)環(huán)境問題為主線，以各類地質(zhì)資源的特征和分布現(xiàn)狀為散點，將兩者合理融合加以講述.例如：在講授“地質(zhì)環(huán)境與人體健康”這部分內(nèi)容時，一方面分析地質(zhì)環(huán)境異常與人體健康的相互關(guān)聯(lián)，另一方面講述某些地方病如慢性氟中毒在我國的流行現(xiàn)狀及特點，以中國西南聞名的燃煤型氟中毒分析其發(fā)生的地球化學成因，在現(xiàn)有治療效果并不理想的情況下，鼓勵學生積極思考提出可能的治療對策;在介紹廢物處置和地質(zhì)環(huán)境治理技術(shù)這一內(nèi)容時，以2019年日本網(wǎng)紅“世界最美垃圾場”—舞洲工廠為例，介紹其童話城堡般的構(gòu)造和先進垃圾處理工藝，引導學生感知中國廢棄物處理技術(shù)的相對滯后和民眾環(huán)保意識的淡薄.通過與環(huán)境專業(yè)課程特點相結(jié)合，合理導入，學生學習興趣和主動性不斷提高，教學效果明顯改善.

2 教學方法多元化

環(huán)境地質(zhì)學教學內(nèi)容涉及的學科知識體系繁多，使用教師講、學生聽的傳統(tǒng)教學方法只是被動讓學生接受巨大的知識量，已無法滿足現(xiàn)代高等教育旨在培育綜合能力強、富有創(chuàng)新精神的應(yīng)用型人才的要求.因此，采用多元化教學方法是信息時代人才培養(yǎng)的必然要求.

2.1 多媒體教學

當今時代，多媒體無疑是較為有效的教學手段，它不僅節(jié)約大量板書時間，而且呈現(xiàn)形式豐富多彩[3].該方法利用計算機制作多媒體課件，將圖片、文本、音頻、視頻等融為一體，借助Powpoint、Flash、photoshop6.0 CS6、3DMax等軟件制作動畫效果，使教學圖文并茂、生動有趣，既有助于學生對抽象概念的理解，又激發(fā)學生學習興趣[4].由于這種教學方法使用頻率高，授課效果被認可，非常適合環(huán)境地質(zhì)學這種知識體系復(fù)雜、內(nèi)容繁多的學科.如在土地利用對地質(zhì)環(huán)境影響一節(jié)，通過圖片和動畫形象展示水土流失、土壤鹽漬化、沙漠化、土壤污染等常見地質(zhì)環(huán)境問題，使學生更好的理解土地不合理利用的負環(huán)境效應(yīng).在礦山地質(zhì)環(huán)境治理一節(jié)中，播放《礦山環(huán)境整治專題片》，讓學生對礦產(chǎn)開采和使用過程中資源浪費和地質(zhì)環(huán)境污染與破壞問題有了清晰的認識，同時使學生思考如何實現(xiàn)資源綠色開發(fā)和地質(zhì)環(huán)境保護雙贏.在講解地質(zhì)災(zāi)害這章相關(guān)知識點時，運用動畫模擬地震和巖溶地面塌陷的形成過程以動畫形式進行演示，“動”與“靜”巧妙相融，便于非地質(zhì)類專業(yè)學生理解地質(zhì)作用過程.地質(zhì)災(zāi)害內(nèi)容講解可播放冰島火山噴發(fā)、尼泊爾泥石流、汶川地震等影像資料，讓學生在輕松氛圍下掌握地質(zhì)學知識.在章節(jié)測試和復(fù)習中，若一味讓教師歸納講解，課堂氣氛不免沉悶，可插入豐富的圖片、音頻及Flash動畫，采用選擇題的形式激發(fā)學生興趣，引導學生積極思考，從而調(diào)動學生的主觀能動性.

2.2 科研融入教學

將科學研究成果轉(zhuǎn)化為教學資源，在科學研究中開展教學活動，以科研成果支持教學改革，以科研促進教學，教學與科研相長，越來越成為高校發(fā)展的長期戰(zhàn)略[5].若將科研與教學有機融合，貫穿于整個課程體系，不僅有利于培養(yǎng)大學生的實際應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力，而且可促進教師不斷更新和完善自身知識結(jié)構(gòu)，真正實現(xiàn)教師和學生共同進步.

在環(huán)境地質(zhì)學教學中，結(jié)合自身科研內(nèi)容，在能源和資源利用與地質(zhì)環(huán)境方向與理論教學相融合，使學生掌握專業(yè)知識的同時，也了解了該方向最新科研動態(tài).以煤矸石為例，煤矸石是煤炭采掘和洗選過程中排放的固體廢渣.過去煤矸石常就地排放，大量以圓錐式自然松散地堆積在礦井附近（圖1）.目前我國現(xiàn)存煤矸石山1500多座，且每年仍在增加[6].現(xiàn)已明確煤矸石長期堆放其中重金屬、多環(huán)芳烴等有毒物質(zhì)可通過降水淋濾進入土壤環(huán)境或下游水文系統(tǒng)，甚至可能下滲到地下水中.然而，煤矸石長期接觸空氣自然風化形成的細小顆粒及其攜帶的的PAHs、重金屬及Cl-，SO42-，NO3-和NH4+等無機水溶離子是否部分滲入表面浮塵，進而這些物質(zhì)是否部分由浮塵進入大氣顆粒物，影響礦區(qū)附近大氣環(huán)境質(zhì)量？帶著這些問題，筆者引導學生積極思考、探索，查閱相關(guān)文獻，以現(xiàn)有理論知識為基礎(chǔ)，解答現(xiàn)實問題.與此同時，鑒于淮北師范大學“安徽省資源與環(huán)境重點實驗室對學生開放和本科生導師制的推行，筆者鼓勵學生進入實驗室，通過室內(nèi)理化分析和室內(nèi)模擬實驗分析煤矸石風化顆粒的致霾租用，參與到“煤矸石風化顆粒的潛在致霾作用”的國家級科研項目中.同時，利用淮北煤炭型城市的地緣優(yōu)勢，引導學生對城市地質(zhì)環(huán)境相關(guān)科研問題進行思考，如煤炭開采是否對市區(qū)水體、地表土土壤、降塵、大氣等產(chǎn)生污染？進而引導學生自主選擇研究課題、制定方案，進一步開展實驗、結(jié)果分析直至科研成果公開發(fā)表.通過與科研的有機融合，使學生對礦山環(huán)境和能源不合理利用所引發(fā)的地質(zhì)環(huán)境問題等相關(guān)內(nèi)容有深入理解，且部分對科研感興趣的同學積極參與其中，學習興趣和主動性有所提高，開啟了科研促進教學、教學指導科研的新型教學模式.

2.3 案例教學法

案例教學法能創(chuàng)造良好的教學環(huán)境，把實際生活中案例引入課堂，讓學生在具體問題情境中積極思考，有助于將理論知識與實踐分析融會貫通，也可減少地質(zhì)背景知識薄弱學生對課程的抗拒情緒[7，8].

在授課過程中，筆者選取現(xiàn)實中的地質(zhì)環(huán)境問題案例，使學生更易理解和消化理論知識.如在講解水資源與地質(zhì)環(huán)境時，將我國七大河流水系污染、沿海地面沉降、淡水資源短缺等作為案例，分析上述現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，介紹當前水資源的供求現(xiàn)狀、污染現(xiàn)狀、水資源不合理引發(fā)的區(qū)域水位下降、地面沉降、海水倒灌等負環(huán)境效應(yīng)，讓學生更深刻的理解水資源不當利用可能帶來的地質(zhì)生態(tài)環(huán)境問題，并且深入思考如何面對和處理這些問題.在介紹人類工程活動與地質(zhì)環(huán)境這節(jié)中，以世界聞名的長江三峽工程、南水北調(diào)工程、京杭大運河為例，輔以實例圖片，詳細介紹工程活動對地質(zhì)環(huán)境的影響和破壞及預(yù)防控制措施，使學生認識到地質(zhì)環(huán)境保護與人類社會可持續(xù)發(fā)展之間的緊密聯(lián)系.在講述原生環(huán)境地球化學異常與人體健康時，結(jié)合筆者博士在讀期間的親身目睹經(jīng)歷，以我國獨有的西南燃煤型地氟病為例，講解讓學生了解地方病發(fā)病癥狀、流行機制及如何防治.同時，針對下一次課內(nèi)容，可讓學生課下搜集相關(guān)案例，并在課上講述，鼓勵學生根據(jù)案例內(nèi)容將其與理論知識緊密結(jié)合，分析其存在的地質(zhì)環(huán)境問題及其產(chǎn)生的原因.通過直觀形象的案例既可以讓學生將理論知識與實踐相結(jié)合，幫助學生探究專業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展動態(tài)，也可幫助教師了解學生對理論知識的掌握情況，促進教師提交教學質(zhì)量.

2.4 基于超星學習通的翻轉(zhuǎn)課堂教學法

當前，中國高等教育全面進入信息化時代.近年來，四通八達的網(wǎng)絡(luò)讓“翻轉(zhuǎn)課堂”成為教育界的熱點[9].為順應(yīng)高等教育信息化的發(fā)展趨勢，淮北師范大學鼓勵教師積極探索翻轉(zhuǎn)課堂教學模式，增加網(wǎng)絡(luò)課程數(shù)量，旨在提高教學質(zhì)量.翻轉(zhuǎn)課堂又叫“顛倒課堂”，即學生課前通過觀看視頻、課件等教學資源自主完成新知識學習，而課堂則變成教師學生之間和學生與學生之間互動的重要場所，包括答疑解惑、討論探究及知識運用等.為了體現(xiàn)環(huán)境地質(zhì)學對教學資源的更高要求，筆者利用超星學習通，有效拓寬了學生學習時間與空間，將線下與線上教學深度融合，隨時隨地實現(xiàn)教師與學生的互動，比如在線測試、討論（圖2）、發(fā)布作業(yè)、調(diào)查問卷等.這種教學方法以學生為中心，教師則充當引導者、組織者.教師將視頻、文檔、網(wǎng)頁鏈接等學習資源上傳至學習通APP，學生在教師設(shè)置時間內(nèi)可隨時隨地自主完成學習，同時可在討論區(qū)與其他同學和教師交流互動.學生需事先完成教師上傳的測試題，根據(jù)實際測試結(jié)果，教師在課堂中有針對性的答疑.本課程將學習通與線下真實課堂相結(jié)合，構(gòu)建基于超星的線上與線下相互結(jié)合的翻轉(zhuǎn)課堂實踐教學體系，以期達到以下三個層次的課程目標：（1）學生能掌握環(huán)境地質(zhì)學方面的基礎(chǔ)理論知識，建立完整系統(tǒng)的知識體系;（2）積極主動參與課程互動，具有發(fā)散思維，用環(huán)境地質(zhì)眼光看問題;（3）認識中國的環(huán)境地質(zhì)問題以及在實踐中出現(xiàn)的實際環(huán)境地質(zhì)問題，提高環(huán)保意識，樹立人與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的觀念，加深對學科專業(yè)研究方向的認識.結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂的教學要素，筆者提出基于超星學習通的翻轉(zhuǎn)課堂教學模式[10]，如圖2所示.

2.5 實踐教學法

環(huán)境地質(zhì)學是淮北師范大學的專業(yè)基礎(chǔ)課，實踐性較強.但目前尚未開設(shè)地質(zhì)學類課程，學生地質(zhì)學基礎(chǔ)知識薄弱，較難將理論知識與實際現(xiàn)象聯(lián)系起來.因此，根據(jù)課程安排時間，合理在教學中穿插野外實踐教學.淮北師范大學按照每年每生將實踐教學經(jīng)費納入常規(guī)投入，保障了基本實踐教學活動的開展.本課程教學對象是環(huán)境專業(yè)學生，地質(zhì)作用引發(fā)的環(huán)境問題是本課程的主要講授內(nèi)容，因此，野外實踐側(cè)重于調(diào)查人類工程活動帶來的環(huán)境地質(zhì)問題或修復(fù)治理工程或防治措施等，如礦產(chǎn)開采引發(fā)的地面沉降與塌陷、區(qū)域土壤污染和水污染、不合理開采地下水引起的地表沉降及典型的環(huán)境生態(tài)工程修復(fù)案例.例如，結(jié)合區(qū)域淮北煤炭型城市的地理優(yōu)勢，組織學生參觀淮北濉溪縣境內(nèi)多處因煤礦開采而引發(fā)的大面積地面塌陷問題;帶領(lǐng)學生參觀煤炭塌陷地修復(fù)的典型案例—淮北南湖濕地公園，這個在煤炭塌陷地上建立起來的皖北地區(qū)規(guī)劃面積最大的水上娛樂、旅游、休閑度假景區(qū);組織學生調(diào)查淮河支流奎河安徽段水質(zhì)污染狀況，讓學生思考奎河流域多發(fā)“癌癥村”的地質(zhì)環(huán)境原因.安徽黃山猴谷也是本校的環(huán)境專業(yè)的常規(guī)專業(yè)實習基地，在這里學生可以觀察到典型原始地形地貌，幫助學生熟悉野外基本的工作手段，如看地質(zhì)圖，使用羅盤、GPS等定位工具等.此外，通過實踐還可培養(yǎng)學生相關(guān)數(shù)據(jù)處理和繪圖能力，如野外實踐結(jié)束后，分組可以給學生布置一個開放性課題：通過野外實踐區(qū)相關(guān)資料及實地考察所見，繪制綜合環(huán)境地質(zhì)圖（比例尺1：5000），完成后每組派代表上臺演示實踐地環(huán)境圖的制作過程，分析其存在的主要環(huán)境問題.實踐教學將理論知識與實際緊密聯(lián)系，可提高學生動手能力、實踐應(yīng)用能力、分析和解決實際問題的能力.

3 建立科學考核指標體系

傳統(tǒng)課堂考核體系主要考察學生的記憶力，較難判斷學生對知識的掌握和運用程度.借鑒國外相關(guān)專業(yè)的考核經(jīng)驗和本學科培養(yǎng)目標和教學模式的改革趨勢，新環(huán)境地質(zhì)學考核將弱化期末卷面考核權(quán)重，注重過程性考核，考核內(nèi)容將從學生對知識的理解、綜合應(yīng)用及能力提升等方面考慮.授課過程中筆者借助超星學習通APP簽到功能進行課堂考勤，課程結(jié)束前發(fā)布在線測試題，檢驗學生的掌握情況.每章內(nèi)容結(jié)束后設(shè)置相關(guān)專題討論，讓學生參與討論，并發(fā)布課后作業(yè)，督促學生完成作業(yè).其中還可將課程資源瀏覽率作為考核指標之一.在這種考核方式中，學生成績由翻轉(zhuǎn)課堂成績和期末考試成績構(gòu)成（表1），評價公式為A=70%*B+30%*C（A表示課程總成績，B表示翻轉(zhuǎn)課堂成績，C表示期末考試成績）.其中B可描述為：B=20%*D+15%*E+10%*F+40%G+15%*H（D表示出勤率，E表示在線測試，F(xiàn)表示在線學習時長，G表示課后作業(yè)與專題討論，H表示課程資源瀏覽情況）.這種考核方式可有效彌補“期末一張紙”的不足，調(diào)動學生學習的主動性和積極性，減少學生死記硬背、照搬套用的呆板學習方式，且學完課程后能讓學生運用所學知識分析和解決實際中的環(huán)境地質(zhì)問題.

4 結(jié)語

綜上，環(huán)境地質(zhì)學是一門綜合性較強的課程，可為環(huán)境類學生提供基礎(chǔ)地質(zhì)環(huán)境知識.環(huán)境地質(zhì)學教學改革不能操之過急.授課教師在授課過程應(yīng)結(jié)合專業(yè)特點、自身知識結(jié)構(gòu)、區(qū)域地點等優(yōu)化教學內(nèi)容，把握好難易程度，做到將理論知識與實踐案例相結(jié)合，同時應(yīng)強化與科研知識融合，突出教學過程的專業(yè)性和趣味性，提高學生學生積極性和主動性.

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