環(huán)境系統(tǒng)分析案例教學(xué)與學(xué)生能力的培養(yǎng)

笪春年 劉盛萍 孫倩倩 葉勁松

摘 要：針對(duì)環(huán)境系統(tǒng)分析課程理論和綜合性強(qiáng)特點(diǎn)，分析該課程案例教學(xué)如何促進(jìn)學(xué)生四種能力的培養(yǎng)，倡導(dǎo)以學(xué)生為主體、以能力輸出為導(dǎo)向的人才培養(yǎng)模式，實(shí)現(xiàn)工科專業(yè)學(xué)生環(huán)境素養(yǎng)的提高和能力的提升。

關(guān)鍵詞：自主學(xué)習(xí)；案例教學(xué)；能力培養(yǎng)；環(huán)境系統(tǒng)分析

合肥學(xué)院學(xué)習(xí)和借鑒德國(guó)應(yīng)用科學(xué)大學(xué)成功經(jīng)驗(yàn)，對(duì)人才培養(yǎng)體系進(jìn)行了改革：強(qiáng)調(diào)以學(xué)生能力培養(yǎng)為導(dǎo)向，實(shí)行模塊化課程體系。各模塊課程體系改革以往傳統(tǒng)教學(xué)模式中的知識(shí)重復(fù)講解，將課程知識(shí)進(jìn)行整合，減少課內(nèi)授課學(xué)時(shí)，增加大學(xué)生課后自主學(xué)習(xí)學(xué)時(shí)，從而大大提高了課程教學(xué)的效率和人才培養(yǎng)的績(jī)優(yōu)化。然而，這項(xiàng)教學(xué)改革就要求教師如何能夠?qū)⒄n內(nèi)授課知識(shí)與學(xué)生的能力培養(yǎng)結(jié)合起來，一方面達(dá)到人才培養(yǎng)既定目標(biāo)，另一方面又能促進(jìn)應(yīng)用型人才能力得到提升。

環(huán)境系統(tǒng)分析是以模型化為手段，模擬和揭示環(huán)境系統(tǒng)的發(fā)展與變化規(guī)律，并尋求最優(yōu)化與科學(xué)決策方法對(duì)環(huán)境——經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展做出最優(yōu)的選擇，該課程涵蓋大氣、水體、土壤等多個(gè)環(huán)境要素，包含計(jì)算機(jī)、高等數(shù)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、工程學(xué)等多個(gè)學(xué)科，這就要求學(xué)生不僅要有扎實(shí)的全面綜合知識(shí)，還要有學(xué)習(xí)、分析、實(shí)踐動(dòng)手的能力。

一、 以案例教學(xué)培養(yǎng)大學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力

環(huán)境系統(tǒng)分析是一門理論與實(shí)踐結(jié)合較強(qiáng)的課程，課程中涉及到較多的理論模型，并要求學(xué)習(xí)者能將這些數(shù)學(xué)模型運(yùn)用到具體環(huán)境問題中去。合肥學(xué)院作為一所應(yīng)用型本科高校，歷來重視學(xué)生應(yīng)用能力的培養(yǎng)，強(qiáng)調(diào)讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中掌握理論，在實(shí)踐中運(yùn)用創(chuàng)新知識(shí)解決具體實(shí)際問題，使其具有適應(yīng)社會(huì)的能力。因此，環(huán)境系統(tǒng)分析在教學(xué)方法方面，實(shí)施課堂討論式教學(xué)、基于問題的學(xué)習(xí)、團(tuán)隊(duì)式學(xué)習(xí)、課后自主學(xué)習(xí)等教學(xué)方法，改變了以往教師講、學(xué)生聽的教學(xué)方式。在我校2016級(jí)環(huán)境工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案中，環(huán)境系統(tǒng)分析課內(nèi)學(xué)時(shí)數(shù)由原來的48學(xué)時(shí)減少到36學(xué)時(shí)，增加了48學(xué)時(shí)的大學(xué)生課后自主學(xué)習(xí)學(xué)時(shí)。課內(nèi)學(xué)時(shí)的減少，這就要求學(xué)生課后需要花更多的自主學(xué)習(xí)時(shí)間，這也要求授課教師緊密結(jié)合該課程的實(shí)際情況，課內(nèi)通過案例教學(xué)方式引導(dǎo)學(xué)生課后自主學(xué)習(xí)。比如在講述環(huán)境系統(tǒng)分析方法時(shí)，授課教師通過列舉日常生活中燒水、做菜和做飯的案例，從而引出環(huán)境系統(tǒng)分析的最優(yōu)化思路，引導(dǎo)學(xué)生分析和綜合問題的能力，找出最優(yōu)化的方法，并將系統(tǒng)分析的理論分析方法與實(shí)際生活緊密相結(jié)合，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和自主學(xué)習(xí)動(dòng)力。再如：授課教師在講述湖泊水庫(kù)水質(zhì)模型時(shí)，啟發(fā)學(xué)生把湖泊水庫(kù)想象成一個(gè)均勻混合的水箱，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行課后自主復(fù)習(xí)，結(jié)合高等數(shù)學(xué)、微積分和計(jì)算機(jī)仿真知識(shí)，通過逐步提問，推導(dǎo)出湖泊水庫(kù)的沃倫威德爾模型，授課過程不斷提問，層層啟發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生同步思考，使學(xué)生主動(dòng)自發(fā)地參與分析判斷，得以達(dá)到更好的教學(xué)效果，也激發(fā)了學(xué)生課后自我探索、自我學(xué)習(xí)的內(nèi)動(dòng)力。學(xué)生自主學(xué)習(xí)通常要求圍繞教師布置的某一個(gè)問題或者圍繞某一案例，開展文獻(xiàn)調(diào)研，最后以智慧課程、小組匯報(bào)或者課程小結(jié)等形式提交，改革了傳統(tǒng)紙質(zhì)化考試的單一考核方式，以多元化課程評(píng)價(jià)方式對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果進(jìn)行鑒定，一方面拓展了學(xué)生的視野和思路，另一方面也提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)、分析問題和解決問題的能力，同時(shí)教師也能更加科學(xué)、全面地評(píng)價(jià)學(xué)生的知識(shí)、能力和綜合素質(zhì)，打破了傳統(tǒng)方式下學(xué)生和老師的“學(xué)”和“教”模式。

二、 以案例教學(xué)培養(yǎng)大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力

案例教學(xué)通常以接近環(huán)境實(shí)際的例子來培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力，環(huán)境系統(tǒng)分析是一門解決現(xiàn)實(shí)中環(huán)境問題的課程，因此，授課教師需要結(jié)合大量的案例，讓學(xué)生有理性認(rèn)識(shí)并有更加直觀的感性認(rèn)識(shí)，真正能用環(huán)境系統(tǒng)分析知識(shí)解決環(huán)境問題，如在講解一維河流水質(zhì)模型后，帶領(lǐng)學(xué)生深入合肥南淝河進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，讓學(xué)生模擬南淝河水質(zhì)對(duì)污染物的遷移特點(diǎn)進(jìn)行分析，并撰寫分析調(diào)查報(bào)告，最后按照分組形式匯報(bào)調(diào)研結(jié)論，通過實(shí)踐形式對(duì)學(xué)生的部分成績(jī)進(jìn)行認(rèn)定和評(píng)判，在考核過程中，有意加大學(xué)生實(shí)踐環(huán)節(jié)的成績(jī)比例，使學(xué)生的成績(jī)考核趨于能力實(shí)踐化，提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手和創(chuàng)新能力。

三、 以案例教學(xué)培養(yǎng)大學(xué)生分析問題的能力

環(huán)境系統(tǒng)分析課程主要內(nèi)容講述的是環(huán)境系統(tǒng)模型在環(huán)境問題中的應(yīng)用，如果授課者在課堂上單純地給學(xué)生推導(dǎo)一些枯燥的數(shù)學(xué)計(jì)算過程，就會(huì)使得學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中一直處于被動(dòng)狀態(tài)，無法激起學(xué)生的積極性。如何激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣？本人在教學(xué)中，通過激發(fā)學(xué)生抽象思維，帶著問題進(jìn)入課題，讓學(xué)生通過問題思考教學(xué)過程，從而培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題能力。如講述系統(tǒng)概念時(shí)引入阿波羅登月飛船的設(shè)計(jì)思想，提出阿波羅登月飛船的系統(tǒng)要素和要素之間是如何相互作用？帶著問題讓學(xué)生思考，讓學(xué)生提前查閱文獻(xiàn)資料，然后帶著問題答案進(jìn)入課堂，將問題融入到老師的課程教學(xué)中；講述環(huán)境系統(tǒng)分析時(shí)引申介紹交通擁堵單雙向行駛問題，讓學(xué)生提前針對(duì)問題提出幾種方案，尋求最優(yōu)化方案；講大氣環(huán)境模型時(shí)引入計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)，通過智慧課堂等資源讓學(xué)生結(jié)合計(jì)算機(jī)仿真知識(shí)模擬大氣污染物遷移規(guī)律，讓學(xué)生領(lǐng)悟大氣環(huán)境模型的優(yōu)點(diǎn)，從而提高了課堂老師教與學(xué)生學(xué)的效果，同時(shí)通過案例教學(xué)培養(yǎng)了學(xué)生分析和解決實(shí)際問題的能力。

四、 以案例教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生與他人合作承擔(dān)具體任務(wù)的能力

大氣環(huán)境質(zhì)量模型一章，教師以煙囪高架污染源為例，介紹高架點(diǎn)源模型的特征，然后構(gòu)建高斯擴(kuò)散模型，并推出高斯擴(kuò)散方程；利用計(jì)算機(jī)模擬軟件，演示大氣污染物在大氣中運(yùn)動(dòng)規(guī)律的動(dòng)態(tài)仿真，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和興趣，授課者將大氣污染的形成過程設(shè)計(jì)成學(xué)生課后自我學(xué)習(xí)的內(nèi)容，將班級(jí)學(xué)生分成若干小組，每個(gè)小組針對(duì)問題開展文獻(xiàn)調(diào)研以及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，然后小組內(nèi)開展討論，撰寫調(diào)研報(bào)告，最后以小組形式進(jìn)行匯報(bào)，教師和學(xué)生代表進(jìn)行評(píng)價(jià)。匯報(bào)中，學(xué)生思路開闊，從著名的世界“八大公害事件”談到中國(guó)著名記者柴靜的紀(jì)錄片“穹頂之下”到中國(guó)的霧霾現(xiàn)狀，最后對(duì)大氣污染物形成的內(nèi)在原因和過程進(jìn)行詳細(xì)分析。通過這種自我學(xué)習(xí)的過程，一方面培養(yǎng)了學(xué)生自我學(xué)習(xí)的能力，另一方面培養(yǎng)了學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作能力，同時(shí)也提高了學(xué)習(xí)效率，調(diào)研成果通過匯報(bào)的形式可以在班級(jí)內(nèi)共享。

五、 結(jié)語(yǔ)

應(yīng)用型人才培養(yǎng)是時(shí)下高等教育改革的熱點(diǎn)之一。合肥學(xué)院作為一所應(yīng)用型本科高校，在人才培養(yǎng)目標(biāo)中突出強(qiáng)調(diào)了學(xué)生應(yīng)用能力和工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)。環(huán)境系統(tǒng)分析作為環(huán)境工程專業(yè)的核心必修課程，課程“教”與“學(xué)”的好壞直接影響到學(xué)生將來走上崗位的專業(yè)能力體現(xiàn)，傳統(tǒng)灌輸型的教學(xué)方式不再適合當(dāng)前應(yīng)用型人才培養(yǎng)。因此，筆者通過多重案例教學(xué)，以思維為導(dǎo)向，層層深入地培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力、實(shí)踐創(chuàng)新能力和自主學(xué)習(xí)的能力，為服務(wù)地方性和應(yīng)用型人才培養(yǎng)奠定了基礎(chǔ)，也與我校應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)相吻合，今后授課教師將繼續(xù)探索智慧課堂、雨課堂等多種手段推進(jìn)課堂教學(xué)改革。

參考文獻(xiàn)：

[1]蔡敬民，陳嘯，余國(guó)江.借鑒德國(guó)經(jīng)驗(yàn)，實(shí)施應(yīng)用型本科教學(xué)改革[J].計(jì)算機(jī)教育，2013（21）：24-27.

[2]劉飛，任世英.淺談高校環(huán)境系統(tǒng)分析課程教學(xué)改革[J].廣東化工，2010，37（2）：97.

[3]朱小娟.環(huán)境系統(tǒng)分析課程教學(xué)改革探討[J].中國(guó)科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2008（30）：95-96.

[4]劉軍，李朋.環(huán)境系統(tǒng)分析課程教學(xué)改革探討[J].課程教育研究，2015（25）：219.

[5]張園，鄒叢陽(yáng).基于案例應(yīng)用的環(huán)境系統(tǒng)分析課程教學(xué)改革初探[J].安徽農(nóng)學(xué)通報(bào)，2017，23（19）：116-118.

[6]計(jì)紅.環(huán)境系統(tǒng)分析課程教學(xué)探討[J].安慶師范學(xué)院學(xué)報(bào)（自科版），2017，23（3）：95-97.

[7]朱小娟.環(huán)境系統(tǒng)分析課程實(shí)例教學(xué)探討與實(shí)踐[J].中國(guó)科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2009（31）：46-47.

[8]蔡建安.改革環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)課程 注重對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)[J].中國(guó)冶金教育，1995（1）：58-60.

[9]張園，鄒叢陽(yáng).基于案例應(yīng)用的環(huán)境系統(tǒng)分析課程教學(xué)改革初探[J].安徽農(nóng)學(xué)通報(bào)，2017，23（19）：116-118.

作者簡(jiǎn)介：

笪春年，劉盛萍，孫倩倩，葉勁松，安徽省合肥市，合肥學(xué)院生物與環(huán)境工程系。