CDIO工程教學(xué)模式下《環(huán)境化學(xué)》教學(xué)方法的探討*

王志康，王雅潔，羅迎春，楊 成，傅成誠，呂 昱

(1 貴州民族大學(xué)化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，貴州 貴陽 550025；2 貴州省環(huán)境監(jiān)測中心站，貴州 貴陽 550009)

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CDIO工程教學(xué)模式下《環(huán)境化學(xué)》教學(xué)方法的探討*

王志康1，王雅潔1，羅迎春1，楊 成1，傅成誠2，呂 昱1

(1 貴州民族大學(xué)化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，貴州 貴陽 550025；2 貴州省環(huán)境監(jiān)測中心站，貴州 貴陽 550009)

為了提高《環(huán)境化學(xué)》專業(yè)基礎(chǔ)課的教學(xué)質(zhì)量，結(jié)合貴州民族大學(xué)對環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)實(shí)行CDIO工程教學(xué)改革模式下的教學(xué)要求，對《環(huán)境化學(xué)》進(jìn)行教學(xué)改革。主要是通過優(yōu)化課堂教學(xué)內(nèi)容和方式，增加學(xué)生自主討論和實(shí)踐在教學(xué)環(huán)節(jié)過程中的參與度。本文就教學(xué)實(shí)踐效果提出分析，提出了該門課在工程類學(xué)科CDIO教學(xué)模式下的改革方向。

CDIO工程教學(xué)改革模式； 環(huán)境化學(xué)；教學(xué)方法；實(shí)踐

《環(huán)境化學(xué)》是環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，是該專業(yè)課程體系的核心組成部分。該課程包含的研究內(nèi)容廣，綜合性強(qiáng)，包含了無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、地球科學(xué)、環(huán)境科學(xué)以及其它自然科學(xué)相關(guān)的科學(xué)理論與方法。課程任務(wù)主要是為培養(yǎng)環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生具有環(huán)境化學(xué)基本理論和實(shí)踐能力而開設(shè)的，是一門理論性和實(shí)用性很強(qiáng)的專業(yè)課[1]。

通過該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解環(huán)境化學(xué)的研究領(lǐng)域及發(fā)展趨勢，使學(xué)生掌握環(huán)境化學(xué)的基本知識和基本原理，利用化學(xué)的基礎(chǔ)知識提高解決實(shí)際環(huán)境問題的能力，為從事環(huán)境保護(hù)和環(huán)境科學(xué)研究工作奠定理論基礎(chǔ)，全面提高學(xué)生的綜合素質(zhì)[2]。

但是，根據(jù)本人的實(shí)際教學(xué)經(jīng)驗(yàn)與課下的思考，該課程在貴州民族大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)開設(shè)以來主要存在以下幾個(gè)問題：

(1)教學(xué)內(nèi)容的選擇方面：環(huán)境化學(xué)是一門綜合性很強(qiáng)的專業(yè)課，涉及的知識面廣、領(lǐng)域?qū)?，而教學(xué)的時(shí)間又有限，這就要求在教學(xué)過程中抓住重點(diǎn)、難點(diǎn)、要點(diǎn)進(jìn)行講解，現(xiàn)行的環(huán)境化學(xué)類教材版本多，內(nèi)容寬泛，如何在相對較少的時(shí)間內(nèi)給學(xué)生講授教學(xué)，讓學(xué)生較好的掌握好該課程的主要內(nèi)容并使學(xué)生得到充分的實(shí)踐是一個(gè)值得討論的問題。

(2)教學(xué)模式方面：我校在對學(xué)生進(jìn)行本門課程的教學(xué)的過程中，仍以“灌輸式”或“填鴨式”的教學(xué)模式為主，教師在課堂上滿課堂的進(jìn)行灌輸，學(xué)生滿課堂的聽講，教學(xué)方法單一，沒有很好調(diào)動學(xué)生的興趣愛好，學(xué)生沒有主動學(xué)習(xí)的意識。

(3)理論教學(xué)為主、實(shí)踐性教學(xué)很少：目前我校《環(huán)境化學(xué)》課程主要是以理論教學(xué)為主，實(shí)踐性教學(xué)很少。教師講授時(shí)，把主要的經(jīng)歷放在講解理論知識上，沒有很好的將理論與實(shí)踐教學(xué)很好地結(jié)合起來[3]。讓學(xué)生學(xué)習(xí)了本門課程的知識以后，沒有得到很好的實(shí)際應(yīng)用，讓學(xué)生覺得學(xué)習(xí)的主要目的是為了應(yīng)付考試，沒什么實(shí)用價(jià)值，平時(shí)上課也不認(rèn)真，也不去思考問題，總想到最后臨近考試時(shí)能夠臨時(shí)準(zhǔn)備。因此，學(xué)生對本門課程提不起興趣，沒有主動去學(xué)，失去開設(shè)本門課程的初衷。

在環(huán)境科學(xué)與工程的相關(guān)教育中，目前在國內(nèi)二本院校中，普遍遇到上述相關(guān)的問題[4]。其中最亟需改革的部分為：如何把現(xiàn)有的“填鴨式”教學(xué)轉(zhuǎn)變成生動的學(xué)習(xí)，做到理論與實(shí)踐相結(jié)合，提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率。貴州民族大學(xué)為了解決工程類學(xué)生在實(shí)踐方面的短板，推行了CDIO的教學(xué)改革模式。CDIO代表構(gòu)思(Conceive)、設(shè)計(jì)(Design)、實(shí)施(Implement)和運(yùn)行(Operate)[5]。它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品的運(yùn)行、維護(hù)、和廢棄的全生命周期為載體，通過建立一體化的、相互支撐的、以及有機(jī)聯(lián)系的專業(yè)培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)和課程體系，讓學(xué)生以主動的、實(shí)踐的方式學(xué)習(xí)工程知識[6]。所以，本論文主要結(jié)合當(dāng)前貴州民族大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)的CDIO的教改背景來討論對《環(huán)境化學(xué)》的教學(xué)改革方法。

1 課程教學(xué)改革目標(biāo)

貴州民族大學(xué)《環(huán)境化學(xué)》這門專業(yè)基礎(chǔ)課的改革目標(biāo)為：依托CDIO教學(xué)改革的核心內(nèi)涵，加大在課程上學(xué)生參與的力度，結(jié)合貴州省現(xiàn)有的環(huán)境問題實(shí)際和工業(yè)發(fā)展中可能帶來的環(huán)境問題，培養(yǎng)在環(huán)境化學(xué)方面具有較強(qiáng)應(yīng)用能力型人才的指導(dǎo)思想。根據(jù)此指導(dǎo)思想對本課程體系的理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重新選擇并進(jìn)行整合，改革傳統(tǒng)的教學(xué)手段和方法及模式，加強(qiáng)實(shí)踐性教學(xué)，將理論與實(shí)踐部分有機(jī)地結(jié)合起來，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，培養(yǎng)與提高學(xué)生應(yīng)用本門課程解決實(shí)際問題的能力。針對貴州省環(huán)境保護(hù)方面的實(shí)際需求，培養(yǎng)具備能夠有能力解決相關(guān)實(shí)際問題能力的學(xué)生，不僅能解決貴州少數(shù)民族地區(qū)環(huán)境保護(hù)人才的短板，而且能夠幫助學(xué)生更好的就業(yè)。

在改革方案中應(yīng)該具體做好以下三點(diǎn)：(1)在原有的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步加大對實(shí)踐性的要求，讓學(xué)生能積極參與到課堂教學(xué)中。(2)著重對教材中的重要章節(jié)：大氣環(huán)境化學(xué)、水環(huán)境化學(xué)、土壤環(huán)境化學(xué)、典型污染物在各環(huán)境圈層中的轉(zhuǎn)歸與效應(yīng)、受污染環(huán)境的修復(fù)與綠色化學(xué)的基本原理與應(yīng)用進(jìn)行講授，但在講授中，要結(jié)合貴州省的環(huán)境問題的實(shí)際，結(jié)合案例進(jìn)行講授，讓學(xué)生能更好的理解和把握這些知識。(3)在以實(shí)踐案例結(jié)合講授理論課的基礎(chǔ)上，給學(xué)生課外實(shí)踐的機(jī)會。

2 優(yōu)化課程內(nèi)容體系和課堂教學(xué)改革

該課程的原有課程內(nèi)容體系較為單一，主要是理論授課，平時(shí)成績占30%，期末考試成績占70%，平時(shí)成績由出勤率和課后作業(yè)組成。筆者在過去授課的過程中發(fā)現(xiàn)，在過去的30%+70%教學(xué)模式下，學(xué)生往往是平時(shí)不認(rèn)真學(xué)習(xí)，在臨考試前突擊，教學(xué)效果非常不好。

改革后的教學(xué)模式改為65%+35%，即平時(shí)成績占65%，期末成績占35%，改革后的課程更加注重平時(shí)的學(xué)習(xí)和積累。期末考試成績占的分?jǐn)?shù)比例較低，為了防止學(xué)生不重視期末考試，教學(xué)大綱中規(guī)定：若期末考試不及格，就算折算后總分超過60分，也按不合格處理，期末成績不及格者沒有補(bǔ)考機(jī)會，只能選擇重修該課程。平時(shí)的65分由以下幾個(gè)環(huán)節(jié)，即平時(shí)考勤、平時(shí)作業(yè)、章節(jié)后大作業(yè)、階段測驗(yàn)、小組討論五大部分組成。其中，平時(shí)的考勤和作業(yè)是延續(xù)了改革前的《環(huán)境化學(xué)》平時(shí)成績體系，但是在原來的基礎(chǔ)上增加了一些新的考核標(biāo)準(zhǔn)。例如在平時(shí)作業(yè)要求上，增加了按等級幾分制度，對作業(yè)質(zhì)量嚴(yán)格把關(guān)，對于對平時(shí)作業(yè)不下功夫的學(xué)生，根據(jù)評分規(guī)則，扣相應(yīng)的分?jǐn)?shù)。

按照CDIO工程改革的要求和大方向，要提高學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的參與度。針對《環(huán)境化學(xué)》這門課，增加了章節(jié)后的大作業(yè)和小組討論，完善學(xué)生在實(shí)踐方面的需求和必要性。在課后大作業(yè)方面，主要是針對《環(huán)境化學(xué)》的主要章節(jié)和重點(diǎn)內(nèi)容：大氣環(huán)境化學(xué)、水環(huán)境化學(xué)、土壤環(huán)境化學(xué)、污染控制與修復(fù)技術(shù)安排了四次課后的大作業(yè)(大作業(yè)部分課堂上不講授，學(xué)生自學(xué))。分別為：工業(yè)生產(chǎn)中粉塵的遷移對城市PM2.5的貢獻(xiàn)及變化影響；8.12天津港爆炸事件對場地周邊大氣及水體環(huán)境污染事件分析；富營養(yǎng)水體的富營養(yǎng)化控制、對策及實(shí)例分析——以太湖和滇池為例；分析貴州省銅仁萬山地區(qū)的汞礦開采的過程中對土壤帶來的污染問題和解決辦法。選題自由度高，結(jié)合本省乃至全國當(dāng)前的環(huán)境保護(hù)實(shí)際情況，學(xué)生自行查找資料，完成大作業(yè)，不僅能及時(shí)鞏固所學(xué)知識，還可以培養(yǎng)獨(dú)立解決相關(guān)系統(tǒng)問題的方法和經(jīng)驗(yàn)。

對于CDIO工程教學(xué)改革的另外一個(gè)重點(diǎn)，就是要培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識和能力。針對以往的相對被動和獨(dú)立教學(xué)方法，小組討論不僅可以讓學(xué)生更好的參與到課堂學(xué)習(xí)中來，還能夠培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作解決問題的能力?！董h(huán)境化學(xué)》共有3次課堂小組討論，每個(gè)小組的人數(shù)為4～6人，每個(gè)小組討論的時(shí)間為10～15分鐘，學(xué)生用ppt進(jìn)行講解。小組討論由教師選擇相關(guān)的知識點(diǎn)，提前布置給學(xué)生準(zhǔn)備(教師上課不講該方面內(nèi)容)，學(xué)生在課下進(jìn)行探討。小組討論的題目分別為：討論光化學(xué)煙霧和倫敦?zé)熿F的區(qū)別及他們的形成特點(diǎn)；討論自20世紀(jì)50年代以來產(chǎn)生的水環(huán)境污染事件及其原因和相關(guān)預(yù)防措施； 列舉土壤污染修復(fù)的方法及其選擇。小組討論的評價(jià)項(xiàng)目主要由內(nèi)容、語言表達(dá)能力、小組協(xié)作能力、創(chuàng)新性、學(xué)習(xí)效果來組成，每個(gè)評價(jià)項(xiàng)目都有對應(yīng)的評價(jià)要素。每個(gè)小組的成員都必須參與討論，最后由組長總結(jié)論點(diǎn)，得分由小組自評、其他小組評分、教師評分來構(gòu)成，分別占總分的30%、30%、40%，充分發(fā)揮了學(xué)生在該環(huán)節(jié)中的主觀能動性。

在校外實(shí)踐環(huán)節(jié)方面,本課程的校外實(shí)踐地點(diǎn)為貴州省環(huán)境監(jiān)測中心站，在授課的階段，一共安排了兩次實(shí)踐。實(shí)踐的內(nèi)容主要包括對水、大氣、土壤監(jiān)測的技術(shù)方法和案例分析。在接觸了相關(guān)的具體實(shí)踐內(nèi)容以后，學(xué)生可以進(jìn)一步的結(jié)合課上所學(xué)的理論知識，來掌握相關(guān)知識點(diǎn)，對環(huán)境化學(xué)這門課的學(xué)習(xí)有進(jìn)一步促進(jìn)作用。

最后，采取了兩次階段測驗(yàn)和期末考試相結(jié)合的方式來代替原有的期末考試占總分?jǐn)?shù)70%的考核方式。原有的考核模式弊端在于學(xué)生平時(shí)不重視學(xué)習(xí)，而在期末突擊學(xué)習(xí)應(yīng)付考試，而非真正掌握了《環(huán)境化學(xué)》這門課的內(nèi)容，失去了學(xué)習(xí)的本質(zhì)意義。加入了平時(shí)的階段考核后，能夠讓學(xué)生把精力集中于整個(gè)學(xué)期的學(xué)習(xí)上，使《環(huán)境化學(xué)》的學(xué)習(xí)有連貫性，達(dá)到教學(xué)改革的目的。

3 結(jié) 論

在工程類學(xué)科CDIO改革的大背景下，增加課程實(shí)踐部分的比重是主要的改革方向。改革后的《環(huán)境化學(xué)》課程能使使學(xué)生在學(xué)習(xí)上循序漸進(jìn)，扎扎實(shí)實(shí)地從理論上、思維上、方法上掌握該課程的基本概念、主要內(nèi)容及思想方法，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力。學(xué)生學(xué)好這門課程，對今后的學(xué)習(xí)、研究和應(yīng)用都具有重要的作用。

[1] 張寒冰,唐艷葵,閤明勇.環(huán)境化學(xué)教學(xué)改革探討[J].廣州化工,2011,39(17): 118-119.

[2] 周健.環(huán)境化學(xué)教學(xué)改革淺談[J].江蘇技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào), 2005,11(4): 71-73.

[3] 王麗梅,孟昭福,張?jiān)鰪?qiáng).環(huán)境化學(xué)課程教學(xué)改革與實(shí)踐[J].中國大學(xué)教學(xué), 2011(7):82-84.

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Discussion of Teaching in Environmental Chemistry Based on CDIO Engineering Teaching Model*

WANGZhi-kang1,WANGYa-jie1,LUOYing-chun1,YANGCheng1,FUCheng-cheng2,LVYu1

(1 College of Chemistry and Environmental Science, Guizhou Minzu University, Guizhou Guiyang 550025;2 Guizhou Environmental Monitoring Station, Guizhou Guiyang 550009, China)

In order to improve the teaching effectiveness of Environmental Chemistry, a new pathway was introduced to implement teaching reform based on CDIO engineering teaching model, which was carried out in Guizhou Minzu University.The aim of this teaching reform was to improve the students’ participation in group discussion and practical teaching sessions through optimizing teaching content and methods.The analysis of teaching practice effect was mentioned and the direction of this reform under CDIO engineering teaching model was further provided.

CDIO engineering teaching model; Environmental Chemistry; teaching method; practice

貴州省教育廳2014年省級本科教學(xué)工程項(xiàng)目：《環(huán)境化學(xué)》教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)模式改革探討。

王志康(1987-)，男，博士，副教授，從事環(huán)境化學(xué)教學(xué)。

G642

A

1001-9677(2016)019-0164-02