化學(xué)專業(yè)環(huán)境化學(xué)課程教學(xué)改革探究

張素娟，陳高禮，程云環(huán)，王巖玲，王俊恩，馬 偉，曹 靜①

（淮北師范大學(xué) 化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院，安徽 淮北 235000）

0 引言

環(huán)境化學(xué)課程作為研究環(huán)境介質(zhì)中有毒有害化學(xué)物質(zhì)的存在形態(tài)、物化性質(zhì)、遷移和轉(zhuǎn)化方式、行為模式、環(huán)境效應(yīng)及其污染修復(fù)和防治的一門交叉學(xué)科，對提升化學(xué)學(xué)科學(xué)生利用所學(xué)專業(yè)知識和技能發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題的核心能力，增強其生態(tài)環(huán)保意識和素養(yǎng)具有十分重要的意義［1-4］.如何激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和提升教學(xué)效果一直備受關(guān)注［5］.依據(jù)本課程教學(xué)特點、目標(biāo)和面臨的困難，淮北師范大學(xué)環(huán)境化學(xué)授課團隊基于多年教學(xué)經(jīng)驗，積極探索教學(xué)內(nèi)容更新、教學(xué)方法和手段優(yōu)化以及評價體系和考核方式改革，提出一種具有普適性的教學(xué)模式，實現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的充分激發(fā)和學(xué)習(xí)效果的顯著提升.

1 環(huán)境化學(xué)教學(xué)所面臨的問題

環(huán)境化學(xué)課程的開設(shè)主要面向化學(xué)專業(yè)的大三學(xué)生，以南開大學(xué)戴樹桂教授主編的2006版環(huán)境化學(xué)為教材，以劉晶晶等主編的2019版環(huán)境化學(xué)、袁加程等主編的2020版環(huán)境化學(xué)以及王曉蓉等編著的2018版環(huán)境化學(xué)為參考教材，教材包含8章，31節(jié).該課程的前期教改已使教學(xué)質(zhì)量有一定的提高，但當(dāng)前的教學(xué)仍面臨著諸多問題.

1.1 知識點雜多廣散，學(xué)時嚴(yán)重不足

課程內(nèi)容主要涉及化學(xué)和環(huán)境科學(xué)，涵蓋面廣，知識點多且零散，而相應(yīng)的教學(xué)學(xué)時卻僅有32學(xué)時，嚴(yán)重不足.面對沉重的學(xué)時壓力，授課教師只能忙于應(yīng)對繁重的教學(xué)任務(wù)，很難達到深入淺出的教學(xué)效果［6］.

1.2 熱點問題引入不夠，學(xué)習(xí)興趣缺乏

身處信息化時代，教材內(nèi)容卻更新較慢、案例陳舊，無法與學(xué)生從網(wǎng)絡(luò)等渠道獲取的環(huán)境熱點問題有效對接，且課程的教學(xué)方式較為單一，多采用結(jié)論先行的單向灌輸模式，嚴(yán)重降低授課過程中學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與度，其獨立思考和自主決策的能力無法得到充分培養(yǎng)［7-8］.

1.3 忽視學(xué)生關(guān)切，重要性認識不足

該門課程在學(xué)科專業(yè)的培養(yǎng)方案中多設(shè)定為方向課程（選修課程），與學(xué)生關(guān)注的考研和就業(yè)等核心問題相關(guān)度不大，學(xué)生對其學(xué)習(xí)興趣不高、任課教師對其重要性認識不足和重視不夠等現(xiàn)象普遍存在［9］.

1.4 背景凸顯不足，不能滿足培養(yǎng)要求

當(dāng)前我國經(jīng)濟快速發(fā)展，日益嚴(yán)峻的大氣、水以及土壤等環(huán)境污染問題凸顯，國家為此采取積極的應(yīng)對措施，例如“大氣十條”“水十條”和“土壤十條”的提出，以及“十九大”報告中有關(guān)環(huán)境治理的相關(guān)論述，都表明我國治理環(huán)境問題的決心，同時也對國民生態(tài)文明意識和環(huán)保理念的樹立以及專業(yè)人才的培養(yǎng)提出更高要求［10］.而理論教學(xué)與實際情況卻脫節(jié)嚴(yán)重，勢必導(dǎo)致學(xué)生視野較窄、社會責(zé)任感和使命感較弱等問題，雖然授課教師偶爾提及環(huán)境問題的時代背景，仍無法滿足提升學(xué)生綜合素養(yǎng)的培養(yǎng)要求.

因此，為更好地提升課堂教學(xué)效果和滿足社會對專業(yè)人才的迫切需求，環(huán)境化學(xué)課程的教學(xué)改革勢在必行.

2 環(huán)境化學(xué)課程教學(xué)改革措施

2.1 圍繞社會需求和學(xué)生就業(yè)，確立新型教學(xué)目標(biāo)

環(huán)境化學(xué)課程的教學(xué)目標(biāo)的達成，要緊扣社會對專業(yè)人才的需求和學(xué)生的就業(yè)需要［11］.首先，要為學(xué)生夯實環(huán)境化學(xué)相關(guān)的基本理論和基礎(chǔ)知識，提高其對實際環(huán)境問題的獨立思考和研究能力，讓其全面了解和掌握造成環(huán)境污染的源頭和相關(guān)防治措施，學(xué)會從化學(xué)人的視角發(fā)現(xiàn)和分析問題，為環(huán)保決策及污染治理給出科學(xué)依據(jù)，以滿足社會對專業(yè)人才的要求.其次，當(dāng)前國家的發(fā)展戰(zhàn)略中明確環(huán)境保護的重要性，社會對環(huán)境保護和治理相關(guān)專業(yè)人才的需求和待遇都有較大提升，這將利于充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的積極性和主動性；同時，通過課堂教學(xué)活動和社會實踐活動的不斷滲透，讓學(xué)生切身感受到人類賴以生活的環(huán)境正在因為社會的快速發(fā)展而承擔(dān)壓力，激發(fā)學(xué)生學(xué)好該課程的使命感和責(zé)任感，增強其環(huán)境保護意識，樹立環(huán)保理念.通過課程教學(xué)目標(biāo)的確立，師生對環(huán)境化學(xué)課程的重要性的認識程度有效提升，一是教師積極開展“問題式教學(xué)”和“精選案例式教學(xué)”，用最新的環(huán)境問題、環(huán)保政策及環(huán)保技術(shù)等激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，闡明就業(yè)與課程功能的密切聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生利用所學(xué)知識服務(wù)社會的責(zé)任感.二是轉(zhuǎn)變教師的教學(xué)目標(biāo)觀，以滿足學(xué)生的關(guān)注點而教學(xué)，兼顧傳授知識和培養(yǎng)學(xué)生服務(wù)社會的能力和環(huán)保意識；使學(xué)生從“被動學(xué)習(xí)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸鲃訉W(xué)習(xí)”，引導(dǎo)學(xué)生積極參與教學(xué)過程，提升其獨立思考和解決實際問題的能力、團隊合作能力和創(chuàng)新精神.

2.2 以鮮活案例更新教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)建新型教學(xué)體系

教學(xué)改革之前，淮北師范大學(xué)環(huán)境化學(xué)課程基本采用線下方式教學(xué).雖然這種教學(xué)方式已進行多年，卻面臨兩個實際情況：一方面，雖然相關(guān)內(nèi)容論述精準(zhǔn)，豐富充實，但內(nèi)容太多，導(dǎo)致教學(xué)重點難以凸顯；教材章節(jié)內(nèi)容銜接不足、相關(guān)內(nèi)容和數(shù)據(jù)更新不及時等問題也嚴(yán)重影響著學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；另一方面，眾多信息渠道和豐富的學(xué)習(xí)資源，使學(xué)生了解最新的環(huán)境事件及相關(guān)技術(shù)和政策變得便捷.因此，將環(huán)境化學(xué)課程的課堂教學(xué)與最新事件、技術(shù)和政策結(jié)合，積極探索以鮮活案例更新教學(xué)內(nèi)容，啟發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)和思考案例中所蘊含的相關(guān)規(guī)律，實現(xiàn)新型環(huán)境化學(xué)教學(xué)體系的構(gòu)建將非常必要［7，12］.

我校環(huán)境化學(xué)教學(xué)團隊秉持“突出特色、穩(wěn)步發(fā)展”的指導(dǎo)思想，以注重基礎(chǔ)知識和理論、拓展專業(yè)視野為原則，精簡、更新和整合教學(xué)內(nèi)容，突出重、難點，探究以礦山污染及修復(fù)、農(nóng)業(yè)污染及治理等區(qū)域特色鮮明的案例為題材采用情景問題設(shè)置的模式，開展案例教學(xué).例如，淮北作為我國重要的產(chǎn)煤區(qū)之一，大量煤炭開采導(dǎo)致大面積的塌陷區(qū)和生態(tài)破壞，且火力發(fā)電造成嚴(yán)重的空氣污染.經(jīng)過多年的“綠色淮北”綜合治理，淮北地區(qū)已經(jīng)成功轉(zhuǎn)型，學(xué)生也是感受頗深.通過引入這一成功案例，學(xué)生會有較高的參與感，教學(xué)效果也會得到有效提升.授課教師還精心篩選出與水、大氣以及土壤環(huán)境化學(xué)領(lǐng)域污染防治相關(guān)的最新科研成果融入課堂教學(xué)，潛移默化地融入與教材有關(guān)的污染現(xiàn)象、作用機理和修復(fù)技術(shù)等內(nèi)容.此外，在講授受污染環(huán)境修復(fù)的章節(jié)時，重點解讀修復(fù)技術(shù)在環(huán)境修復(fù)過程的重要作用，彰顯化學(xué)專業(yè)特色.教學(xué)體系中各教學(xué)分支的有機整合，內(nèi)容的精簡和更新，優(yōu)化課時分配，為師生提供充足的時間和精力保證，以開展更具時效性的教學(xué)設(shè)計和實踐；根據(jù)當(dāng)代學(xué)生的特點，教師積極引導(dǎo)學(xué)生充分利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，更多地了解和體會與環(huán)境化學(xué)相關(guān)的新問題、新成果、新政策、新觀點、新技術(shù)等內(nèi)容，有效拓展其學(xué)習(xí)資源渠道和知識面，并引導(dǎo)學(xué)生積極參與課堂教學(xué)互動，探究造成污染事件根源，并根據(jù)自己的專業(yè)知識為環(huán)境污染防治提出自己的見解，從而實現(xiàn)從“應(yīng)該學(xué)”到“愿意學(xué)”的轉(zhuǎn)變，提高教學(xué)的時效性，可以培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識，使學(xué)生自己的思考與可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略以及“綠水青山就是金山銀山”的環(huán)保理念產(chǎn)生共鳴.基于此，精心篩選和融入與章節(jié)內(nèi)容相關(guān)的鮮活案例.

表1 與章節(jié)內(nèi)容相關(guān)的鮮活案例

2.3 提升教師實踐經(jīng)驗，優(yōu)化教學(xué)方法和手段

作為環(huán)境化學(xué)課程的課堂教學(xué)責(zé)任人，教師不僅要有豐富的專業(yè)知識，還要具有較強的實踐經(jīng)驗，自覺提升自身的育德能力，積極優(yōu)化教學(xué)方法和手段，這是確保本課程教學(xué)改革效果的重要保障［13-14］.本校環(huán)境化學(xué)的授課教師均為博士學(xué)歷，專業(yè)知識扎實，但大多沒有環(huán)保治理工作經(jīng)驗，實踐經(jīng)驗不足.為此，我校環(huán)境化學(xué)教學(xué)團隊多措并舉：1）積極組織授課教師到環(huán)保單位調(diào)研，掌握本地環(huán)境污染和治理的總體情況；到企業(yè)了解污水、廢氣、廢渣的處理技術(shù)和難點問題；到周邊河流、耕地進行取樣分析，搜集第一手資料，積累大量的實踐經(jīng)驗.2）邀請優(yōu)秀環(huán)境化學(xué)教師開展講座，取長補短.3）結(jié)合教學(xué)研討、集體備課、相互聽課以及新老教師結(jié)對互助等方式，打造優(yōu)質(zhì)教案.4）借助教改政策的扶持，申請課程改革相關(guān)研究項目，以此為引，提升實踐經(jīng)驗.

在教學(xué)內(nèi)容精簡、更新和整合的基礎(chǔ)上，教學(xué)團隊嘗試多樣化的教學(xué)方法和手段，教學(xué)效果提升明顯：1）采用多媒體教學(xué)將課堂教學(xué)和情景教學(xué)有機融合，有效提高課堂教學(xué)的規(guī)范和形象化，這對學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的激發(fā)、專業(yè)技能和視野拓寬至關(guān)重要.2）嘗試線上線下混合教學(xué)、慕課和翻轉(zhuǎn)課堂等行之有效的教學(xué)方式.以線上線下混合教學(xué)為例，線上教學(xué)可充分利用學(xué)習(xí)通等平臺精品課程資源，組織學(xué)生自主學(xué)習(xí)，開展師生線上互動；線下教學(xué)可組織學(xué)生通過圓桌會議進行討論分享最新研究成果和環(huán)境熱點問題.3）靈活選用探究與討論結(jié)合法、互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)、短視頻、動畫演示手段，生動解析有毒有害物質(zhì)在環(huán)境各圈層中的遷移轉(zhuǎn)化路徑，以開拓和培養(yǎng)學(xué)生獨立思考和創(chuàng)新的能力，提升學(xué)生的參與度和學(xué)習(xí)興趣.總之，環(huán)境化學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容、方法和手段都要圍繞學(xué)生，為其提供更加廣闊的鍛煉平臺和更充分的獨立決策機會.

2.4 創(chuàng)新課程評價體系，考核方式多樣化

學(xué)習(xí)成績是影響學(xué)生學(xué)習(xí)動力的重要因素，而明確的課程評價體系有利于學(xué)生有針對性地學(xué)習(xí)以提升成績［15］.針對課程評價體系和考核方式做細致的研究和安排.1）首先制定側(cè)重于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)潛能的評價體系，增強學(xué)生綜合素質(zhì)，為學(xué)生提供更多的獨立思考和決策的機會，這就要求成績評定要貫穿于學(xué)生學(xué)習(xí)的整個過程，大致可分為課前準(zhǔn)備、課上學(xué)習(xí)以及課后鞏固3個環(huán)節(jié).2）評價方式主次分明，例如，針對一個問題的討論可以采用學(xué)生先評價，老師總結(jié)評價，以學(xué)生評價為主，教師引導(dǎo)為輔；考試評價與平時評價相結(jié)合，適當(dāng)提高平時評價在成績評定中的占比.3）采取考核形式多樣化，例如，隨機選題、現(xiàn)場問答、問題分析答辯和研究報告答辯等.通過上述研究和安排，成績考核與評定著重發(fā)現(xiàn)、分析和解決實際環(huán)境問題過程中對學(xué)生的專業(yè)能力和職業(yè)素養(yǎng)訓(xùn)練，老師給予學(xué)生適時的認可和鼓勵，使其專業(yè)自信、學(xué)習(xí)興趣和主觀能動性得以充分激發(fā)，嚴(yán)謹(jǐn)細致和實事求是的科學(xué)態(tài)度以及良好的職業(yè)道德的培養(yǎng)也得到有效保障.

3 教學(xué)效果分析

改革前的教學(xué)方式更多是教師一味灌輸，學(xué)生被動學(xué)習(xí)，教學(xué)內(nèi)容陳舊、脫離現(xiàn)實，知識點雜、多、廣、散，且教學(xué)和評價方法較單一，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣低迷，綜合能力培養(yǎng)不足，教學(xué)效果總體偏差.教學(xué)改革后，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣提升明顯，課堂教學(xué)（課前、課中和課后）參與度和獲得感大幅提升.例如，對于第3章水環(huán)境化學(xué)中水體富營養(yǎng)化的授課，授課教師課前將班級學(xué)生分成學(xué)習(xí)小組，并通過學(xué)習(xí)通平臺向其發(fā)布“提出兩個有關(guān)水體富營養(yǎng)化的現(xiàn)實案例，討論分析可能的成因和治理措施”討論專題，各小組積極通過查閱書籍和網(wǎng)絡(luò)資源，通過線上線下的討論和分析，最終整理出系統(tǒng)性的見解和論據(jù).在授課教師的引導(dǎo)下，課堂的闡述和問答環(huán)節(jié)，氣氛活躍，所有同學(xué)都積極思考并參與討論.在此基礎(chǔ)上，學(xué)生對水體富營養(yǎng)化的相關(guān)內(nèi)容已打下較好的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，授課教師順勢引入課堂內(nèi)容，有充足的時間深入淺出地講授重難點內(nèi)容，課堂效果明顯提升.課后及時學(xué)習(xí)總結(jié)，授課教師本著鼓勵為主的原則，結(jié)合學(xué)生調(diào)研材料和問答表現(xiàn)，給出成績評價.為準(zhǔn)確了解改革前后的教學(xué)效果，對2019級化學(xué)專業(yè)的130名同學(xué)進行問卷調(diào)查，調(diào)查結(jié)果如表2所示.相比傳統(tǒng)教學(xué)模式，改革后的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、評價方式等有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)生動力，進而使其積極參與教學(xué)各環(huán)節(jié)，且隨著學(xué)習(xí)興趣和專注度的提升，知識掌握也是水到渠成.此外，授課教師通過引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生利用所學(xué)專業(yè)知識解讀鮮活的環(huán)境污染案例，使其產(chǎn)生強烈的帶入感，從而創(chuàng)新性地思考憑借專業(yè)知識和技能解決環(huán)境問題的途徑.可見，本次教學(xué)改革對于學(xué)生學(xué)習(xí)熱情和教學(xué)質(zhì)量的提升效果明顯.

表2 教學(xué)效果滿意度調(diào)查統(tǒng)計

4 結(jié)語

基于環(huán)境化學(xué)課程的教學(xué)特點、任務(wù)和所面臨的困難，在教學(xué)內(nèi)容的精簡和更新、鮮活案例的篩選和融入、教學(xué)手段和方法的優(yōu)化、教學(xué)評價體系和考核方式的創(chuàng)新等方面進行改革探究.通過這次教學(xué)改革，不僅增強化學(xué)專業(yè)學(xué)生利用專業(yè)知識和技能發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題的能力以及其生態(tài)環(huán)保意識和素養(yǎng)，還顯著提高課程教學(xué)團隊的教學(xué)水平，也將為社會和經(jīng)濟發(fā)展輸送更多專業(yè)人才.