“五位一體”教學法推進實踐創新型人才培養
——以環境化學為例

彭自然 李娟英 陳以芹 尹 杰

（上海海洋大學，上海，201306）

一、引言

實踐創新型人才培養越來越受到教育界重視。[1-2]針對環境科學專業實踐創新型人才培養，上海海洋大學構建人才培養體系、創新人才培養模式，整合理論課堂、實驗訓練、創新活動、學科競賽和畢業論文五種教學形式，探索“五位一體”教學法，并貫穿于專業教學實踐和“綠色”人才培養過程中，效果明顯。

環境化學是環境科學及相關專業的核心課程之一，是指導學生掌握環境化學原理方法，訓練學生形成良好的科學素養、培養學生獨立從事科研實踐，從而實現專業知識、能力、素質培養目標的重要課程。在環境化學教學改革中，上海海洋大學教學團隊更新教學理念，強化整層設計，建立和運用“五位一體”教學法開展系統教學，在實踐創新型人才培養中起到了積極的示范引領作用。

二、課堂教學以問題為導向，培養學生科研思維

環境化學課程具有理論體系復雜、內容更新快、應用性強、與環境問題結合緊密的特點。針對環境化學課程特點，在課堂教學上以環境化學理論為基礎，以著力培養學生解決實際問題的能力為目標，與環境熱點緊密結合，按照“熱點事件引入、科學問題剖析、解決方法優選”的程式化教學方式逐步展開，在教學內容優化和教學方式創新上作出了新的嘗試，既保持了基礎性、系統性，又突出創新性和前沿性。通過課堂教學，不僅理清了學生的思維，加深了對原理的理解，還為學生運用環境化學的視角、理論、方法認識和解決環境問題奠定了基礎。

同時，環境化學以鮮活的實例分析，使學生油然而生道德意識和倫理觀念認同感，樹立人與自然和諧發展思想，激發學生愛國情懷，增強民族自尊心和自信心。例如，以溫室效應和霧霾為例，引導學生認識環境問題的解決不僅需要依靠科技進步，更需要更新認識，改變發展觀念；以福島核泄漏造成嚴重環境問題為例，引導學生萌生人民至上的道德意識和負責擔當的時代使命感，樹立人與自然和諧發展的科學理念；以塵肺病和鉈投毒案為例，喚醒學生珍愛生命的樸素情感，樹立正確的倫理觀、道德觀，樹牢遵紀守法的法律底線意識；以對溫室效應、酸雨和臭氧層破壞等全球性環境問題的闡述，激發學生保護生態環境的強烈意識和歷史使命感、社會責任感。在大國海洋的發展背景下，引導學生認識海水化學成分和海洋環境化學過程，形成可持續利用的科學海洋資源觀；在認識海洋資源可持續利用過程中形成藍色經濟和海洋產業概念，深刻認識到不合理開發會導致資源衰退、環境污染，從而形成海洋環境保護意識。[3]

三、實驗課程以能力為核心，鍛煉學生科研技能

環境化學屬于自然科學范疇的、以實驗為基礎的學科，應通過實驗教學來加深對理論知識的理解。環境化學以鍛煉觀察思考、實驗動手和結果觀察分析能力為目標精心設計實驗，在項目類型上提高設計型實驗項目比重，在實驗內容上涵蓋重要的環境化學原理和熱點環境問題，在實驗技術上涉及環境化學研究中主要技術方法，在實驗考核上注重實驗操作的規范性，從而鍛煉學生從事環境化學研究所必備的實驗技能和科學思維。

科學實驗注重實驗現象觀察、原理分析運用和規律性總結，這些能力的培養都體現在實驗教學過程中。例如，野外采集海洋生物樣品以小組為單位進行分析實驗，在樣品前處理、目標污染物提取與純化、儀器分析操作和實驗結果討論的過程中，提示學生觀察和思考環境化學現象，分析污染物環境化學行為和規律，如相似相溶原理、層析現象、儀器分析原理、界面過程和化合物在生物鏈的積累傳遞效應等，幫助學生提高發現和解釋環境化學現象的能力，引導學生從現象探索本質。

探索性、設計型實驗項目往往比傳統的實驗需要花費更長時間，因此需要打破固定時間地點的集中教學模式，允許和鼓勵優秀學生在課余時間或采取虛擬仿真方式[5]開展實驗，這就需要實驗教學示范中心采取靈活的、信息化、智能化的教學管理模式。學院建立激勵制度鼓勵教師開設和鼓勵學生選修探索型實驗項目，如教師考核和績效分配制度、課程建設立項與評優辦法、革新實驗考核方法、學生申請創新項目認定、學生評優評獎優惠政策等。這樣，通過改革實驗教學方式，學生能更加了解學科發展前沿，科研技能得到訓練，為提高實踐創新能力開辟一條值得借鑒的途徑。

四、創新實踐以項目為抓手，豐富學生科研體驗

為豐富學生的科研體驗，環境化學課程教學與大學生創新項目、優秀本科生進實驗室計劃、學科競賽、社會實踐等創新實踐教育項目相結合，對學生展開系統的科研思維和能力訓練，讓學生熟悉研究項目的選題、立項、方案設計、實施和成果總結等較完整的科研實踐過程，培養學生以敏銳的觀察力捕捉研究熱點，經過扎實的文獻調研和系統分析提出項目實施方案，提高科研素養，檢驗教學效果。

以研究項目為抓手，給具有科研潛質的學生提供充分的課外實踐機會，為學生升學和日后從事科研工作奠定基礎。有的學生運用課堂上學到的吸附理論，針對活性炭開展吸附效果影響因素和改性研究，增強吸附劑處理重金屬和有機污染物的能力；有的學生研究學校附近我國最大的人工湖泊滴水湖中重金屬的沉降特征、沉積物中垂直分布規律和生物累積特性；有的學生采集我國最大的港口洋山深水港海域生物樣品，研究體內多環芳烴含量水平開展食用風險評價。將課外培養與課內教學相結合，協同各本科生探索創新研究平臺和課堂教學，改革教學形式，延展教學實踐，拓展教學空間，與創新實踐教育同向同步，形成合力，使環境化學課程成為學生深化理解理論知識和提升創新實踐能力的橋梁，共同培養適應新時代新形勢的實踐創新型生態環境“綠色”人才。

五、畢業論文以優秀為目標，檢驗學生科研水平

畢業論文是高校學生綜合運用本專業教育中習得的基本理論、基本技能基于針對某一專業相關科學問題進行較為深入的探索研究并取得的相應結論，闡述自己的研究背景、研究方法、研究結果和學術見解的文章。它是代表大學期間學習成果達到順利畢業標準完成學業的標志，集中體現學生的科研思維、科研能力、科研素質和創新水平，也反映了學校專業培養實踐創新型人才的綜合效果。

環境化學研究對象復雜，體系變量和影響因素多，污染物含量低、變化快，在環境化學的研究過程中對化學原理和方法技術的運用靈活，更能考察學生的科研能力和水平，也就成為優秀畢業論文的選題熱點。近來本科畢業論文的研究課題聚焦在以下幾個方面：第一，環境污染物在典型生態環境系統中的分布特征；第二，污染物在水體和界面上的化學行為和遷移轉化規律；第三，化學污染物在生物體內和食物鏈中的生物富集放大作用；第四，環境污染物對水生生物的毒性效應和生態效應；第五，微塑料等海洋中的新興環境污染物；第六，基于污染物環境行為特征的被動采樣技術和環境監測新技術；第七，環境治理新材料的開發與效果增強技術；第八，生態修復過程中的氮磷元素循環等。

表1 環境化學“五位一體”創新教學體系

六、結論與展望

3年來，環境科學專業學生發表學術論文，獲得專利授權，連續多名學生的畢業論文被評為全國高校環境類專業本科生優秀畢業設計（論文），在大學生節能減排社會實踐與科技競賽、全國環境友好科技競賽、挑戰杯全國大學生課外學術科技作品競賽、全國大學生生命科學競賽、匯創青春上海大學生文化創意作品展示等學科競賽項目上獲得較好成績，學生的實踐創新能力有了大幅提升。

“五位一體”教學法與課程教學內容、人才培養目標相結合，以一貫的培養目標和遞進的教學手段，加深了學生對專業知識的理解掌握，提高了實踐技能和科研素質，培養了創新意識和人文精神，具有良好的示范作用。高校及教育界應以人為本、以本為本，積極創新教學管理機制體制，探索落實新時代教育評價體系，確保高校、教師、學生和社會的教育資源和精力高效地投入到實踐創新型人才培養上，培養滿足新時代要求、新形勢需求的美麗中國建設者和生態文明踐行者。