案例—理論—實戰(zhàn)演練三位一體化理念教學(xué)模式

荊秀艷　謝金艷　劉轉(zhuǎn)年　唐勝利

[摘 要]地下水污染修復(fù)治理需要理論扎實和實踐應(yīng)用能力強的高素質(zhì)專業(yè)人才。為加強理論和實踐應(yīng)用能力，教師在地下水污染與修復(fù)課程教學(xué)中，在分析研究生培養(yǎng)目標(biāo)、教學(xué)大綱、生源特點和專業(yè)背景對課堂教學(xué)質(zhì)量影響的基礎(chǔ)上，構(gòu)筑了理論教學(xué)、應(yīng)用案例和實戰(zhàn)演練三位一體的教學(xué)理念。通過“案例—提問—資料查閱—小組討論—理論總結(jié)—實戰(zhàn)演練”教學(xué)模式的實施，可使學(xué)生將理論知識直接應(yīng)用于解決工程實際問題，逐步提高學(xué)生適應(yīng)社會的能力。

[關(guān)鍵詞]地下水污染;案例;三位一體;教學(xué)模式

[中圖分類號] G724 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2021）09-0062-04

研究生課程學(xué)習(xí)是研究生培養(yǎng)過程中的基礎(chǔ)性環(huán)節(jié)。通過課程階段的學(xué)習(xí)，可以發(fā)揮研究生系統(tǒng)分析與探索復(fù)雜問題的能力。地下水污染與修復(fù)課程是環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)研究生培養(yǎng)階段的重要專業(yè)課。本課程教學(xué)目標(biāo)是通過系統(tǒng)的講授地下水基礎(chǔ)知識和污染的基本理論，使學(xué)生掌握地下水的賦存與運動特征、地下水污染調(diào)查與評價、地下水污染防控技術(shù)和地下水環(huán)境保護(hù)方法等[1]，讓學(xué)生初步具備地下水污染處理工程的設(shè)計、科學(xué)研究和管理的能力。近年來，地下水污染與修復(fù)課程的教學(xué)以教師課堂講授理論知識為主。雖然絕大部分學(xué)生都能夠掌握所學(xué)的課程知識，但是學(xué)習(xí)的積極性、主動性以及教學(xué)參與度都不高，因而造成學(xué)生不能很好地進(jìn)行知識的應(yīng)用，未能取得滿意的預(yù)期教學(xué)效果的現(xiàn)狀。如何提高地下水污染與修復(fù)課程的教學(xué)質(zhì)量和學(xué)習(xí)效果，已成為本課程教學(xué)關(guān)注的重點。在該課程的研究生教學(xué)中，教師結(jié)合本學(xué)科的特點及學(xué)生群體的來源，通過理論教學(xué)、應(yīng)用案例和實戰(zhàn)演練三位一體的教學(xué)理念，利用案例作為教學(xué)媒介，以學(xué)生的自主性和探索性學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)，通過教師講授基本知識、提出問題、組織學(xué)生討論、撰寫案例分析報告等過程來實現(xiàn)教學(xué)目的，改善教學(xué)效果，從而提高學(xué)生理論知識水平和解決實際問題能力的教學(xué)方法，克服了以往脫離實際、滿堂灌的教授方式的弊端。

一、三位一體化教學(xué)思路

以研究生課程地下水污染與修復(fù)的課堂教學(xué)質(zhì)量為出發(fā)點，本文在分析研究生學(xué)習(xí)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，結(jié)合分析西安科技大學(xué)地質(zhì)與環(huán)境學(xué)院（以下簡稱“我院”）環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)科研究生的生源特點、培養(yǎng)方案與目標(biāo)、教學(xué)大綱和行業(yè)背景展開工作，實施理論教學(xué)、應(yīng)用案例和實戰(zhàn)演練三位一體[2]的教學(xué)理念，即典型區(qū)域水文地質(zhì)條件、地下水污染模擬和地下水污染及修復(fù)案例的引入，多媒體視頻課件的演示與地下水理論基礎(chǔ)和實踐應(yīng)用知識的強化緊密聯(lián)系在一起的教學(xué)方法。具體教學(xué)理念如圖1所示。

二、研究生課堂教學(xué)質(zhì)量影響因素分析

（一）研究生培養(yǎng)方案

人才培養(yǎng)方案是研究生院組織教學(xué)過程、安排教學(xué)任務(wù)和確定教學(xué)編制的基本依據(jù)，是對人才培養(yǎng)目標(biāo)、培養(yǎng)模式以及培養(yǎng)過程和方式的總體設(shè)計。隨著國家對復(fù)合型人才需求的增加和研究生招生規(guī)模的不斷擴大，各高校出現(xiàn)了相近專業(yè)、異地生源及工科文科生源交叉考取的現(xiàn)象。一般情況下，課程設(shè)置不考慮研究生生源專業(yè)背影和知識結(jié)構(gòu)的差別，同專業(yè)研究生與跨專業(yè)研究生在培養(yǎng)方向上基本一致[3]。例如我院依據(jù)專業(yè)特點，在環(huán)境科學(xué)培養(yǎng)方向上突出了地礦特色，設(shè)置了地下水污染與修復(fù)課程作為研究生階段的專業(yè)課程。針對這門課程，需要水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)等相關(guān)課程作前導(dǎo)課程，對于大多數(shù)環(huán)境專業(yè)和跨專業(yè)的學(xué)生來說，其在本科階段均未有過相關(guān)知識的學(xué)習(xí)，因此針對環(huán)境跨專業(yè)研究生水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)理論缺乏的特點，授課過程要有意識地通過多種途徑彌補這方面的不足，以增強學(xué)生的實踐技能。

（二）教學(xué)大綱

研究生課程是根據(jù)研究生人才培養(yǎng)方案選定的。每門課程均有針對性的課程學(xué)習(xí)目標(biāo)，課程目標(biāo)的實現(xiàn)突顯教學(xué)大綱編制的重要性。教學(xué)大綱規(guī)定了教師教什么和如何教，學(xué)生學(xué)什么和如何學(xué)，有助于管理部門對教學(xué)質(zhì)量進(jìn)行評價，也有助于用人單位明曉求職者的學(xué)習(xí)經(jīng)歷是否與其單位運行目標(biāo)一致[4]。地下水污染與修復(fù)課程具有明顯的行業(yè)特點，在地下水污染評價和污染的治理方面，涉及標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)環(huán)境法規(guī)的更新及治理方法的研究進(jìn)展。因此，在課程實施過程中，根據(jù)學(xué)生的反饋和學(xué)科的發(fā)展，需要不斷地跟進(jìn)、更新和完善有關(guān)行業(yè)背景、標(biāo)準(zhǔn)、法律法規(guī)和典型案例等相關(guān)方面的教學(xué)內(nèi)容。

（三）生源特點

近幾年，研究生入學(xué)生源發(fā)生了一定程度的變化，跨專業(yè)研究生比例有所增加[5]。就環(huán)境專業(yè)來說，其所跨專業(yè)范圍較廣，涉及環(huán)境科學(xué)專業(yè)、給排水專業(yè)、水資源專業(yè)及化學(xué)專業(yè)等。根據(jù)近幾年的授課情況來看，本校研究生在本科階段開設(shè)過地學(xué)有關(guān)知識理論，對于授課內(nèi)容掌握得更好一些，本?；蛐Ｍ馄渌麑I(yè)生源的研究生，由于本科階段缺乏系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，在專業(yè)基礎(chǔ)知識方面相對薄弱，知識體系和結(jié)構(gòu)需要修補或建構(gòu)[6]，本科非本專業(yè)的研究生源需要特別關(guān)注。

（四）課程行業(yè)背景影響分析

研究生的培養(yǎng)與社會行業(yè)背景聯(lián)系密切。自近代工業(yè)革命以來，長期的工業(yè)活動直接造成了日益嚴(yán)重的地下水污染。受到污染的地下水對人體健康及工農(nóng)業(yè)有著極大的危害。目前我國存在污染場地涉及面廣，且污染情況復(fù)雜、種類繁多、場地監(jiān)管不足等問題，與國內(nèi)同期的水污染和大氣污染治理相比，地下水污染的治理進(jìn)度明顯落后，缺少符合國情的實用修復(fù)技術(shù)與工程建設(shè)經(jīng)驗。在這種行業(yè)背景下，學(xué)生要有相應(yīng)的專業(yè)知識才能更好地開展學(xué)習(xí)和研究工作。應(yīng)充分依托各類社會資源，促進(jìn)學(xué)校、教師的發(fā)展，進(jìn)而根據(jù)行業(yè)的需求，反過來有效促進(jìn)研究生課程體系的建設(shè)，提升研究生的行業(yè)背景專業(yè)知識，為研究生以后的就業(yè)和深造奠定更好的基礎(chǔ)。

三、案例教學(xué)過程中的教學(xué)模式

基于課程案例教學(xué)質(zhì)量影響因素分析，擬通過理論聯(lián)系實際的方式開展教學(xué)模式探討，具體的教學(xué)模式框架如圖2所示。

地下水環(huán)境保護(hù)既是基礎(chǔ)課與專業(yè)課的紐帶，又是理論與實踐的橋梁，更是培養(yǎng)學(xué)生理論知識應(yīng)用的重要課程。該門課程采用多媒體視頻、查閱資料和典型案例等多種教學(xué)手段，結(jié)合設(shè)置提問、小組討論、理論講授和實戰(zhàn)演練等教學(xué)模式，吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生由被動變主動，自然而然地發(fā)現(xiàn)案例中的基本原理，從而加深對理論知識的掌握，并能夠?qū)⒗碚撝R與工程實際問題聯(lián)系起來，提高將理論知識應(yīng)用在分析解決工程實際問題中的能力。實現(xiàn)掌握理論知識、培養(yǎng)工程能力的目的，構(gòu)筑從理論知識通往工程能力的橋梁。

四、教學(xué)實踐應(yīng)用案例

地下水污染與防治這門課程主要內(nèi)容包括三個方面，即水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)理論、地下水污染基礎(chǔ)理論和地下水污染的修復(fù)與防治。課程內(nèi)容體現(xiàn)了從基礎(chǔ)知識到綜合實踐運用逐步提升的授課過程。水文地質(zhì)學(xué)研究的對象——地下水，埋藏在地面以下，學(xué)生難以直接觀察到地下水的分布特征，此外，地下水污染也具有長期性、復(fù)雜性和隱蔽性的特點。因此，針對不同的課程內(nèi)容，教學(xué)手段和方法存在一定的差異性，下面列舉實例分別介紹。

（一）水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)理論授課案例

水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)理論授課采用生活案例和水文地質(zhì)圖件相結(jié)合的方法進(jìn)行，首先通過展示打井視頻和氣象因素圖、地貌圖、地質(zhì)圖、水化學(xué)圖、水文地質(zhì)圖平面圖和剖面圖等重要水文地質(zhì)圖件，讓學(xué)生了解到學(xué)習(xí)水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)理論在社會和國民經(jīng)濟中的實際意義，讓學(xué)生熟悉和看懂與水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)理論相關(guān)的水文地質(zhì)圖件，同時理解各種圖件所揭示的水文地質(zhì)信息。在獲得感觀認(rèn)識后，將水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)理論知識以提問方式進(jìn)行串聯(lián)起來，例如：什么叫地下水？→地下水儲存在什么樣的空間？→地下水以什么樣的形式存在？→地下水與巖石介質(zhì)之間表現(xiàn)出什么樣的水理性質(zhì)？→地下水是怎樣分類的？→地下水賦存在地質(zhì)空間哪些部位？通過提問，引導(dǎo)學(xué)生思考水文地質(zhì)學(xué)相關(guān)理論知識，并在此基礎(chǔ)上，針對問題進(jìn)行查閱資料和分組討論。然后由教師系統(tǒng)地對水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)理論進(jìn)行總結(jié)，如圖3所示。如此開展課堂教學(xué)實踐，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高課堂教學(xué)質(zhì)量，實現(xiàn)掌握理論知識，達(dá)到培養(yǎng)工程能力的目的。

（二）地下水污染基礎(chǔ)理論授課案例

地下水埋藏在天然的地質(zhì)體中，在天然的水文地質(zhì)條件下，人類活動引發(fā)了地下水污染和地質(zhì)環(huán)境的破壞。多數(shù)研究生缺乏對地下水污染過程的了解。在授課之前，教師可以先演示地下水污染的過程，并介紹地下水污染模型可以預(yù)測地下水污染的濃度和范圍，使學(xué)生在獲得感性認(rèn)識的同時，建立地下水污染的空間和時間概念，進(jìn)一步激發(fā)其對地下水污染研究的興趣。通過地下水污染模擬的演示，提出其中的污染模擬模塊操作，并設(shè)置“污染物進(jìn)入進(jìn)地下水的途徑是什么？污染物在地下水遷移中發(fā)生哪些物理、化學(xué)和生物過程？污染物遷移的對流-彌散方程如何建立及求解？”等問題，促進(jìn)學(xué)生主動思考，使學(xué)生掌握地下水污染過程的理論基礎(chǔ)，并提高其解決地下水污染相關(guān)問題的能力。地下水污染模擬演示與教學(xué)思路如圖5、圖6所示。

（三）地下水污染與修復(fù)案例

我國地下水污染問題日益嚴(yán)峻，據(jù)2011年中國水資源公報顯示，主要問題顯現(xiàn)在三個方面：區(qū)域性地下水污染、重點地區(qū)地下水污染和重點場地地下水污染，包括氮污染、重金屬污染和石油類污染等。其中場地污染中石油儲運過程出現(xiàn)的跑漏現(xiàn)象對地下水造成各種各樣污染的事件頻頻發(fā)生。歐美國家近10年來的水文地質(zhì)研發(fā)經(jīng)費的重點投向了地下水污染與環(huán)境修復(fù)技術(shù)研究。相比之下，我國同類研究相對薄弱?；谖覈叵滤迯?fù)與防治目前的研究背景，教師以某地石油管道泄露為例，與學(xué)生一起探討野外調(diào)查的方法，分析石油污染的分布特征及對環(huán)境造成的風(fēng)險，并在此基礎(chǔ)上通過查閱國內(nèi)外修復(fù)案例，提出適合本地區(qū)的地下水污染修復(fù)方案。應(yīng)用現(xiàn)狀實例教學(xué)方法，啟發(fā)學(xué)生將理論與現(xiàn)實出現(xiàn)水污染問題相結(jié)合，掌握目前地下水污染處理的方法和一些技術(shù)性問題，為以后工作打下堅實的基礎(chǔ)。

五、結(jié)論

授課過程中，理論基礎(chǔ)與工程應(yīng)用聯(lián)系緊密，互為補充，明確學(xué)習(xí)任務(wù)和目標(biāo)。理論和工程問題涉及數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)和生物等多學(xué)科知識，涉及面廣而復(fù)雜，在教學(xué)中將理論教學(xué)、實戰(zhàn)演練及應(yīng)用案例有機結(jié)合形成三位一體的教學(xué)模式，不僅活躍了課堂氣氛，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，更重要的是通過“案例—提問—資料查閱—小組討論—理論總結(jié)—實戰(zhàn)演練”教學(xué)模式的實施，學(xué)生能將理論知識直接應(yīng)用于解決工程實際問題，逐步提高自身應(yīng)用理論知識解決實際工程問題的能力。

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[責(zé)任編輯：劉鳳華]