新时代背景下环境化学课程的教学改革探索.pdf

收稿时间 2021-12-24基金项目 安徽农业大学校级质量工程一般项目“基于微课和翻转课堂复合式教学模式的 环境化学 课程改革探究”（2020aujyxm7）；省级“六卓越、一拔尖”卓越人才培养创新项目“生态学专业卓越农林人才培养创新项目”（2020zyrc062）；安徽农业大学校级质量工程重点项目“双一流 背景下农林高校环境科学专业创新性实践教学改革探究”（2020aujyxm67）；安徽省高等学校省级质量工程项目“环境工程与科学教学团队”（2020jxtd083）。作者简介 李洁（1989），女，湖南人，博士，副教授，研究方向为环境化学。摘要 文章结合新时代背景下国家的人才培养目标，以解决学生学习痛点为中心，基于“讲学思用”理念，从重塑多方面教学内容、打造多维知识研究体系、构建多元考核体系和教学改进体系等多个维度对环境化学课程教学进行改革。此次改革重视学生学习的自主构建性和教学情景的互动性，强化学生“能学会思巧用”的本领，提升学生的专业自信和对专业的认可度，以期为环境类专业相关课程的改革提供参考。关键词 环境化学课程；自主构建性；互动性；专业自信中图分类号 G642.0 文献标识码 A 文章编号 2095-3437（2023）08-0035-042023年4月April，2023University Education为全面振兴我国本科教育，教育部出台了“金课”建设的相关政策，向全国各高校提出了新挑战。课程建设和教学改革是实现人才培养的重要途径和最终载体。环境化学课程主要探究有害、有毒化学品在环境各圈层中的存在形式、迁移转化行为，以及其所导致的环境问题和控制措施1，是环境类专业的必修课。其担负着夯实专业基础、提升专业能力、培养环境思维等重要任务，在环境科学与环境工程领域中具有举足轻重的地位。环境化学课程具有知识面广、知识理论性强、学科综合程度高、与实践结合紧密、前沿发展快速等特点，导致学习难度较大。因此，在环境化学课程教学中如果仍然采用以教师灌输知识为主、学生被动接受的模式，则难以培养学生学习的自主构建性，导致学生对专业知识理解得不透彻，从而降低学习兴趣。同时如果缺乏课堂教学情境的互动以及学科前沿与实践的结合，也容易使学生失去专业自信。即便教师有意加入教学互动，如果缺乏针对性，学生也难以接收到关键知识点，更难以提高学习质量。近年来，一大批教研工作者积极投身于环境化学课程新型教学模式的改革探究中，涌现出许多具有参考价值的教学模式，如“半开放式”教学策略2、PBL（Problembased Learning）教学模式3、全英文研讨式互动教学方法4、CDIO（Conceive，Design，Implement，Operate）教学改革模式5、OBE（Outcomebased Education）教学理念6、翻转课堂7教学模式。这些新型的教学模式对环境化学课程的教学效果与教学质量的提升均起到了一定的促进作用。安徽农业大学（以下简称本校）开设环境化学课程已近30年，在总结以往的授课经验和深度解析以往教学中出现的问题后，课题组积极寻求具有农林高校特色的环境化学课程教学模式，这对培养具有扎实理论基础和创新精神的环境保护人才尤为重要。本文结合生态文明建设背景下“国际情怀、家国情怀、创新精神、卓越品质”的人才培养目标，基于“讲学思用”理念，涵盖“知识目标、能力目标、思政目标”三个维度，以学生在实际学习生活中的痛点为中心，对环境化学课程进行教学改革，力求让学生“能学会思巧用”，提升专业认可度和专业自信。一、目前环境化学课程教学中存在的主要问题目前本校环境化学课程教学主要存在以下几方面的问题：一是作为一门交叉性综合学科，环境化学课程涉及内容非常多，但学时有限。目前所采用的教材主要为朱利中教授主编的 环境化学，在有限的学时内，教师一般难以对教材内容进行全面讲解。此外，由于环境化学学科发展迅速，现有的教材难以对当前热门的环境问题进行探讨，需要对前沿知识内容进行补充和扩展。二是以往的环境化学课程以教师讲授为主，部分学生课前不主动思考，教师与学生的课堂互动多为在课堂上特意提问，部分学生配合不积极，课堂教学难以真正以学生为中心，因材施教，也不利于对学生能力的培养。三是在课程考核中，期末成绩占据的比重很大（60%70%），部分学生平时学习积极性和效率都较低，仅在期末考试前进行突击式学习，很难对课程内容加以认真理解、融会贯通并学以致用。四是以往的教学考核方式单新时代背景下环境化学课程的教学改革探索李洁叶文玲尹带霞张震花日茂安徽农业大学资源与环境学院，安徽合肥23003635一，教师往往最后只能通过签到本和卷面成绩来衡量环境化学课程的课堂教学效果。部分任课教师对如何改善教学模式感到无从下手，也无法创设可持续改进的教学体系，从而导致课程难以可持续发展。二、“讲学思用”相结合的教学改革措施课题组以学生为中心，从学生日常学习的痛点（我学这门课程有什么用？如何学习这门课程？这门课程的知识点在实际生活中怎么用？）出发，从以下几个方面对环境化学课程教学进行改革，具体措施如图1所示。重塑多方面教学内容微课录制打造多元化考核体系构建多维知识探究体系课程思政元素学科发展前沿教学名师、知名专家、企业家微课考评知识传递知识内化教师答疑解惑学生小组汇报案例解析专题讨论知识应用期末考试线下报告考评小组汇报考评课堂情境互动 图1“讲学思用”相结合的教学改革具体措施（一一）重塑多方面教学内容重塑多方面教学内容课题组将实际案例、学科前沿、国家政策、课程思政与理论知识相结合，注重学生专业知识和能力的提升，多方面创新和重塑教学内容，力求解决学生“学习这门课程有什么用”的痛点。具体措施如下。1.以名师慕课等优质教学资源吸引学生，邀请教学名师和教学团队一起设置教学内容以及利用超星泛雅网络教学平台提供的拓展教学资源。2.紧跟学科发展前沿，依据环境化学的发展动态，不断更新教学内容，并与学生共同阅读探讨近期热门的文献资料。例如，对理论知识进行讲解后可适当引入当前热门的环境问题，包括微塑料污染、药物与个人护理品污染、先进的污染物分析手段和理论计算等，并深入浅出地进行讲解。以教学内容和科研成果相结合的形式提升教学内容的前沿性，以科研反哺教学。3.教学团队定期深入挖掘课程思政元素，将实际案例、国家政策等思政元素系统地、有机地融入课程教学中，将理论与实践紧密结合起来。思政元素与课程知识点的有机融合举例如表1所示。表1思政元素与课程知识点的融合举例青霉素的功与过大 气 颗 粒 物 的消除青霉素是一种高效廉价的抗生素，但是滥用会破坏生态系统，启发学生用辩证的眼光看待问题，要有环保人的责任担当，增强专业自信近10年京津冀地区雾霾的产生、发展及危害，说明治理过程漫长及治理成效，倡导学生加强理论学习和专业技能培养，学以致用，理论结合实践，以取得蓝天保卫战的最终胜利案例分析、情境互动案例分析、启发思维思政元素融入点思政元素融入点思政元素简介思政元素简介教学方法教学方法水体富营养化日本“排污入海”矿山修复治理纳米材料技术环保领域专家我国脱氮除磷专家郝晓地教授的爱国情怀及事迹，让学生懂得“科学没有国界，但是科学家有自己的祖国”该事件发生的背景、污染物的性质、可能会产生的环境危害以及对世界资源和经济的影响，是全人类需要面对的问题，培养学生对人类命运共同体的认识介绍传统生态文明思想、新时代生态文明思想和“绿水青山就是金山银山”理念，提高学生的生态理论思想定位紧跟科学前沿，介绍各种新型纳米技术如何高效降解/去除环境污染物，激发学生的好奇心，培养学生敢于创新的精神介绍我国各时代环境保护专家的成就，如王殳凹的氚净化技术、唐孝炎的光化学烟雾防治措施、马奇英的超积累植物等，使学生坚定环保是终生追求、是跨时代的命题等理念案例分析、启发思维热点事件追踪、启发思维比较分析、主题讨论科学前沿专题、案例分析案例分析、启发思维表1（续）思政元素融入点思政元素融入点思政元素简介思政元素简介教学方法教学方法（二二）构建多维知识探究体系构建多维知识探究体系课题组灵活运用现代化数字媒体技术，让学生成为课堂的主角，重视提高学生学习的自主构建性和教学情境的互动性，拓展学习的广度和自由度，激发学生对环境专业的学习热情，解决学生“如何学习这门课程”的痛点。具体措施如下。1.将课程内容进行合理分类，对于简单的理论学习，教师可以录制微课视频，让学生课前学习，锻炼学生主动学习的能力，让学生成为自主学习者。教师可将一些教学内容进行拆解，遵循突出知识点的原则，条理清晰、由浅入深地录制短视频资源，每条视频时长控制在710 分钟，保证学生在专注力高度集中的阶段尽可能地吸收内化重要内容。录制的微课视频要在学生日常能接触到的电子设备上均可播放，方便学生利用碎片化时间学习和及时复习巩固。课前发布课前小测验、相关文献等电子教学资源，激发学生的学习热情和引导学生思考。学生在规定时间内完成微课知识学习，可以选择倍速播放形式学习简单易懂的知识点，也可以对较难理解的教学内容多次循环观看复习，并开展在线讨论、答疑等，真正实现以学生为中心的教学。课后在网页上设置知识趣味竞答，引入知识延伸学习链接等，以提高视频资源的应用价值。教师可随时查看微课后台数据，迅速了解学生的学习情况和遇到的困难，及时分析微课的教学效果并做出调整。2.在课堂上，可以利用翻转课堂，以客观题测试、重难点回演、专题讨论等形式，检查学生课前学习的掌握程度和学习效果，再利用案例分析、随机分组、投稿、弹幕、挖坑、留白等多种互动形式突破教学难点和对理论进行深入讨论。这样设计既可以检验学生对知识的掌握程度，方便学生查找素材，又可以启发学生的逻辑思36维、考验学生解决环境问题的实际能力，让学生产生浓厚的学习兴趣，同时培养学生的团队合作能力、口头汇报能力等。具体说来，在进行重难点回演时，可以通过抢答、弹幕等形式，让学生深入地理解简单的知识点。对于较难理解的以及学生提出问题的内容，教师可以在课堂上与学生进行深入讨论，学生以弹幕的形式提交答案，然后由教师有针对性地给出点评并答疑解惑。在进行专题讨论时，结合每一章节的内容提出讨论问题，让学生课下先查询资料，然后在课堂上进行展示和讨论。例如，在进行第二章“水环境化学”教学中，可以针对水体富营养化形成的机制及其控制问题进行讨论。在进行案例分析时，把学生分为45人一组，让各小组根据教师在网络平台上发布的案例，自行在课前查阅相关资料，将对案例的解析制作成精美的讲义；课中，课堂教学以学生为中心，由学生展示讲义，教师控制教学进度，负责为学生答疑，并进行知识点的补充。学生在翻转课堂中的交流、互动、协作，可实现知识的吸收内化，并扩展知识学习的深度和广度。课题组根据本校学生对知识的掌握程度和接受能力，以教材第三章“水环境化学”内容为例，对微课设计中的知识点进行具体划分，并在翻转课堂中采用重难点回演、案例分析、主题讨论、比较分析、情景互动、分组报告等多种教学模式，具体如图2所示。3.课后，学生应对学习内容进行总结并及时温习。若有问题，可在网络教学平台进行提问，教师要及时为其解答，清除学生的知识盲区。教师还可在课后推送一些扩展知识，帮助学有余力的学生进一步提升自己。（三三）打造多元化的考核体系打造多元化的考核体系为强调学习的过程性评价，增加日常考核分量，注重对学生能力的考评，要打造多元化考评体系，解决学生“如何应用这门课程理论知识点”的痛点，帮助学生巧妙地将理论应用到实践当中，增强学生触类旁通以及融会贯通的能力。另外，大多数学生在课程开始的前几周会有较高的学习热情，但在新鲜感过去之后学习热情有所下降。因此，十分有必要加强日常考核，强调过程管理，以激发学生的学习热情，提高学生的学习效率，同时提升教学效果。本次教学改革的课程考评包括日常微课考评、课中翻转课堂测试、情境互动考核、线下作业考核和期末考试，其中日常考核占比高达60%，注重锻炼学生对知识的灵活运用能力。期末成绩占比40%，依据标准化考试评定。（四四）构建教学改进体系构建教学改进体系课题组建立“学生评教、教师自评、课程组评价”的多维改进体系，不断完善教学模式，改进教学策略，持续提升环境化学课程的教学效果，重视课程的可持续发展。每学期对这门课程的教学过程、教学效果等进行总图2第三章“水环境化学”知识点划分及多维知识探究体系天然水概况 水分子结构和特点水体中污染物的物理化学迁移转化水体中污染物的物理化学迁移转化水体污染思政育人、课堂练习、主题讨论水循环对污染物迁移转化的影响腐殖质的分类人类对水资源的影响水特性与环境效应水体的酸碱平衡天然水体的组成天然水分布与循环任务驱动、主题讨论、课堂练习比较分析、案例分析、情景互动案例分析、任务驱动、分组报告污染物毒性机制水体指标测定复合污染毒性水体判定指标水体自净的途径水污染物的毒性水污染的形态水体污染物水体污染与自净污染物生物化学过程复合污染物形态吸附机制的判定污染物形态计算颗粒物的聚成模式非/专属吸附对比 配位作用氧化还原作用沉淀与溶解作用吸附作用富氧作用定律生物浓缩因子计算有机物化学降解途径富氧作用定律生物浓缩因子计算有机物生物转化无机氮生物转化重金属生物甲基化 课前微课（学生自学）总结凝练（教师引领）重难点解析教学策略和模式37结、反思，对存在的问题进行改进。课题组针对教学方法和教学效果两个方面向学生发布调查问卷45份，回收问卷45份，问卷有效率100%。调查发现超过90%的学生认为环境化学课程内容清晰、目标明确、重难点突出、教学效果明显以及教学有效高效。超过85%的学生认为环境化学课程教学效果明显，学生参与度高，课堂教学设计完善，很大程度上启发了学生的思维、激发了学生的学习兴趣、提升了学生的学习能力，学生能够对课堂知识进行融会贯通。经过教师自评和课程组评价可知，在实际的教学过程中，需要改进或改善如下问题：一是学生长时间形成的被动学习习惯很难立刻转变为自主学习模式，为保证自学效果，教师要给出自学清单，微课精而准，进一步提高学生的自学能力。二是课堂互动通常比较耗时，教师要灵活调整教学设计，巧妙把控课堂教学过程。三是要建立具体的、可操作性强的过程化考核措施，具体考核学生的能力素质，不宜用区分度不强和难度过大的考核形式。三、结语本文基于“讲学思用”理念，在环境化学课程的教学设计中，从“知识目标、能力目标、思政目标”三个维度，以解决学生在实际学习过程中的痛点为目的，采用重塑教学内容、灵活运用现代技术打造多维教学体系、强调过程管理、构建多元化考核评价体系和教学改进体系等多样化手段，拓展学生的学习广度和自由度，真正实现学生的自我导向学习，丰富学习成果，提高教学效果，增强学生的专业自信。参考文献1 戴树桂.环境化学 M.2 版.北京：高等教育出版社，2006.2 迟杰.“半开放式”环境化学课程教学的探索与实践 J.广州化工，2016，44（19）：211-212.3 徐婉珍.环境化学 基于“PBL”的多种教学模式初探 J.科技视界，2017（33）：48-49.4 董浩然，陈耀宁，袁兴中，等.环境化学全英文研讨式互动教学模式实践研究 J.广东化工，2019，46（12）：183.5 吕向菲，胡南江，闫蕾，等.基于CDIO模式的环境化学课程教学改革与实践 J.化学教育，2016，37（18）：56-59.6 贺君，饶砚迪，王帅杰.基于OBE理念的 环境化学 课程改革：以燕山大学为例 J.教学研究，2019，42（3）：101-104.7 许南南，路萍，张庆芳.浅谈翻转课堂在环境化学课程教学中的应用 J.教育教学论坛，2020（40）：152-153.责任编辑责任编辑：刘凤华刘凤华员又欠缺教学经验。为此，在课堂中如何科学有效地设置中英文比例、如何更好地激发学员英文学习兴趣、如何改善学员羞于用英语表达的现状等问题是在双语授课过程中亟待解决的问题。针对上述问题，本教学团队的改进方案如下：授课教员接受专业的双语授课相关培训，通过系统性的培训提高双语授课能力和素质；积极参与各种双语教学的研讨、交流、观摩活动，通过学习兄弟院校双语教学的经验，改进教学方式方法，不断提高教学效果和质量。四、结语本文重点阐述了“面向未来”的机电一体化技术课程双语教学的必要性、双语教学设计与实施以及对双语教学实践的总结与反思。虽然在双语教学初探阶段还存在很多问题和不足，但本教学团队积极总结经验并进行反思，针对目前存在的教材选编不够科学、学员英语基础薄弱、教员双语教学素质欠缺等问题都提出了较为可行的改进方案。当然，双语教学改革不可能一步到位，需要投入更多的时间和精力来进行探索、研究和实践。参考文献1新工科建设形成“北京指南”EB/OL.（2017-06-10）2021-11-10.http：/ 新调整组建的军事科学院 国防大学 国防科技大学成立大会暨军队院校 科研机构 训练机构主要领导座谈会在京举行 EB/OL.（2017-07-20）2021-11-10.http：/ 张金忠，朱锐，李华.机电融合技术在车载火炮中的应用J.兵工自动化，2020，39（4）：12-15.4 林志昆，王宏霞.浅谈飞机机电综合技术发展及标准需求 J.航空标准化与质量，2017（6）：15-17.5 范国敏.高校工科专业过渡式双语教学研究探索 J.教育教学论坛，2019（28）：120-121.6 杨潇，杜彦斌.“工业工程概论”课程双语教学模式及教学质量提升策略探究 J.智库时代，2019（26）：193.7 文桃，杨洁，王崴.疫情之下 机电一体化技术（双语）课程在线教学的探索与实践 J.高教学刊，2021（1）：90-93.8 张学元，张道明，吕春.基于建构主义的结构力学教学设计与实践 J.大学教育，2019（10）：79-81.责任编辑责任编辑：周侯辰周侯辰（上接第31页）2023年4月April，2023University Education38