新工科背景下“環(huán)境土壤學”教學改革與實踐

周瑋 龍明忠 蘇春花 陶秀珍 張明意

[摘 要] “環(huán)境土壤學”作為環(huán)境類人才培養(yǎng)過程中的重要專業(yè)課程，為培養(yǎng)新時代國家需要的“新工科”人才，進行教學改革勢在必行。該文闡述了新工科背景下“環(huán)境土壤學”教學改革的目的及改革歷史，并總結了進行“環(huán)境土壤學”教學內容、教學方法及評價體系改革的實踐及經驗，并在教學改革的過程中增加實踐教學環(huán)節(jié)，激發(fā)學生的學習興趣，提高學生學習的積極性和主動性，為培養(yǎng)新時代創(chuàng)新型人才奠定基礎。

[關鍵詞] 新工科;環(huán)境土壤學;教學改革;實踐

隨著人民生活水平的提高，對綠色、有機食品的需求增加，而土壤污染問題日益嚴重[1]，使得我國農產品質量出現一系列問題，并且在出口過程中遇到了許多限制[2]。“環(huán)境土壤學”就是在土壤環(huán)境問題出現以后，在土壤學和環(huán)境學基礎之上發(fā)展起來的一門綜合性課程，包括了土壤學基礎、土壤污染危害以及污染修復技術等內容，在環(huán)境類本科生的培養(yǎng)過程中具有重要的作用。但是目前我國絕大多數開設有相關專業(yè)的大專院校，如河海大學、廈門大學、西南大學等僅作為專業(yè)選修課和限選課開設類似課程，一般設置32—36學時，主要用于理論教學，缺乏實踐教學環(huán)節(jié)，這對于“環(huán)境土壤學”這門理論與實踐高度結合的課程教學來說非常不利，對學生實踐動手能力的培養(yǎng)也存在較大的缺陷。

“新工科”強調實用性和綜合性，培養(yǎng)適應社會需求的多元化創(chuàng)新型人才是國家對高等工科院校的新要求[3]。在國家新工科創(chuàng)新人才培養(yǎng)的背景下，傳統(tǒng)的教學模式不能滿足對學生培養(yǎng)的要求，進行教學改革具有至關重要的作用。進行相應的教學改革更能培養(yǎng)具有扎實的理論基礎，又有較強實踐動手能力的“新時代”大學生，滿足“新工科”背景下對創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的要求。因此，在環(huán)境工程類院校開設的“環(huán)境土壤學”及類似課程進行教學改革勢在必行。本文論述了進行“環(huán)境土壤學”教學改革的目的及歷史，并從教學內容、教學方法、評價方式等多個方面總結教學改革的實踐與經驗，為以后的“環(huán)境土壤學”的教學工作奠定基礎，為培養(yǎng)新工科背景下環(huán)境工程類專業(yè)人才提供指導。

一、“環(huán)境土壤學”教學改革的目的

2008年以來我國陸續(xù)出現了土壤污染事件，特別是土壤重金屬污染日益突顯，引起了國家及政府的高度重視[1]。目前，隨著我國人民生活質量的提高，對綠色、有機食品的需求增加;且我國的農產品出口過程中遇到了諸多限制[2]。因此，我國頒布了《土壤污染防治行動計劃》及《中華人民共和國土壤污染防治法》，將土壤污染問題上升到法律層面，促使大眾對土壤污染問題更加重視。作為環(huán)境生態(tài)工程專業(yè)的高校學生，加強土壤知識及污染治理技術的理論知識及實踐動手能力的培養(yǎng)具有重要意義。

“環(huán)境土壤學”是一門綜合性很強的課程，在環(huán)境類本科生的培養(yǎng)過程中作為專業(yè)課具有重要的作用[4]。它包括土壤學基礎知識、土壤污染危害及土壤污染治理修復技術三部分，既要求學生掌握扎實的理論基礎，又要求學生具有較強的實踐動手能力及創(chuàng)新能力。“環(huán)境土壤學”在本校的環(huán)境生態(tài)工程專業(yè)為選修課，由于沒有土壤學的學習基礎，因此在教學過程中更多學時用于對理論知識的教授，重點集中在土壤污染危害方面的內容，對修復技術的講授較少，缺乏相關實踐技能的學習;并且教學方法較為單一，主要以教師教授、學生被動接受為主，學生在學習過程中缺乏主動性、積極性。在從事“環(huán)境土壤學”5年課程教學過程中，從2017年開始對“環(huán)境土壤學”的教學評價體系進行了改革，將傳統(tǒng)單一的評價方式轉變成“多元化”的評價方法，有一定的成果，但是與“新工科”背景下對創(chuàng)新型人才的要求還有一定的差距。因此，為了進一步完善“環(huán)境土壤學”的教學體系，培養(yǎng)學生的實踐動手能力，對“環(huán)境土壤學”進行教學內容、教學方法及學生學業(yè)評價體系的改革具有重要的實際意義，為適應“新工科”背景下培養(yǎng)創(chuàng)新型人才奠定基礎。

二、“環(huán)境土壤學”教學改革的歷史過程

“環(huán)境土壤學”作為一門新興課程在全國重點農業(yè)大學的農業(yè)環(huán)境保護專業(yè)開設始于20世紀80年代末，直到2004年“環(huán)境土壤學”才被教育部高等學校環(huán)境科學類專業(yè)教學指導委員會指定為環(huán)境科學專業(yè)的必修課[4]。目前，在我國的大部分有環(huán)境類專業(yè)的高等院校中有開設，有西南大學、河海大學、重慶大學、廈門大學以及廣東工業(yè)大學等，但僅作為專業(yè)選修課或限選課，有些高等院校開設類似課程，如“環(huán)境化學”“污染土壤修復原理與方法”“土壤污染與防治工程”等;本校首次在2013級環(huán)境科學專業(yè)開設“環(huán)境土壤學”課程，為專業(yè)選修課，54學時，全部為理論課程。而后在2014級環(huán)境生態(tài)工程專業(yè)開設“環(huán)境土壤學”課程，學時調整為32學時。本校的環(huán)境科學與工程專業(yè)開設“土壤污染與修復技術”課程，32學時理論教學，16學時實驗教學。“環(huán)境土壤學”目前在國內還沒有比較完善的課程體系，主要的參考教材有陳懷滿等編著，2018年科學出版社出版的《環(huán)境土壤學》（第三版），賈建麗等編著，2016年化學工業(yè)出版社出版的《環(huán)境土壤學》（第二版），張乃明編著，2013年中國農業(yè)大學出版社出版的《環(huán)境土壤學》，以及洪堅平主編，2018年中國農業(yè)出版社出版的《土壤污染與防治》（第三版）等，由于編者研究的側重點不同，每本教材也各有側重點，對土壤學基礎部分強調不夠，而土壤學不是環(huán)境類專業(yè)的基礎課程，因此土壤學基礎理論知識是這些環(huán)境土壤學類教材的薄弱點。在教學的過程中土壤學基礎知識所占的學時也較少，僅占總學時的1/4以下，重點內容集中在“土壤污染的環(huán)境效應”，“土壤污染的防治及修復技術”部分所占比重較少，這部分內容多為實踐、技術、工藝等，在未開設實踐課程的情況下，僅能通過圖片或者幻燈片的方式讓學生產生間接的理解，沒有直觀的認知，僅限于紙上談兵，學生的掌握程度較差。

目前，我國的高等院校的教學都提倡教學方法的改革，隨著時代的進步，教學不再局限于課堂教學，鼓勵教學走出課堂，走進工廠、企業(yè)，參與到教師的相關科研工作中。因此全國高校都或多或少進行教學方法的改革，比如重慶大學的雙語教學，河海大學的雙語+研討型教學，廈門大學專設“精英班”，進行“精英班”課程教學，廣東工業(yè)大學的遞進式PBL（問題式學習）授課以及中南林業(yè)科技大學和華東師范大學開設強化實踐課程（實踐教學課時占35%—50%），實行以培養(yǎng)學生實踐能力為主的實踐教學方法等，使高校的任務從主導學生到服務學生的轉變，教師從知識傳授到素質教育的轉變，學生從被動吸收到主動學習的轉變，從“是什么”轉變?yōu)椤霸趺醋觥保瑥娬{學生的素質及能力的培養(yǎng)。美國在2013年《本科工程教育改革》報告中呼吁企業(yè)加入到人才培養(yǎng)中，注重多方協(xié)同培養(yǎng)模式，提升工程類學生的能力和素質。

學生的成績不僅限于理論知識的掌握程度，還包括學生的實踐能力、表達能力、溝通技巧、團隊協(xié)作以及自主學習能力等。傳統(tǒng)的評價模式忽略對學生職業(yè)素養(yǎng)、溝通能力、專業(yè)知識和技能等綜合能力的考核。為適應創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式的要求，須建立新的教學評價體系[5]，對學生學業(yè)進行全方位、多元化地評價，促進學生增強學習興趣及積極性，提高學生的整體素質[6]。本校自2014年以后全面實行了學生學業(yè)評價體系改革，采用“多元化”的評價體系，增加學生平時成績的培養(yǎng)環(huán)節(jié)，通過評價方式的改革來提升學生的能力。

三、“環(huán)境土壤學”教學改革實踐

（一）教學內容的改革

“環(huán)境土壤學”是一門以土壤學為基礎，結合環(huán)境學的綜合性課程，學生要能全面掌握好這門課程的主要內容，必須有扎實的土壤學基礎，因此應適當增加土壤學基礎知識的講授課時至8—10學時。調整土壤污染原理，即土壤污染的環(huán)境效應部分的課時，調整為6—8學時，增加污染土壤修復技術部分的課時，更加注重課程內容的實用性及實踐性。緊密結合本院的環(huán)境生態(tài)工程專業(yè)，補充“土壤退化原理及防治技術”部分的內容，增加目前全球及我國“土壤退化”幾大類型，講述其危害，并結合實際案例分析“土壤退化”的主要修復技術;進一步根據本地區(qū)的特點增加當地土壤污染、退化現狀及防治對策部分的內容，如貴州省石漠化的形成、現狀及防治措施。緊跟時代步伐，對其中的部分概念進行拓展，補充該學科領域的最新研究成果，將目前國內乃至身邊的實際案例引入到課堂教學中，激發(fā)學生的學習興趣及主動性。

（二）教學方法的改革

教學過程中進行教學方法的改革：第一，應用目前網絡教學的便利，結合多媒體教學法，采用線上、線下相結合的方法，促使學生利用課余的時間自主學習，充分利用片段化的時間，彌補教學課時不足的問題。第二，采用課堂討論結合專題講座的方式，對學生感興趣的問題可以采用小論文或者課堂討論的方式進行教學，一學期開展1—2次的課堂小組討論，就相關內容設置不同的內容;或邀請相關的專家（如本院有相關的石漠化退化與修復以及土壤重金屬污染與修復技術的專家）進行專題講座，深化所學內容。第三，采用案例教學法，分析具體案例，將抽象的知識具體化，讓學生能在具體的案例分析過程中掌握知識與技能，讓學生在具體的實際中總結出理論知識。第四，采用互動式教學法，對課程中出現的一些難懂或有意義的問題，鼓勵學生提問或發(fā)表自己的見解，經討論后還存有疑義的問題建議學生查詢相關文獻資料找尋最終答案。通過以上教學方法的改革，學生在學習的過程中能鍛煉溝通、表達能力，分析問題的能力，真正地使學生從被動吸收知識到主動尋找答案的轉變，提高學生解決問題的能力，為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才奠定基礎。

（三）學生學業(yè)評價體系改革

結合貴州民族大學教學評價體系改革的要求，將以學生為主的教學模式貫穿在整個教學過程中，采用“多元化”學業(yè)評價體系對學生綜合成績進行評價。增加對學生平時成績的考核環(huán)節(jié)，避免傳統(tǒng)的評價方式中學生突擊式學習法的弊端，提高平時教學的效率和學生學習主動性。平時成績可包括考勤、中期測驗、小組討論、平時作業(yè)、課堂討論及臨場提問等環(huán)節(jié)，根據具體情況給每一個教學環(huán)節(jié)賦予不同的權重，根據學生的表現情況打分，線上教學環(huán)節(jié)也可以通過線上互動討論、作業(yè)完成情況進行打分，平時作業(yè)盡可能少地設計僅通過對課程內容的簡單總結或描述就能完成的題目，增加學生感興趣的、有意義的問題的進一步深化討論，或者需要通過學生查閱相關的文獻資料，再結合課程內容進行分析才能完成的題目，可以小論文的形成呈現，或鼓勵學生講課，表達自己的觀點，考查學生的探索、創(chuàng)新能力。期末考查的環(huán)節(jié)可以為開卷考試，或者教師假定一定的情境或可能出現的條件，就此情況結合所學內容探討其原因，找尋解決的辦法，可以以論文的形式表現，或者以討論、論述的方式對學生的掌握情況進行了解。通過學業(yè)評價體系的改革，以“評”促“教”，保障教學更加順利、有效地進行。

（四）結合“環(huán)境生態(tài)工程綜合實驗”開展實踐教學

由于“環(huán)境土壤學”目前在開設了相關課程的高等院校中均屬于選修課，一般課時為32—36學時，如果增設實踐教學課程則會影響對理論教學的完成，因此結合本院環(huán)境生態(tài)工程專業(yè)同時開設的“環(huán)境生態(tài)工程綜合實驗”進行實驗設計，設計與土壤污染與修復相關的實驗教學課程，在“環(huán)境生態(tài)工程綜合實驗”教學過程中開展“環(huán)境土壤學”的實踐教學（參見下表）。強化實踐教學環(huán)節(jié)，最大程度增強學生的動手能力，注重對學生實踐技能的培養(yǎng)。

四、總結

“環(huán)境土壤學”在環(huán)境類工程院校中具有非常重要的作用，為健全環(huán)境類教學體系，更應該重視“環(huán)境土壤學”教學體系及教學的改革，以便于適應國家對現代“新工科”創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的要求。通過對“環(huán)境土壤學”教學內容的改革，合理調整了“環(huán)境土壤學”的教學內容，保證在32學時內完成學生對教學內容的了解;將以教師“授課”為主的教學方法改革成以學生“主動學”為主的學習方式，增強了學生學習的主動性和積極性，采用“多元化”學業(yè)評價體系對學生綜合成績進行評價，并結合培養(yǎng)方案增加實踐教學環(huán)節(jié)，學生在有限的學時內掌握了課程的學習內容，積極、主動地學習，在掌握扎實的理論基礎的同時增強了實踐動手能力，除提高學生學習能力外還激發(fā)了學生的表現力、團隊凝聚力等。因此，在“環(huán)境土壤學”教學過程中進行教學內容、教學方法及評價體系的改革能明顯提升教學進度，激發(fā)學生的學習興趣及主動性，促進培養(yǎng)學生的動手能力，與國家對“新工科”人才的要求更接近，更有利于培養(yǎng)國家需要的具有創(chuàng)新性、實踐性的適應社會需求的人才。

參考文獻

[1]于方明，周振明，張杏輝.《環(huán)境土壤學》課程教學改革與實踐[J].吉林農業(yè)，2012（4）：255.

[2]蘇德純.土壤重金屬污染與食品安全[J].世界環(huán)境，2010（5）：18-19.

[3]馮天軍，梁春巖，張云龍.新工科背景下交通工程專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的研究與實踐[J].高教學刊，2019（24）：40-45.

[4]趙秀蘭，江長勝，胡必琴.基于創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的《環(huán)境土壤學》課程教學改革和探討[J].西南師范大學學報（自然科學版），2010，35（6）：239-242.

[5]楊玉南，陳少華，李笑平.構建與創(chuàng)新教學模式相適應的多元互動學生學業(yè)評價體系[J].衛(wèi)生職業(yè)教育，2016，34（9）：34-36.

[6]曹妍，祁贊梅，曹雅明，等.形成性評價在醫(yī)學教育中應用現狀與分析[J].中國高等醫(yī)學教育，2013，（2）：23，62.