“污染環(huán)境生物修復”課程“工程環(huán)形”教學模式探索

“污染環(huán)境生物修復”課程“工程環(huán)形”教學模式探索［摘要］針對“污染環(huán)境生物修復”課程學習過程中學生工程感性認知不足、學習自主性不強、實際應用能力欠缺等狀況，反思傳統(tǒng)教學過程中存在的教學與實際工程脫節(jié)、重知識傳遞輕工程應用等問題-從學生需求和社會需要出發(fā)，創(chuàng)建“工程環(huán)形”教學模式，在課堂教學前實施專業(yè)實習，使學生對修復工程有直觀認識,繼而在課堂中學習修復理論、修復技術和工程案例，隨后設定污染場景進行修復設計，最后在工程現(xiàn)場就設計進行對比檢驗，從而完成環(huán)形教學過程-教學實踐表明，“工程環(huán)形”教學模式能夠有效解決教學中的難點問題，可顯著提高學生的積極性和教學效果。［關鍵詞］污染環(huán)境生物修復;教學模式;課程改革一、 課程背景近年來，隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，污染環(huán)境的修復問題日益突出，亟須培養(yǎng)一批優(yōu)秀的環(huán)境修復專業(yè)人才從事生態(tài)文明建設⑴。“污染環(huán)境生物修復”是一門面向環(huán)境科學、環(huán)境工程和生態(tài)學等專業(yè)高年級本科生開設的專業(yè)課程,專門培養(yǎng)學生運用生物修復技術解決受損環(huán)境問題，具有較強的應用性⑵。本課程承接“微生物學”“環(huán)境監(jiān)測”“環(huán)境化學”“工程制圖”等課程,在這些課程內(nèi)容的基礎上,通過系統(tǒng)學習生物修復理論和修復技術，提升生物修復的設計技能，培養(yǎng)解決實際工程問題的專業(yè)能力⑶。二、 教學難點（一）實際工程難結合傳統(tǒng)工程學科教學多以傳授理論知識為主，不利于學生工程認知的建構和工程思維的培養(yǎng)“，5］o缺乏工程感性認知，則容易導致學生死記硬背，考完即忘。課堂教學中，教師通常也以知識講解為主，容易忽視學科前沿發(fā)展、社會工程需求、環(huán)境熱點事件等學生應當關注的實際問題，難以培養(yǎng)實際工程技能。因此，如何結合課程內(nèi)容，緊密聯(lián)系工程實際，幫助學生解決“怎樣用”的難題是解決問題的關鍵所在。（二） 學生學習難自主學生對“課堂學、被動學”的傳統(tǒng)教學模式較為習慣，尤其面對紛繁復雜的實際環(huán)境污染問題和工程解決方法，常常感到茫然不知所措,容易產(chǎn)生畏難情緒。因此,如何運用有效的教學方法和技巧激發(fā)學生自主學習意識，結合環(huán)境污染問題主動思索實際解決辦法，是教師面臨的重要挑戰(zhàn)。（三） 實踐訓練難實施“污染環(huán)境生物修復”課程的理解與掌握需要前期積累大量的基礎知識，因此該課程通常只能安排在大三甚至大四。該學習階段的學生面臨考研、就業(yè)等壓力，時間比較緊張,難以實施系統(tǒng)性的工程實習和實踐，導致學生對生物修復工程的現(xiàn)場認知更為缺乏。因此，如何利用課前專業(yè)實習使學生接觸實際工程，形成工程感性印象，是實踐訓練的重點所在。三、課程教學新目標設定基于社會和企業(yè)調(diào)研，根據(jù)企事業(yè)單位對環(huán)境修復人才的要求，將課程教學目標分為理論、技

術和應用三個新的層次，各層次逐級遞進,使學生能夠在掌握理論知識的前提下，形成一定的工程應用能力。理論目標中，主要通過課堂教學，使學生能夠理解污染物在環(huán)境中的降解過程及其影響因素，以及生物修復過程的基礎理論，為深入了解和掌握具體修復技術提供理論支撐。技術目標方面,要求學生掌握地下水、地表水、土壤、大氣等受損環(huán)境中主要的典型生物修復技術，以及根據(jù)污染場地特征和修復技術特點，篩選出適合的修復技術。應用目標提出更高要求，需要學生通過案例分析和現(xiàn)場觀摩，達到生物修復技術的靈活應用，并具備初步修復工藝設計的能力,培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維能力。四、“工程環(huán)形”教學模式及舉措（一）“工程環(huán)形”教學模式針對教學過程中學生對工程感性認知不足的缺陷，我們創(chuàng)建了“工程環(huán)形”教學模式見圖D。該模式設計的教學流程為:在課堂教學前即帶領學生對修復現(xiàn)場進行觀摩,使學生對修復工程有直觀印象，然后在課堂教學中學習具體的修復理論、技術和案例，并針對模擬污染場景進行修復設計，最后到工程現(xiàn)場將實際工程與修復設計進行對比，從而建立起“工程環(huán)形”教學模式。借助這一模式，在教學前就能讓學生接觸到實際工程，觀測到污染物的消失過程，激發(fā)學生的好奇心和學習興趣。教學中再對工程技術逐層鋪墊，層層遞進,使學生循序漸進地掌握修復工程知識，并能將修復技術和工程設計進行結合,就身邊環(huán)境問題自主進行修復設計與思考。（二）教學舉措讓學生接觸到真實的修復工程，這是“工程環(huán)形”教學模式實施的一個重要條件。在教學中需充分利用現(xiàn)有各類實習實踐基地，以及與企事業(yè)單位的科研合作，篩選出適合的實習工程，使學生能到最新的工程現(xiàn)場學習。另外，教師的工程素養(yǎng)也是該教學模式實施的另外一個重要條件。為更好地指導學生的專業(yè)實習，教師需參加較多的專業(yè)學術會議、教師培訓，以充分了解修復技術前沿發(fā)展動向，引領學生的工程實習。在具備以上兩個基礎條件后，我們采用了以下具體教學舉措來實現(xiàn)工程環(huán)形教學過程。工程遞進學習。以工程教育為主線，結合核心知識網(wǎng)絡，重組知識體系，有機融入工程現(xiàn)場知識，塑造工程遞進學習內(nèi)容體系，形成現(xiàn)場認知一理論知識一工程技術一修復設計一現(xiàn)場對比的螺旋式學習，以解決課程難度大、學時有限、理論性強、應用不足的問題。在課堂教學前帶領學生現(xiàn)場參觀環(huán)境修復工程，使學生對修復場地、修復材料和修復效果等產(chǎn)生感性認識，也使學生對環(huán)境修復有基本了解，降低后續(xù)理論知識和工程技術學習的難度。待工程技術部分學習結束后，再根據(jù)己建工程設定設計場景，讓學生進行修復設計，并以工藝圖或效果圖的形式加以展示。設計完成后，帶領學生到己建工程現(xiàn)場學習，引導學生將自己的設計與實際工程進行對比，從對比中發(fā)現(xiàn)設計的優(yōu)缺點，從而提升設計技能和信心。通過工程遞進學習方式，使學生能夠由淺入深逐漸接觸工程知識，有效克服畏難情緒，體會到了工程學習的探索性樂趣。工程遞進學習方式也直接體現(xiàn)了“工程環(huán)形”教學模式的優(yōu)勢。案例遞進學習。在學生就業(yè)時，許多環(huán)保公司會優(yōu)先錄用有工程經(jīng)驗的畢業(yè)生，但工程經(jīng)驗的獲得對于常年在校學習的學生而言是非常困難的。因而，鑒于學生工程經(jīng)驗缺乏的現(xiàn)狀，在教學中采用了工程案例逐步遞進式學習，使學生能夠較為快速地掌握一些工程經(jīng)驗。案例教學時,課程采用計算案例一實際案例一科研案例的教學程序，循序漸進地講解，使學生能夠掌握整體的工程實施流程。計算案例中，主要講解工程量的計算依據(jù)和推導過程，并以實際工程案例為范例，講解如何將計算所得的各種工程材料運用到設計過程中?？蒲邪咐饕v解新技術發(fā)明或新工程理論在科研課題中的應用狀況，引導學生了解修復技術的發(fā)展趨勢和熱點問題。在案例講解完成后，教師提供工程素材，讓學生進行案例講解和對比，進一步了解己建工程的特點，并啟發(fā)學生進行改進，激發(fā)學生的工程創(chuàng)造性。采用案例遞進學習，提升了“工程環(huán)形”教學模式的教學效果。教學內(nèi)容模塊化。將主要教學內(nèi)容設計為理論模塊、技術模塊、案例模塊和前沿模塊，以理論模塊和技術模塊為主要內(nèi)容。理論模塊主要講述修復理論，技術模塊則講述具體修復技術，案例模塊側重工程案例，前沿模塊主要介紹未來科技動態(tài)。每個模塊既相互獨立，其間的知識內(nèi)容又相互關聯(lián)，內(nèi)容結構形成前后相連的環(huán)形,便于學生學習，也便于學生進行知識應用。課程安排上，首先進行理論模塊學習，主要內(nèi)容為修復主體、修復環(huán)境、修復過程的講解。尤其應充分了解學生己學知識情況，針對性地補充地表水、地下水、土壤等環(huán)境的講解。然后在修復理論基礎上,進一步設置技術模塊的學習，掌握各個典型修復技術的發(fā)展過程、特點和應用。案例模塊和前沿模塊則穿插在理論模塊和技術模塊學習過程中，對一些重點內(nèi)容進行補充和強化。教學形式多樣化?！拔廴经h(huán)境生物修復”是一門綜合性很強的課程，需要靈活運用到較多的基礎知識,而學生往往會欠缺部分知識，這就需要利用多種教學形式開展自主學習。我們精心設計各種教學活動，以課堂為核心，將雨課堂、翻轉課堂、虛擬仿真等多種教學形式進行有機結合，讓學生能與學習內(nèi)容產(chǎn)生互動，增強自主學習能力。如土壤修復是課程的重點內(nèi)容之一，土壤修復技術講解前，學生必須掌握土壤學的基礎理論。但通常只有部分學生選修了土壤學,另外一些學生未曾學習該課程。課程學習中，教師會提前了解學生對土壤學的學習情況,再根據(jù)不同學生的掌握程度，分類推薦線上資源使學生進行自主學習并提出學習要求，然后在課堂上進行檢查并適當補充相關內(nèi)容，使學生都能夠在土壤修復技術學習前掌握土壤學的基本知識。同時，開展探索式學習，課前學生根據(jù)教師提供的成功與失敗案例進行獨立學習，再與小組成員進行探討分析,分工合作完成小組學習任務，再進行小組匯報展示，各小組間相互提問答疑，促使每個學生能夠深入?yún)⑴c，充分體現(xiàn)了學生的自主學習，解決了自我學習動力不足的問題，提高了學生學習積極性。考核方式多元化。采用“工程環(huán)形”教學模式，增加了教學內(nèi)容，也豐富了教學形式，使過程考核更為重要。課程在傳統(tǒng)考核方式基礎上,對過程考核方式也相應進行了改進。除書面評價外，還加入語言評價，引導學生能夠主動對工程設計和案例采用工程專業(yè)術語進行闡述。同時，基于小組探索式分工學習，在教師評價的基礎上，增加學生互評。學生互評包括組內(nèi)互評和小組互評,組內(nèi)互評主要是小組內(nèi)成員相互進行評分，使每個成員都承擔相應任務并保持較高學習積極性,小組互評則是各個小組間相互評分，使每個小組能夠相互競爭且相互借鑒。另外,課程還采用問卷調(diào)查和課堂測驗的方式，加強過程考核,促進學生能夠自行檢查學習進度，教師則能快速發(fā)現(xiàn)教學過程中的問題,及時調(diào)整教學方法。采用全面系統(tǒng)的評價體系，使學習效果能夠及時反饋，也讓學生、教師得以同步成長，更使環(huán)形教學過程的每個環(huán)節(jié)都能夠得到快速反饋。結語 出能解決實際問題的高素質(zhì)、創(chuàng)新型人才。隨著我國環(huán)境保護工作力度的增強，生物修復研究日新月異，新的修復技術不斷涌現(xiàn)[6,7]o“X程環(huán)形”教學模式能使學生密切追蹤專業(yè)發(fā)展趨勢,提高對新技術、新工程的了解,并增強工程認識和工藝設計能力。經(jīng)過教學創(chuàng)新后，學生對教學內(nèi)容配置、教師教學能力等滿意度都較高。學生認為新的教學模式能夠塑造和激發(fā)專業(yè)創(chuàng)新意識，工程設計水平明顯上升，