環(huán)境類大學(xué)生研究性學(xué)習(xí)過(guò)程管理的設(shè)計(jì)與實(shí)施

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(東北林業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150040)

大學(xué)學(xué)習(xí)單憑勤奮和刻苦精神是絕對(duì)不夠的，要制訂科學(xué)的學(xué)習(xí)規(guī)劃和計(jì)劃。只有掌握了學(xué)習(xí)規(guī)律，相應(yīng)地制定出學(xué)習(xí)的計(jì)劃，才能有計(jì)劃地逐步完成預(yù)定的學(xué)習(xí)目標(biāo)。因?yàn)闆](méi)有規(guī)劃的學(xué)習(xí)簡(jiǎn)直荒唐的，所以嚴(yán)密的學(xué)習(xí)規(guī)劃是完成學(xué)習(xí)任務(wù)的保證。首先要根據(jù)學(xué)校的教學(xué)大綱，從個(gè)人實(shí)際出發(fā)，根據(jù)總的目標(biāo)要求，從戰(zhàn)略角度制定出基本規(guī)劃。比如設(shè)想在大學(xué)自己要達(dá)到的目標(biāo)，達(dá)到什么樣的知識(shí)結(jié)構(gòu)，修完哪些科目，培養(yǎng)哪幾項(xiàng)能力等。其次要制定階段性具體計(jì)劃，這種計(jì)劃要遵循符合實(shí)際、切實(shí)可行、不斷總結(jié)、適當(dāng)調(diào)整的原則。

1 完善知識(shí)結(jié)構(gòu)，注意能力培養(yǎng)

作為一門涉獵廣泛的學(xué)科，環(huán)境科學(xué)具有綜合性、整體性和實(shí)踐性的特點(diǎn)。了解本學(xué)科的特點(diǎn)有利于學(xué)生對(duì)癥下藥，有的放矢地研究。

1.1 綜合性

環(huán)境科學(xué)是一門緣合性很強(qiáng)的新興的邊緣科學(xué)，它要解決的問(wèn)題均具有綜合性的特點(diǎn).特別在進(jìn)行具體課題研究時(shí)，必然體現(xiàn)出跨學(xué)科、多學(xué)科交叉和滲透的特性，因此必須應(yīng)用其它學(xué)科的理論和方法，但又不同于其它學(xué)科。

1.2 整體性

不僅從最明顯的污染間題，而且還把人口問(wèn)題、資源的濫用、工藝技術(shù)的影響、發(fā)展的不平衡以及世界范圍的城市化困境等作為整體，來(lái)探討環(huán)境問(wèn)題.這是其他學(xué)科不能代替的。大至宇宙環(huán)境，小至工廠、區(qū)域環(huán)境都得從整體的角度來(lái)考慮和研究，而不象有些科學(xué)只研究某一問(wèn)題的某一方面。這是環(huán)境科學(xué)不同于其他科學(xué)的另一特點(diǎn)。

1.3 實(shí)踐性

環(huán)境科學(xué)是由于人類為了解決在生產(chǎn)和生活實(shí)踐中產(chǎn)生的環(huán)境污染問(wèn)題而逐漸孕育發(fā)展起來(lái)的。即在人類同環(huán)境污染的長(zhǎng)期斗爭(zhēng)中形成的一個(gè)新的科學(xué)領(lǐng)域，所以具有很強(qiáng)的實(shí)踐性和旺盛的生命力。

為了學(xué)習(xí)好本學(xué)科并進(jìn)行順利的深入研究，除大部分理科專業(yè)所需學(xué)習(xí)的高數(shù)、基礎(chǔ)化學(xué)如無(wú)機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)等，還需要對(duì)以下學(xué)科進(jìn)行系統(tǒng)的學(xué)習(xí)。大氣污染控制工程是防治和減輕人類生產(chǎn)和生活活動(dòng)引起的大氣污染的工程。如能系統(tǒng)深入的學(xué)習(xí)以上科目，將能夠?yàn)檫M(jìn)行研究性學(xué)習(xí)打下良好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2 環(huán)境科學(xué)的研究方法

由于環(huán)境科學(xué)是一門交叉性的學(xué)科，這就決定了其研究方法也與其他學(xué)科有緊密的關(guān)系?？偟膩?lái)講有三種方法，即生態(tài)學(xué)的方法、數(shù)學(xué)模型法和系統(tǒng)分析法。

生態(tài)學(xué)方法中比較常用的是生態(tài)模擬。生態(tài)學(xué)研究是在野外調(diào)查和野外實(shí)驗(yàn)獲得有關(guān)數(shù)據(jù)和資料的基礎(chǔ)上，通過(guò)建立模型來(lái)描述問(wèn)題的輪廓，指引研究的方向，以便進(jìn)行模擬試驗(yàn)和預(yù)測(cè)。即使所建立的模型未能預(yù)測(cè)到生態(tài)系統(tǒng)變化的情況，也可以進(jìn)一步研究模型在概念結(jié)構(gòu)上的缺陷，為建立比較符合實(shí)際的模型提供參數(shù)或修改參數(shù)，然后不斷地進(jìn)行再模擬、操作和預(yù)測(cè)。一旦建立了一個(gè)符合實(shí)際的模型，也就為研究工作提供了極其有用的手段，可以進(jìn)行多種不同的模擬試驗(yàn)。在現(xiàn)代科學(xué)研究中，模擬試驗(yàn)已成為一種強(qiáng)有力的工具。實(shí)際試驗(yàn)往往需要較長(zhǎng)的時(shí)間和較多的經(jīng)費(fèi)，特別是在污染生態(tài)學(xué)的研究中，許多實(shí)際試驗(yàn)會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重后果，譬如污染的發(fā)生，流行病的傳播，蟲害的暴發(fā)等。這些項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)際試驗(yàn)是不可能的，也是不可行的。在這些方面模擬試驗(yàn)則具有較明顯的優(yōu)越性。

用數(shù)學(xué)模型的方法對(duì)環(huán)境進(jìn)行評(píng)價(jià)，這是目前環(huán)境研究中發(fā)展較快、應(yīng)用較廣泛的一種方法。在污染防治方案的研究中，也只有進(jìn)行定量化的研究，才能找到一個(gè)最佳或令人滿意的污染治理方案，從而達(dá)到最佳和令人滿意的社會(huì)效果。上海市環(huán)境保護(hù)局制定在《黃浦江污染防治規(guī)劃方案研究》的過(guò)程中，參閱了國(guó)內(nèi)外大量的河流數(shù)學(xué)模型，借鑒了前人的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，建立了符合黃浦江特點(diǎn)的數(shù)學(xué)模型。黃浦江水力、水質(zhì)數(shù)學(xué)模型是一組包活各項(xiàng)參數(shù)和約束條件在內(nèi)的描述水流運(yùn)動(dòng)及污染物運(yùn)動(dòng)的方程，即應(yīng)用數(shù)學(xué)語(yǔ)言和方法來(lái)描述水流及水體污染物輸運(yùn)過(guò)程的物理、化學(xué)、生物化學(xué)以及生物生態(tài)各個(gè)方面內(nèi)在規(guī)律和相互關(guān)系的數(shù)學(xué)方程。在黃浦江水文、水質(zhì)和污染源調(diào)查的基礎(chǔ)上，應(yīng)用所取得的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，建立起一系列的數(shù)學(xué)方程式，作為對(duì)黃浦江實(shí)際系統(tǒng)的近似，也就是對(duì)黃浦江水質(zhì)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)學(xué)模擬。通過(guò)這種方式，對(duì)黃浦江水質(zhì)系統(tǒng)的研究就轉(zhuǎn)化為對(duì)數(shù)學(xué)方程的研究。用水質(zhì)數(shù)學(xué)模型來(lái)分析黃浦江的納污能力，確定污染物排放與黃浦江水質(zhì)之間定量關(guān)系，從而為黃浦江水污染洽理規(guī)劃的制定提出科學(xué)的依據(jù)和手段。而建立黃浦江水力、水質(zhì)數(shù)學(xué)模型的最終目的是模擬和預(yù)佑黃浦江水體的污染情況。

數(shù)學(xué)模型的建立不需要過(guò)多的專用設(shè)備和大量的試驗(yàn)費(fèi)用，借助于電子計(jì)算機(jī)，我們就可以模擬黃浦江各種狀態(tài)下水質(zhì)的多因素影響，而且計(jì)算速度快、精度高，可以達(dá)到相當(dāng)?shù)恼鎸?shí)程度。因此，建立水力、水質(zhì)數(shù)學(xué)模型對(duì)黃浦江污染定量化的研究，是一個(gè)較為合理而可行的途徑。數(shù)學(xué)模型的方法較多，一般研究者根據(jù)各自不同的研究對(duì)象和目的，可以采用各種不同的數(shù)學(xué)模型方法。較常用的有:數(shù)學(xué)模式法這是當(dāng)前自然科學(xué)中迅速發(fā)展起來(lái)的一種新的研究方法。在美國(guó)環(huán)境數(shù)學(xué)模式的研究中常用的有:(l)戰(zhàn)略環(huán)境分析系統(tǒng)(sEAs)美國(guó)的戰(zhàn)略環(huán)境分析系統(tǒng)是一種研究環(huán)境污染和經(jīng)濟(jì)關(guān)系的模式。1974年美國(guó)環(huán)境保護(hù)局用來(lái)進(jìn)行能源利用和環(huán)境污染關(guān)系的研究，(經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的變化、控制污染實(shí)施計(jì)劃方案的改變)，了解它對(duì)環(huán)境質(zhì)量指標(biāo)(系數(shù))的影響。(2)能源系統(tǒng)的殘余矩陣(MERsE)這是由環(huán)境質(zhì)量委員會(huì)、有人認(rèn)為模型的最重要的用途之一是產(chǎn)生假設(shè)。模型還可用來(lái)檢驗(yàn)野外的側(cè)定以及我們根據(jù)這些數(shù)據(jù)所提出的假定的正確性。模型的一個(gè)最重要的用途是幫助我們做出最優(yōu)化的環(huán)境決策。

環(huán)境科學(xué)是一門新興科學(xué)，它誕生至今不過(guò)二、三十年左右的歷史，雖然發(fā)展迅速，但終究尚未成熟?？梢赃@樣認(rèn)為:環(huán)境科學(xué)的全櫻時(shí)期不是已經(jīng)過(guò)去，而是還未到來(lái)，無(wú)數(shù)重要的環(huán)境問(wèn)題正有待我們?nèi)パ芯拷鉀Q，許多理論和方法問(wèn)題需要作深入的探討。系統(tǒng)論可以在對(duì)一個(gè)系統(tǒng)的信息并未徹底弄清的情況下研究這個(gè)系統(tǒng)，并預(yù)測(cè)該系統(tǒng)在某些參數(shù)變化時(shí)所進(jìn)行的變化，從而為尋求控制該系統(tǒng)的最佳方案提供依據(jù)。所謂系統(tǒng)是任何現(xiàn)象中，不論是結(jié)構(gòu)還是功能，都存在著至少有幾個(gè)以上的組分，它們彼此間形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并且相互作用、相互聯(lián)系、相互制約，具有規(guī)律性變化的等級(jí)體系。一個(gè)系統(tǒng)中某一組分的變化，必然會(huì)引起其他組分，以至最終導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的相應(yīng)變化。研究系統(tǒng)的目的，主要在于通過(guò)分析系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能以及兩者相互適應(yīng)的關(guān)系，尋求發(fā)揮最高功能的適宜結(jié)構(gòu)，達(dá)到管理、修建、改進(jìn)和根據(jù)人類的利益建造新的系統(tǒng)。為了深入進(jìn)行與環(huán)境有關(guān)的研究與發(fā)現(xiàn)，還應(yīng)注重實(shí)驗(yàn)。大學(xué)本科階段環(huán)境科學(xué)實(shí)驗(yàn)課程包括五個(gè)方向的地學(xué)基礎(chǔ)及環(huán)境生態(tài)學(xué)、環(huán)境化學(xué)、環(huán)境生物學(xué)、環(huán)境微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，每個(gè)實(shí)驗(yàn)方向又包括若干個(gè)具體的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，有基本的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，也有綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，著重培養(yǎng)學(xué)生對(duì)各種環(huán)境現(xiàn)象及過(guò)程的分析方法與技術(shù)的掌握。通過(guò)該門實(shí)驗(yàn)課程的訓(xùn)練，學(xué)生應(yīng)達(dá)到以下要求：

從實(shí)驗(yàn)獲得感性知識(shí)，深入理解和應(yīng)用地學(xué)基礎(chǔ)及環(huán)境生態(tài)學(xué)、環(huán)境化學(xué)、環(huán)境生物學(xué)、環(huán)境微生物學(xué)等理論課程中的概念、理論，并能靈活運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)過(guò)程。

3 規(guī)范地掌握環(huán)境科學(xué)學(xué)科實(shí)驗(yàn)的基本操作與基本技能

環(huán)境科學(xué)的研究對(duì)象是一個(gè)很復(fù)雜的綜合體系即人類地球環(huán)境系統(tǒng)，包含地學(xué)、化學(xué)、生物及生態(tài)等各種現(xiàn)象和過(guò)程。環(huán)境科學(xué)實(shí)驗(yàn)中各門相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，相互關(guān)聯(lián)又相互獨(dú)立，實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖峭ㄟ^(guò)這些實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)實(shí)施及數(shù)據(jù)分析等環(huán)節(jié)的教學(xué)，使學(xué)生對(duì)環(huán)境實(shí)驗(yàn)有一個(gè)感性認(rèn)識(shí)，最終當(dāng)學(xué)生對(duì)這些實(shí)驗(yàn)有一定的熟悉程度后，可以通過(guò)自己的思考，結(jié)合之前所學(xué)的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合問(wèn)題思考想出合理的實(shí)驗(yàn)方案并有條不紊的實(shí)施方案。除此之外，學(xué)生的抗壓能力也應(yīng)在設(shè)計(jì)實(shí)施實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不斷提升，使他們能夠承受實(shí)驗(yàn)的失敗。

毋庸置疑，實(shí)驗(yàn)是進(jìn)行環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)科的學(xué)習(xí)的重要關(guān)鍵步驟，因此從學(xué)生剛?cè)雽W(xué)開始，就應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生一個(gè)良好標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)禁的實(shí)驗(yàn)態(tài)度。但我們也不得不承認(rèn)一個(gè)事實(shí)，即并非所有的學(xué)生都對(duì)實(shí)驗(yàn)充滿熱忱，而且也并非所有學(xué)生將來(lái)都會(huì)從事與本學(xué)科有關(guān)的工作，因此，我們根本無(wú)法確認(rèn)我們現(xiàn)在進(jìn)行的教育是否是非常有用的，是否值得學(xué)生和老師為此投入大量時(shí)間與精力。誠(chéng)然我們無(wú)法預(yù)知未來(lái)，我們當(dāng)然也不可能確定這些東西對(duì)于學(xué)生將來(lái)的價(jià)值，但我們依然可以肯定一點(diǎn)，那就是一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度將對(duì)學(xué)生的未來(lái)產(chǎn)生積極影響。即便學(xué)生將來(lái)不會(huì)頻繁的做實(shí)驗(yàn)，一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度不只體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，它更能體現(xiàn)一個(gè)人的學(xué)習(xí)能力。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，最追求卻無(wú)法企及的是準(zhǔn)確，怎樣能達(dá)到更準(zhǔn)確？有沒(méi)有可能達(dá)到最準(zhǔn)？只有經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)才能明白，實(shí)驗(yàn)是不可能達(dá)到最準(zhǔn)的，但我們有很多方法可以使實(shí)驗(yàn)結(jié)果向最準(zhǔn)無(wú)限靠近，雖然也許僅僅是小數(shù)點(diǎn)后的很多位數(shù)才能有的增大就要耗費(fèi)幾何數(shù)量的時(shí)間與成本。這樣做是否值得，學(xué)生是否有耐心去做，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度將在此得到體現(xiàn)。

事實(shí)上，每個(gè)專業(yè)每個(gè)年級(jí)都不會(huì)有大量具有嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)態(tài)度的學(xué)生，從社會(huì)角度講也不可能有，畢竟社會(huì)當(dāng)中真正能夠從事科研的人還是少數(shù)，我們也不需要如此大量的科研人員。從事科研的難度很大，首先需要有對(duì)相應(yīng)專業(yè)的興趣，因?yàn)槿绻麤](méi)有興趣或興趣不夠強(qiáng)烈的話是不足以支撐一個(gè)人堅(jiān)持從事對(duì)于某個(gè)專業(yè)的研究的，這就是為什么有些人即便有條件有時(shí)間去繼續(xù)深造但卻沒(méi)有選擇繼續(xù)而是退出的原因，這也是為什么有很多人決定考研或讀博最終卻沒(méi)有成功的原因，并不是外界條件不利，這不可能成為主要原因，真正的內(nèi)因是學(xué)生對(duì)于本專業(yè)的興趣不夠強(qiáng)烈，或者可以說(shuō)，學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望并沒(méi)有那么強(qiáng)烈。興趣決定一個(gè)人適合的道路，因此我認(rèn)為，大學(xué)階段最重要的不一定是死記硬背學(xué)會(huì)了多少知識(shí)，因?yàn)檫@些知識(shí)不一定都會(huì)派上用場(chǎng)，而真正需要你會(huì)的知識(shí)在用的時(shí)候會(huì)發(fā)現(xiàn)自己無(wú)法連貫的應(yīng)用，更別說(shuō)熟練靈活的運(yùn)用了。相應(yīng)的，我認(rèn)為大學(xué)期間事實(shí)上最重要而很多人并沒(méi)有真正意識(shí)到或能成功地做到的事情是發(fā)現(xiàn)自己的興趣并鼓起勇氣去追逐它。根據(jù)目前的教育制度來(lái)看，很多學(xué)生在不明所以的情況下選擇了自己的專業(yè)，并在學(xué)習(xí)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了很多自己原來(lái)沒(méi)有想到的問(wèn)題并在不得已的情況下做了很多自己不喜歡的事，浪費(fèi)了寶貴的時(shí)間和精力。教育體制一直是在進(jìn)步的，我們要明白這一點(diǎn)，而我們現(xiàn)在所處的情況已經(jīng)是在我們所能范圍內(nèi)最好的了，我們現(xiàn)在所處的環(huán)境是最好的，是我們努力換來(lái)的，因此我們要積極面對(duì)迎來(lái)的一切，并了解自己所需，順應(yīng)自我，而非在怨言中虛度光陰。環(huán)境科學(xué)專業(yè)最大的弊端是就業(yè)問(wèn)題，但如果真正熱愛并且心懷大志的話是不會(huì)在意這些問(wèn)題的，因?yàn)椴徽撐覀冞x擇什么，努力能換來(lái)的東西總是不會(huì)背叛自己的，努力得來(lái)的技能以及練就這些技能的過(guò)程中所得到的經(jīng)驗(yàn)、態(tài)度，都是不會(huì)因?yàn)橥庖蚨У?，而且一旦掌握了，找到合適的工作將不是困難。

靈活性看似與嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度相對(duì)立，但實(shí)則不然。靈活性應(yīng)是建立的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度之上，只有掌握了實(shí)驗(yàn)的精髓才能做到靈活，貿(mào)然削減實(shí)驗(yàn)步驟只能是不嚴(yán)謹(jǐn)不認(rèn)真的行為，而在掌握了實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵內(nèi)容之后能夠?qū)ζ洳僮鞑襟E有所改進(jìn)有所升華，則是在積累了足夠經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)后自主思考的結(jié)果。例如，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中有些試劑的作用是指示劑，但實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)上往往不會(huì)直接標(biāo)注出指示劑這一名稱，而對(duì)于試劑的用量也往往不是用膠頭滴管滴幾滴這樣的說(shuō)明，而是一毫升或類似的說(shuō)法，這很容易讓人忽略此種試劑指示劑的作用，反倒有可能因?yàn)橐晃蹲非鬁?zhǔn)確而用過(guò)于精密的儀器量取，而這事實(shí)上是沒(méi)有多大影響的，也是沒(méi)必要的，目測(cè)一毫升左右能起到指示作用即可。