“污染環(huán)境生物修復(fù)”課程“工程環(huán)形”教學(xué)模式探索

“污染環(huán)境生物修復(fù)”課程“工程環(huán)形”教學(xué)模式探索［摘要］針對(duì)“污染環(huán)境生物修復(fù)”課程學(xué)習(xí)過程中學(xué)生工程感性認(rèn)知不足、學(xué)習(xí)自主性不強(qiáng)、實(shí)際應(yīng)用能力欠缺等狀況，反思傳統(tǒng)教學(xué)過程中存在的教學(xué)與實(shí)際工程脫節(jié)、重知識(shí)傳遞輕工程應(yīng)用等問題-從學(xué)生需求和社會(huì)需要出發(fā)，創(chuàng)建“工程環(huán)形”教學(xué)模式，在課堂教學(xué)前實(shí)施專業(yè)實(shí)習(xí)，使學(xué)生對(duì)修復(fù)工程有直觀認(rèn)識(shí),繼而在課堂中學(xué)習(xí)修復(fù)理論、修復(fù)技術(shù)和工程案例，隨后設(shè)定污染場(chǎng)景進(jìn)行修復(fù)設(shè)計(jì)，最后在工程現(xiàn)場(chǎng)就設(shè)計(jì)進(jìn)行對(duì)比檢驗(yàn)，從而完成環(huán)形教學(xué)過程-教學(xué)實(shí)踐表明，“工程環(huán)形”教學(xué)模式能夠有效解決教學(xué)中的難點(diǎn)問題，可顯著提高學(xué)生的積極性和教學(xué)效果。［關(guān)鍵詞］污染環(huán)境生物修復(fù);教學(xué)模式;課程改革一、 課程背景近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，污染環(huán)境的修復(fù)問題日益突出，亟須培養(yǎng)一批優(yōu)秀的環(huán)境修復(fù)專業(yè)人才從事生態(tài)文明建設(shè)⑴?！拔廴经h(huán)境生物修復(fù)”是一門面向環(huán)境科學(xué)、環(huán)境工程和生態(tài)學(xué)等專業(yè)高年級(jí)本科生開設(shè)的專業(yè)課程,專門培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用生物修復(fù)技術(shù)解決受損環(huán)境問題，具有較強(qiáng)的應(yīng)用性⑵。本課程承接“微生物學(xué)”“環(huán)境監(jiān)測(cè)”“環(huán)境化學(xué)”“工程制圖”等課程,在這些課程內(nèi)容的基礎(chǔ)上,通過系統(tǒng)學(xué)習(xí)生物修復(fù)理論和修復(fù)技術(shù)，提升生物修復(fù)的設(shè)計(jì)技能，培養(yǎng)解決實(shí)際工程問題的專業(yè)能力⑶。二、 教學(xué)難點(diǎn)（一）實(shí)際工程難結(jié)合傳統(tǒng)工程學(xué)科教學(xué)多以傳授理論知識(shí)為主，不利于學(xué)生工程認(rèn)知的建構(gòu)和工程思維的培養(yǎng)“，5］o缺乏工程感性認(rèn)知，則容易導(dǎo)致學(xué)生死記硬背，考完即忘。課堂教學(xué)中，教師通常也以知識(shí)講解為主，容易忽視學(xué)科前沿發(fā)展、社會(huì)工程需求、環(huán)境熱點(diǎn)事件等學(xué)生應(yīng)當(dāng)關(guān)注的實(shí)際問題，難以培養(yǎng)實(shí)際工程技能。因此，如何結(jié)合課程內(nèi)容，緊密聯(lián)系工程實(shí)際，幫助學(xué)生解決“怎樣用”的難題是解決問題的關(guān)鍵所在。（二） 學(xué)生學(xué)習(xí)難自主學(xué)生對(duì)“課堂學(xué)、被動(dòng)學(xué)”的傳統(tǒng)教學(xué)模式較為習(xí)慣，尤其面對(duì)紛繁復(fù)雜的實(shí)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(yùn)用有效的教學(xué)方法和技巧激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)意識(shí)，結(jié)合環(huán)境污染問題主動(dòng)思索實(shí)際解決辦法，是教師面臨的重要挑戰(zhàn)。（三） 實(shí)踐訓(xùn)練難實(shí)施“污染環(huán)境生物修復(fù)”課程的理解與掌握需要前期積累大量的基礎(chǔ)知識(shí)，因此該課程通常只能安排在大三甚至大四。該學(xué)習(xí)階段的學(xué)生面臨考研、就業(yè)等壓力，時(shí)間比較緊張,難以實(shí)施系統(tǒng)性的工程實(shí)習(xí)和實(shí)踐，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)生物修復(fù)工程的現(xiàn)場(chǎng)認(rèn)知更為缺乏。因此，如何利用課前專業(yè)實(shí)習(xí)使學(xué)生接觸實(shí)際工程，形成工程感性印象，是實(shí)踐訓(xùn)練的重點(diǎn)所在。三、課程教學(xué)新目標(biāo)設(shè)定基于社會(huì)和企業(yè)調(diào)研，根據(jù)企事業(yè)單位對(duì)環(huán)境修復(fù)人才的要求，將課程教學(xué)目標(biāo)分為理論、技

術(shù)和應(yīng)用三個(gè)新的層次，各層次逐級(jí)遞進(jìn),使學(xué)生能夠在掌握理論知識(shí)的前提下，形成一定的工程應(yīng)用能力。理論目標(biāo)中，主要通過課堂教學(xué)，使學(xué)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(fù)過程的基礎(chǔ)理論，為深入了解和掌握具體修復(fù)技術(shù)提供理論支撐。技術(shù)目標(biāo)方面,要求學(xué)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(fù)技術(shù)，以及根據(jù)污染場(chǎng)地特征和修復(fù)技術(shù)特點(diǎn)，篩選出適合的修復(fù)技術(shù)。應(yīng)用目標(biāo)提出更高要求，需要學(xué)生通過案例分析和現(xiàn)場(chǎng)觀摩，達(dá)到生物修復(fù)技術(shù)的靈活應(yīng)用，并具備初步修復(fù)工藝設(shè)計(jì)的能力,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力。四、“工程環(huán)形”教學(xué)模式及舉措（一）“工程環(huán)形”教學(xué)模式針對(duì)教學(xué)過程中學(xué)生對(duì)工程感性認(rèn)知不足的缺陷，我們創(chuàng)建了“工程環(huán)形”教學(xué)模式見圖D。該模式設(shè)計(jì)的教學(xué)流程為:在課堂教學(xué)前即帶領(lǐng)學(xué)生對(duì)修復(fù)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行觀摩,使學(xué)生對(duì)修復(fù)工程有直觀印象，然后在課堂教學(xué)中學(xué)習(xí)具體的修復(fù)理論、技術(shù)和案例，并針對(duì)模擬污染場(chǎng)景進(jìn)行修復(fù)設(shè)計(jì)，最后到工程現(xiàn)場(chǎng)將實(shí)際工程與修復(fù)設(shè)計(jì)進(jìn)行對(duì)比，從而建立起“工程環(huán)形”教學(xué)模式。借助這一模式，在教學(xué)前就能讓學(xué)生接觸到實(shí)際工程，觀測(cè)到污染物的消失過程，激發(fā)學(xué)生的好奇心和學(xué)習(xí)興趣。教學(xué)中再對(duì)工程技術(shù)逐層鋪墊，層層遞進(jìn),使學(xué)生循序漸進(jìn)地掌握修復(fù)工程知識(shí)，并能將修復(fù)技術(shù)和工程設(shè)計(jì)進(jìn)行結(jié)合,就身邊環(huán)境問題自主進(jìn)行修復(fù)設(shè)計(jì)與思考。（二）教學(xué)舉措讓學(xué)生接觸到真實(shí)的修復(fù)工程，這是“工程環(huán)形”教學(xué)模式實(shí)施的一個(gè)重要條件。在教學(xué)中需充分利用現(xiàn)有各類實(shí)習(xí)實(shí)踐基地，以及與企事業(yè)單位的科研合作，篩選出適合的實(shí)習(xí)工程，使學(xué)生能到最新的工程現(xiàn)場(chǎng)學(xué)習(xí)。另外，教師的工程素養(yǎng)也是該教學(xué)模式實(shí)施的另外一個(gè)重要條件。為更好地指導(dǎo)學(xué)生的專業(yè)實(shí)習(xí)，教師需參加較多的專業(yè)學(xué)術(shù)會(huì)議、教師培訓(xùn)，以充分了解修復(fù)技術(shù)前沿發(fā)展動(dòng)向，引領(lǐng)學(xué)生的工程實(shí)習(xí)。在具備以上兩個(gè)基礎(chǔ)條件后，我們采用了以下具體教學(xué)舉措來實(shí)現(xiàn)工程環(huán)形教學(xué)過程。工程遞進(jìn)學(xué)習(xí)。以工程教育為主線，結(jié)合核心知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，重組知識(shí)體系，有機(jī)融入工程現(xiàn)場(chǎng)知識(shí)，塑造工程遞進(jìn)學(xué)習(xí)內(nèi)容體系，形成現(xiàn)場(chǎng)認(rèn)知一理論知識(shí)一工程技術(shù)一修復(fù)設(shè)計(jì)一現(xiàn)場(chǎng)對(duì)比的螺旋式學(xué)習(xí)，以解決課程難度大、學(xué)時(shí)有限、理論性強(qiáng)、應(yīng)用不足的問題。在課堂教學(xué)前帶領(lǐng)學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)參觀環(huán)境修復(fù)工程，使學(xué)生對(duì)修復(fù)場(chǎng)地、修復(fù)材料和修復(fù)效果等產(chǎn)生感性認(rèn)識(shí)，也使學(xué)生對(duì)環(huán)境修復(fù)有基本了解，降低后續(xù)理論知識(shí)和工程技術(shù)學(xué)習(xí)的難度。待工程技術(shù)部分學(xué)習(xí)結(jié)束后，再根據(jù)己建工程設(shè)定設(shè)計(jì)場(chǎng)景，讓學(xué)生進(jìn)行修復(fù)設(shè)計(jì)，并以工藝圖或效果圖的形式加以展示。設(shè)計(jì)完成后，帶領(lǐng)學(xué)生到己建工程現(xiàn)場(chǎng)學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生將自己的設(shè)計(jì)與實(shí)際工程進(jìn)行對(duì)比，從對(duì)比中發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)，從而提升設(shè)計(jì)技能和信心。通過工程遞進(jìn)學(xué)習(xí)方式，使學(xué)生能夠由淺入深逐漸接觸工程知識(shí)，有效克服畏難情緒，體會(huì)到了工程學(xué)習(xí)的探索性樂趣。工程遞進(jìn)學(xué)習(xí)方式也直接體現(xiàn)了“工程環(huán)形”教學(xué)模式的優(yōu)勢(shì)。案例遞進(jìn)學(xué)習(xí)。在學(xué)生就業(yè)時(shí)，許多環(huán)保公司會(huì)優(yōu)先錄用有工程經(jīng)驗(yàn)的畢業(yè)生，但工程經(jīng)驗(yàn)的獲得對(duì)于常年在校學(xué)習(xí)的學(xué)生而言是非常困難的。因而，鑒于學(xué)生工程經(jīng)驗(yàn)缺乏的現(xiàn)狀，在教學(xué)中采用了工程案例逐步遞進(jìn)式學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠較為快速地掌握一些工程經(jīng)驗(yàn)。案例教學(xué)時(shí),課程采用計(jì)算案例一實(shí)際案例一科研案例的教學(xué)程序，循序漸進(jìn)地講解，使學(xué)生能夠掌握整體的工程實(shí)施流程。計(jì)算案例中，主要講解工程量的計(jì)算依據(jù)和推導(dǎo)過程，并以實(shí)際工程案例為范例，講解如何將計(jì)算所得的各種工程材料運(yùn)用到設(shè)計(jì)過程中?？蒲邪咐饕v解新技術(shù)發(fā)明或新工程理論在科研課題中的應(yīng)用狀況，引導(dǎo)學(xué)生了解修復(fù)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和熱點(diǎn)問題。在案例講解完成后，教師提供工程素材，讓學(xué)生進(jìn)行案例講解和對(duì)比，進(jìn)一步了解己建工程的特點(diǎn)，并啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行改進(jìn)，激發(fā)學(xué)生的工程創(chuàng)造性。采用案例遞進(jìn)學(xué)習(xí)，提升了“工程環(huán)形”教學(xué)模式的教學(xué)效果。教學(xué)內(nèi)容模塊化。將主要教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)為理論模塊、技術(shù)模塊、案例模塊和前沿模塊，以理論模塊和技術(shù)模塊為主要內(nèi)容。理論模塊主要講述修復(fù)理論，技術(shù)模塊則講述具體修復(fù)技術(shù)，案例模塊側(cè)重工程案例，前沿模塊主要介紹未來科技動(dòng)態(tài)。每個(gè)模塊既相互獨(dú)立，其間的知識(shí)內(nèi)容又相互關(guān)聯(lián)，內(nèi)容結(jié)構(gòu)形成前后相連的環(huán)形,便于學(xué)生學(xué)習(xí)，也便于學(xué)生進(jìn)行知識(shí)應(yīng)用。課程安排上，首先進(jìn)行理論模塊學(xué)習(xí)，主要內(nèi)容為修復(fù)主體、修復(fù)環(huán)境、修復(fù)過程的講解。尤其應(yīng)充分了解學(xué)生己學(xué)知識(shí)情況，針對(duì)性地補(bǔ)充地表水、地下水、土壤等環(huán)境的講解。然后在修復(fù)理論基礎(chǔ)上,進(jìn)一步設(shè)置技術(shù)模塊的學(xué)習(xí)，掌握各個(gè)典型修復(fù)技術(shù)的發(fā)展過程、特點(diǎn)和應(yīng)用。案例模塊和前沿模塊則穿插在理論模塊和技術(shù)模塊學(xué)習(xí)過程中，對(duì)一些重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)充和強(qiáng)化。教學(xué)形式多樣化?！拔廴经h(huán)境生物修復(fù)”是一門綜合性很強(qiáng)的課程，需要靈活運(yùn)用到較多的基礎(chǔ)知識(shí),而學(xué)生往往會(huì)欠缺部分知識(shí)，這就需要利用多種教學(xué)形式開展自主學(xué)習(xí)。我們精心設(shè)計(jì)各種教學(xué)活動(dòng)，以課堂為核心，將雨課堂、翻轉(zhuǎn)課堂、虛擬仿真等多種教學(xué)形式進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，讓學(xué)生能與學(xué)習(xí)內(nèi)容產(chǎn)生互動(dòng)，增強(qiáng)自主學(xué)習(xí)能力。如土壤修復(fù)是課程的重點(diǎn)內(nèi)容之一，土壤修復(fù)技術(shù)講解前，學(xué)生必須掌握土壤學(xué)的基礎(chǔ)理論。但通常只有部分學(xué)生選修了土壤學(xué),另外一些學(xué)生未曾學(xué)習(xí)該課程。課程學(xué)習(xí)中，教師會(huì)提前了解學(xué)生對(duì)土壤學(xué)的學(xué)習(xí)情況,再根據(jù)不同學(xué)生的掌握程度，分類推薦線上資源使學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)并提出學(xué)習(xí)要求，然后在課堂上進(jìn)行檢查并適當(dāng)補(bǔ)充相關(guān)內(nèi)容，使學(xué)生都能夠在土壤修復(fù)技術(shù)學(xué)習(xí)前掌握土壤學(xué)的基本知識(shí)。同時(shí)，開展探索式學(xué)習(xí)，課前學(xué)生根據(jù)教師提供的成功與失敗案例進(jìn)行獨(dú)立學(xué)習(xí)，再與小組成員進(jìn)行探討分析,分工合作完成小組學(xué)習(xí)任務(wù)，再進(jìn)行小組匯報(bào)展示，各小組間相互提問答疑，促使每個(gè)學(xué)生能夠深入?yún)⑴c，充分體現(xiàn)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，解決了自我學(xué)習(xí)動(dòng)力不足的問題，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性?？己朔绞蕉嘣?。采用“工程環(huán)形”教學(xué)模式，增加了教學(xué)內(nèi)容，也豐富了教學(xué)形式，使過程考核更為重要。課程在傳統(tǒng)考核方式基礎(chǔ)上,對(duì)過程考核方式也相應(yīng)進(jìn)行了改進(jìn)。除書面評(píng)價(jià)外，還加入語言評(píng)價(jià)，引導(dǎo)學(xué)生能夠主動(dòng)對(duì)工程設(shè)計(jì)和案例采用工程專業(yè)術(shù)語進(jìn)行闡述。同時(shí)，基于小組探索式分工學(xué)習(xí)，在教師評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，增加學(xué)生互評(píng)。學(xué)生互評(píng)包括組內(nèi)互評(píng)和小組互評(píng),組內(nèi)互評(píng)主要是小組內(nèi)成員相互進(jìn)行評(píng)分，使每個(gè)成員都承擔(dān)相應(yīng)任務(wù)并保持較高學(xué)習(xí)積極性,小組互評(píng)則是各個(gè)小組間相互評(píng)分，使每個(gè)小組能夠相互競(jìng)爭(zhēng)且相互借鑒。另外,課程還采用問卷調(diào)查和課堂測(cè)驗(yàn)的方式，加強(qiáng)過程考核,促進(jìn)學(xué)生能夠自行檢查學(xué)習(xí)進(jìn)度，教師則能快速發(fā)現(xiàn)教學(xué)過程中的問題,及時(shí)調(diào)整教學(xué)方法。采用全面系統(tǒng)的評(píng)價(jià)體系，使學(xué)習(xí)效果能夠及時(shí)反饋，也讓學(xué)生、教師得以同步成長，更使環(huán)形教學(xué)過程的每個(gè)環(huán)節(jié)都能夠得到快速反饋。結(jié)語 出能解決實(shí)際問題的高素質(zhì)、創(chuàng)新型人才。隨著我國環(huán)境保護(hù)工作力度的增強(qiáng)，生物修復(fù)研究日新月異，新的修復(fù)技術(shù)不斷涌現(xiàn)[6,7]o“X程環(huán)形”教學(xué)模式能使學(xué)生密切追蹤專業(yè)發(fā)展趨勢(shì),提高對(duì)新技術(shù)、新工程的了解,并增強(qiáng)工程認(rèn)識(shí)和工藝設(shè)計(jì)能力。經(jīng)過教學(xué)創(chuàng)新后，學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容配置、教師教學(xué)能力等滿意度都較高。學(xué)生認(rèn)為新的教學(xué)模式能夠塑造和激發(fā)專業(yè)創(chuàng)新意識(shí)，工程設(shè)計(jì)水平明顯上升，