高等林業院校研究生課程“環境水化學”教學設計與考評方式的新嘗試

洪 喻

（北京林業大學環境科學與工程學院,北京 100083）

高等林業院校研究生課程“環境水化學”教學設計與考評方式的新嘗試

洪 喻

（北京林業大學環境科學與工程學院,北京 100083）

研究生課程“環境水化學”理論深、綜合性強的特點使其教學再設計成為必要。因此,基于“理論學習→科學研究→實際應用”的教學思路,提出“環境水化學”課程教學再設計應從“理論”出發、將“研究”貫穿始終、以“實際”為落腳點、突出“林業”特色,從而深化了課程的理論知識、強化了課程的研究色彩、加強了課程理論與實際案例特別是與林業相關的特色案例的緊密聯系。此外,提出在課程教學改革實踐中,要認真觀察和總結教學效果,建立適時的反饋機制,以提高課程的教學效果;要建立“一對一”的課程論文考察制度,綜合考評學生的學習效果和教師的教學質量,以幫助學生進行二次學習和提高學習效果。

高等林業院校;研究生教育;課程改革;環境水化學;教學設計;課程考評

快速發展的經濟引發的日益突出的環境問題,越來越受到人們的關注。解決好環境問題,已經直接關系到經濟的長期穩定增長以及社會的可持續發展。水環境問題在眾多環境問題中尤為突出,水環境保護是我國環境保護基本國策中的重中之重。如何為國家培養水環境治理高層次創新型專門人才,已成為高等教育的重要任務。

“環境水化學”又稱“水化學”,是一門以解決水環境問題為目標的研究水環境污染的化學本質和化學過程的新興學科,屬于環境化學的重要分支學科,也是環境科學的重要組成部分。北京林業大學為環境科學專業研究生開設了“環境水化學”課程,其目的是使研究生能夠深入掌握環境污染物在各類水介質中的環境化學行為和相關的高效污染控制技術原理,能夠使用物理化學的基本原理探討天然水體的有關參變數的特征;并培養研究生的自學能力和獨立分析問題的能力,特別是解決林業相關環境問題的能力。但是,由于“環境水化學”課程教學內容涉及面廣、理論性很強,講授的概念抽象,所以如果僅通過常規的教學是難以達到滿意的教學效果的。

因此,筆者針對“環境水化學”課程的特點,進行了課程教學的再設計,即基于“理論學習→科學研究→實際應用”的教學思路,采取以課堂講授為主、以課上討論和課外資料查閱總結為輔的方式展開教學。首先,課程理論教學的脈絡主要以王凱雄編著的《水化學》為依據,教學內容緊跟學科領域內最新的研究進展。其次,在課程教學過程中,筆者針對特殊或重要的水環境事件或熱點,注重輔以專題介紹,并組織學生展開討論。第三,在課程教學改革實踐中,筆者注意觀察學生的學習情況和特點,及時總結教學心得;并設計了不計名調查問卷,不定期地向學生發放,搭建學生向教師反饋學習情況的渠道,以利于教師根據實際情況適時調整教學。最后,筆者在課程考評方式上也做了大膽的革新,建立了“一對一”的課程論文考察制度,以期綜合考察研究生課程學習的效果。

一、基于“理論學習→科學研究→實際應用”的教學思路,進行“環境水化學”課程教學的再設計

（一）對理論深、綜合性強的“環境水化學”課程進行教學再設計的必要性

教師普遍反映研究生的課程難上,究其原因主要有2點：①在我國的研究生教育中,研究生以科學研究為主,課程學習所占的比重很低,這使其對課程學習不能給與足夠的重視。②研究生在本科期間較全面地接觸了專業領域的基礎理論知識,多數學生對研究生課程講授的內容有初步的了解,這使其對課程產生“已經知道了”的錯誤認識。因此,如何調動研究生課程學習的積極性,既能使學生充分投入課程學習、不斷更新所儲備的知識,又能為其科學研究工作提供有效的幫助,應成為今后研究生課程教學改革的方向。

“環境水化學”課程是一門相對難學的課程,課程教學內容的理論性強,需要有很好的“四大化學”知識背景。同時,紛繁的推導和計算使學生難以提起學習興趣。此外,對如何運用理論性強的知識進行科學研究以及開展實際應用,學生更是束手無策。筆者認為,要解決“環境水化學”研究生課程教學面臨的問題,如果仍采用“教師講—學生聽”的教學模式[1],抽象的教學內容會導致學生的學習“消化不良”,從而極易出現“學生上課不聽,教師麻木教學”的后果。因此,從明確教學目的、加強教學的邏輯性、契合研究生的特點等角度,對理論深、綜合性強的“環境水化學”課程進行教學再設計是十分必要的。

（二）“環境水化學”課程教學再設計從“理論”出發

依據“理論學習→科學研究→實際應用”的思路對“環境水化學”課程教學進行再設計,就是本著理論知識要強化、研究工作能深入、實際問題能解決的宗旨進行課程教學改革。首先,“環境水化學”課程理論教學的脈絡主要以王凱雄編著的《水化學》[2]為依據,而沒有選擇Stumm編著的Aquatic Chemistry。由于王凱雄編著的《水化學》對理論體系的介紹思路清晰、層次分明、重點明確且分析深入,而Stumm編著的A quatic Chemistry知識量極大、難度過高,不適于課堂講授,所以前者被選作課程教學的依據,后者被選作研究生課后閱讀的材料。

其次,“環境水化學”課程教學遵循從“理論”出發的原則。在課程教學過程中,教師首先通過圖片、表格等形式指出在研究生教育階段所學的“環境水化學”課程與本科教育階段所學的是不同的以及其不同之處,理清了2者之間的關系和各自的重點,劃定了研究生課程學習的難點;同時,明確學習對象,防止學生出現“自以為是”的心理;然后結合課后讀物,指定了要求學生課后學習的內容及下一節課學生參與討論的內容。以圖表的形式進行課程教學內容的對比分析、難點和重點內容的展示、課后學習內容的規定,能夠激起學生對比學習的欲望,幫助學生在學習理論知識時建立起新的、完整的知識體系。

（三）“環境水化學”課程教學再設計將“研究”貫穿始終

作為一門研究生課程,“環境水化學”的課程教學必須緊密結合研究生的需要,因此除了要充分展示本領域的研究進展和前沿內容以深化理論教學之外,還要強化研究生從事科學研究的意識,使研究生了解如何利用環境水化學的理論知識從事科學研究,并培養其運用理論知識解決環境問題的能力。

將“研究”貫穿于“環境水化學”課程教學的始終,就是要求教師以研究者的身份帶領學生思考如何利用抽象的理論進行問題的研究。例如,在學生理解并掌握了“固體表面吸附中吸附等溫式”這一理論知識后[2],教師可以從粘土顆粒物吸附除草劑“2,4-D”的研究出發,引導學生思考“如何研究固體表面吸附問題,并進行實驗設計”;然后教師進一步介紹吸附等溫式在上述研究中的必要性、重要性及最新的研究案例,如羥基鋁蒙脫石對“2,4-D”的吸附解吸、層狀雙金屬氫氧化物對除草劑MCPA的吸附等,并逐步拓展到二乙烯三胺—細菌纖維素吸附銅和鉛、假單胞菌吸附鉻和鎳、苦瓜植物體吸附飲用水中的砷、桉樹葉和脫硫菌共同修復酸性礦排水等研究的熱點問題。這樣,通過課程教學過程不僅展示了如何從“理論學習”向“科學研究”過渡[3],而且可以引導學生從淺到深地利用理論知識;同時,通過“由點及面、部分服務于整體、層層遞進”的案例講解模式還可以幫助學生能夠舉一反三、融會貫通。筆者在“環境水化學”理論脈絡的各個重要環節都貫徹了“從理論學習到科學研究”的教學設計思路,從而保證該課程的教學充滿了“研究色彩”。

（四）“環境水化學”課程教學再設計以“實際”為落腳點,并突出“林業”特色

對環境科學專業研究生來說,不管今后是從事環境類的科學研究工作,還是從事環境類的工程設計工作,最終都將服務于環境,都要促進社會與環境的協調發展。因此,“環境水化學”研究生課程的教學應該更注重實際應用,無論是從“理論”出發,還是將“研究”貫穿始終,最終都將以“實際”為教學的落腳點。

因此,在進行“環境水化學”研究生課程教學時,筆者采取了案例教學的方式,即針對特殊或重要的水環境事件和熱點,輔以專題介紹并組織學生展開討論。筆者通過實際案例建立起了“理論學習→科學研究→實際應用”的課程教學鏈條,使學生明確了所學知識“有何用,如何用”并能夠“學會用”。同時,為了突出高等林業院校環境課程的教學特點,筆者在選擇課程教學案例時特別注意側重于選擇與林業相關的內容,如選擇“林產化工導致的水污染問題”作為案例進行講解;而且,在教學過程中對一系列“林產化工污染”的典型案例進行了總結,并結合相應的理論內容展開案例分析,爭取做到理論學習以治理環境問題為目標和以解決林業領域的污染問題為特色。

二、認真觀察和總結“環境水化學”課程教學改革實踐的效果,建立適時的反饋機制

在“理論學習→科學研究→實際應用”課程教學鏈條的各個環節,筆者都認真、仔細地觀察并總結了研究生學習的情況和特點。例如,在講授難點、重點內容時,注意觀察學生的表情、動作和反應,并及時詢問學生的學習情況。為了從整體上把握課程教學的情況,筆者還設計了不計名調查問卷,并適時向學生發放,以利于學生對課程教學能夠暢所欲言地表達真實的想法。

通過觀察和調查,筆者發現,總體而言,新的教學設計使學生聽課的主動性大大提高,學生對“如何運用理論知識”產生了濃厚的興趣;但是,相比科學研究和實際應用環節,學生對理論學習環節的關注度仍相對較低。這可能與學生的學習基礎參差不齊有關。部分學生在調查問卷中表示,本科階段理論知識的基礎不夠扎實導致了研究生階段學習理論知識時注意力不能集中。因此,筆者今后將針對這一情況尋找行之有效的解決辦法。

三、針對“環境水化學”課程理論深、綜合性強的特點,建立“一對一”的課程論文考察制度

課程考評是衡量和檢驗學生對課程教學內容的理解、掌握程度和運用能力的手段,同時也是對教師的教學態度、教學水平和教學效果的檢驗手段。如果采用傳統的閉卷考試作為“環境水化學”研究生課程的課程考評方式,那么很難滿足該課程新的教學設計思路“理論學習→科學研究→實際應用”的需要[4],也無法體現綜合性課程教學的效果。因此,筆者認為應進行與新的教學設計相配套的課程考評改革,以進一步促進課程教學質量的提高,使學生學有所得、學以致用。

筆者在“環境水化學”研究生課程考評改革中,嘗試建立了“一對一”課程論文考察制度。其具體實施方案如下：若選課人數為N,則教師確定備選課題數為N+2;然后學生通過抽簽的方式確定自己的期末課程論文題目。之所以備選課題數為N+2,是為了增加學生選題的自由度,但又不過分加重教師課后的教學工作量。備選課題除了全部選自國內外熱點研究課題和最新的研究方向之外,還要求具有一定的難度、題目的限制性強、參考文獻有限且多為英文論文。這樣,學生僅通過簡單的摘抄、拼湊、堆砌是無法完成課程論文任務的。同時,要求學生的課程論文以正式論文的格式提交,格式參考中文環境科學類權威雜志的要求,以訓練研究生的科技論文寫作能力;要求論文內容具有嚴密的邏輯性,文章結構合理,全文具有一定的深度,文末結論部分要包含個人的思考;要求學生撰寫論文前至少閱讀10篇國內外文獻,其中至少要有4篇英文文獻,從而使學生通過查找文獻并閱讀相關最新研究進展分析歸納出4000～6000字的科技論文,并提出個人觀點。此外,還要求學生在正式提交課程論文前,需與教師進行論文討論,并進行修改完善。

“環境水化學”研究生課程采取“一對一”課程論文考察制度,有利于學生的二次學習和提高,提升了學生對學科前沿知識的領悟和辨析能力。對每篇課程論文,教師都要認真修改,與學生進行“一對一”的討論,指出論文存在的問題和不足,并做出全面的評價。這樣的考評方式,對增進師生交流極有好處,有利于學生對理論知識的深刻理解和知識面的拓寬。但是,進行“一對一”課程考評的難點在于教師需要承擔相當大的工作量,所以要推廣實施難度較大。有鑒于此,筆者建議可將其作為傳統課程考評方式的補充。

[1] 劉綺.精品課程“環境化學”的建設措施研究[J].高等理科教育,2007（5）：39-42.

[2] 王凱雄.水化學[M].北京：化學工業出版社,2001：288-292.

[3] 孫福生,朱英存,張麗君,等.高等環境化學課程教學與碩士論文相結合的研究[J].科技信息,2008（29）：11-12.

[4] 褚超美,陳家琪.汽車專業工程類專業理論課程考評方法改革研究與實踐[J].高等教育研究,2008,25（3）：31-32.

高等學校環境科學特色專業建設點項目,項目編號TS11829;北京林業大學2010年質量工程項目“環境科學專業建設”。

（責任編輯 柳小玲）