“環境地球化學”跨學科課程建設思考

摘 要 環境地球化學是環境科學與地球化學的交叉學科。近年來，該學科發展迅速，社會對相關人才的需求也日漸迫切，這就要求我們不斷加強課程建設力度，更新教育理念與教學方法，努力提高教學質量。文章基于環境地球化學的教學實踐，分析了本學科的發展趨勢及課程建設中所面臨的挑戰，總結了對課程建設及人才培養的一些思考。在此基礎上，文章提出了適應學科特點的課程建設思路和與之相適應的教學改革措施。

關鍵詞 跨學科課程建設；環境地球化學；人才培養

中圖分類號：G424 " """""""""""""""""""""""" 文獻標識碼：A """ DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2024.24.032

Thoughts on the Interdisciplinary Course Construction of

\"Environmental Geochemistry\"

Abstract Environmental Geochemistry is an interdisciplinary field that combines environmental science and geochemistry. In recent years， due to the rapid development of this discipline， there has been an increasing demand for professionals in society. This necessitates a continuous strengthening of curriculum construction， updating educational ideas and teaching methods， and striving to improve teaching quality. Based on practical experience in teaching Environmental Geochemistry， this paper analyzes the subject's development trends and challenges faced in course construction. It also summarizes the author's thoughts on curriculum construction and personnel training. Building upon this analysis， the author proposes a curriculum construction approach that aligns with the subject's characteristics as well as teaching reform measures that are adaptable.

Keywords interdisciplinary curriculum construction; environmental geochemistry; personnel training

隨著工業化、城市化的不斷發展，環境問題日益引起人們的關注。氣候變暖、極端天氣、霧霾、重金屬污染、廢棄礦山等無一不與大眾的生產、生活息息相關。為了更好地理解有關地球環境問題的形成、演化及機理并提出相應的對策，必須應用多學科、多方法相結合的手段開展研究。環境科學、地質學和化學的有機結合正是解決這一問題的有效途徑。由此，環境地球化學這門特色鮮明、與時俱進的跨學科課程便應運而生[1]。

環境地球化學是環境科學與地球化學的交叉學科，也是環境地學的分支學科。課程內容基本不涉及地球深部過程，而主要研究地球的表生條件；不僅研究有害物質，還研究有益物質；不僅研究現狀，還從全球尺度研究過去與未來的變化。其主要任務是通過研究地球表層水體、大氣、土壤、巖石、動植物等各種介質中元素及有關化合物的來源、存在形態、遷移轉化規律、變化趨勢等，揭示區域或全球性的環境變化規律，解決人類社會發展所面臨的環境問題，更好地為人類健康、生存和發展服務[2]。

1" 課程概況

國內外眾多大學的環境科學、地質學、自然地理等專業在本科教育和研究生教育階段都開設了環境地球化學課程。課程植根于地球科學，以地質學和地球化學為基礎，化學與數學統計學為主要研究工具，同時還與土壤學、生物學、毒理學、生態學等相互滲透，是一門特色鮮明的應用型跨學科課程[3]。這門課程開設在大三上學期，授課內容包括7個章節，分別為環境地球化學的基本理論、元素及有機化合物環境地球化學、大氣環境地球化學、水體環境地球化學、土壤環境地球化學、環境地球化學的應用，以及全球變化[4]。課程旨在培養能發現科學問題，具有敏銳的科學思維和扎實的實操能力的新世紀跨學科貫通型人才。

2" 課程教學現狀

目前，在環境地球化學課程的教學中還存在一些亟須解決的問題，跨學科教育與課程教學還未有機結合起來，學生的知識體系也未達到融會貫通。主要體現在以下方面。

2.1" 理論教學為主，實踐教學不足

環境地球化學是理論與實踐緊密結合的跨學科課程。但從章節內容與學時分配來看，理論課時偏多，實踐課時較少。而實際上，該課程更側重于應用，涉及大量的化學實驗、儀器分析和數學統計，這就要求學生具備扎實的實驗室操作能力和一定的統計分析能力。由于缺乏相應的實踐教學環節以及與課程相關的科研訓練，學生對課程的理解只能停留在空洞的課本知識上，在有限的學時內很難做到對課程內容與自身專業的融會貫通，也就更難啟發學生對科學問題進行進一步的深入探索與研究。

2.2" 知識點復雜、繁多，課堂教學方法單一

環境地球化學的研究對象多樣，研究范圍廣泛。課程內容涉及多個學科的基礎知識與基本理論，知識點涵蓋廣、抽象理論概念多，如“整體相關”“循環與再生”“原生與次生”及“時空分異”等。且在教學過程中，往往是以教師為主體的“填鴨式”教學，課堂互動少，學生體驗感不強，對基本概念與基礎內容會存在一定的認識模糊。這也必然導致學生興趣不足，學起來很吃力，對重點、難點內容的掌握比較困難，對學科的發展方向和前景也一知半解。

2.3" 知識迭代速度快，教學內容更新較慢

環境地球化學有很強的時效性和針對性。隨著社會的不斷進步，工業化不斷加快，環境與發展之間的矛盾日益尖銳，新的環境、生態問題不斷涌現，社會關注的熱點問題也在不斷發生變化。比如20世紀六七十年代人們主要關注一些由化石燃料普遍使用引起的大氣污染問題，有毒有害化合物引起的區域性環境問題等。20世紀八九十年代開始人們逐漸重視由持久性有機污染物造成的環境污染問題以及由人類活動引起的水體富營養化問題等。進入21世紀后，儀器分析技術及模擬實驗手段不斷進步，人們逐漸關注環境污染與生態效應、宏觀過程與微觀過程、環境信息載體與全球變化等問題[5]。由于學科發展迅速，知識迭代速度快，課程教學內容與教學手段在許多方面已經跟不上學科的發展速度，也就不能體現該課程的時效性和針對性。

3" 跨學科課程建設的策略

跨學科課程建設是高校教育教學改革的一項重要舉措，是以跨學科的貫通教育為抓手，通過不同學科專業內容的共融與聯動，實現所學知識的整合與貫通，完善學生的知識結構，激發學生的創新潛能，提升學生解決綜合問題、復雜問題的能力，促進學生的全面發展，培育富有創新精神的綜合性應用人才[6]。因此，在高校“雙一流”建設的大時代背景下，環境地球化學課程需要積極進行課程教學改革。通過環境科學、地質學和地球化學等學科內容的融合、聯動和互補，實現地學―化學―環境學多學科體系的貫通整合。以下是筆者結合自身的教學實踐，就環境地球化學課程建設提出的幾點思考。

3.1" 跨學科教學團隊建設

在保證教學效果的前提下穩步提高教學質量一直是高校教育改革的重要內容之一。環境地球化學是培養學生創新思維和實踐能力的跨學科課程，同時因其突出的綜合性和實踐性，也對教師教學能力和水平提出了極大考驗和挑戰。環境地球化學教學團隊可由環境科學、地質學、化學專業的任課教師構成，科研方向交叉互補，理論知識與實踐經驗儲備扎實。圍繞本專業人才培養目標，教學團隊開展課程建設研究。充分發揮學科優勢，進行學科間的交流研討，探索學科間的結合點，達到各學科知識的有機融合和優勢互補，確保課程教學的高質量開展，最終為人才培養和課程建設服務。

3.2" 教學方法和教學手段的更新

近些年來，涌現出一批優秀的教學方法，如翻轉課堂、異步教學法、5E教學法等[7]。本課程可以借鑒這些教學方法，豐富課堂教學形式，活躍課堂氣氛，激發學生學習興趣，提升教學效果。比如在“大氣環境地球化學”章節“霧霾的形成機制與對人體的危害”小節中，通過多媒體動畫，可以形象生動地讓學生理解霧霾的組成、形成機理，在環境中的遷移與轉化，以及對生物體尤其是人體的危害等知識，啟發學生去探索控制和解決霧霾問題的對策與方法。再比如，借鑒翻轉課堂教學方法，在一些重點章節或應用型實例的講解環節，可以采用“小組研討—代表發言—學生提問—教師點評”的模式進行。這種師生互換角色的形式，不僅有利于提升學生的課堂參與感，培養學生自主學習的能力，也有利于教師掌握學生的知識薄弱點和理解程度，以便更好地開展教學。

3.3" 有針對性設置實踐性教學

環境地球化學知識體系龐雜，課程內容繁多，怎樣在有限的學時內使學生掌握課程內容并培養學生的實踐創新能力顯得尤為重要。有針對性地設置實踐教學是解決這一問題的有效途徑[8]。實踐教學具有理論教學不可替代的作用。實踐環節不僅能讓學生更好地掌握理論知識，也能培養學生的實踐操作能力和自主創新意識[9]。如在講解水圈、大氣圈和土壤圈環境地球化學章節時，涉及很多實踐內容，教師可以根據本專業的實際需求，設計實踐環節，如大氣顆粒物的收集與粒度測定；沉積物、水樣、土壤樣品的采樣方法；天然水色度、pH、Eh值的測定等。再如，“大氣環境地球化學”章節的實踐教學，教師可以通過帶領學生參觀大氣觀測站，加深對課本知識的理解。此外，教師可以鼓勵學生自主設計研究課題，參加科研創新實踐，使學生在進行課題研究的過程中深入學習。如筆者的一位學生所做的“高崖水庫水質污染對農作物生長的影響”課題就很好地貼合了“水環境地球化學”的實踐內容。

3.4" 課程考核方式的改革

大學需要培養的是創新型和思維型人才[10]，而傳統的考核方式只能讓學生處于死記硬背的應試狀態，學生為了考試而考試，無法培養學生自主創新的能力。因此，結合多年的教學經驗，本課程團隊對考核方式進行了改革。由教師提供大的課題調研方向，學生自由組合，選擇感興趣的研究內容。通過自主檢索資料文獻、小組分工協作、實地調查研究、數據總結分析等完成小論文，最后以多媒體匯報的方式展示課程收獲。2016年筆者給出的課題調研方向是“探討一個身邊發生的環境污染事件或當下突出的環境問題，并提出解決方案”，學生通過小組匯報和小論文的形式完成了考核。匯報環節緊張激烈，小論文也可圈可點，如“蘭州自來水苯超標事件”和“蘭州藍天工程前后大氣污染物成分對比”等。

4" 對跨學科人才培養方式的思考

4.1" 加強學生對學科前沿的了解

教師應及時關注本學科的發展動態，不斷充實自我，將新方法、新成果帶到課堂中。這樣既能激發學生的求知欲，又能幫助學生快速建立起理論與實踐的聯系，達到拓寬知識面，培養綜合能力的效果。同時，有助于教師更加深刻透徹地思考教學方案，更加準確地把握課程的教學體系。

4.2" 培養學生的綜合科研能力

想要培養出好的學生，任課教師不應該只停留于教好課程內容，也應該思考如何引導學生對學科進行深入學習和研究。面對現今激烈的就業形勢，多數本科生會選擇進一步深造。因此，本科階段對學生科研能力的培養也十分必要。在日常的教學過程中，教師可有意識地引導學生關注本學科的發展動態和研究進展，盡可能地鼓勵學生參與課題研究，提前讓學生感受良好的科研氛圍，培養學生的創新能力，提高科研硬技能。

4.3" 注重對學生的科研誠信教育

面對國內外高校不斷發生的學術不端和科研造假問題，加強對學生科研道德的培養變得刻不容緩。教師要時刻教導學生，做科研需要腳踏實地，不弄虛作假，保持科研情懷，用真真切切的成果去踐行科研人的信仰。成果可以不突出，但科研品格一定要高尚。同時，教師也應以身作則，加強自身道德素養，堅守科研誠信，對學生形成潛移默化、潤物無聲的影響。教師的任務不僅在于解學生的求知之渴，還應在于教學生求真。

5" 結語

在高校不斷進行教育改革的背景下，環境地球化學課程通過跨學科教學團隊的組建與培養，教學方法的改革與優化，有針對性地設置實踐性教學內容，改革課程考核體系等手段，持續完善知識結構與課程體系，提高學生的自主學習和綜合實踐能力。在教學過程中促進學生對學科前沿的了解，激發學生的科研創新潛能。同時，注重對學生的科研誠信教育，養成嚴謹的科研態度，促進學生的全面發展，培育復合型應用人才。

參考文獻

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[2] 楊忠芳，朱立，陳岳龍.現代環境地球化學[M].北京：地質出版社，1999.

[3] 陳岳龍，楊忠芳.環境地球化學[M].北京：地質出版社，2017.

[4] 祁士華，刑新麗，張原，等.環境地球化學[M].武漢：中國地質大學出版社，2019.

[5] 馮海艷，陳岳龍.《環境地球化學》教材編寫的實踐與思考[J].中國地質教育，2020（3）：77-80.

[6] 李雙.“雙一流”建設背景下地球化學課程教學改革的思考[J].高等教育，2020（35）：9-10.

[7] 趙曉波，張文，李青.“互聯網+”背景下地質學專業教師教學要求與考核[J].中國地質教育，2018，27（1）：14-16.

[8] 張枝煥，朱先磊，王新偉，等.環境地球化學的學科特點與課程建設探索[J].大學教育，2021（2）：93-98.

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[10] 侯青葉.不同高等學?！暗厍蚧瘜W\"課程教學綜合對比研究[J].中國地質教育，2019（3）：46-50.