“半開放式”環(huán)境化學(xué)課程教學(xué)的探索與實(shí)踐

遲 杰

(天津大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，天津 300350)

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“半開放式”環(huán)境化學(xué)課程教學(xué)的探索與實(shí)踐

遲 杰

(天津大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，天津 300350)

環(huán)境化學(xué)是環(huán)境科學(xué)專業(yè)的專業(yè)必修課。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人類活動(dòng)引起的環(huán)境化學(xué)問題日益增多，對(duì)環(huán)境化學(xué)提出了新的挑戰(zhàn)，反過來也促進(jìn)了環(huán)境化學(xué)的發(fā)展。為了使學(xué)生在掌握環(huán)境化學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)，能及時(shí)了解環(huán)境化學(xué)領(lǐng)域國內(nèi)外的最新研究動(dòng)態(tài)，我們嘗試了“半開放式”教學(xué)模式，通過線上和線下互動(dòng)、理論與實(shí)踐相結(jié)合等方式，取得了比較滿意的效果。

環(huán)境化學(xué)；半開放式；教學(xué)探索和實(shí)踐

環(huán)境化學(xué)是研究化學(xué)物質(zhì)，特別是危及環(huán)境質(zhì)量的化學(xué)污染物在環(huán)境中運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其防治的科學(xué)，在了解污染物來源、消除和控制污染，以及制定環(huán)境保護(hù)決策提供科學(xué)依據(jù)方面起著重要作用。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人類活動(dòng)引起的環(huán)境化學(xué)問題日益增多，對(duì)環(huán)境化學(xué)提出了新的挑戰(zhàn)；同時(shí)，隨著我國對(duì)環(huán)境問題日益重視，人們對(duì)環(huán)境質(zhì)量的要求不斷提高，使得培養(yǎng)高質(zhì)量的環(huán)保人才刻不容緩[1]。為了最大限度發(fā)揮該課程的作用，最終達(dá)到培養(yǎng)環(huán)境保護(hù)專門人才的目的，使學(xué)生在掌握環(huán)境化學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)，能及時(shí)了解環(huán)境化學(xué)領(lǐng)域國內(nèi)外的最新研究動(dòng)態(tài)，我們嘗試了“半開放式”教學(xué)模式并取得了比較滿意的效果。

1 將以教師授課為主，改為以學(xué)生為中心，加強(qiáng)師生互動(dòng)

我校本科生培養(yǎng)計(jì)劃中《環(huán)境化學(xué)》課程的課時(shí)共計(jì)64學(xué)時(shí)，其中課堂授課48學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)16學(xué)時(shí)。由于課程時(shí)間有限，采取以教師講授為主的傳統(tǒng)授課方式，學(xué)生主要是被動(dòng)接受知識(shí)，缺乏學(xué)習(xí)的主動(dòng)性[2]。即使中間查問一些問題，效果也不盡人意，不能達(dá)到最佳效果。因此，既要學(xué)生具有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，又要學(xué)生能夠及時(shí)掌握學(xué)科發(fā)展動(dòng)態(tài)，僅利用課堂有限的時(shí)間是難以實(shí)現(xiàn)的。針對(duì)這個(gè)問題，我們嘗試了將以教師授課為主，改為以學(xué)生為中心，加強(qiáng)師生互動(dòng)。

首先，結(jié)合每一章節(jié)的內(nèi)容提出討論問題，讓學(xué)生課下查詢資料，然后在課堂上進(jìn)行展示和討論。例如，在大氣環(huán)境化學(xué)一章中學(xué)生們針對(duì)我國大氣污染的成因及其控制進(jìn)行了討論。通過查閱資料，同學(xué)們發(fā)現(xiàn)京津冀是我國霧霾高發(fā)地區(qū)。導(dǎo)致京津冀霧霾高發(fā)的主要因素是：污染排放量大(工業(yè)排放、汽車尾氣、燃煤排放)和特殊的地形氣象條件等因素對(duì)京津冀地區(qū)霧霾的形成起到?jīng)Q定作用。從地形上看，京津冀地區(qū)西側(cè)是南北走向的太行山脈，北側(cè)是東西走向的燕山山脈，東臨渤海灣，南接中原，整體呈現(xiàn)西北高、東南低的地形特點(diǎn)。冬季，從蒙古草原呼嘯南下的北風(fēng)，由北向南依次刮過京津冀地區(qū)。華北平原中南部成為北京空氣污染擴(kuò)散的下風(fēng)向。風(fēng)力夠大、持續(xù)時(shí)間夠長，空氣污染物會(huì)繼續(xù)向南驅(qū)散，“刮”出一個(gè)藍(lán)天。天氣靜穩(wěn)，或刮東南風(fēng)，本地污染和從外部輸送的污染相互疊加，層層累積，容易形成嚴(yán)重的空氣污染。從污染排放上看，北京、天津、石家莊等城市，電廠、鍋爐和機(jī)動(dòng)車保有量較大，城市運(yùn)行帶來的各類污染物排放量非常大，超過了這一地區(qū)本身的環(huán)境容量和自凈能力。

再有，充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)。隨著科學(xué)和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，環(huán)境化學(xué)的內(nèi)容不斷更新。教科書上的內(nèi)容往往存在滯后于學(xué)科發(fā)展的現(xiàn)象。因此，我們根據(jù)學(xué)科的發(fā)展動(dòng)態(tài)，在課上及時(shí)更新的同時(shí)，還將近期的文獻(xiàn)資料上傳到網(wǎng)上供學(xué)生課外閱讀。例如，在水環(huán)境化學(xué)一章，傳統(tǒng)理論認(rèn)為非離子性有機(jī)化合物在水溶液體系中主要是分配作用。但是，在近20 年的大量實(shí)驗(yàn)中常出現(xiàn)非線性的吸附現(xiàn)象，如后期慢的吸附和釋放、吸附解吸的滯后性、溶質(zhì)與溶質(zhì)的競(jìng)爭，這些都不能用簡單的線性分配模型進(jìn)行合理解釋，也就無法再用線性模型預(yù)測(cè)疏水性有機(jī)物在環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化趨勢(shì)。有學(xué)者認(rèn)為土壤/沉積物中的有機(jī)質(zhì)(SOM)是高度不均一的吸附劑，提出了多元反應(yīng)模型，SOM 結(jié)構(gòu)上的異質(zhì)性可以影響吸附等溫線的線性和主要吸附機(jī)制，SOM 對(duì)有機(jī)污染物的宏觀吸附是由一系列線性的和非線性的微觀吸附反應(yīng)組合而成[3]。之后，又將土壤/沉積物中可吸附有機(jī)污染物的組成部分分成無機(jī)礦物表面、無定形的土壤有機(jī)質(zhì)(軟碳)和凝聚態(tài)的土壤有機(jī)質(zhì)(硬碳) 3 個(gè)部分，前兩者的吸附以分配為主，速度較快，后者吸附為非線性，速度相對(duì)較慢，解吸也是如此[4]。學(xué)生們反映到“課外閱讀部分有中英文的文獻(xiàn)。這些文獻(xiàn)讓我了解到目前環(huán)境化學(xué)領(lǐng)域最新熱點(diǎn)問題。英文文獻(xiàn)更鍛煉了我專業(yè)英語的能力。希望以后多給一些這樣的文獻(xiàn)，讓我們知道自己所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)在實(shí)際中可以有哪些應(yīng)用”。

2 強(qiáng)化理論與實(shí)踐相結(jié)合

環(huán)境化學(xué)是一門實(shí)踐性和應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科。通常課堂教學(xué)主要是基礎(chǔ)知識(shí)和原理的講解。雖然課堂教學(xué)過程中會(huì)穿插一些例子輔以說明，但是效果往往有限。環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)也是環(huán)境化學(xué)教學(xué)中的重要組成部分，是培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神的重要手段[5]。環(huán)境是一個(gè)整體，需要讓同學(xué)們將這各章節(jié)聯(lián)系起來，建立環(huán)境整體觀。但是已有的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容通常只是一個(gè)個(gè)孤立的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)(例如，有機(jī)物的正辛醇-水分配系數(shù))，不利于學(xué)生從環(huán)境這個(gè)整體上了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與污染物歸趨間的關(guān)系，從而也在一定程度上影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

為了解決這個(gè)問題，我們嘗試將課堂上的基礎(chǔ)知識(shí)和原理、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、實(shí)踐課程三者有機(jī)結(jié)合。例如，在水環(huán)境化學(xué)一章介紹了水體富營養(yǎng)化產(chǎn)生的原因和危害。水體富營養(yǎng)化是指由于過量的氮、磷等營養(yǎng)元素排入到地表水體中，使藻類等水生生物過度繁殖。由于藻類生長周期短，其死亡后被需氧微生物分解，不斷消耗水中的溶解氧造成水體缺氧，同時(shí)不斷產(chǎn)生硫化氫等氣體，致使水質(zhì)惡化，造成魚類和其他水生生物大量死亡。結(jié)合水體富營養(yǎng)化問題，我們?cè)O(shè)置了環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)“水體富營養(yǎng)化程度的評(píng)價(jià)”。通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生們了解了評(píng)價(jià)水體富營養(yǎng)程度的指標(biāo)和評(píng)價(jià)方法。不僅如此，我們還進(jìn)一步結(jié)合實(shí)踐課程，讓學(xué)生們實(shí)地考察了富營養(yǎng)化水體。學(xué)生們了解到富營養(yǎng)化一般可以分為四種類型：藻型、草型、草藻混合型和異常營養(yǎng)型。草型富營養(yǎng)化水體表現(xiàn)為大型水生植物(挺水植物、沉水植物、漂浮植物和浮葉植物)大量生長。雖然水體富營養(yǎng)化會(huì)引發(fā)一系列環(huán)境問題，但是反過來，也可以人為利用大型水生植物進(jìn)行水污染控制[6]。

在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上，為了讓同學(xué)們進(jìn)一步認(rèn)識(shí)已有環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)的目的和意義，我們?cè)鲈O(shè)了模擬實(shí)驗(yàn)“QWASI模型對(duì)湖泊中有機(jī)污染物環(huán)境歸趨的動(dòng)態(tài)模擬”，讓學(xué)生們從多介質(zhì)環(huán)境的角度了解污染物進(jìn)入環(huán)境后在各環(huán)境介質(zhì)之間重新分配、轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)化過程，并取得了很好的教學(xué)效果。學(xué)生們反映到“通過對(duì)“QWASI模型”的實(shí)際操作，自己對(duì)軟件模型有了初步了解，更加能夠知道哪些因素對(duì)有機(jī)污染物在環(huán)境中的行為有影響，深化了課本知識(shí)”。

3 結(jié) 語

為了使學(xué)生在掌握環(huán)境化學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)，能及時(shí)了解環(huán)境化學(xué)領(lǐng)域國內(nèi)外的最新研究動(dòng)態(tài)，我們嘗試了“半開放式”教學(xué)模式。將以教師授課為主，改為以學(xué)生為中心，加強(qiáng)師生互動(dòng)；強(qiáng)化理論與實(shí)踐相結(jié)合，將課堂上的基礎(chǔ)知識(shí)和原理、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、實(shí)踐課程三者有機(jī)結(jié)合。通過這些教學(xué)改革方法，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。實(shí)踐證明, 這些措施對(duì)于提高環(huán)境化學(xué)的教學(xué)質(zhì)量起到了積極的作用。

[1] 陳娟榮.大學(xué)《環(huán)境化學(xué)》教學(xué)實(shí)踐與改革探討[J].江西化工,2015,32(4):24-25.

[2] 趙寬,李法松,鈕志遠(yuǎn),等.環(huán)境化學(xué)課程教學(xué)改革的探索與實(shí)踐[J].安徽農(nóng)學(xué)通報(bào),2015, 21(14): 169-171.

[3] 羅雪梅,楊志峰,何孟常,等.土壤/沉積物中天然有機(jī)質(zhì)對(duì)疏水性有機(jī)污染物的吸附作用[J].土壤, 2005, 37(1): 25-40.

[4] Cornelissen G, Rigterink H, van Noort PCM, et al.Slowly and very slowly desorbing organic compounds in sediments exhibit Langmuir-type sorption[J].Environmental Toxicology and Chemistry, 2000, 19(6): 1532-1539.

[5] 遲杰.優(yōu)化環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生綜合素質(zhì)[J].廣州化工,2014,42(23):186-187.

[6] 種云霄,胡洪營,錢易.大型水生植物在水污染治理中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備,2003,4(2):36-40.

Exploration and Practice on “Half Open” Style in Environmental Chemistry Teaching

CHIJie

(School of Environmental Science and Technology, Tianjin University, Tianjin 300350, China)

Environmental Chemistry is one of the compulsory courses for the students of Environmental Science.With the development of social economy, problems of environmental chemistry caused by human’s activity increase day by day, putting forward new challenges for Environmental Chemistry and in turn promoting the development of Environmental Chemistry.In order to make students master the basic professional knowledge as well as the latest research trends at home and abroad in the area of Environmental Chemistry, “half open” style was discussed in Environmental Chemistry teaching by interaction between online and offline and combination of theory and practice.Better teaching results were obtained.

Environmental Chemistry; “half open” style; exploration and practice

遲杰(1964-)，女，教授，主要從事環(huán)境化學(xué)研究以及相關(guān)教學(xué)工作。

G421

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1001-9677(2016)019-0211-02