《海洋環境化學》課程面臨的當前問題與教改對策

摘 要 本文重點探討在我國工業迅速發展背景下，《海洋環境化學》課程面臨的改革需求和實踐. 前期調研發現，課程面臨教材內容陳舊、傳統教學模式與新媒體時代脫節、考核方式單一等問題. 為此，筆者采取了一系列教學改革措施，如更新教學內容、有效利用社交媒體工具、重視評估學生的綜合能力. 這些改革顯著提升了學生理解海洋環境、批判性思維和解決問題能力，對培育適應海洋科學快速發展及環境挑戰的新時代人才具有重要意義.

關鍵詞 海洋環境化學，知識前沿性，綜合能力，海洋科學

中圖分類號 G642" 文獻標識碼 A

0 引 言

海洋環境化學是海洋環境科學、環境化學和海洋化學等學科的交叉領域，著重應用海洋化學的理論和方法來監測海洋污染物在海水、生物體及海洋沉積物中的分布，探討海洋環境質量、污染物的來源、歸宿、遷移轉化及人類活動對海洋環境的影響，為學生未來從事科研或相關職業奠定堅實的基礎.

隨著我國工業發展的快速推進，海洋環境污染問題日漸顯著，海洋熱污染、赤潮、富營養氧化、微塑料污染、抗生素污染以及含氟化合物污染等多方面的污染問題日益加劇. 這些問題不僅凸顯了我國面臨的環境問題挑戰，對我國的海洋生態系統及其漁業造成嚴重影響，還與全球氣候變化及碳中和目標緊密相關. 因此，加強關于這些新興海洋環境問題的成因、影響及防治策略的教學，對于提升學生的環保意識、解決實際問題具有至關重要的意義，同時有助于學生了解當前環境領域的前言問題和挑戰，提高對海洋環境變化的敏感度.

1 海洋環境化學教學中存在的問題

1.1 教材內容陳舊

《海洋環境化學》一書，由吳瑜瑞教授于1982年編著[1]，被包括廈門大學、華南農業大學、上海海洋大學、揚州大學在內的眾多高校所采用[2-4]. 雖然該教材為海洋環境領域教學提供了基本理論框架，但隨著時間的推移，其內容繼續迭代更新. 該教材未能充分反映新的科學發展方向，特別是新興的海洋環境問題，如微塑料、抗生素及其抗性基因、個人護理用品及藥品和復合物污染物等方面未能涉及. 海洋環境的快速演變要求教材內容必須及時更新，不僅包含理論內容的更新，更需要融入最新的研究數據和圖表，以全面呈現海洋環境化學的當前和未來趨勢.

1.2 傳統教學模式的不足

在科技創新和人工智能時代背景下，課程教學模式的創新成為必然的趨勢. 傳統教學模式，如面授課程和板書講解等，雖然便于實施并且方便直接交流反饋，卻在靈活性和個性化教學上有所欠缺. 相對而言，現代教學手段，例如在線課程和數字化教材，提升了教學的靈活性和個性化，但對技術要求高，且缺少面對面的交流. 因此，教育者需要積極探索傳統與現代教學手段的有效融合，以促進海洋科學教育的發展. 在傳統教學的基礎上，更新教學材料，運用這些先進技術，有助于提高學生的學習效率，激發他們對新知識的興趣. 尤其對于新近開設的海洋科學專業而言，采用具有強互動性的現代教學方法顯得尤為重要，這不僅能吸引學生的關注，還能有效培養他們的綜合能力. 如果依然沿用傳統教學模式，可能會削弱學生對海洋科學的興趣. 因此，這一轉變對教育改革提出了新的挑戰和機遇，需要我們積極應對.

1.3 考核方式單一

作為專業選修課，海洋環境化學課程的評估體系往往較為簡單，大多依賴于筆試成績或期末小論文，此種單一的考核模式存在明顯局限性. 首先，它難以全面評估學生將理論知識與實際應用相結合的能力. 其次，這種模式可能導致學生形成應試教育的傾向，即“臨時抱佛腳”，而不是持續性地學習和理解課程內容. 此外，這種考核方式缺乏對學生批判性思維、創新能力和實踐技能的多方位考察，這些都是現代教育中不可或缺的重要元素. 因此，教師在設計課程評估時應避免依賴單一或有限的評估模式，防止限制學生學習方式的多樣性和全面性.

2 教學改革與實踐

為了解決上述問題，我們基于前期的教學實踐，提出了多方面改革的方案，包括更新和擴展教材內容、豐富教學模式和考核方法等，以實現更佳的課程教學效果，旨在培養學生的學習興趣，鼓勵他們主動思考，注重平時的學習積累，加強課程思政元素的積累和關注，實現為黨育人、為國育才的重要目標.

2.1 更新和優化教學內容以保障其前沿性

在當前版本的《海洋環境化學》教材中，存在一些重要內容的缺失，尤其是涉及海洋重金屬、海洋環境監測技術、新興污染物、富營養化等關鍵議題. 為此，參照《海洋化學》[5]、《海洋環境分析監測技術》[6]和《中國近海海洋-海洋化學》[7]三本教材，以補充這些缺失的內容. 經過對這些教材的分析與整合，課程內容進行了全面的重構，新增了關于海洋重金屬污染、石油污染物、熱污染、赤潮與富營養化、新興污染物和海洋環境立體監測系統等關鍵模塊. 本文接下來將重點介紹這些新增章節中的三個模塊.

1） 赤潮與富營養化

赤潮與富營養化是由水體中氮、磷等營養物質的過量累積，導致藻類和其他浮游生物迅速繁殖，進而降低水體溶解氧含量，并引起海洋生物大量衰亡或滅絕. 這一問題涉及全球，影響超過600個近岸生態系統[8]. 除了對水產養殖業帶來巨大經濟損失[9]，赤潮還對生態平衡和人類健康構成嚴重威脅. 特別是在中國沿海地區，赤潮與富營養化的問題尤為突出. 據統計，2001-2008年福建沿海共發生132起赤潮事件（http：//hyj.xm.gov.cn）. 針對原教材在此議題覆蓋的不足，我們采用了《中國近海海洋-海洋化學》和《海洋環境分析監測技術》兩本書籍，以增強赤潮與富營養化的相關教學，包括其定義、成因、影響、預防和監測手段，并通過分析我國近海主要河口和港灣的富營養化狀況及對策，提升學生對此問題的認識，培養學生的環境意識和應對赤潮災害的能力. 同時，利用在線教學資源，如中國中央電視臺的《走進科學》節目的《赤潮殲滅戰》一集，通過更為直觀的教學手段展示我國北方目前遭遇的赤潮問題及其對經濟造成的損失，這不僅幫助學生掌握赤潮的防控策略，還強調了科學創新往往源于對基礎知識的深入理解和突破.

2） 海洋新興污染物

隨著藥品、個人護理用品、抗生素及抗性基因、微塑料等新興污染物對環境和公共健康構成日益嚴重的威脅，它們已成為當代社會關注的焦點. 這些污染物的普遍存在反映了現代社會發展的特定問題，也指向了一個緊迫的環境挑戰. 例如，遼寧省在2017年禽畜養殖業中使用的712 t抗生素，絕大多數未經處理就排放到自然環境中[10]，這對海洋生態系統產生了負面影響. 全球沿海地區普遍存在此類污染，低收入和中等收入國家的污染狀況尤為嚴峻[11]. 考慮到原教材缺乏對這一領域的介紹，這里引入了《海洋環境分析監測技術》等資料，詳細介紹了海洋新興污染物的概念、來源、成因和監測技術，以豐富學生的知識儲備. 同時，結合Environmental Science amp; Technology、Water Research、Journal of Hazardous Materials等期刊的研究案例，增強了學生對這些污染物在海洋環境中分布、成因和潛在風險的理解，通過這一課程內容的加入，不僅擴寬了學生對環境問題的視野，也促進了他們對環境保護意識的提升.

3） 海洋環境立體監測系統

鑒于海洋環境的高度復雜性，目前教材中所述的傳統監測手段亟需要更新以適應技術發展的新要求. 海洋環境立體監測系統，融合了多平臺傳感技術、遙感監視技術、移動目標探測識別技術及數據通信鏈路技術，開辟了全面監測海洋環境的新途徑. 在本次教學改革中，我們主要參考了《海洋環境分析監測技術》，不僅探討了國內外領先的海洋立體監測技術和系統，還重點介紹了如全球海洋立體監測系統（GOOS計劃）、Argo計劃和加拿大“海王星”海底觀測網絡等國際先進的監測計劃. 通過這種方式，旨在增進學生對國內外海洋監測技術差異的認識，同時，將這些先進技術納入教學內容，不僅對促進經濟、科研和軍事領域的發展具有深遠意義，也為未來環境監測和保護工作奠定了堅實的理論和技術基礎.

2.2 豐富的教學方法

采用互動式教學、案例分析和小組討論等方法，不僅能增強學生的參與度，還能有效激勵學生積極參與課堂討論和活動. 這樣的教學方式有助于增強學生的思考、分析和表達能力，并促進理論與實踐相結合技能培養，同時也關注學生綜合素質的提升，超越了單純知識灌輸的局限.

2.2.1 新的教學手段在提升教學互動性和學習效率中的應用

積極運用短視頻、問卷星、雨課堂等自媒體工具，旨在使教學內容更加生動、有趣且易于理解，從而有效提升學生的學習興趣和效率. 1） 短視頻：本課程共計在持久性有機污染物、抗生素、納米顆粒、海洋垃圾、赤潮等方面引入了20余個短視頻，生動展示了教學內容，提高了學生的學習興趣. 其中，主題為“超級細菌與抗消毒水抵抗力”短視頻，生動展示了抗生素的作用機理、耐藥機理和超級細菌形成的復雜概念. 這種視覺化和故事化的內容呈現方式，有助于學生更好地理解和記憶關鍵知識點. 2） 問卷星：在持久性有機污染物、富營養化、新興污染物和海洋垃圾等相關章節引入4次問卷星工具進行摸底調查，提前了解學生對相關內容的基本了解和理解程度. 這種方式能激發學生帶著問題進行學習，提升他們的學習積極性. 依據問卷調查結果，教師可調整教學策略，針對普遍存在的疑問進行深入講解，提高教學效率. 3） 雨課堂：在每章節結束時，利用雨課堂開展實時小測驗（共計7次），增強學生參與感和課堂互動性. 這樣的教學方法不僅有助于提高學生的理解力和記憶力，也能進一步激發他們對海洋科學的深入興趣.

2.2.2 小組討論與匯報：增強學生團隊協作與主動學習能力

為了提升學生的團隊協作能力及文獻閱讀水平，本課程采取了小組討論與匯報的教學方式. 學生被劃分成若干小組，每組4至5人，基于各自的興趣自主選擇相關主題. 小組成員需分工合作，共同完成制作一份PPT并在課堂上進行展示. 報告的總評分由現場報告（占60%，時長10＋2 min）、報告制作（占20%）和答疑環節（占20%）. 評分由教師（占60%）和學生（占40%）共同完成. 為確保每位成員對報告內容均有熟悉度，匯報人由教師在現場隨機指定. 同時，為激發課堂參與度和思考能力，非匯報小組成員提出的問題將獲得額外加分，每個小組每次提問限一次，確保公平.

2.3 多元化考核方式：促進學生綜合能力發展

在當前教育改革的背景下，為了全面評估學生的綜合能力，本課程改革了傳統以期末試卷為主的考核方式. 期末試卷現調整為課程論文，占總評分的60%，旨在深入考察學生的文獻閱讀和總結能力、批判性思維及科研洞察力. 剩余的40%評分由作業、小組報告、出勤和課程互動構成，每項各占10%. 其中，作業部分包括線上測驗和線下作業；線上測驗通過雨課堂和MYSTU平臺在每章節結束后進行，而線下作業需在規定期限內完成，逾期提交將扣除相應分數. 小組報告由4-5名小組成員共同完成，而匯報人的選擇由教師在報告當天通過隨機指定的方式進行，而非由小組成員自行決定，此方法可確保每位同學對報告內容都有充分的理解與掌握，有效減少團隊中“搭便車”現象的發生. 出勤率采用雨課堂隨機點名方式，每次缺席將扣除一定分數. 這種多元化的評價體系不僅促進了學生的全面發展，而且激發了他們的學習興趣，避免了單一考核方式的局限性.

3 改革成效和思考

3.1 教學內容保障其科學前沿性

通過整合當前海洋環境問題和科研新進展，本研究顯著提升了教學內容的前沿性. 特別地，以全氟/多氟烷基化合物（PFAS）作為新興污染物的典型案例進行深入分析. 結合最新的研究案例，全面講解了全氟/多氟烷基化合物在城市飲用水、湖泊、沉積物、生物體及人體中的污染現狀及其危害. 學生對新興污染物章節的反饋顯示出廣泛的興趣（圖1），并對教學內容改革表示滿意. 他們認為持續結合科研案例能夠有效提高理論與實踐相結合的能力. 此外，新納入的教學內容深刻地反映了中國面臨的環境挑戰和科技發展趨勢，與國家海洋強國戰略和環境保護目標緊密結合. 以海洋環境立體監測系統為例，學生認為有助于他們跟上科學領域的快速發展. 學生對中國環境挑戰和科技發展的理解顯著增強，他們解決實際環境問題的能力亦得到了提升.

3.2 教學模式改革取得顯著成效

目前實施的教學模式已在多個方面取得了顯著成效. 首先，該模式有效地激發了學生的學習興趣和主動學習能力，促使學生更積極地參與課堂活動和學習過程. 其次，通過鼓勵學生自主探究和批判性思維的發展，學生的綜合素質和創新能力得到了顯著提升. 此外，新教學模式加強了學生的團隊協作和溝通能力，為他們未來的職業生涯奠定了堅實的基礎. 小組匯報環節特別鍛煉了學生的口頭表達、邏輯性思維和應變能力. 例如，2020級海洋科學專業黃鑫樽同學在第五屆高校大學生海洋與化學科技實踐論壇中榮獲“主題報告二等獎（國家級B類）”，這是在研究團隊的指導下取得的成就. 2022-2023年春季學期，該課程的教學評價得分為99.17分，位列開課單位第一（共50門理論課）；同時，95.7%的學生認可新的教學模式（評分≥6分，圖2），這都反映出學生對該門課程的高度認可.

然而，新教學模式也面臨著挑戰和問題. 對于習慣傳統教學方式的學生，尤其是社交恐懼或內向的學生，可能存在適應挑戰，甚至在團隊協作中遇到障礙. 為了有效實施這種教學模式，教師需要提供更多的指導和支持，包括調整教學策略、增強課堂互動和關注學生的個別差異. 通過這些措施，可以幫助學生更好地適應新教學模式，確保教學目標的全面實現.

3.3 多元化考核評價方式評價學生綜合能力

多元化的考核方式在學生中普遍受到認可，這種方式不僅有效地激發了學生對課程的興趣，還能全面評估學生的學習表現. 根據調查問卷反饋，97.9%的學生對現行多元化考核方式表示高度認可（評分≥6分，圖2）. 因為該考核方式不局限于課程論文，而是覆蓋了更廣泛的學生能力和學習態度. 例如，作業、考勤和課程互動的考核形式更有助于評估學生的學習態度，并鼓勵他們重視課程. 一些學生認為，認真完成期末論文對他們極其有益，不僅有助于了解相關領域的最新研究進展和存在的問題，還顯著提升了他們的文獻閱讀能力、批判性思維和科研洞察力. 這對學生參與大學生創新創業訓練計劃項目、選擇畢業論文選題和設計等方面也有很大的幫助. 部分學生建議，在評價學生的課堂參與度方面，應考慮納入線上討論和同伴互評等其他形式. 對于學生而言，理解和適應新的評估方式至關重要，因此教師應提供必要的指導和支持，幫助學生在這一過程中實現成長.

4 小 結

面對《海洋環境化學》課程教材過時、傳統教學模式落后于時代和考核方式單一等問題，我們采取了全面的教學改革措施，包括更新教材內容以反映最新的海洋環境問題，改進教學方法以提高互動性和學生參與度，以及實施多元化的考核方式以全面評估學生能力. 改革成效顯著，不僅提高了學生對海洋環境問題的理解和解決問題的能力，還促進了他們的批判性思維和主動學習習慣. 總的來說，這些改革對于培養新時代的海洋科學人才和適應快速發展的海洋科學領域具有重要意義.

參考文獻

[1]" 吳瑜瑞. 海洋環境化學[M]. 北京：科學出版社，1982.

[2]" 公晗. 海洋環境化學課程的教學改革探究[J]. 廣東化工，2020，47（16）：207+200.

[3]" 李娟英，邵留，金靈，等. 海洋強國戰略下環境化學課程的海洋特色探索[J]. 長春工程學院學報（社會科學版），2018，19（3）：135-138.

[4]" 董昆明，謬莉，周曉見，等. 海洋環境化學研究性教學的教與學探討[J]. 教育現代化，2016，3（3）：147-148+153.

[5]" 張正斌. 海洋化學[M]. 青島：中國海洋大學出版社，2015.

[6]" 陳令新，王巧寧，孫西艷. 海洋環境分析監測技術[M]. 北京：科學出版社，2019.

[7]" 暨衛東. 中國近海海洋-海洋化學[M]. 北京：海洋出版社，2016.

[8]" KENNISH M J. Encyclopedia of estuaries[M]. Netherlands：Springer，2016.

[9]" 王初生，唐森銘，宋普慶. 我國赤潮災害的經濟損失評估[J]. 海洋環境科學，2011，30（3）：428-431.

[10]" 陳小桐，安靜，楊合，等. 遼寧省畜禽養殖業抗生素排放特征及減排路徑分析[J]. 環境科學學報，2021，41（7）：2896-2904.

[11]" ZHENG D，YIN G，LIU M，et al. A systematic review of antibiotics and antibiotic resistance genes

in estuarine and coastal environments[J]. Science of the Total Environment，2021，777：146009.

Challenges and Strategies for Marine Environmental

Chemistry Courses in the New Era

YAN Xiuli*1， WU Junwen1， WANG Hui2， WANG Feng1

（1. Institute of Marine Science， College of Science， Shantou University， Shantou 515063， Guangdong， China;

2. Department of Biology， College of Science， Shantou University， Shantou 515063， Guangdong， China）

Abstract" This article focused on the urgent need for and implementation of reforms in the “Marine Environmental Chemistry” course amidst our country’s fast-paced industrial growth. Initial investigations highlighted several problems with the course， including outdated textbook materials， an archaic teaching paradigm disconnected from contemporary digital media landscape， and a one-dimensional assessment strategy. To address these issues， a variety of innovative teaching strategies were introduced， including the update of course content， the strategic use of social media tools for educational engagement， and a focus on assessing students' overall abilities. These changes have markedly improved students’ comprehension of marine ecosystems， as well as their critical thinking and problem-solving skills. Such improvements are vital for developing the next generation of professionals capable of keeping pace with the swift advancements in marine science and addressing contemporary environmental challenges.

Keywords" marine environmental chemistry; frontiers of knowledge; comprehensive capabilities; marine science