新工科背景下環境化學課程教學改革探索

葛林科　張蓬　王家宏　張靜　朱云慶　馬宏瑞

［摘 要］環境化學課程是高等學校環境類專業的重要基礎課程，既有系統理論，又具較強的實踐性。文章基于學情調研和教改痛點，通過系列教改措施，建立學習共同體，強化科研反哺教學，優化教學內容，豐富教學案例，開展多元化教學實踐；擴展第二課堂，搭建教學平臺，建立本科生導師制，組織學生全員參加創新創業大賽；融合課程思政，培養學生的科學思維，解決實際環境問題。這一創新模式運行以來，增長了學生的見識，提升了教學質量；建立了全員育人、全程育人模式，增強了學生的實踐創新能力；培養了學生的科學思維，鍛煉了學生解決實際環境問題的能力，對于全面推進環境化學課程體系改革具有一定的推廣和借鑒意義。

［關鍵詞］環境化學；信息化教學；第二課堂；科學思維；全程育人

［中圖分類號］G642.0［文獻標識碼］A［文章編號］2095-3437（2024）03-0034-04

環境化學是研究有害化學物質在環境介質中的存在、特性、行為和效應及其控制的化學原理和方法的科學[1-2]。環境化學課程是環境科學與工程類專業的基礎課程，適用于本科教學，主要內容和結構如圖1所示[2]。環境化學課程面臨找準改革方向，持續開展創新教學的難題。而新工科是基于國家戰略發展新需求、國際競爭新形勢、立德樹人新要求而提出的我國工程教育的改革方向。因此，亟須在新工科理念的指導下，積極探索環境化學課程教學改革。

《高等學校課程思政建設指導綱要》明確指出，對于工學類專業課程，要培養學生精益求精的大國工匠精神，激發學生科技報國的家國情懷和使命擔當[3]。環境化學課程在環境類人才培養的課程體系中占據核心地位，如何深入開展教學改革創新，形成適合環境實用型復合人才培養的教學方法，提高課程教學的育人質量，是滿足新時代高等教育立德樹人新要求的重要課題[4-6]。筆者以陜西科技大學（以下簡稱我校）為例，通過剖析環境化學課程教學改革的痛點，針對線上與線下教學相結合、課程理論與課程實踐相結合、思維提升與人才培養相結合，探索了全員育人、全程育人的創新教學改革模式，全面推進了環境化學課程改革。

一、環境化學課程教學改革的痛點剖析

基于學情分析和課程特點，高校環境化學課程教學改革主要面臨三個痛點：

（一）教學內容需要優化

以往的環境化學課程教學案例較為陳舊，沒有做到與時俱進。我校環境類專業學生大多來自陜西等內陸省份，對近海、大洋、全球環境等認識不足。而多數污染物普遍存在于全球各地，不僅在內陸、近海被監測到，而且會跨界傳輸到大洋、南北極、青藏高原等偏遠地區。因此，環境化學課程應優化教學內容，豐富教學案例，根據學情開展有針對性的教學，拓寬學生的知識面。

（二）第二課堂利用不足

在傳統教學中，教師上完課，這門課程就結束了；而第二課堂是教學課堂的延續，能使師生加強聯系，注重全程育人。環境化學課程作為專業基礎課，不僅要使學生掌握專業基礎知識，而且要引導學生學會擴展和應用。然而，由于對第二課堂的利用不足，難以達成教學目標，因此，教師要探索“第二課堂”創新教學模式。

（三）課程思政的深度和高度不夠

環境化學課程注重培養學生的科學思維，但如何將思政元素與課程內容有機結合，提升課程思政的高度是環境化學課程教學面臨的難題。

環境化學課程既要培養學生的微觀思維，理解環境化學的基本概念、定律、理論，又要培養學生的全球環境宏觀思維，從全球著眼，以國際視角關注環境污染物，探討化學污染物的濃度水平、污染機制、行為歸趨、危害效應和控制技術。此外，還要培養學生科學的綜合思維能力，從而更好地認識和解決中國當前的環境污染問題。

二、環境化學課程教學改革思路與實踐

環境化學課程教學改革的總體思路如圖2所示。基于教學改革的痛點分析，建立由教師和學生構成的學習共同體，從三個方面進行教學改革，實現線上與線下教學相結合、課程理論與課程實踐相結合、思維提升與人才培養相結合，實現全員育人、全程育人。

（一）優化教學內容，豐富教學案例，開展多元化教學實踐

第一，通過系列教改項目和科研項目，優化教學內容，豐富教學案例。環境化學是一個不斷發展的學科，隨著新的環境問題的不斷產生，環境化學需要不斷補充新的研究成果和發展趨勢。通過學情分析發現，我校環境類專業學生大多來自內陸省份，對近海、大洋、全球環境等認識不足。教師整理了大量的環境化學案例，包括污染物在內陸、海洋、極地的環境行為狀況，并將這些案例應用到教學過程中。第二，教學團隊重視科研反哺教學，不斷將國家自然科學基金等科研項目的成果轉化為教學資源，融入教育教學之中。第三，開展多元化教學實踐，扎實推進課程教學水平和質量提升。通過建立學習共同體，打破教師與學生之間的“壁壘”。將環境化學課程原來的以教師課堂教學為主的模式，變為師生平等交流學習的模式；由原來的老師問、學生答，變為學生組隊給老師找難題。引導學生關注環境歷史事件和當前環境問題，共同尋找整體認識、綜合解決方案，促進學生團隊協作、主動學習、積極思考。第四，注重線上與線下緊密結合。課程組連續兩年開展環境化學課程信息化建設，并開展了多元化教學實踐。以環境光化學轉化“知識樹”框架為例（見圖3），在線上課程中，點擊任一條目就能鏈接到相應的內容，方便學生分知識點進行學習。此外，教師組織學生到實驗室參觀光化學反應儀，了解光化學實驗，進一步理解和掌握理論知識。

（二）擴展第二課堂，建立教學平臺和導師制，組織學生全員參加創新創業大賽

第二課堂指在第一課堂（課堂教學）外的時間進行的與第一課堂相關的教學活動，注重學生的素質教育和全程育人。環境化學課程要求學生理解基本概念、定律、理論，也注重知識的擴展和應用。課程組探索了第二課堂創新教學，形成了“課堂教學—實踐平臺—導師制—創新創業大賽”為鏈條的全程育人模式。首先，為提升學生的理論實踐和創新能力，課程組搭建虛實結合、具有環境化學特色的實踐教學平臺，建成省級實驗教學示范中心、省級虛擬實驗教學示范中心和省級虛擬仿真實驗教學項目。其次，為提升學生的科研參與度和實踐動手能力，課程組基于教研室及環境學院，建立本科生導師制，以實現本科生全員參與科研創新。最后，以本科生全員導師制為支撐點，構建各類各級創新創業大賽教師全員參與、全程指導，本科生全員參與的創新創業培養體系，建設大學生創新創業的過程化培養機制。

（三） 融合課程思政，培養學生的科學思維，解決實際環境問題

環境化學作為專業基礎學科，為認識和解決環境污染問題提供基礎理論支持，為履行國際環境公約提供科學依據與技術支撐。國際上，新型POPs、碳排放等全球環境問題層出不窮，我國也出現了一些新的環境問題。因此，教師要引導學生深入學習貫徹習近平生態文明思想，打好我國污染防治攻堅戰。如圖4所示，在課程教學中，教師將思政元素和課程內容深度融合，培養學生的環保意識，引導學生利用環境化學知識去思考、理解我國和全球的環境問題，培養學生解決復雜實際環境問題的能力。

為更好地在課堂教學中融入思政元素，解決實際環境問題，教師還利用課外學時連續開展環境化學課程報告會，引導學生從環境化學角度綜合思考、剖析環境歷史事件和當前與環境相關的熱點、政策。

三、環境化學課程教學改革的效果分析

（一） 增長了學生的見識，提升了教學質量

基于系列教改項目和科研項目，課程組強化科研反哺教學，不斷優化教學內容，豐富教學案例，做到基礎知識、案例、熱點和前沿問題相結合，幫助學生扎實掌握基礎知識，接觸本領域的熱點方向和最新進展。通過實踐，學生的學習熱情和興趣普遍提高，反映出學生對新案例、新知識的渴求。同時，環境化學課程教學形成了“學生中心，教、學聯動，自我評價，同行評價相結合”的以學生為中心的評教體系，完善學生跟蹤反饋和課程評估制度，促進了教學持續改進；實施校、院、系三級督導機制，幫助教師提升教學水平和質量。

（二）建成全員育人、全程育人模式，增強了學生的實踐創新能力

課程組探索了“第二課堂”教學模式，形成了以“課堂教學—實踐平臺—導師制—創新創業大賽”為鏈條的全員育人、全程育人模式，即開發環境化學特色的擴展式教學平臺，建立本科生全員導師制，構建創新創業培養體系，充分發揮了學生的主動性，激發了學生的創造力，提升了學生的科研參與度、實踐動手能力和理論創新能力，從而促進了課程理論和專業實踐、創新創業競賽相結合。近3年，學生共獲包括“互聯網+”大學生創新創業大賽國家級銀獎等省部級以上獎勵18項。基于建立的虛實結合、環境化學特色實踐教學平臺和多維度協同育人模式，我校培養了行業需求的高素質復合應用型人才。依據麥可思應屆畢業生培養質量評價數據，用人單位對我校環境專業類畢業生的滿意度超過90%。

（三）培養學生的科學思維，鍛煉了解決實際環境問題的能力

在課程教學中，教師融合課程思政，引導學生利用環境化學知識思考、理解我國和全球的環境問題。通過課程報告會，有力提升了學生的綜合思維能力、解決實際環境問題的能力，提高了學生對生態文明建設的責任擔當意識，并促進了環境化學課程建設和優秀教學資源的校際共享。學生專業興趣和素養的提升，又進一步激發了他們讀研深造的動力，2022年和2021年，學生考研率分別為50%和45%，較2020年的35%有較大提高。

四、結語

環境化學課程是環境專業的核心基礎課，課程教學是以學生發展為中心，通過全員育人、全程育人，培養對國家有用的創新型人才。本文針對環境化學課程教學改革的痛點，通過系列教改項目，強化科研反哺教學，優化教學內容，豐富教學案例，開展多元化教學實踐，扎實推進課程教學水平和質量的提升。通過擴展第二課堂，搭建教學平臺，建立本科生導師制，組織學生全員參與創新創業大賽，發揮學生的主動性，激發創造力。融合課程思政，培養學生的科學思維，提升綜合思維能力，解決實際環境問題。這一模式運行以來，實現了線上與線下教學相結合、課程理論與課程實踐相結合、思維提升和人才培養相結合，實現了全員育人、全程育人，對于全面推進環境化學課程體系改革具有一定的推廣和借鑒意義。

［ 參 考 文 獻 ］

[1] 陳景文， 全燮. 環境化學[M]. 大連： 大連理工大學出版社， 2009.

[2] 戴樹桂. 環境化學[M].2版.北京：高等教育出版社， 2006.

[3] 中華人民共和國教育部. 教育部關于印發《高等學校課程思政建設指導綱要》的通知（教高〔2020〕 3號）[EB/OL]. （2020-06-01） [2023-06-30]. http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/202006/t20200603_4?62437.html.

[4] 張武，程紹玲，賈青竹.環境化學課程思政內涵建設與實踐[J].化學教育（中英文），2021，42（16）： 77-81.

[5] 呂向菲，胡南江，閆蕾，等. 基于CDIO模式的環境化學課程教學改革與實踐[J].化學教育，2016，37（18）：56-59.

[6] 劉春麗，趙歐，韋萬麗，等. “雨課堂”在環境化學教學改革中的應用[J]. 化學教育（中英文），2020， 41（20）： 81-85.

［責任編輯：黃緊德］