環(huán)境化學課程教學改革與實踐

宋長友

(唐山學院環(huán)境與化學工程系，河北唐山 063000)

環(huán)境化學是一門研究有害化學物質(zhì)在環(huán)境介質(zhì)中的存在、化學特性、行為和效應及其控制原理和方法的科學，是環(huán)境科學的重要組成部分，在掌握污染來源、消除和控制污染、為環(huán)境保護決策提供科學依據(jù)等方面起著十分重要的作用［1］。唐山學院環(huán)境工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案中，“環(huán)境化學”課程被列為重要的專業(yè)基礎(chǔ)課之一，通過該課程的學習，使學生牢固掌握環(huán)境化學學科的基本知識和基本理論理論，提高學生分析和解決環(huán)境領(lǐng)域相關(guān)問題的能力，為今后學習和從事環(huán)境化學研究、環(huán)境污染治理、環(huán)境咨詢、環(huán)保管理等方面提供理論指導。

環(huán)境化學學科涉及領(lǐng)域?qū)挿?，與經(jīng)濟社會發(fā)展實際結(jié)合緊密，應用性強，結(jié)合我院近二十年來環(huán)境化學課程教學改革與實踐，就當前“環(huán)境化學”課程教學如何提升教學效果和增強學生能力素質(zhì)進行探討。

1 環(huán)境化學課程體系的構(gòu)建

隨著社會不斷發(fā)展和進步，各種化學品通過各種方式源源不斷進入人類生產(chǎn)、生活各個環(huán)節(jié)，新的環(huán)境問題不斷涌現(xiàn)，給自然環(huán)境和人類健康帶來嚴峻挑戰(zhàn)。因此，“環(huán)境化學”課程的教學應著力拓展學生的知識視野，提高學生運用所學環(huán)境化學解決環(huán)境化學研究、環(huán)境污染治理、環(huán)境咨詢、環(huán)保管理等相關(guān)問題的能力。根據(jù)課程及專業(yè)特點，我們從可持續(xù)發(fā)展、綠色發(fā)展的理念出發(fā)，要求學生結(jié)合經(jīng)濟社會實際認識環(huán)境化學學科的誕生、發(fā)展過程，了解環(huán)境化學學科的研究任務、研究特點，掌握大氣、水、土壤各圈層中重要污染物的來源、形態(tài)、遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律等環(huán)境化學基礎(chǔ)知識和基本理論，拓寬知識面，提升分析和解決生活及社會中的環(huán)境問題的實踐能力，培育創(chuàng)新精神。

結(jié)合我院環(huán)境工程專業(yè)培養(yǎng)目標要求和教學計劃安排，我們選用南開大學戴樹桂主編的《環(huán)境化學》作為參考教材，構(gòu)建了適合大學生實踐能力、創(chuàng)新能力培養(yǎng)的環(huán)境化學課程理論教學內(nèi)容體系［2］。

我院環(huán)境化學課程教學體系內(nèi)容如下:

1.1 第一篇緒論(3學時)

環(huán)境與環(huán)境污染，環(huán)境與環(huán)境化學，環(huán)境污染物，中國環(huán)境與生態(tài)現(xiàn)狀。

1.2 第二篇大氣環(huán)境化學(12學時)

大氣的基本組成和性質(zhì)，大氣中的主要污染物，污染物的源和匯，自由基與光化學反應原理，主要大氣污染現(xiàn)象及形成機制等。

1.3 第三篇水環(huán)境化學(10學時)

天然水體的組成和性質(zhì)，水環(huán)境中的無機污染物，水環(huán)境中的有機污染物，水環(huán)境中的膠體物質(zhì)和配位體，水環(huán)境中污染物的存在形態(tài)和遷移、轉(zhuǎn)化規(guī)律等。

1.4 第四篇土壤環(huán)境化學(5學時)

土壤膠體的理化性質(zhì)，重金屬在土壤中的遷移、積累及有機磷農(nóng)藥等污染物在土壤中的降解途徑等。

1.5 第五篇生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運動過程及毒性(6學時)

生物氧化過程，有機污染物的微生物轉(zhuǎn)化，氮、硫的微生物轉(zhuǎn)化，污染物質(zhì)的毒性等。

1.6 第六篇典型污染物在環(huán)境各圈層的轉(zhuǎn)歸與效應(4學時)

重金屬元素，持久性有機污染物，多環(huán)芳烴，表面活性劑。

2 環(huán)境化學教學模式改革與實踐［3－4］

教學過程中，我們主要依照前述教學體系、側(cè)重于環(huán)境化學基本原理的講解和描述，同時兼顧不同環(huán)境介質(zhì)對污染物存在形態(tài)、遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律的影響和作用，逐步淡化各個環(huán)境介質(zhì)之間的界限，基于環(huán)境案例開展教學，加強教學模式改革與實踐，既保持了課程的系統(tǒng)性和整體性，又有利于理論與實際相聯(lián)系，有利于課程教學同學科發(fā)展、研究進展緊密結(jié)合，使學生更為全面、深入的認識和理解環(huán)境化學的在環(huán)境科學學科的地位以及在科學研究、污染治理和環(huán)保管理中的應用，收到了良好的教學效果。

2.1 基于PBL模式開展案例教學

采用典型案例，充實教學內(nèi)容，是改進環(huán)境化學課教學的有效方法之一。在環(huán)境化學基本原理的講授過程中，學生大多會感到枯燥無味、沒有學習興趣。結(jié)合近年來的環(huán)境污染事件，提出問題，以解決環(huán)境問題為落腳點，激發(fā)學生興趣，引導學生積極思考，并在此基礎(chǔ)上講解污染物在不同環(huán)境介質(zhì)中的存在形態(tài)與轉(zhuǎn)化、歸趨，使學生理解得更加全面和深入。比如在講解水中有機污染物的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律時，我們引入了2015年11月13日吉林石化分公司雙苯廠爆炸事件的案例，分析排入松花江有機廢水的污染成分、遷移轉(zhuǎn)化特性及歸宿等環(huán)境化學行為，將有機污染物的揮發(fā)作用、分配作用、水解作用、光解作用、生物降解作用與生物富集過程等內(nèi)容的講解貫穿其中。在此基礎(chǔ)上，教師結(jié)合自己的科研經(jīng)歷進行分析和講授，如光催化劑的制備和降解有機物的機理，把環(huán)境科學相關(guān)進展引入課堂增強了學生的的好奇心和探究興趣。

2.2 環(huán)境熱點問題探討

在教學實踐過程中，以環(huán)境熱點問題為主題，開展課堂專題討論、學生課程論文報告、等多種形式環(huán)境化學課程教學活動，給學生盡量多的自主創(chuàng)造性學習和個性發(fā)展的空間，可以豐富教學內(nèi)容，活躍課堂氣氛，提高教學效果。如在一次討論課中，結(jié)合河北唐山地區(qū)大氣環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀，提前向?qū)W生布置了唐山地區(qū)大氣環(huán)境污染物的主要成分、來源及防治措施等討論題目，大多數(shù)學生主動參加社會調(diào)查、查閱資料，并對資料進行歸納整理，討論過程中，大家發(fā)言踴躍，從唐山的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)特點、大氣污染物的構(gòu)成、到行業(yè)環(huán)境治理現(xiàn)狀等，提出了自己的研究結(jié)論和看法。通過這種教學形式，開闊了學生視野，學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力方面取得了提高。

此外，我們還制作了課程的多媒體課件，利用學院的網(wǎng)絡(luò)平臺將課程內(nèi)容全部上網(wǎng)，教師可以隨時和學生進行交流，還可作為助學式課件提供給學生自學，成為提高教學質(zhì)量的有效輔助手段。

2.3 搭建大學生創(chuàng)新性實踐平臺

2.3.1 開展大學生創(chuàng)新性實驗活動，提高學生綜合能力

大學生創(chuàng)新性實驗活動是鼓勵學生進行研究性學習的有效形式，是提高學生綜合能力的好方法，學生在教學中的的主體地位得到提高，也有利于培養(yǎng)學生自主學習習慣和提高學生自學能力。通過資料信息查閱與獲取、實驗方案制定、實驗研究、結(jié)果評判，學生在分析、歸納、利用信息及實驗動手能力等方面得到鍛煉。我們的做法是:

(1)結(jié)合參觀、調(diào)研、實習及參與教師科研等實踐活動學生自主選擇創(chuàng)新性實驗研究課題。

(2)查閱資料，在教師指導下，制定實驗方案，撰寫開題報告。

(3)利用課余時間開展實驗研究。

(4)撰寫研究論文或總結(jié)報告。

2.3.2 結(jié)合教學實際，為學生搭建接觸社會的平臺

我們與唐山三友集團、河鋼集團、唐山排水公司、唐山環(huán)境監(jiān)測中心及多家環(huán)境咨詢公司、環(huán)境治理公司開展了合作與交流，安排了多處實習、實踐基地。通過實地參觀、調(diào)研及學習等實踐活動，學生親身體驗了生活污水、工業(yè)廢水、工業(yè)廢氣的監(jiān)測和處理過程，生活垃圾、工業(yè)固體廢棄物的處置方法。與課堂討論和大學生創(chuàng)新性實驗等教學環(huán)節(jié)相結(jié)合，收效顯著。

2.4 環(huán)境化學課程考核方式改革探索

對課程考核方式的改革也是課程建設(shè)的重要內(nèi)容之一，為強化對學生實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，我們對環(huán)境化學的考核方式進行了改革，注重考核學生綜合應用環(huán)境化學知識的能力。為此，將理論課成績分成兩部分，平時成績占30%(作業(yè)10%、討論、課程論文或創(chuàng)新性實驗20%);期末考試成績占70%。

3 改革成效與結(jié)論

我院自2002年開辦環(huán)境工程專業(yè)以來，一直把環(huán)境化學課程列為核心課。環(huán)境化學課程的開設(shè)對“四大化學”和環(huán)境工程專業(yè)課起著承上啟下的作用，其教學效果直接影響學生著認識環(huán)境問題、解決環(huán)境問題的能力以及學生對本專業(yè)的學習興趣。通過環(huán)境化學課程的改革與實踐，學生對大氣、水、土壤各圈層的環(huán)境化學知識的掌握更加全面，對于區(qū)域性生態(tài)環(huán)境問題發(fā)展趨勢的認識更加深入、對相關(guān)污染治理的知識與技能更加熟練。近五年來，我院環(huán)境工程專業(yè)每年都有近百分之二十以上的學生參加河北省大學生創(chuàng)新性實驗并通過驗收;2017年參加研究生入學考試的7名學生環(huán)境化學課程平均成績131分，取得了良好的教學效果。

隨著我國經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型、升級，本科教育面臨著新的機遇與挑戰(zhàn)，改進教學方法，探索新的、與經(jīng)濟社會發(fā)展更加適應的教學模式極為迫切，只有在教學中緊密結(jié)合經(jīng)濟社會發(fā)展中出現(xiàn)的環(huán)境新問題、不斷總結(jié)、不斷探索，不斷深化環(huán)境化學課程改革，才能培養(yǎng)出21世紀環(huán)境科學領(lǐng)域的高素質(zhì)人才。