基于教學(xué)- 科研有機(jī)融合的《環(huán)境學(xué)概論》教學(xué)改革

沈芳芳 羅昌泰 劉文飛 吳春生 袁穎紅

創(chuàng)新型國(guó)家主要依靠科技創(chuàng)新形成日益強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，創(chuàng)新型人才資源則成為提升國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力的核心因素。教學(xué)與科研成為高等學(xué)校生存和發(fā)展以及人才培養(yǎng)，尤其是創(chuàng)新人才、精英教育的兩大基本法寶（劉嫦娥等，2018）。教學(xué)與科研之間存在的問題是高等本科教學(xué)中最根本的問題，創(chuàng)新型人才培養(yǎng)中教學(xué)與科研的融合是一條非常重要的途徑。如何培養(yǎng)學(xué)生的科研意識(shí)、研究能力和創(chuàng)新精神是對(duì)大學(xué)生進(jìn)行素質(zhì)教育的重要內(nèi)容，也是每個(gè)國(guó)家在發(fā)展的道路上不可缺少的一個(gè)重要因素（王廷明等，2017）。

對(duì)于水利水電工程專業(yè)來說，前期對(duì)水利相關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)（如，《水文化概論、水利工程概論》等）具有一定的積累，但對(duì)生態(tài)環(huán)境方面的知識(shí)相對(duì)薄弱?！董h(huán)境學(xué)概論》是一門數(shù)學(xué)與自然科學(xué)類課程，2 個(gè)學(xué)分，32 個(gè)課時(shí)，該課程是后期《生態(tài)學(xué)概論、工程項(xiàng)目管理、水利工程管理、大壩安全概論、水災(zāi)害防治》等課程的基礎(chǔ)。近年來，隨著該學(xué)科前沿發(fā)展和產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略需求促使學(xué)生對(duì)知識(shí)的需求越來越多元化，教學(xué)內(nèi)容和課程結(jié)構(gòu)也需不斷增多和加深以跟上發(fā)展的步伐。以南昌工程學(xué)院為例，在《環(huán)境學(xué)概論》課程的教學(xué)中，系統(tǒng)分析將科研融入該課程教學(xué)中的一些探索與實(shí)踐，獲得以下幾點(diǎn)體會(huì)：

1）優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，在授課內(nèi)容中列舉科學(xué)問題、滲透學(xué)科前沿研究，加強(qiáng)學(xué)生科研探索能力和科研意識(shí)；2）改變教學(xué)模式，在授課方式中增加“教”“學(xué)”互動(dòng)，強(qiáng)化大學(xué)生創(chuàng)新能力；3）依托課題與實(shí)踐，在復(fù)雜工程中正確對(duì)待環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展的關(guān)系。

1 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，授課內(nèi)容中列舉科學(xué)問題、滲透學(xué)科前沿，加強(qiáng)學(xué)生科研探索能力

本課程參考的教材是曲向榮2015 年編著的《環(huán)境學(xué)概論（第2 版）》，科學(xué)出版社。針對(duì)《環(huán)境學(xué)概論》課程內(nèi)容在授課計(jì)劃中對(duì)課程章節(jié)內(nèi)容進(jìn)行課時(shí)分配時(shí)突出章節(jié)的教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)。如，對(duì)于教材涉及的章節(jié)內(nèi)容重點(diǎn)以各類（大氣、水體、固體廢棄物、物理性和土壤等）污染及其防治（第4- 9 章）和從生態(tài)環(huán)境保護(hù)的角度對(duì)水利水電工程復(fù)雜問題的具體指導(dǎo)（第10- 11 章）作為講授內(nèi)容。第4- 9 章著重講解環(huán)境污染的主要特征、來源、影響因素、危害和防治措施；第10- 11 章著重環(huán)境規(guī)劃、監(jiān)測(cè)、質(zhì)量評(píng)價(jià)，增大這兩個(gè)部分的課程內(nèi)容的課時(shí)量。而對(duì)第3 章生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)在前期已經(jīng)學(xué)過，可歸為學(xué)生自主學(xué)習(xí)內(nèi)容，減少課時(shí)量的分配。

環(huán)境問題是環(huán)境科學(xué)發(fā)展的根本驅(qū)動(dòng)力，在該課程教學(xué)中開展以環(huán)境問題為驅(qū)動(dòng)的全過程的培養(yǎng)方式，對(duì)學(xué)生把握清晰的專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)、增強(qiáng)自主學(xué)習(xí)能力，及提高學(xué)生的創(chuàng)新性具有促進(jìn)作用（張可剛等，2017）。課程目錄在緒論部分開始就呈現(xiàn)了一些環(huán)境、環(huán)境問題、環(huán)境科學(xué)和環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展。在環(huán)境問題的由來與發(fā)展、當(dāng)今世界面臨的主要環(huán)境問題及其危害內(nèi)容中增加一些科學(xué)問題和實(shí)際案例。如環(huán)境問題歷經(jīng)4 個(gè)階段：萌芽階段、發(fā)展惡化階段、第一次高潮和第二次高潮，在每個(gè)階段列舉相對(duì)應(yīng)的環(huán)境問題案例、分析其產(chǎn)生的原因、分布、來源、簡(jiǎn)要概括事件的處理經(jīng)過。

在授課內(nèi)容中滲透《環(huán)境學(xué)概論》相關(guān)的課題研究成果、發(fā)展動(dòng)態(tài)，在課件、講義和講稿中增加前沿動(dòng)態(tài)和研究趨勢(shì)。當(dāng)前世界面臨的主要環(huán)境問題有人口問題、資源問題、生態(tài)破壞和環(huán)境污染。列舉出一些環(huán)境科學(xué)專題問題，諸如“土地資源不斷減少和退化、森林資源不斷縮小、淡水資源嚴(yán)重不足、某些礦產(chǎn)資源瀕臨枯竭和全球性的生態(tài)破壞，包括植被破壞、水土流失、沙漠化、物種消失”等。當(dāng)前環(huán)境問題日趨嚴(yán)重，如固體廢物污染、物理性污染、大氣污染、土壤污染、水體污染的，具體表現(xiàn)為全球變暖、酸雨、臭氧層破壞、生物多樣性減少、土地荒漠化、持久性有機(jī)污染物等。這受到廣泛的關(guān)注，也引起學(xué)生對(duì)環(huán)境問題的重視，從而增強(qiáng)學(xué)生對(duì)環(huán)境保護(hù)的意識(shí)和責(zé)任感。再結(jié)合水利水電工程專業(yè)，由學(xué)生自由組合，適當(dāng)分類，針對(duì)以上環(huán)境問題，鼓勵(lì)學(xué)生查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，構(gòu)建“問題- 影響- 原因- 對(duì)策-措施”思維框架圖，通過教學(xué)過程中在環(huán)境教育目的上有所傾向，最終達(dá)到環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展。通過科研過程中的實(shí)踐和探索，使學(xué)生經(jīng)歷一次次全面的分析和研究問題的過程，并使學(xué)生的思考能力得到全面的鍛煉、綜合能力得到全面的提高。

教材的第4- 9 章是整個(gè)課程的中心內(nèi)容，主要分析大氣、水體、固體和土壤等污染問題和物理性噪聲干擾、熱干擾和電磁干擾等環(huán)境干擾問題，在講解時(shí)會(huì)涉及很多污染物、污染源、環(huán)境背景值、環(huán)境承載力、環(huán)境自凈能力等相關(guān)的環(huán)境學(xué)領(lǐng)域的概念。針對(duì)水利水電工程專業(yè)，則在水體污染和土壤污染兩個(gè)章節(jié)多增加一些水利水電工程項(xiàng)目和實(shí)踐相關(guān)的案例，并且對(duì)每個(gè)案例詳細(xì)分析，引出其中可能出現(xiàn)的環(huán)境問題。值得關(guān)注的是，環(huán)境伴隨人的日常，網(wǎng)絡(luò)資源為學(xué)生收集相關(guān)資料提供了便利，因此最新最近的相關(guān)新聞，是案例講解的重點(diǎn)。教材第10- 11 章為環(huán)境規(guī)劃與管理、環(huán)境監(jiān)測(cè)與環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)。在進(jìn)行“環(huán)境污染生物監(jiān)測(cè)”內(nèi)容中，以鄱陽湖為例，利用一節(jié)課的時(shí)間，向?qū)W生介紹鄱陽湖水環(huán)境現(xiàn)狀：水文特征、歷年水質(zhì)狀況、入湖五大河流（贛江、撫河、信江、饒河和修河）的水質(zhì)狀況、水環(huán)境承載力、主要污染源等，并掌握和輻射到國(guó)內(nèi)外的研究進(jìn)展及研究成果動(dòng)態(tài)（林聯(lián)盛等，2009）等。

2 改變教學(xué)模式，授課方式中增加“教”“學(xué)”互動(dòng)，強(qiáng)化大學(xué)生創(chuàng)新能力

在《環(huán)境學(xué)概論》課程教學(xué)過程中，注重以“環(huán)境問題”為主線對(duì)學(xué)生進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué)，如，在水體污染及其防治相關(guān)內(nèi)容教學(xué)過程中，圍繞“水體污染定義—現(xiàn)象有哪些—來源在哪里—污染物有哪些—危害途徑和機(jī)理—水體自凈—怎么綜合防治”等，啟發(fā)學(xué)生對(duì)該內(nèi)容的思考，培養(yǎng)學(xué)生體驗(yàn)式探究能力，發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)興趣和創(chuàng)新能力。

在課程教學(xué)活動(dòng)中，教師的“教”是主導(dǎo)，學(xué)生的“學(xué)”是主體，教師在培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力過程中起輔導(dǎo)、指引作用。如，在大氣污染及其防治的相關(guān)教學(xué)內(nèi)容中，增加“發(fā)電廠與大氣污染”為主題的案例，通過師生互動(dòng)開展“煙囪排放的是污染物嗎？發(fā)電廠生產(chǎn)原理及污染物產(chǎn)生，發(fā)電廠生產(chǎn)過程與污染物排放，火電廠如何進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)、超低排放及脫硫脫硝除塵？鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、積極探索，并進(jìn)行適度的引導(dǎo)，形成由教師和學(xué)生共同解決問題的新型“教學(xué)”模式。該過程重在培養(yǎng)和提高大學(xué)生的知識(shí)學(xué)習(xí)、運(yùn)用、判斷、整合和創(chuàng)造的綜合能力。

網(wǎng)絡(luò)資源為教學(xué)提供許多生動(dòng)有趣的畫面，可使《環(huán)境學(xué)概論》中的難以理解的知識(shí)點(diǎn)轉(zhuǎn)化成通俗易懂。多媒體實(shí)現(xiàn)了學(xué)生不用進(jìn)入環(huán)境問題發(fā)生的現(xiàn)場(chǎng)，就可以用雙眼觀察、用大腦思考，并以一種身臨其境的方式觸發(fā)感官認(rèn)識(shí)和思維碰觸。同時(shí)采用翻轉(zhuǎn)課堂式教學(xué)，提前布置好一些知識(shí)點(diǎn)，比如鄱陽湖水功能區(qū)劃呈現(xiàn)出一些問題，需要對(duì)其進(jìn)行細(xì)化和保護(hù)區(qū)的統(tǒng)籌優(yōu)化并探討。學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)篩選優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，更多引導(dǎo)學(xué)生去搜集文獻(xiàn)資料、思考問題的來源及其相關(guān)的解決辦法。利用QQ、微信等平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了向?qū)W生分享相關(guān)教學(xué)資料，為及時(shí)收集反饋信息提供了可能。學(xué)生還可以借助網(wǎng)絡(luò)通過在中國(guó)大學(xué)MOOC 上學(xué)習(xí)水利類、生態(tài)類和環(huán)境類等在線課程。老師在課堂上只需要在學(xué)生思考的基礎(chǔ)上去理解學(xué)生的問題和引導(dǎo)學(xué)生去運(yùn)用知識(shí)，這樣可以改變老師講授式的傳統(tǒng)，而達(dá)到學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的目的，如此達(dá)到更好的教育效果。經(jīng)過最后的總結(jié)，鄱陽湖水生態(tài)環(huán)境保護(hù)包括了科學(xué)規(guī)劃、水資源管理、河長(zhǎng)制、湖長(zhǎng)制、入河排污口監(jiān)控、水生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)監(jiān)測(cè)、嚴(yán)格執(zhí)法、落實(shí)紅線、創(chuàng)新管理體制、健全公眾參與、強(qiáng)化科技支撐等10 項(xiàng)為一體系的措施，最終達(dá)到改善水質(zhì)、提升生態(tài)服務(wù)功能的作用。

通過大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目、挑戰(zhàn)杯、學(xué)科競(jìng)賽、課程設(shè)計(jì)等積極開展學(xué)生課外科研。教師在此過程中帶動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)和創(chuàng)新、指導(dǎo)學(xué)生在專業(yè)知識(shí)方面的積累。課外科研是大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)和建立創(chuàng)新教育的重要載體。調(diào)查表明，課程設(shè)計(jì)在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)方面起到主要作用，學(xué)科競(jìng)賽在學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)具有重要作用，而創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神方面扮演著重要的角色。

相對(duì)水利水電工程專業(yè)，《環(huán)境學(xué)概論》不僅普及知識(shí)，讓學(xué)生熟悉一些基本概念和知識(shí)點(diǎn)，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生具有水生態(tài)、水環(huán)境、水災(zāi)害、水管理等綜合知識(shí)和能力，培養(yǎng)學(xué)生富有創(chuàng)新素養(yǎng)（創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力）。教學(xué)模式的改變不僅促進(jìn)了教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和知識(shí)運(yùn)用能力，也增加了教師與學(xué)生之間的互動(dòng)友好關(guān)系。

3 依托課題與實(shí)踐，在復(fù)雜工程中正確對(duì)待環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展的關(guān)系

在《環(huán)境學(xué)概論》課程教學(xué)過程中，任課教師結(jié)合自身及其所在研究團(tuán)隊(duì)、以及周邊研究院所承擔(dān)的科研課題，將課題研究成果融入教學(xué)。例如，在講授土壤污染時(shí)，將課題組在礦區(qū)開展的土壤重金屬污染現(xiàn)狀調(diào)查，包括固廢的大量排放、動(dòng)植物資源減少、土壤酸化、土壤退化嚴(yán)重等；風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、重金屬富集植物篩選、污染土修復(fù)等取得的相關(guān)研究成果與進(jìn)展融入課堂教學(xué)，再結(jié)合礦區(qū)周邊水質(zhì)污染中的有機(jī)和無機(jī)污染物分析，讓學(xué)生掌握礦區(qū)環(huán)境污染的因素和危害，以及后期礦區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)與環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的方法。

通過水利水電工程實(shí)踐等活動(dòng)，如參觀附近的水壩、水庫(kù)、鋼鐵廠、氨廠、垃圾處理廠等，讓學(xué)生參與其中，提高學(xué)生的環(huán)保素質(zhì)，增強(qiáng)環(huán)保意識(shí)。針對(duì)水利水電工程專業(yè)學(xué)生，在講解時(shí)增加水利工程管理相關(guān)環(huán)境方面的內(nèi)容，如防洪、灌溉、發(fā)電、供水等特定功能的水利樞紐和土石壩、水閘、水工隧洞及岸邊溢洪道等水工建筑物，讓學(xué)生分析其中的生態(tài)建設(shè)。學(xué)生參與的過程中產(chǎn)生師生之間的互動(dòng)，會(huì)讓學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解起到事半功倍的效果。

環(huán)境保護(hù)是我國(guó)的一項(xiàng)基本國(guó)策，加強(qiáng)環(huán)境教育是貫徹這一基本國(guó)策的基礎(chǔ)工程（劉常青，2003）。根據(jù)課程的進(jìn)度，在水體污染和土壤污染兩個(gè)章節(jié)，提前安排作業(yè)，要求學(xué)生收集一些相關(guān)的照片，在課程講解中將這些照片呈現(xiàn)，讓學(xué)生就如何解決這些污染問題展開討論，從而有效的增加了學(xué)生參與到課程中的積極性，并對(duì)問題的解決能力進(jìn)行了一定的鍛煉，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生對(duì)生態(tài)水利、環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的認(rèn)識(shí)，并希望在以后的工作中開展項(xiàng)目管理，充實(shí)自己的終身學(xué)習(xí)。

生態(tài)環(huán)境保護(hù)與經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展是融為一體、不可分割的（劉嫦娥等，2018）。水利水電工程中的復(fù)雜工程問題需考慮到社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、法律和安全等方面的影響因素。當(dāng)前水利工程建設(shè)中的環(huán)境問題主要表現(xiàn)為：重視水資源的人工調(diào)控而忽略了自然水生態(tài)過程；重視局部區(qū)域及短期效益而忽略了流域整體和長(zhǎng)期性的生態(tài)影響；重視生活用水而忽略了生態(tài)用水。在水利工程施工中，導(dǎo)致河道淤塞，亂堆浪費(fèi)土地資源等問題。這些問題屬于專業(yè)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，僅有理論知識(shí)的學(xué)習(xí)還不夠，還需要在問題的產(chǎn)生時(shí)知道如何去解決，這是一個(gè)專業(yè)科研訓(xùn)練的兩個(gè)重要環(huán)節(jié)。“生態(tài)水利”建設(shè)旨在不違背自然規(guī)律的前提下，一切保護(hù)、改善和修復(fù)水生態(tài)環(huán)境并確保水生態(tài)及水資源安全的水利工程建設(shè)和水事活動(dòng)等，也意味著努力把水利工程建設(shè)成為安全經(jīng)濟(jì)的、與自然和諧相處的“生態(tài)型、環(huán)保型”的“生態(tài)水利”工程。因此在水利工程勘測(cè)、規(guī)劃、建設(shè)和管理的全過程中，應(yīng)充分考慮環(huán)境保護(hù)的問題，積極開展生態(tài)水利建設(shè)，走可持續(xù)發(fā)展道路。

4 結(jié)語

教學(xué)體現(xiàn)科研，科研促進(jìn)教學(xué)。學(xué)生是教學(xué)活動(dòng)的主體，教師的授課內(nèi)容和方式對(duì)學(xué)生的求知欲與創(chuàng)新意識(shí)具有較大的感染力?！董h(huán)境學(xué)概論》的課程教學(xué)在高等教育改革中不斷進(jìn)行革新與實(shí)踐，將科研融入課程教學(xué)，通過優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，滲透科學(xué)問題和學(xué)科前沿，改變教學(xué)模式，增強(qiáng)“教”與“學(xué)”的互動(dòng)，不僅可以有效地促進(jìn)教師的教育教學(xué)方法與人才培養(yǎng)質(zhì)量的統(tǒng)一，還可以促進(jìn)專業(yè)課程創(chuàng)新建設(shè)與教學(xué)內(nèi)容和方法的改革。同時(shí)，以課程為載體，正確引導(dǎo)學(xué)生參與科研，培養(yǎng)學(xué)生富有創(chuàng)新素養(yǎng)（創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力），對(duì)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。