“科研反哺教學”理念在碩士研究生課程教學中的貫徹落實
——以“污染水體修復(fù)技術(shù)與工程”課程為例

曲 丹 邱 斌 劉永澤 李若愚

(北京林業(yè)大學環(huán)境科學與工程學院，北京 100083)

科學研究是創(chuàng)造知識的源泉，教學是傳播知識的途徑，教學與科研是培養(yǎng)人才和創(chuàng)造知識的重要手段[1]。早在1986年國家科委發(fā)布的《中國科學技術(shù)政策指南》中就指出，要培養(yǎng)出優(yōu)質(zhì)、頂尖的高端人才，就必須把基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究的底子打好，而要想打好基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究的底子，還得靠良好的教育來培養(yǎng)相關(guān)的人才。前者說明了科研是提高人才培養(yǎng)質(zhì)量必不可少的途徑，后者則表明教學對科研發(fā)展起著源源不斷的推動作用[2]。在人才培養(yǎng)過程中，科研與教學可以通過“科研反哺教學”實現(xiàn)有機的融合，將科研成果融入教學，進一步培養(yǎng)碩士研究生的科研能力，推動科研的發(fā)展。

現(xiàn)階段，隨著“科研反哺教學”的理念在本科教育中逐步落實，高等院校、授課教師等從不同角度探討“科研反哺教學”在實施中存在的問題，并對實施路徑及模式進行了一系列摸索，取得了一定的進展。然而該理念在研究生教育中的實踐卻鮮有報道。研究生教育是人才培養(yǎng)的高級階段，提高研究生教育教學質(zhì)量是增強研究生科研創(chuàng)新能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[3]，因此在研究生教學中更應(yīng)該貫徹落實“科研反哺教學”的理念，為研究生今后的科研奠定良好的基礎(chǔ)。為此，筆者結(jié)合所承擔的碩士研究生“污染水體修復(fù)技術(shù)與工程”課程，對“科研反哺教學”的理念在碩士研究生培養(yǎng)過程中的意義及在該課程教學中的實踐進行論述，以期為同類型碩士研究生課程踐行“科研反哺教學”理念提供一定的借鑒。

一、“科研反哺教學”理念在碩士研究生課程教學中貫徹落實的意義

(一)“科研反哺教學”可以及時彌補課本知識與最新科學研究之間的斷層

教材是課程學習的重要抓手。與科研發(fā)展前沿動態(tài)相比，教材在時間上相對滯后，無法全面、及時地反映科學技術(shù)各領(lǐng)域的最新研究進展。科學研究多緊跟學科或技術(shù)前沿開展，教師如果能及時掌握國內(nèi)外科研發(fā)展的動向，并結(jié)合自身的科研特色及優(yōu)勢，將科研成果反映到教學中去，這樣不僅緊密聯(lián)系了教學與科研，也加快了理論教學內(nèi)容的更新，可以及時彌補課程知識與最新科學研究之間的斷層[4]。

(二)“科研反哺教學”使研究生早日感受科研氛圍，有助于科研素養(yǎng)的提高

與本科教育相比，碩士研究生教育則更加注重培養(yǎng)學生的科學研究能力，學生需要一定的時間慢慢從本科階段的學習模式向碩士研究生階段的科研模式轉(zhuǎn)變。具體來講，科研能力包括發(fā)現(xiàn)問題、查閱文獻、總結(jié)歸納、實驗設(shè)計、組織實施和科研表達等能力[5]?！翱蒲蟹床附虒W”理念的實施可以使碩士研究生在低年級的課程學習中訓練上述能力，不斷感受科研的氛圍，培養(yǎng)科研素養(yǎng)。這樣可以大大縮短碩士研究生最初進入實驗室開展科學研究的適應(yīng)時間，大幅提高科學研究的質(zhì)量，有助于高水平科研成果的產(chǎn)出。

(三)“科研反哺教學”助力創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

當教師全面掌握本領(lǐng)域的最新研究進展并開展了高水平的科學研究后，就可以在教學上游刃有余，不但可將最新的知識和信息傳遞給學生，而且可用自己的科研經(jīng)歷去感染學生，調(diào)動學生思考的熱情，促進學生進行知識探索，重點培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。而當研究生了解了某領(lǐng)域最新研究進展后，科研的起點變高，也有利于創(chuàng)新成果的產(chǎn)出。

二、“污染水體修復(fù)技術(shù)與工程”課程教學貫徹落實“科研反哺教學”理念的實踐

針對我國日益嚴重的地表水體污染問題，為更好地培養(yǎng)可從事我國地表水體修復(fù)理論技術(shù)研究與工程設(shè)計方面的人才，2014年北京林業(yè)大學環(huán)境科學與工程學院為環(huán)境科學與工程專業(yè)學術(shù)型碩士和環(huán)境工程專業(yè)碩士開設(shè)了“污染水體修復(fù)技術(shù)”課程，主要講授污染河道及湖泊的治理及修復(fù)思路、技術(shù)原理與方法。2018年，環(huán)境科學與工程專業(yè)修改了研究生培養(yǎng)方案，將“污染水體修復(fù)技術(shù)”課程名稱調(diào)整為“污染水體修復(fù)技術(shù)與工程”，并在之前教學內(nèi)容的基礎(chǔ)上，強化了工程內(nèi)涵，以訓練碩士研究生解決環(huán)境修復(fù)實際問題并提出工程解決方案的能力。

“污染水體修復(fù)技術(shù)與工程”課程自2014年開設(shè)以來，該課程團隊一直積極探索課程建設(shè)模式，包括教學大綱、教學內(nèi)容、考核方式等。因為國內(nèi)外尚未有與該課程配套的教材，所以該課程教學團隊以污染湖泊、河道治理和修復(fù)為大綱內(nèi)容，選取相關(guān)專著和科研論文中適合碩士研究生學習的內(nèi)容，并不斷將最新的研究及工程成果融入到該課程教學內(nèi)容中，形成了該課程的教學大綱和教學內(nèi)容。從某種意義上講，該課程在設(shè)立初期及發(fā)展建設(shè)過程中一直都在貫徹落實“科研反哺教學”的思想，具體做法如下。

(一)建設(shè)科研功底扎實具有“科研反哺教學”理念的課程教學團隊

教師是教學活動實施的主體之一，“科研反哺教學”理念的實施最終由教師完成。教師要明確科研與教學之間相輔相成的關(guān)系，即教師的科研可以促進教學，反之教學也可以助力科研的開展。因此，教師的科研能力、教學能力和“科研反哺教學”的意識等將對教學效果產(chǎn)生極大的影響。為了確?！翱蒲蟹床附虒W”理念在碩士研究生課程教學中的順利落實，“污染水體修復(fù)技術(shù)與工程”課程構(gòu)建了一支具有扎實科研功底及豐富教學經(jīng)驗的教學團隊。該團隊由1名教授、2名副教授構(gòu)成，均為科研骨干，承擔了國家自然科學基金等多項科研課題，科研成果產(chǎn)出豐碩，具有豐富的科研經(jīng)驗。此外，該團隊教師積極參與污染水體修復(fù)相關(guān)的科研、工程咨詢類項目，在積累了大量實際科研及工程經(jīng)驗的同時，培養(yǎng)了良好的團隊默契和協(xié)作精神。而這些項目本身可以成為良好的碩士研究生教學案例，提供“科研反哺教學”的內(nèi)容素材。該團隊教師在科研過程中非常重視教學素材的積累，隨著項目的開展與進行，相關(guān)內(nèi)容已經(jīng)及時地融入到該課程教學中。

(二)將國內(nèi)外科研成果及工程實踐成果轉(zhuǎn)化為教學資源

對國內(nèi)外水體污染修復(fù)領(lǐng)域的科研成果與工程實踐成果進行梳理，按照湖庫、河流等不同環(huán)境介質(zhì)分類，對河湖的治理和修復(fù)思路、關(guān)鍵技術(shù)、工程實施案例等進行整理，將其轉(zhuǎn)化為可供碩士研究生學習的教學資源。文獻中報道的技術(shù)或工程實例多針對某一具體環(huán)境問題開展，學生進入了碩士研究生學習階段，雖具備一定的文獻閱讀及整理的能力，但學生無法在短時間內(nèi)構(gòu)建起系統(tǒng)的河湖水體修復(fù)技術(shù)體系。如何將科研及工程成果轉(zhuǎn)化為教學資源，提煉知識點、難點和重點，這都需要經(jīng)過“污染水體修復(fù)技術(shù)與工程”課程教學團隊多次的討論和調(diào)整。以“污染水體修復(fù)技術(shù)與工程”課程中礫間接觸氧化技術(shù)知識點為例，筆者闡述在成果梳理并進行教學內(nèi)容轉(zhuǎn)化時的具體作法，見表1。

首先，要明確“污染水體修復(fù)技術(shù)與工程”課程中該知識點的教學目的，即通過該知識點的講授，讓碩士研究生達成什么樣的知識目標和能力目標。其次，基于此開展教學資源的梳理，具體包括以下5個步驟：①科技文獻及工程案例的調(diào)研；②構(gòu)建知識點框架；③知識點細化；④明確重點及難點；⑤明確學生的學習方式。

(三)以“科研反哺教學”理念為指導(dǎo)構(gòu)建課程教學內(nèi)容體系及配套的教輔資源

在系統(tǒng)調(diào)研國內(nèi)外科技論文、專著和工程報告等內(nèi)容并進行教學資源轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)上，“污染水體修復(fù)技術(shù)與工程”課程教學團隊構(gòu)建出了適合于碩士研究生教學的課程體系，共計16學時，主要包括：湖庫富營養(yǎng)化的形成機制及評價方法、湖庫富營養(yǎng)化的防控與生態(tài)修復(fù)、微污染河道的治理與生態(tài)修復(fù)、黑臭水體的治理與生態(tài)修復(fù)4部分核心內(nèi)容。這4部分核心內(nèi)容主要圍繞我國現(xiàn)階段地表水體主要的污染類型及治理需求而設(shè)置，每年都在不斷補充國內(nèi)外最新的技術(shù)成果和工程實踐。

表1 以“礫間接觸氧化技術(shù)”知識點為例的科研成果及工程實踐成果轉(zhuǎn)化為教學資源的情況

由于“污染水體修復(fù)技術(shù)與工程”課程學生沒有教材及講義，因此教學課件成為了碩士研究生學習的主要資料，稍顯不足，尤其該課程在2018年碩士研究生培養(yǎng)方案修改后，更加強化了工程內(nèi)涵，致使該課程除課件外，還需補充相關(guān)的教學資源。為此，該課程教學團隊構(gòu)建了《水環(huán)境綜合整治與水體修復(fù)工程案例庫》1套，截至2020年，內(nèi)含9個實際工程案例；《工程案例習題庫》1套，主要針對案例庫中的工程所布置的練習和討論題；《專家講座素材庫》1套，主要為授課教師參加學術(shù)交流時所獲得的行業(yè)專家可公開的講座內(nèi)容，有益于碩士研究生拓展視野、了解行業(yè)的技術(shù)革新和發(fā)展趨勢。

(四)采取案例教學和啟發(fā)式教學等方法

“污染水體修復(fù)技術(shù)與工程”課程教學團隊積極思考“科研反哺教學”的教學方法與教學手段，堅持以碩士研究生知識和能力的目標作為最終目的，探究了如何從“以教師為主體”向“以學生為主體”的講授方式的轉(zhuǎn)變途徑。

1.案例教學法

“污染水體修復(fù)技術(shù)與工程”是一門涉及內(nèi)容廣、綜合性強、注重應(yīng)用的課程。在該課程授課過程中，筆者采用案例教學法將諸多知識點和關(guān)鍵的科學問題以實際工程案例為切入點導(dǎo)入該課程教學中，通過對案例進行剖析、講解和討論，使學生掌握修復(fù)技術(shù)及工程設(shè)計要點。同時，該課程的課件及配套教學資源中大量的工程現(xiàn)場圖片和視頻，可以讓碩士研究生對案例形成直觀的認識，激發(fā)他們學習和討論的興趣。

2.啟發(fā)式教學法

在“污染水體修復(fù)技術(shù)與工程”課程授課中，筆者十分注重使用啟發(fā)式教學法開展教學活動。由于該課程學時有限，筆者對對湖泊富營養(yǎng)化防控和黑臭水體治理技術(shù)部分知識內(nèi)容，分別甄選了團隊教師承擔的“宜興市蓮花蕩富營養(yǎng)化防治工程”和“?？谑械揽蜏虾诔羲w治理工程”進行詳細討論，以啟發(fā)碩士研究生的思維。以“?？谑械揽蜏虾诔羲w治理工程”為例，教師首先介紹道客溝的基本情況(地理位置、河道長度、寬度等)、存在的主要污染問題(包括上游污水匯入量、沿途排污口分布和排污水量、底泥淤積和岸邊帶等)和需要達到的水質(zhì)治理目標；其次組織學生分組進行治理方案討論，時間約為15～20分鐘，由于時間有限，各小組在課堂上只匯報治理思路和擬采取的治理技術(shù)路線，教師作初步點評，并指出其中存在的關(guān)鍵問題；最后各小組需在課后繼續(xù)通過文獻調(diào)研、研討等方式來細化治理方案，并在下次課堂上以PPT形式進行匯報。各小組的解決方案并不唯一，匯報時各小組需闡明方案及其確定依據(jù)，其他小組和授課教師可進行提問，最后由教師進行點評總結(jié)。通過上述措施，教師與學生充分互動啟發(fā)，在營造活躍的課堂討論氛圍的同時，為學生創(chuàng)造了一個解難釋疑的平臺，啟發(fā)了學生的思考，幫助學生更好更全面地掌握了知識，訓練了學生的科研素養(yǎng)。

三、“科研反哺教學”理念在碩士研究生課程教學中貫徹落實的效果

(一)提高了學生的學習興趣

近來年，“科研反哺教學”理念在“污染水體修復(fù)技術(shù)與工程”碩士研究生課程中的實踐結(jié)果表明，大量科研成果反哺教學，尤其是授課教師承擔的一些實際科研項目內(nèi)容的引入，極大地調(diào)動了碩士研究生主動學習和討論的熱情，學生愿意自主地去發(fā)現(xiàn)問題，提出解決方案，并積極探索項目背后的科學原理，這對學生科研素養(yǎng)的提高具有十分顯著的促進作用。而對即將從事與污染水體修復(fù)相關(guān)課題研究的碩士研究生而言，更是受益匪淺。碩士研究生通過該課程的學習，使得其在開展正式科研之前，就對本領(lǐng)域的前沿進展有了較為系統(tǒng)的了解，極大地縮短了文獻調(diào)研的時間，對提升后續(xù)科研質(zhì)量和高水平成果的產(chǎn)出具有較好的促進作用。該課程自開課以來，教學評價的結(jié)果均在95分以上，也從另外一個角度證明了碩士研究生對該課程內(nèi)容、教學理念及教學方法的認可。

(二)促進學生知識和能力目標的達成

通過“科研反哺教學”理念在“污染水體修復(fù)技術(shù)與工程”課程中的貫徹落實，碩士研究生不僅掌握了不同類型污染水體治理和生態(tài)修復(fù)技術(shù)的原理、技術(shù)特點與適用性等基本知識，而且還運用所學的知識開展有效的污染源解析，識別導(dǎo)致水體污染的主要污染源和污染因子，明確相關(guān)約束條件，最終提出污染地表水體的修復(fù)方案。這從知識和能力兩個層面促進了培養(yǎng)目標的達成。

經(jīng)過6年的探索，“污染水體修復(fù)技術(shù)與工程”課程已形成了一套貫徹落實“科研反哺教學”理念的教學方法，但受該課程學時限制，仍存在以下不足：無法邀請行業(yè)專家來為碩士研究生講學，進一步拓展學生的視野；無法開設(shè)實踐環(huán)節(jié)的教學內(nèi)容，如實驗和現(xiàn)場實習等讓研究生動手操作或近距離接觸的科研項目。這些問題只能借助于碩士研究生培養(yǎng)的其他課程及環(huán)節(jié)得以實現(xiàn)。未來，筆者及“污染水體修復(fù)技術(shù)與工程”課程教學團隊會牢牢抓住“科研反哺教學”這條主線，在現(xiàn)有工作的基礎(chǔ)上，不斷探索和改進“科研反哺教學”在碩士研究生課程教學中的實施途徑，進一步提高課堂教學和人才培養(yǎng)的質(zhì)量。