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1混沌理論在環(huán)境科學(xué)與工程中的應(yīng)用
環(huán)境系統(tǒng)中具有存在很多的復(fù)雜但是又不確定的子系統(tǒng),可以說,這一系統(tǒng)中的變量關(guān)系是非常復(fù)雜的,各變量間呈互相禍合存在,具有很強的不確定性。相關(guān)環(huán)境科學(xué)研究人員一直試圖對系統(tǒng)發(fā)生的變化進行詳細地描述,對系統(tǒng)當中存在的潛在信息作一挖掘。環(huán)境系統(tǒng)當中存在的不確定因素一直以來都是環(huán)境科學(xué)中比較重視的問題,但是以往的思維模式就算不屬于概率邏輯,就會是確定論,并沒有對系統(tǒng)的動力學(xué)變化進行仔細說明。就水環(huán)境當中存在的很多不確定的非線性關(guān)系,需要人們在非線性領(lǐng)域中正確對待混沌問題,通過對混沌理論的御用實現(xiàn)對環(huán)境系統(tǒng)的再次研究,會在一定程度上拓展人們的視野與思維,對其以前的認識進行改革,例如,城市生活用水系統(tǒng)中的應(yīng)用。通過對混沌理論的應(yīng)用,選擇相空間的重構(gòu)法,能夠?qū)⒚菜凭哂须S機性地混亂用水系統(tǒng)轉(zhuǎn)化成有序的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。當然,混沌理論也可以在環(huán)境科學(xué)中的其它方面進行應(yīng)用,例如,對河流水質(zhì)的預(yù)測和城市的規(guī)劃以及生態(tài)種群的復(fù)雜性研究等方面。
環(huán)境系統(tǒng)當中的復(fù)雜現(xiàn)象非常多,且都是伴隨混沌現(xiàn)象的出現(xiàn)而出現(xiàn),可以看出,混沌理論應(yīng)用在環(huán)境科學(xué)當中能夠發(fā)揮巨大的潛能,具有廣闊的前景。
2分形理論在環(huán)境科學(xué)與工程中的應(yīng)用
對分形理論的研究屬于歐式幾何中忽視的一個無定形的內(nèi)容。研究人員曼德勃羅對分形幾何進行了開創(chuàng),并科學(xué)地對該類復(fù)雜性的全新概念以及方法做了詳細地闡述,即局部與整體之間存在某種方式上比較相似的形體。然而分形不只是自然分形,還涉及時間分形和社會分形以及思維分形。就分形理論而言,其主要從非線性的復(fù)雜系統(tǒng)中進行著手,不曾簡化與抽象地區(qū)研究,讓人們可以對思維方法從線性轉(zhuǎn)化到非線性,對貌似混亂和無規(guī)則與隨機現(xiàn)象的發(fā)展規(guī)律做了定論。分形理論是新概念與新方法,其在處理環(huán)境科學(xué)時的復(fù)雜現(xiàn)象進行了應(yīng)用。
對水的大多數(shù)處理都是除掉水中存在的懸浮的固體顆粒,因此,研究絮體結(jié)構(gòu)本身的意義是非常重要的。但是在分形幾何前,并不能輕而易舉地對絮體復(fù)雜的形狀進行描述,然而分形幾何能夠在一定程度上探求不規(guī)則的幾何體。也就是說,分形能夠促進混凝工藝的改進,并且可以對混凝機理進行新的研究。就水質(zhì)狀態(tài)來說,盡管其化學(xué)成分的復(fù)雜性比較強,但是所有污染因子在變化時都和水質(zhì)存在一定的關(guān)系,分形理論能夠?qū)ζ渥饔眠M行有效發(fā)揮。
3復(fù)雜適應(yīng)性理論在環(huán)境科學(xué)和工程中的應(yīng)用
所謂復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng),其主要是指主體間具有相互作用,能夠讓新的行為模式得以涌現(xiàn)。在所有的層次上都會出現(xiàn)新的模式,層次比較低的復(fù)雜性適應(yīng)系統(tǒng)可以利用相互作用出現(xiàn)高層次現(xiàn)象,其從低層次的現(xiàn)象中組合而成。復(fù)雜適應(yīng)的系統(tǒng)理論能夠?qū)?fù)雜系統(tǒng)本身的層次結(jié)構(gòu)與功能進行描述,加之,復(fù)雜適應(yīng)的系統(tǒng)理論已經(jīng)在算法與模型上獲得了一定的成功,例如遺傳算法,其具有非常強的普適性與可操作性,在環(huán)境科學(xué)中的發(fā)展也比較好,讓人們更加感興趣的是動態(tài)系統(tǒng)本身的自適應(yīng)與進化。例如,在對工業(yè)廢水中的生物進行處理時,為了對處理效果不斷提高,一般要求細菌的自適應(yīng)能力更加高,進而可以有計劃性地對細菌發(fā)生的條件進行控制。除此之外,在大尺度的范圍中,對生態(tài)系統(tǒng)當中的動植物的全球性問題進行研究,這是環(huán)境科學(xué)人員比較關(guān)注的問題。
然而,現(xiàn)階段復(fù)雜適應(yīng)的系統(tǒng)理論還存在一系列問題,主要包括以下幾點。一是,這一理論中的大多數(shù)內(nèi)容具有描述性,并不能將其稱為整體化的理論體系;二是,復(fù)雜適應(yīng)的系統(tǒng)理論當前還是在研究中的理論,要從具體的和復(fù)雜的系統(tǒng)中進行分析得出;三是,復(fù)雜適應(yīng)的系統(tǒng)數(shù)學(xué)機理并不清楚,對適應(yīng)性怎樣造成穩(wěn)定復(fù)雜性機制的原因還在研究中??偠灾?,通過對復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論的利用,能夠?qū)Νh(huán)境科學(xué)領(lǐng)域中的一些問題,但是還是存在很大的困難,不能否認的是,其一直在朝著積極的方向發(fā)展。
4結(jié)束語
綜上所述,現(xiàn)階段復(fù)雜性的科學(xué)理論還處于進一步的研究中,一些新理論層出不窮。已經(jīng)形成的復(fù)雜性的科學(xué)理論給予了傳統(tǒng)環(huán)境科學(xué)和工程新的啟示,具有十分重要的實際作用。反之,環(huán)境系統(tǒng)的問題已經(jīng)成為復(fù)雜系統(tǒng)理論在研究過程中比較大的動力與挑戰(zhàn)。人們可以預(yù)言,復(fù)雜性的科學(xué)理論在環(huán)境科學(xué)中的運用,不但可以實現(xiàn)在基礎(chǔ)理論上的突破,還能夠為環(huán)境科學(xué)的發(fā)展迎來更好地居于,會給予人類發(fā)展一個非常好的未來。
參考文獻:
[1]陳侃.城市化進程與水環(huán)境質(zhì)量關(guān)系及突發(fā)水污染事件規(guī)律的研究[D].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué),2013.
作者簡介:
陳企楠(1992-),男,湖北武漢人,長江大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院碩士研究生,研究方向:油氣地球化學(xué)。
【關(guān)鍵詞】環(huán)境科學(xué)與工程導(dǎo)論 雙語教學(xué) 教學(xué)策略 探索
【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A
【文章編號】0450-9889(2012)08C-0063-02
環(huán)境科學(xué)與工程導(dǎo)論是環(huán)境類專業(yè)本科生專業(yè)基礎(chǔ)課程,在廣西大學(xué)已連續(xù)7年采用雙語教學(xué)。在教學(xué)內(nèi)容上,緊密結(jié)合學(xué)科發(fā)展動態(tài),廣泛吸收現(xiàn)代環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)科的最新研究成果,形成“環(huán)境問題-產(chǎn)生機制-影響程度-控制方法-過程原理-效果評價”的課程結(jié)構(gòu);建立以環(huán)境問題為導(dǎo)向、以學(xué)生為教學(xué)主體的教學(xué)理念,不僅提供創(chuàng)新與發(fā)展空間,培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)精神,還要使學(xué)生通過課程學(xué)習(xí),增強他們的環(huán)境意識。在教學(xué)實踐中,教學(xué)團隊在以下幾個方面開展了教學(xué)實踐的探索,于2010年成為國家級雙語示范課程。
一、雙語教學(xué)目標的確立與實現(xiàn)
(一)根據(jù)專業(yè)人才構(gòu)建一個多層級的雙語教學(xué)目標體系。雙語教學(xué)目標是雙語教學(xué)活動的出發(fā)點和歸宿點,是雙語教學(xué)中師生共同的行動導(dǎo)向,具有激勵和評價功能。在雙語教學(xué)目標體系中,最高層次是人才培養(yǎng)目標,其次是雙語教學(xué)目標,再次是課程目標。本課程是環(huán)境科學(xué)和環(huán)境工程專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課,對學(xué)生后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)具有導(dǎo)向和示范作用。本課程依據(jù)環(huán)境工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標來構(gòu)建一個多層級的雙語教學(xué)目標體系(見圖1),作為課程教學(xué)活動的宏觀指導(dǎo)和具體行動指南。
(二)構(gòu)建雙語教學(xué)內(nèi)部課程體系。此內(nèi)部課程體系由雙語課堂教學(xué)、小組活動和隱性課程組成。
課堂教學(xué)是讓學(xué)生在“教中學(xué)”,以系統(tǒng)掌握必要的學(xué)習(xí)技能、專業(yè)本領(lǐng)和科技英語知識;小組活動(Group learning)主要在課后進行,這是一種“動”的狀態(tài),其意義則是讓學(xué)生在“動中學(xué)”,以鞏固課堂知識,以“用”為導(dǎo)向,實現(xiàn)學(xué)以致用,這兩項教學(xué)活動之間是一種“學(xué)用結(jié)合”的關(guān)系。雙語隱性課程則要求為學(xué)生創(chuàng)設(shè)一種浸潤式的雙語情境,如通過視頻、音頻、科技文獻、游戲等給學(xué)生營造―種語言氛圍,使之在自覺與不自覺之中習(xí)得雙語;課堂教學(xué)是顯性課程,教學(xué)網(wǎng)站提供的影像資訊、材料閱讀和論文寫作是潛在的隱形課程,二者之間就是一種“顯隱結(jié)合”的關(guān)系。
(三)課程考核改革與試題庫建設(shè)。首先對考核方式進行必要的改革,加大平時成績所占比例,以平時成績?yōu)閷?dǎo)向,引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和小組合作學(xué)習(xí)。成績構(gòu)成分幾個方面,如圖2所示。
平時成績又三部分構(gòu)成:一是課堂表現(xiàn)及課堂作業(yè);二是基于解決問題的小組學(xué)習(xí)(Problem-based Learning,PBL):三是課程小論文。
在課堂作業(yè)形式、小組學(xué)習(xí)內(nèi)容、課程論文選題方面,教師精心設(shè)計,在內(nèi)容上既要考慮涉及的知識點,又要保證合適的信息量;在形式上既要顧及年輕人喜歡挑戰(zhàn)、敢于展示能力的一面,又要做到輕松有趣,想方設(shè)法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如,學(xué)生的課堂表現(xiàn)主要通過案例討論的形式予以考察,根據(jù)大家時下關(guān)注的環(huán)境問題和環(huán)境熱點,結(jié)合專業(yè)理論,組織大家進行課堂討論。
小組合作學(xué)習(xí)的內(nèi)容可設(shè)計為《××大學(xué)新生環(huán)境意識調(diào)查》,具體任務(wù)為:一是設(shè)計一份調(diào)查問卷(如環(huán)境意識調(diào)查、某個具體環(huán)境問題的公眾參與問卷等);二是完成調(diào)查工作,回收問卷;三是統(tǒng)計分析調(diào)查結(jié)果,按格式撰寫調(diào)查報告;四是選讀調(diào)查報告,制作Powerpoint幻燈片,采用漢語或英語陳述。此環(huán)節(jié)要求小組每個成員都提前做好準備,采取小組現(xiàn)場抽簽形式選出代表宣講,避免性格內(nèi)向的學(xué)生被邊緣化。教師和助教按以上四個部分作業(yè)的完成情況給小組評分,各小組根據(jù)每個組員的具體表現(xiàn),民主評議分配總分。
課程小論文可以設(shè)計為以“家鄉(xiāng)環(huán)境”為主題,要求個人獨立完成。學(xué)生可以通過網(wǎng)絡(luò)或書信收集家鄉(xiāng)環(huán)境信息,分析家鄉(xiāng)環(huán)境問題,撰寫以家鄉(xiāng)環(huán)境問題調(diào)查為內(nèi)容的小論文,格式上嚴格按照《廣西大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)》投稿要求。學(xué)生在撰寫中英文摘要時,就是對“雙語”教學(xué)一種“學(xué)以致用”的體驗,也是對雙語教學(xué)效果最好的檢驗,教師可以將學(xué)生中英文摘要作為專題教學(xué)素材予以點評。
所有平時成績(課堂表現(xiàn)、小組學(xué)習(xí)、課程論文)都要及時講評和記錄,并及時在課程QQ群里公布,以便于及時提醒和引導(dǎo)學(xué)生完成學(xué)習(xí)任務(wù)。本課程教學(xué)實踐證明,這種以平時成績?yōu)閷?dǎo)向的教學(xué)方式把“教”和“學(xué)”雙方緊密地聯(lián)系起來,教師對“學(xué)”的進程進行有效的引導(dǎo)和把控,學(xué)生對“教”的目的和“學(xué)”的內(nèi)容及時了解,并對自己的學(xué)習(xí)成績“心中有數(shù)”。
對考試內(nèi)容也要進行改革,使考試內(nèi)容具有較強思考性與啟發(fā)性,試題的難度、區(qū)分度安排較合理,緊貼教學(xué)大綱;命題符合大綱要求,科學(xué)、合理,注重學(xué)生雙語能力的考查。
期末考試方式采用英文出題,除論述題外,其余用英文答題。既注重引導(dǎo)學(xué)生牢固掌握環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)基本的知識點,將專業(yè)知識轉(zhuǎn)化為專業(yè)常識,還注重提高學(xué)生的分析問題、解決問題的能力,以達到更好的教學(xué)效果。
(四)建立一套專業(yè)課程雙語教學(xué)水平的評估體系。構(gòu)建針對學(xué)生、教師的雙語教育評價標準與指標體系,發(fā)揮評價的導(dǎo)向、調(diào)節(jié)、鑒別與激勵功能,為使雙語教學(xué)向其他課程輻射奠定基礎(chǔ)。雙語教學(xué)評估體系可以包括:一是針對學(xué)生的評價標準與指標體系,如專業(yè)知識學(xué)習(xí)能力、專業(yè)英語交流能力、專業(yè)信息獲取能力等;二是針對雙語教師評價的標準與指標體系,如專業(yè)知識傳授能力評價、專業(yè)外語傳授能力評價、課堂組織能力評價、教學(xué)績效評價等。
目前,很多院校環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)研究生專業(yè)英語的教學(xué)情況不容樂觀。在很多研究生培養(yǎng)方案中,雖然開設(shè)有專業(yè)英語課程,但一方面,研究生的外語基礎(chǔ)較差,在專業(yè)英語的學(xué)習(xí)上難度較大;另一方面,專業(yè)英語的教學(xué)內(nèi)容隨意性太大,不利于學(xué)生的系統(tǒng)學(xué)習(xí)和提高??紤]到以上問題,有些院校的培養(yǎng)方案取消了專門的專業(yè)英語課程,改為專業(yè)英語文獻精讀,由研究生導(dǎo)師指導(dǎo)完成。然而,這又帶來了新的問題:一方面,部分教師本身的英語水平有限,對學(xué)生無法起到較好的指導(dǎo)作用;另一方面,部分研究生導(dǎo)師思想上存在一個誤區(qū),即過于重視實驗研究,而有意無意忽視文獻閱讀。由此可見,改革環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)研究生專業(yè)英語教學(xué)模式,提高研究生的專業(yè)英語水平,已經(jīng)成為一個迫在眉睫的問題。有鑒于此,本文對環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)碩士研究生的英語教學(xué)模式進行了初步探索,以期為該專業(yè)的英語教學(xué)改革提供一個有益的參考。
一、課程體系的設(shè)置
目前,許多高校分別開設(shè)有專業(yè)英語課程,用于研究生的英語教學(xué)。這兩門課程各有側(cè)重,《專業(yè)英語》側(cè)重于教授基本的專業(yè)術(shù)語和英語表達方式,文獻精讀用于培養(yǎng)學(xué)生的英文文獻閱讀和理解能力。另外,大多數(shù)院校均設(shè)置有《環(huán)境科學(xué)進展》等專業(yè)提高課程,用于讓研究生對于學(xué)科當前的最新動態(tài)有所把握。在筆者看來,這三門課程應(yīng)該并存,形成互補。建議研究生的第一學(xué)期開設(shè)《專業(yè)英語》課程(36學(xué)時,2學(xué)分),待學(xué)生掌握了環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)的英語基本詞匯和表達方式后,于第二學(xué)期開設(shè)《環(huán)境科學(xué)(工程)》進展雙語課程(36學(xué)時,2學(xué)分),一方面加強學(xué)生對于專業(yè)英語詞匯和表達方式的掌握,另一方面使學(xué)生對于本專業(yè)的最新動態(tài)和進展有所了解,強化其專業(yè)知識。第三學(xué)期則開設(shè)《文獻精讀》課程(2學(xué)分),以講座和討論的形式,貫穿整個學(xué)期,提高學(xué)生的英文閱讀理解和口語表達能力。
二、教學(xué)內(nèi)容的選擇與學(xué)時安排
(一)《專業(yè)英語》的教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時安排
建議選用英文原版教材。以IntroductiontoEnvironmentalEngineering(Davis&Cornwell,F(xiàn)ourthEdition)為例,建議教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時安排如下:
Chapter1Introduction/引論(4學(xué)時)
Chapter2Hydrology/水文學(xué)(4學(xué)時)
Chapter3WaterTreatment/水處理(5學(xué)時)
Chapter4WaterQualityManagement(5學(xué)時)
Chapter5WastewaterTreatment/廢水處理(6學(xué)時)
Chapter6AirPollution/空氣污染(6學(xué)時)
Chapter7NoisePollution/噪聲污染(2學(xué)時)
Chapter8SolidWasteManagement/固體廢物管理(2學(xué)時)
Chapter9HazardousWasteManagement/危險廢物管理(2學(xué)時)
(二)《環(huán)境科學(xué)(工程)進展》的教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時安排
建議選用Science、Nature、EnvironmentalScience&Technology等環(huán)境科學(xué)與工程領(lǐng)域的權(quán)威雜志上最近3~5年的文獻,內(nèi)容建議涵蓋如下領(lǐng)域。
1.大氣環(huán)境科學(xué)與工程進展,內(nèi)容包括大氣污染物源及污染物排放特征,污染物在大氣環(huán)境中的遷移、轉(zhuǎn)化與主要大氣環(huán)境要素的關(guān)系等。
2.水環(huán)境科學(xué)與工程進展(Advancesinaquaticenvironmentalscienceandengineering,6學(xué)時),內(nèi)容包括地表水與地下水污染(pollutionofsurfacewaterandgroundwater)、污染物在地表水和地下水體中的遷移轉(zhuǎn)化transportandtransformationofpollutantsinsurfacewaterandgroundwater)、水體大量與痕量污染物的去除技術(shù)(Removalofmacro-andmicro-pollutantsfromcontaminatedwater)等。
3.土壤環(huán)境科學(xué)進展(Advancesinsoilenvironmentalscience,6學(xué)時),內(nèi)容包括土壤污染物的來源、污染物在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化(sources,transportandtransformationofpollutantsinsoilenvironment)等。
4.持久性污染物在環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化和歸趨(Transport,transformationandfateofpersistentpollutantsintheenvironment,6學(xué)時),內(nèi)容包括重金屬和持久性有機污染物在水環(huán)境和土壤環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化與歸趨(transport,transformationandfateofheavymetalsandpersistentorganicpollutantsinaquaticandsoilenvironments)。
5.環(huán)境污染修復(fù)研究進展(Advancesinenvironmentalremediation,6學(xué)時),內(nèi)容包括水體(地表水、地下水)污染修復(fù)技術(shù)進展(Advancesinremediationtechniquesforpollutedaquaticenvironment)和土壤污染修復(fù)研究進展(Advancesinremediationtechniquesforpollutedsoil)。
6.綠色化學(xué)與低碳工業(yè)(Greenchemistryandlow-carbonindustry,6學(xué)時)。以全球氣候變暖與環(huán)境污染的關(guān)系為出發(fā)點,介紹綠色化學(xué)和低碳工業(yè)的最新研究成果以及應(yīng)用前景(Beginningwiththerelationshipbetweenglobalwarmingandenvironmentalpollution,introducingthestate-of-artachievementsandapplicationsingreenchemistryandlow-carbonindustry)。
(三)《文獻精讀》的教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時安排
該課程內(nèi)容應(yīng)該與研究生的具體研究方向密切相關(guān),兼顧其他研究方向,故其具體內(nèi)容由指導(dǎo)教師確定,但是應(yīng)滿足如下要求:應(yīng)該閱讀不少于10篇英文文獻;應(yīng)選擇頂級學(xué)術(shù)刊物的綜述性文章和最新研究進展的文章各5篇,使得學(xué)生在學(xué)習(xí)英語的同時,對于本學(xué)科方向的研究現(xiàn)狀及最新進展形成鮮明的認識;應(yīng)該滿足精讀的要求,即對于專業(yè)詞匯應(yīng)該掌握;對于難句、長句,應(yīng)該學(xué)會分析其句法結(jié)構(gòu)和邏輯關(guān)系;應(yīng)該能夠提煉出文章的主要研究內(nèi)容和成果;熟悉學(xué)術(shù)文獻的寫作框架和模式。
三、教學(xué)方式
(一)《專業(yè)英語》的教學(xué)方式
以漢語講授英語詞匯及語法現(xiàn)象為主,鼓勵學(xué)生使用英語提問和回答問題,提高學(xué)生的口語和聽力水平。布置適當?shù)碾S堂作業(yè)和課后作業(yè),要求學(xué)生使用英語來做題和回答問題,鍛煉其寫作能力。
(二)《環(huán)境科學(xué)進展》的教學(xué)方式
采用雙語教學(xué)?;脽羝ㄗh采取全英文形式,教師講課以英語為主、漢語為輔。建議英語與漢語的比例為7∶3。使用英語提問并要求學(xué)生用英語回答,鼓勵學(xué)生與教師的相互呼應(yīng)。布置適當?shù)碾S堂作業(yè)和課后作業(yè),要求學(xué)生使用英語來做題和回答問題,鍛煉其寫作能力。
(三)《文獻精讀》的教學(xué)方式
一學(xué)期內(nèi),應(yīng)組織不少于5次的學(xué)術(shù)講座,講座應(yīng)該以學(xué)生為主,學(xué)生主要使用英語講述其所閱讀的文獻,全體碩士生及其導(dǎo)師參與討論、點評,指出其不足之處,促進學(xué)生進步。
四、結(jié)語
如何提高環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)研究生的英語水平是當前許多高校面臨的一項挑戰(zhàn)。以往的經(jīng)驗已經(jīng)表明,單次英語課程的教學(xué),對于研究生英語水平的提高幫助有限。改變現(xiàn)有的教學(xué)模式,設(shè)置自成體系的多門課程,結(jié)合互相補充、互相助益的教學(xué)內(nèi)容與方式,對于全面提高研究生的專業(yè)英語水平,應(yīng)該是十分有益的。
關(guān)鍵詞:環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè);應(yīng)用型;培養(yǎng)模式;創(chuàng)新
一、引言
“我國環(huán)境科學(xué)專業(yè)高等教育始于20世紀70年代”,在50年的發(fā)展歷程中不斷探索人才培養(yǎng)模式,逐漸發(fā)展成為一門具有廣泛研究領(lǐng)域和豐富教學(xué)內(nèi)容的學(xué)科。當前,高校畢業(yè)生就業(yè)不容樂觀,環(huán)境科學(xué)專業(yè)也面臨著嚴峻的就業(yè)形勢,為了適應(yīng)社會及環(huán)保行業(yè)對專業(yè)人才的需求,高校環(huán)境科學(xué)專業(yè)急需探索出培養(yǎng)創(chuàng)新專業(yè)人才的路徑,強化實踐應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。
二、以社會及行業(yè)需求為導(dǎo)向,優(yōu)化人才培養(yǎng)方案
高校環(huán)境工程專業(yè)是為適應(yīng)輕化工行業(yè)清潔生產(chǎn)和末端治理需要應(yīng)運而生的,在近20年的辦學(xué)過程中,該專業(yè)始終以社會及行業(yè)發(fā)展需要為目標,遵循高等教育發(fā)展規(guī)律,逐步改革人才培養(yǎng)方案,優(yōu)化人才培養(yǎng)體系,適應(yīng)行業(yè)發(fā)展對人才能力培養(yǎng)的需要。專業(yè)創(chuàng)辦以來,堅持理論教學(xué)、生產(chǎn)實踐和科學(xué)研究三結(jié)合的教學(xué)原則,在基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課、專業(yè)課中加強實踐性教學(xué),突出對工程實踐能力的培養(yǎng)。在生產(chǎn)實習(xí)中,系、教研室主任和科任老師帶隊,深入現(xiàn)場指導(dǎo),使學(xué)生在現(xiàn)場教學(xué)中學(xué)到了生產(chǎn)技術(shù)與操作技能,人才培養(yǎng)方案強調(diào)專業(yè)性,注重實踐技能的培養(yǎng)。
三、以市場需求為導(dǎo)向,優(yōu)化課程體系設(shè)置
(一)合理設(shè)置課程體系
“作為培養(yǎng)目標的具體化實施體系,課程體系建構(gòu)學(xué)生的素質(zhì)結(jié)構(gòu)、能力結(jié)構(gòu)、知識結(jié)構(gòu),在人才培養(yǎng)過程中起著舉足輕重的作用”。根據(jù)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標科學(xué)合理設(shè)置課程體系,能夠促進學(xué)生在常規(guī)學(xué)習(xí)中夯實基礎(chǔ)、培養(yǎng)能力、積極實踐,錘煉自身,適應(yīng)專業(yè)發(fā)展要求。合理設(shè)置課程體系,既要包含體育、外語、人文社會科學(xué)等通識類學(xué)科,又要包含生態(tài)學(xué)、環(huán)境監(jiān)測與分析、分析化學(xué)等學(xué)科專業(yè)課程;既要有科學(xué)文化知識的學(xué)習(xí),又要有集中實踐環(huán)節(jié);既要有必修課程夯實專業(yè)知識,又要有選修課程,給予學(xué)生根據(jù)興趣、特長與未來發(fā)展方向?qū)崿F(xiàn)個性化發(fā)展的機會與平臺。此外,課程設(shè)置并不是一成不變的,要隨著社會需求和專業(yè)發(fā)展不斷調(diào)整課程結(jié)構(gòu),隨時增加或者刪除科目,突出學(xué)校專業(yè)特色和市場引領(lǐng),以適應(yīng)不斷變化的社會需求。
(二)重視專業(yè)課程設(shè)置
為了培養(yǎng)學(xué)生具備扎實的專業(yè)知識、專業(yè)技能和創(chuàng)新精神,本專業(yè)開設(shè)了專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)方向課。專業(yè)基礎(chǔ)課包括:電子電工、無機及分析化學(xué)、無機及分析化學(xué)實驗、有機化學(xué)、有機化學(xué)實驗、物理化學(xué)、物理化學(xué)實驗、儀器分析、儀器分析實驗、環(huán)境學(xué)導(dǎo)論、環(huán)境生物學(xué)、環(huán)境生物實驗、環(huán)境化學(xué)、環(huán)境化學(xué)實驗、環(huán)境工程原理、環(huán)境地學(xué)、環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測實驗、水處理工程、大氣污染控制工程、環(huán)境科學(xué)與工程實驗。專業(yè)方向課分為兩個方向——環(huán)境工程方向和環(huán)境科學(xué)方向。其中環(huán)境工程方向包括固體廢物處理與處置、物理性污染控制、環(huán)境質(zhì)量評價、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基礎(chǔ);環(huán)境科學(xué)方向包括環(huán)保設(shè)備的設(shè)計與應(yīng)用、飲用水處理工藝與工程、環(huán)境法學(xué)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基礎(chǔ)。學(xué)生可以根據(jù)的自己的愛好和規(guī)劃選擇除“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基礎(chǔ)”之外的任意三門專業(yè)方向課程。
(三)重視生產(chǎn)實習(xí)
生產(chǎn)實習(xí)是讓學(xué)生通過參加環(huán)境保護方面的實際工作,檢驗自己所學(xué)專業(yè)知識,了解書本知識與實際生產(chǎn)需要的聯(lián)系與區(qū)別,體驗自己所學(xué)知識的局限性和實際工作所需知識的多樣性,從而提高其學(xué)習(xí)專業(yè)知識的自覺性和學(xué)習(xí)的主動性,為其將來參加工作、選擇就業(yè)方向打下良好的基礎(chǔ)。因此,將生產(chǎn)實習(xí)的時間延長為一個學(xué)期,學(xué)生就有將近半年的時間到生產(chǎn)第一線,提煉知識、拓展視野、鍛煉能力。這充分體現(xiàn)了理論教學(xué)與實踐訓(xùn)練并重的思想,強化了學(xué)生應(yīng)用能力、創(chuàng)新意識和實踐能力的培養(yǎng),也為其畢業(yè)論文設(shè)計打下堅實的基礎(chǔ)。
四、構(gòu)建創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式
(一)探索出一種校企聯(lián)合、合作育人的有效模式
1)校企聯(lián)合,共同制訂人才培養(yǎng)方案。環(huán)境工程專業(yè)本科人才培養(yǎng)方案在修訂過程中,邀請相關(guān)產(chǎn)業(yè)、行業(yè)技術(shù)人員和校內(nèi)專業(yè)教師組成“環(huán)境工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案修訂小組”,共同研討、制定人才培養(yǎng)目標、畢業(yè)要求,制訂與生產(chǎn)實踐需求、社會發(fā)展需要相結(jié)合的培養(yǎng)方案、課程體系和實踐體系。通過校企聯(lián)合,對專業(yè)課程體系進行整體優(yōu)化,對部分課程進行合并和增刪,以適應(yīng)專業(yè)技術(shù)的提升和行業(yè)發(fā)展需求對環(huán)境工程專業(yè)人才培養(yǎng)的新要求。2)校企聯(lián)合,共同參與人才培養(yǎng)過程。在理論教學(xué)過程中,聘請環(huán)境工程行業(yè)及知名企業(yè)的總經(jīng)理、高級技術(shù)主管、核心研發(fā)人員來學(xué)校對學(xué)生進行學(xué)術(shù)報告、專業(yè)講座、專業(yè)教育、理論授課,帶來最新的行業(yè)發(fā)展信息,使學(xué)生及時掌握專業(yè)發(fā)展的動態(tài)與市場需求。在實踐教學(xué)過程中,聘請企業(yè)相關(guān)技術(shù)人員作為實踐教學(xué)的指導(dǎo)教師,實行雙導(dǎo)師制,共同指導(dǎo)學(xué)生進行實踐訓(xùn)練,提高他們的工程實踐能力。3)校企聯(lián)合,共建實習(xí)實訓(xùn)基地。按照環(huán)境工程專業(yè)的發(fā)展趨勢,在企業(yè)內(nèi)建設(shè)相對穩(wěn)定的實習(xí)基地和產(chǎn)學(xué)研基地。實踐過程中,企業(yè)和學(xué)校共同確定實踐崗位與課程體系,安排實踐指導(dǎo)老師,出具實踐鑒定報告,接受或推薦實踐學(xué)生就業(yè),較好地保證了實踐教學(xué)效果。4)校企聯(lián)合,共建人才培養(yǎng)信息反饋機制。通過校企合作,建立了環(huán)境工程專業(yè)人才培養(yǎng)信息反饋機制。在人才培養(yǎng)需求上,企業(yè)及時將市場需求動態(tài)反饋給學(xué)校,校內(nèi)教學(xué)及時根據(jù)用人單位的反饋意見對教學(xué)內(nèi)容不斷進行調(diào)整;在人才培養(yǎng)質(zhì)量方面,由學(xué)校與企業(yè)共同制定考核與評價標準,在學(xué)生學(xué)習(xí)期間對學(xué)生進行動態(tài)考核與評價,切實保證實踐教學(xué)效果。5)校企聯(lián)合,共建人才培養(yǎng)激勵機制。環(huán)境工程專業(yè)除了設(shè)立校內(nèi)獎學(xué)金,還廣泛設(shè)立企業(yè)獎學(xué)金,校企聯(lián)合共建人才培養(yǎng)激勵途徑。
(二)強化專業(yè)實踐模塊
作為緊跟時代潮流發(fā)展、不斷動態(tài)變化的應(yīng)用學(xué)科,環(huán)境科學(xué)時刻在發(fā)生日新月異的變化,不論是在生態(tài)發(fā)展層面、學(xué)術(shù)層面、企業(yè)實踐層面,抑或是高校教學(xué)層面。因此,環(huán)境科學(xué)教學(xué)應(yīng)當緊跟發(fā)展潮流,注重專業(yè)實踐,使學(xué)生在學(xué)習(xí)階段就能參與實驗室、實習(xí)、實訓(xùn),得以鍛煉和提高。首先,強化專業(yè)實踐模塊,可以引入項目化教學(xué),學(xué)生在課程中能夠根據(jù)某一相對獨立的項目展開學(xué)習(xí),充分發(fā)揮能動性和創(chuàng)造性,強化基本技能訓(xùn)練;其次,可以組織技能比賽、開設(shè)校級科研項目,一方面能夠替代傳統(tǒng)的作業(yè)訓(xùn)練,另一方面,專業(yè)的評審隊伍和結(jié)果能夠使學(xué)生得到反饋、取得更大進步。
[關(guān)鍵詞]環(huán)境;綠色化學(xué);教學(xué);教學(xué)方法
[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437(2017)04-0044-02
綠色化學(xué),也被稱為環(huán)境友好化學(xué),清潔化學(xué)或無污染化學(xué),主要是指在化學(xué)品的設(shè)計、制造和使用過程中,利用一系列的原則來減少、甚至消除有毒有害物質(zhì)的使用或在過程中的生成的化學(xué)。綠色化學(xué)的核心是“原子經(jīng)濟性”,基本原理是公認的十二原則。綠色化學(xué)是更高層次的環(huán)境友好化學(xué),與環(huán)境保護不同,綠色化學(xué)不是被動地治理環(huán)境污染,而是主動地防止化學(xué)污染,是從物質(zhì)產(chǎn)生的源頭控制廢物的產(chǎn)生,減少對環(huán)境的污染。所以綠色化學(xué)對環(huán)境保護及社會的可持續(xù)發(fā)展具有重要的指導(dǎo)意義, 這與現(xiàn)代化工工業(yè)發(fā)展趨勢相吻合。
一、綠色化學(xué)課程教學(xué)的意義
大學(xué)生是我國科學(xué)技術(shù)未來的生力軍,在大學(xué)課程中開設(shè)綠色化學(xué)課程,通過相關(guān)的教學(xué)活動培養(yǎng)大學(xué)生的環(huán)境保護意識,有利于從根本上防止污染,有利于實現(xiàn)社會可持續(xù)發(fā)展。作為化學(xué)教育工作者,我們有責任和義務(wù)將綠色化學(xué)及相關(guān)知識引入高等教育知識體系中,并系統(tǒng)傳授給學(xué)生。
隨著對綠色化學(xué)科學(xué)研究的不斷深入,綠色化學(xué)的思想和觀念逐步為人們接受,并被引入高校教W活動中,很多高校都開設(shè)了綠色化學(xué)課程。綠色化學(xué)作為一門新的課程,具有涉及知識面廣、綜合性強的特點。與化學(xué)其他課程不同,綠色化學(xué)沒有完善的知識體系和教學(xué)大綱,因此如何結(jié)合時代特點和專業(yè)知識,為大學(xué)生講授綠色化學(xué)課程,是任課教師在教學(xué)過程中面臨的主要問題。作者從2009年開始在江蘇師范大學(xué)為環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生講授綠色化學(xué)課程,在教學(xué)過程中積累了一些經(jīng)驗,進行了一些有益的嘗試。
二、綠色化學(xué)課程教學(xué)方法的探索
針對綠色化學(xué)的課程特點,我們對其教學(xué)方法進行了以下探索。
(一)精選教學(xué)內(nèi)容 啟發(fā)學(xué)生的興趣
綠色化學(xué)是一門新興的學(xué)科,發(fā)展很快,但沒有較為成熟的教材,需要教師根據(jù)教學(xué)目標選取教學(xué)內(nèi)容。這也為教師提供了一定的自由空間,教師可以結(jié)合自己的科研方向和學(xué)術(shù)思想、提供最新的學(xué)術(shù)動態(tài)。另一方面,綠色化學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容與有機化學(xué)聯(lián)系緊密,涉及很多有機合成反應(yīng)的方法和條件,如果只進行抽象的講解,學(xué)生容易感到枯燥乏味。因此在教學(xué)過程中,應(yīng)適時地結(jié)合實際生活,用生動的實例充實課堂教學(xué),展現(xiàn)綠色化學(xué)在現(xiàn)代生活中的重要作用,進而激發(fā)學(xué)生對這門課程的學(xué)習(xí)興趣。例如,介紹“白色污染”及解決措施,這樣學(xué)生就會對綠色化學(xué)有更加充分的了解,也能夠加深學(xué)生對綠色化學(xué)在日常生活中的實用性和重要性的認識。
綠色化學(xué)是一門交叉學(xué)科,發(fā)展速度很快,而且涉及很多化學(xué)相關(guān)領(lǐng)域, 因此我們在滿足教學(xué)基本要求的前提下, 采用靈活多樣的教學(xué)形式,并經(jīng)常對教學(xué)內(nèi)容進行更新。比如在課堂教學(xué)中,根據(jù)學(xué)生的接受情況,將一些相關(guān)的具有應(yīng)用價值的最新研究成果添加到教學(xué)內(nèi)容中。另外,也可以利用學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫資源來提供關(guān)于綠色化學(xué)的最新科研成果的鏈接,以便學(xué)生隨時閱覽、學(xué)習(xí),讓學(xué)生了解綠色化學(xué)的研究動態(tài)及最新進展,提高學(xué)生對該門課程的學(xué)習(xí)興趣,增強他們對新問題的求知欲望,使學(xué)生獲取更多的知識。
(二)多種教學(xué)方法結(jié)合使用,啟發(fā)學(xué)生思考
傳統(tǒng)的課堂教學(xué)主要是“講解―接受型”教學(xué)模式,教師是教學(xué)信息的主動發(fā)出者,學(xué)生則是被動地接受知識,這種教學(xué)中師生的互動交流少,教學(xué)氣氛沉悶,也阻礙了學(xué)生主動學(xué)習(xí)的積極性和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。相比之下,研究性教學(xué)是深受廣大師生歡迎的教學(xué)方式,可以將課程的內(nèi)容轉(zhuǎn)變成生活、生產(chǎn)或科學(xué)中的實際問題,以學(xué)生為中心,在教師的引導(dǎo)下按照科學(xué)研究的模式來分析、解決這些問題,最終達到學(xué)生獲取知識、提高能力的一種教學(xué)過程。
在研究性課堂教學(xué)中,教師作為指導(dǎo)者,在設(shè)定的問題情境中要引導(dǎo)學(xué)生主動思考問題, 幫助學(xué)生找到解決問題的辦法,這種教學(xué)方式有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。如在講授綠色溶劑技術(shù)這個章節(jié)時,我們讓學(xué)生在課前查閱相關(guān)的文獻資料,了解有關(guān)的科學(xué)前沿內(nèi)容。在該章節(jié)的課堂教學(xué)過程中, 可以將這節(jié)課的10~15 分鐘左右的時間留給學(xué)生介紹自己的學(xué)習(xí)體會,以及對綠色溶劑技術(shù)的理解,分組進行討論,以提高他們的學(xué)習(xí)主動性,強化學(xué)生的科學(xué)思維方式。這種自主學(xué)習(xí)可以讓學(xué)生體會到學(xué)習(xí)的樂趣,同時也鍛煉了學(xué)生文獻查閱和使用網(wǎng)絡(luò)資源的能力。課堂教學(xué)和學(xué)生自主學(xué)習(xí)的有機結(jié)合可以有效地提高教學(xué)效果,有利于培養(yǎng)創(chuàng)新性人才。
作為一門專業(yè)課,綠色化學(xué)每節(jié)課要傳遞的信息量非常大,多媒體教學(xué)技術(shù)的運用大大提高了綠色化學(xué)課程的學(xué)習(xí)效率。但是,多媒體教學(xué)的缺點是容易導(dǎo)致學(xué)生一直處于抄筆記的狀態(tài),沒有時間去消化和思考教師講授內(nèi)容,不能和教師互動,只能被動接受課堂內(nèi)容。所以要改善教學(xué)效果,就應(yīng)該結(jié)合本課程的特點以及學(xué)生的實際情況,合理地使用多媒體教學(xué)手段,注意不同教學(xué)手段間的配合使用。
課堂教學(xué)是學(xué)生學(xué)習(xí)綠色化學(xué)的主要場所,但豐富多彩和形式多樣的課外活動是對課堂教學(xué)的良好補充,將二者有效結(jié)合起來,能夠起到事半功倍的效果。為全面提高學(xué)生的綠色化學(xué)素質(zhì),我們一方面組織學(xué)生到學(xué)校的實習(xí)基地,有合作的化工廠或制藥公司參觀調(diào)查并進行交流。另一方面,通過課外實驗教學(xué)來配合課堂教學(xué)進行綠色化學(xué)教育,讓學(xué)生在具體的實驗過程中進一步強化綠色化學(xué)觀念,如在環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生的研究設(shè)計性實驗中分別采用有機溶劑和離子液體為反應(yīng)介質(zhì)合成一些有機化合物,讓學(xué)生對兩種合成方法進行比較。這樣不僅能鍛煉學(xué)生的動手能力,而且能使他們用理論聯(lián)系實際,真正感受到環(huán)境污染帶來的危害性,增加他們迫切保護環(huán)境的積極性。另外在畢業(yè)設(shè)計和課程設(shè)計中有意識按綠色化學(xué)要求進行,開展專題講座,環(huán)保展覽宣傳等,讓綠色化學(xué)融入人才培養(yǎng)全過程,增強學(xué)生的環(huán)保意識。
(三)建立合理的考核機制,注意與學(xué)生的互動和反饋
在教學(xué)過程中,我們發(fā)現(xiàn)一些學(xué)生上課聽講不認真,主動學(xué)習(xí)積極性低,部分學(xué)生為了獲得更高的平時成績,抄襲別人的作業(yè)。因此,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,優(yōu)化考核體系顯得尤為重要。
綠色化學(xué)課程的最終成績包括課程論文成績和平時成績兩部分。在每學(xué)期的授課中,我們通常在完成課堂教學(xué)任務(wù)前給出課程論文的具體要求,要求學(xué)生根據(jù)綠色化學(xué)課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容,結(jié)合課程論文的具體要求,查找和閱讀有關(guān)的文獻,綜合運用所學(xué)知識,整理和撰寫課程論文??紤]到學(xué)生的實際情況,在這個環(huán)節(jié)通常也會給出一些相關(guān)指導(dǎo),如每個數(shù)據(jù)庫的使用教程和視頻等,課程論文的完成很好地培養(yǎng)了學(xué)生檢索文獻、閱讀文獻、分析問題和解決問題的能力,也為環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生的畢業(yè)論文設(shè)計打下了良好的基礎(chǔ)。
綠色化學(xué)的平時成績一般由出勤率,作業(yè)和課堂表現(xiàn)構(gòu)成。不同于其他化學(xué)類課程的考核方式,在綠色化學(xué)課程的考核中,我們將學(xué)生在課堂教學(xué)中的表現(xiàn)以及課后心得體會也計入平時成績。如在某些章節(jié)的課堂教學(xué)前,對學(xué)生進行分組,給每組學(xué)生布置一些題目,課堂教學(xué)中,每組可派出代表對相關(guān)問題給出解答,組與組之間可以互相提問。學(xué)生通過這個環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)可以更好地了解相關(guān)教學(xué)內(nèi)容的背景知識,更深刻地掌握教學(xué)知識點。教師根據(jù)每組學(xué)生的表現(xiàn)進行打分,并將這部分成績計入平時成績中。課程結(jié)束后,每個參與的學(xué)生都要總結(jié)該課程的學(xué)習(xí)心得體會,對課程進行簡單的評價并給出自己的意見和建議,這部分內(nèi)容也作為平時成績的一部分。以上教學(xué)活動的開展,一方面可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,另一方面學(xué)生給出的意見和建議可以督促任課教師改進教學(xué)方法,提高教學(xué)水平。在這門課程中,部分評價意見如下:1.綠色化學(xué)這門課跟我們的生活關(guān)系密切,感覺很有用;2.課堂上老師舉的例子很生動,學(xué)到了很多東西,擴展了知識面;3.通過準備課程論文,感覺自己查閱文獻的能力提高了;4.喜歡老師的講課,內(nèi)容吸引人,但是有部分反應(yīng)有機化學(xué)里沒學(xué)過,能否多講一些。
總的來看,學(xué)生對這門課程的關(guān)注程度高,總體滿意程度也比較高。
三、結(jié)語
綠色化學(xué)是一門面向21 世o的高層次化學(xué),它體現(xiàn)了化學(xué)、科學(xué)技術(shù)、社會之間的相互影響和聯(lián)系。在綠色化學(xué)教學(xué)中,教師采用研究性教學(xué)的方式,能幫助學(xué)生獲得相關(guān)的知識、技能和能力,有助于學(xué)生培養(yǎng)創(chuàng)造性思維,從而更好地理解人與自然、人與社會、人與人之間的相互依存關(guān)系, 激發(fā)其社會責任感。
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