基于教學- 科研有機融合的《環境學概論》教學改革

沈芳芳 羅昌泰 劉文飛 吳春生 袁穎紅

創新型國家主要依靠科技創新形成日益強大的競爭優勢，創新型人才資源則成為提升國家競爭力的核心因素。教學與科研成為高等學校生存和發展以及人才培養，尤其是創新人才、精英教育的兩大基本法寶（劉嫦娥等，2018）。教學與科研之間存在的問題是高等本科教學中最根本的問題，創新型人才培養中教學與科研的融合是一條非常重要的途徑。如何培養學生的科研意識、研究能力和創新精神是對大學生進行素質教育的重要內容，也是每個國家在發展的道路上不可缺少的一個重要因素（王廷明等，2017）。

對于水利水電工程專業來說，前期對水利相關專業基礎知識（如，《水文化概論、水利工程概論》等）具有一定的積累，但對生態環境方面的知識相對薄弱。《環境學概論》是一門數學與自然科學類課程，2 個學分，32 個課時，該課程是后期《生態學概論、工程項目管理、水利工程管理、大壩安全概論、水災害防治》等課程的基礎。近年來，隨著該學科前沿發展和產業戰略需求促使學生對知識的需求越來越多元化，教學內容和課程結構也需不斷增多和加深以跟上發展的步伐。以南昌工程學院為例，在《環境學概論》課程的教學中，系統分析將科研融入該課程教學中的一些探索與實踐，獲得以下幾點體會：

1）優化教學內容，在授課內容中列舉科學問題、滲透學科前沿研究，加強學生科研探索能力和科研意識；2）改變教學模式，在授課方式中增加“教”“學”互動，強化大學生創新能力；3）依托課題與實踐，在復雜工程中正確對待環境保護與可持續發展的關系。

1 優化教學內容，授課內容中列舉科學問題、滲透學科前沿，加強學生科研探索能力

本課程參考的教材是曲向榮2015 年編著的《環境學概論（第2 版）》，科學出版社。針對《環境學概論》課程內容在授課計劃中對課程章節內容進行課時分配時突出章節的教學重點和難點。如，對于教材涉及的章節內容重點以各類（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）和從生態環境保護的角度對水利水電工程復雜問題的具體指導（第10- 11 章）作為講授內容。第4- 9 章著重講解環境污染的主要特征、來源、影響因素、危害和防治措施；第10- 11 章著重環境規劃、監測、質量評價，增大這兩個部分的課程內容的課時量。而對第3 章生態學基礎知識在前期已經學過，可歸為學生自主學習內容，減少課時量的分配。

環境問題是環境科學發展的根本驅動力，在該課程教學中開展以環境問題為驅動的全過程的培養方式，對學生把握清晰的專業知識結構、增強自主學習能力，及提高學生的創新性具有促進作用（張可剛等，2017）。課程目錄在緒論部分開始就呈現了一些環境、環境問題、環境科學和環境與可持續發展。在環境問題的由來與發展、當今世界面臨的主要環境問題及其危害內容中增加一些科學問題和實際案例。如環境問題歷經4 個階段：萌芽階段、發展惡化階段、第一次高潮和第二次高潮，在每個階段列舉相對應的環境問題案例、分析其產生的原因、分布、來源、簡要概括事件的處理經過。

在授課內容中滲透《環境學概論》相關的課題研究成果、發展動態，在課件、講義和講稿中增加前沿動態和研究趨勢。當前世界面臨的主要環境問題有人口問題、資源問題、生態破壞和環境污染。列舉出一些環境科學專題問題，諸如“土地資源不斷減少和退化、森林資源不斷縮小、淡水資源嚴重不足、某些礦產資源瀕臨枯竭和全球性的生態破壞，包括植被破壞、水土流失、沙漠化、物種消失”等。當前環境問題日趨嚴重，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、持久性有機污染物等。這受到廣泛的關注，也引起學生對環境問題的重視，從而增強學生對環境保護的意識和責任感。再結合水利水電工程專業，由學生自由組合，適當分類，針對以上環境問題，鼓勵學生查閱相關文獻資料，構建“問題- 影響- 原因- 對策-措施”思維框架圖，通過教學過程中在環境教育目的上有所傾向，最終達到環境和可持續發展。通過科研過程中的實踐和探索，使學生經歷一次次全面的分析和研究問題的過程，并使學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 章是整個課程的中心內容，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境干擾問題，在講解時會涉及很多污染物、污染源、環境背景值、環境承載力、環境自凈能力等相關的環境學領域的概念。針對水利水電工程專業，則在水體污染和土壤污染兩個章節多增加一些水利水電工程項目和實踐相關的案例，并且對每個案例詳細分析，引出其中可能出現的環境問題。值得關注的是，環境伴隨人的日常，網絡資源為學生收集相關資料提供了便利，因此最新最近的相關新聞，是案例講解的重點。教材第10- 11 章為環境規劃與管理、環境監測與環境質量評價。在進行“環境污染生物監測”內容中，以鄱陽湖為例，利用一節課的時間，向學生介紹鄱陽湖水環境現狀：水文特征、歷年水質狀況、入湖五大河流（贛江、撫河、信江、饒河和修河）的水質狀況、水環境承載力、主要污染源等，并掌握和輻射到國內外的研究進展及研究成果動態（林聯盛等，2009）等。

2 改變教學模式，授課方式中增加“教”“學”互動，強化大學生創新能力

在《環境學概論》課程教學過程中，注重以“環境問題”為主線對學生進行啟發式教學，如，在水體污染及其防治相關內容教學過程中，圍繞“水體污染定義—現象有哪些—來源在哪里—污染物有哪些—危害途徑和機理—水體自凈—怎么綜合防治”等，啟發學生對該內容的思考，培養學生體驗式探究能力，發現問題、分析問題和解決問題的能力，培養學生的科學興趣和創新能力。

在課程教學活動中，教師的“教”是主導，學生的“學”是主體，教師在培養大學生創新能力過程中起輔導、指引作用。如，在大氣污染及其防治的相關教學內容中，增加“發電廠與大氣污染”為主題的案例，通過師生互動開展“煙囪排放的是污染物嗎？發電廠生產原理及污染物產生，發電廠生產過程與污染物排放，火電廠如何進行在線監測、超低排放及脫硫脫硝除塵？鼓勵學生主動學習、積極探索，并進行適度的引導，形成由教師和學生共同解決問題的新型“教學”模式。該過程重在培養和提高大學生的知識學習、運用、判斷、整合和創造的綜合能力。

網絡資源為教學提供許多生動有趣的畫面，可使《環境學概論》中的難以理解的知識點轉化成通俗易懂。多媒體實現了學生不用進入環境問題發生的現場，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感官認識和思維碰觸。同時采用翻轉課堂式教學，提前布置好一些知識點，比如鄱陽湖水功能區劃呈現出一些問題，需要對其進行細化和保護區的統籌優化并探討。學生通過網絡篩選優質教學資源，更多引導學生去搜集文獻資料、思考問題的來源及其相關的解決辦法。利用QQ、微信等平臺實現了向學生分享相關教學資料，為及時收集反饋信息提供了可能。學生還可以借助網絡通過在中國大學MOOC 上學習水利類、生態類和環境類等在線課程。老師在課堂上只需要在學生思考的基礎上去理解學生的問題和引導學生去運用知識，這樣可以改變老師講授式的傳統，而達到學生主動學習的目的，如此達到更好的教育效果。經過最后的總結，鄱陽湖水生態環境保護包括了科學規劃、水資源管理、河長制、湖長制、入河排污口監控、水生態環境系統監測、嚴格執法、落實紅線、創新管理體制、健全公眾參與、強化科技支撐等10 項為一體系的措施，最終達到改善水質、提升生態服務功能的作用。

通過大學生創新創業訓練計劃項目、挑戰杯、學科競賽、課程設計等積極開展學生課外科研。教師在此過程中帶動學生學習和創新、指導學生在專業知識方面的積累。課外科研是大學生創新能力培養和建立創新教育的重要載體。調查表明，課程設計在培養學生創新意識方面起到主要作用，學科競賽在學生的創新能力培養具有重要作用，而創新創業訓練計劃在培養學生的創新精神方面扮演著重要的角色。

相對水利水電工程專業，《環境學概論》不僅普及知識，讓學生熟悉一些基本概念和知識點，更重要的是培養學生具有水生態、水環境、水災害、水管理等綜合知識和能力，培養學生富有創新素養（創新意識、創新精神和創新能力）。教學模式的改變不僅促進了教學內容的優化，調動了學生的學習興趣，增強了學生自主學習能力和知識運用能力，也增加了教師與學生之間的互動友好關系。

3 依托課題與實踐，在復雜工程中正確對待環境保護與可持續發展的關系

在《環境學概論》課程教學過程中，任課教師結合自身及其所在研究團隊、以及周邊研究院所承擔的科研課題，將課題研究成果融入教學。例如，在講授土壤污染時，將課題組在礦區開展的土壤重金屬污染現狀調查，包括固廢的大量排放、動植物資源減少、土壤酸化、土壤退化嚴重等；風險評估、重金屬富集植物篩選、污染土修復等取得的相關研究成果與進展融入課堂教學，再結合礦區周邊水質污染中的有機和無機污染物分析，讓學生掌握礦區環境污染的因素和危害，以及后期礦區環境監測與環境質量評價的方法。

通過水利水電工程實踐等活動，如參觀附近的水壩、水庫、鋼鐵廠、氨廠、垃圾處理廠等，讓學生參與其中，提高學生的環保素質，增強環保意識。針對水利水電工程專業學生，在講解時增加水利工程管理相關環境方面的內容，如防洪、灌溉、發電、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，讓學生分析其中的生態建設。學生參與的過程中產生師生之間的互動，會讓學生對知識點的理解起到事半功倍的效果。

環境保護是我國的一項基本國策，加強環境教育是貫徹這一基本國策的基礎工程（劉常青，2003）。根據課程的進度，在水體污染和土壤污染兩個章節，提前安排作業，要求學生收集一些相關的照片，在課程講解中將這些照片呈現，讓學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生參與到課程中的積極性，并對問題的解決能力進行了一定的鍛煉，進而培養學生對生態水利、環境和可持續發展的認識，并希望在以后的工作中開展項目管理，充實自己的終身學習。

生態環境保護與經濟建設發展是融為一體、不可分割的（劉嫦娥等，2018）。水利水電工程中的復雜工程問題需考慮到社會、經濟、環境、法律和安全等方面的影響因素。當前水利工程建設中的環境問題主要表現為：重視水資源的人工調控而忽略了自然水生態過程；重視局部區域及短期效益而忽略了流域整體和長期性的生態影響；重視生活用水而忽略了生態用水。在水利工程施工中，導致河道淤塞，亂堆浪費土地資源等問題。這些問題屬于專業理論知識的學習，僅有理論知識的學習還不夠，還需要在問題的產生時知道如何去解決，這是一個專業科研訓練的兩個重要環節。“生態水利”建設旨在不違背自然規律的前提下，一切保護、改善和修復水生態環境并確保水生態及水資源安全的水利工程建設和水事活動等，也意味著努力把水利工程建設成為安全經濟的、與自然和諧相處的“生態型、環保型”的“生態水利”工程。因此在水利工程勘測、規劃、建設和管理的全過程中，應充分考慮環境保護的問題，積極開展生態水利建設，走可持續發展道路。

4 結語

教學體現科研，科研促進教學。學生是教學活動的主體，教師的授課內容和方式對學生的求知欲與創新意識具有較大的感染力。《環境學概論》的課程教學在高等教育改革中不斷進行革新與實踐，將科研融入課程教學，通過優化教學內容，滲透科學問題和學科前沿，改變教學模式，增強“教”與“學”的互動，不僅可以有效地促進教師的教育教學方法與人才培養質量的統一，還可以促進專業課程創新建設與教學內容和方法的改革。同時，以課程為載體，正確引導學生參與科研，培養學生富有創新素養（創新意識、創新精神和創新能力），對創新型人才培養具有重要的現實意義。