趙寬 李法松 鈕志遠(yuǎn) 王元

摘 要：針對環(huán)境化學(xué)教材更新慢，內(nèi)容繁雜需要優(yōu)化調(diào)整的現(xiàn)狀，結(jié)合環(huán)境科學(xué)專業(yè)必修課的特點，該文主要從以下幾個方面對環(huán)境化學(xué)課程的改革和實踐進(jìn)行了探討，分別為更新教學(xué)內(nèi)容、強(qiáng)化課堂教學(xué)、增強(qiáng)實驗教學(xué)、采用多種教學(xué)手段如互動式教學(xué)、問題教學(xué)法、多媒體教學(xué)，這些方法對提高教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和興趣具有重要意義。

關(guān)鍵詞：環(huán)境化學(xué)；教學(xué)改革；教學(xué)方法；實驗教學(xué)

中圖分類號 G64 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2015）14-169-03

Discussion on Reform and Practice of Environmental Chemistry Course

Zhao Kuan et al.

（School of Resources and Environments，Anqing Normal University，Anqing 246011，China）

Abstract：Owing to the status of slow update of environmental chemistry textbooks，and content is multifarious to optimization and adjustment.Therefore，we combined with the characteristics of the professional basic course of environmental science，the course teaching contents and methods were analyzed from the streamline and update teaching content，strengthening classroom teaching，strengthen the experimental teaching by interactive teaching，problem teaching method，multimedia teaching of teaching means and methods，which had important significance for improve teaching quality and students' studying enthusiasm and interests.

Key words：Environmental chemistry；Teaching reformation；Teaching methods；Experimental teaching

環(huán)境化學(xué)是一門基于化學(xué)科學(xué)的傳統(tǒng)理論和基礎(chǔ)方法，綜合環(huán)境科學(xué)、生物學(xué)和土壤學(xué)等多學(xué)科相互交叉和滲透而興起的新興學(xué)科，主要研究各環(huán)境介質(zhì)圈層中有害化學(xué)物質(zhì)的存在形態(tài)、含量、化學(xué)特征、行為和轉(zhuǎn)化歸趨效應(yīng)及其如何進(jìn)行控制的化學(xué)原理和方法，最終以解決環(huán)境問題為目標(biāo)[1]。在學(xué)習(xí)環(huán)境化學(xué)理論課程之前，學(xué)生必須具備一定的化學(xué)（無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)和分析化學(xué)）基礎(chǔ)知識和相關(guān)的基本實驗操作技能，兼?zhèn)渖锘瘜W(xué)和土壤學(xué)課程的基本知識。目前，環(huán)境化學(xué)課程已成為眾多高校環(huán)境科學(xué)與工程、化學(xué)化工等專業(yè)的一門必修的基礎(chǔ)課程，在這些專業(yè)的培養(yǎng)方案中占據(jù)顯著的地位。21世紀(jì)的環(huán)境科學(xué)主要以人與自然相和諧為主題，努力構(gòu)建資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會，走綠色發(fā)展、循環(huán)發(fā)展和低碳發(fā)展的集經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境相統(tǒng)一的可持續(xù)發(fā)展道路，這其中最重要的就是樹立環(huán)境保護(hù)意識，而關(guān)于環(huán)境的教育教學(xué)正是實現(xiàn)這些發(fā)展道路和環(huán)保意識的關(guān)鍵措施。本文主要從更新教學(xué)內(nèi)容、強(qiáng)化課堂教學(xué)、增強(qiáng)實驗教學(xué)、采用互動式教學(xué)、問題教學(xué)法、多媒體教學(xué)等教學(xué)手段對環(huán)境化學(xué)課程的改革和實踐進(jìn)行了探討分析，對提高學(xué)生對環(huán)境問題的認(rèn)識和增強(qiáng)污染環(huán)境的治理能力具有重要的意義。

1 更新教學(xué)內(nèi)容

一個優(yōu)秀的教師高水平的教學(xué)離不開高水平的教材輔助支撐，一本好的教材必然是一個優(yōu)秀教師成功的載體，因此，教學(xué)內(nèi)容是決定和制約教學(xué)質(zhì)量的重要因素，也是人才培養(yǎng)模式和目標(biāo)的載體，是教育思想和教育觀念在高等教育教學(xué)中的直接反映和體現(xiàn)。然而，目前很多環(huán)境化學(xué)教材編制年份較早，教材經(jīng)典但存在更新過慢的問題，一些近年來發(fā)展和提出的新理論和新方法沒能及時補(bǔ)充到教材中去。因此，在教學(xué)過程中，要在闡述環(huán)境化學(xué)基本原理知識的基礎(chǔ)之上，適當(dāng)加入本學(xué)科最新的教學(xué)內(nèi)容和研究動態(tài)，使學(xué)生能及時掌握這門課程的發(fā)展方向和最新的研究動態(tài)。此外，教師應(yīng)對教材中的一些最基本的概念、定律等知識進(jìn)行思維深加工，設(shè)計出本專業(yè)學(xué)生最適合的教學(xué)方法，構(gòu)建課程知識前后的邏輯性，使學(xué)生充分掌握知識的前后關(guān)系進(jìn)而理解和掌握基本概念和定律，幫助學(xué)生建構(gòu)出一個完整的知識框架和學(xué)習(xí)路線圖，幫助他們理清思路，區(qū)分要點、重點和難點，讓學(xué)生充分發(fā)揮自己的主觀能動性，學(xué)會自主學(xué)習(xí)和總結(jié)。教學(xué)內(nèi)容一定要少而精，重點難點內(nèi)容層層推進(jìn)，逐漸讓學(xué)生掌握，一般內(nèi)容作簡要介紹，讓學(xué)生理解即可，這樣才能為學(xué)生今后的實踐運用和獨立進(jìn)行科學(xué)研究打下夯實的基礎(chǔ)。

為了達(dá)到豐富教學(xué)內(nèi)容和增強(qiáng)教學(xué)效果的目的，可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)有針對性的引用圖表來闡明相似事物的機(jī)制和差異性，使學(xué)生充分理解所學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)知識。例如，在學(xué)習(xí)有機(jī)污染物的分配理論時，有機(jī)污染物同時具有吸附和分配2種模式，這2種模式又很難區(qū)分，因此可以引入表格形式，如表1所示，通過對表1詳細(xì)的分析、講解和比較，可一目了然的看出兩種模式的異同點，這樣不僅能提高學(xué)生系統(tǒng)邏輯的分析問題的能力，使其在思考過程中掌握吸附和分配的定義、2種吸附等溫線的差異、主要作用力和吸附競爭性的差異，而且可以大大提高學(xué)生對本課程學(xué)習(xí)的主觀能動性。

表1 有機(jī)污染物的吸附作用和分配作用的比較

[項目＼&吸附作用＼&分配作用＼&概念＼&有機(jī)物質(zhì)在固相上的表面現(xiàn)象，主要包括物理化學(xué)范疇內(nèi)的物理吸附和化學(xué)吸附，是土壤礦物表面的電荷和各種化學(xué)鍵力作用的綜合作用的結(jié)果。＼&有機(jī)化合物（非離子性有機(jī)化合物）通過沉淀-溶解作用分配到土壤有機(jī)質(zhì)、植物有機(jī)質(zhì)中去，經(jīng)過一定時間達(dá)到分配平衡的過程。＼&作用力＼&物理吸附：范德華力；

化學(xué)吸附：各種化學(xué)鍵力，如氫鍵、配位鍵、π鍵等。＼&主要通過分子力，將溶質(zhì)分配到土壤或沉積物的有機(jī)質(zhì)中去，這過程十分類似于有機(jī)化合物分配到水相和有機(jī)溶劑相中去。＼&吸附熱＼&放出的反應(yīng)熱較少＼&放出高吸附熱＼&吸附等溫線＼&非線性L、F型等溫線＼&線性H型等溫線＼&吸附競爭性＼&存在競爭吸附，

對吸附位發(fā)生競爭＼&不存在競爭吸附。只與溶解度有關(guān)，與表面吸附位無關(guān)。＼&]

2 采用互動性教學(xué)方法

互動式教學(xué)方法是指在教學(xué)過程中充分發(fā)揮課題的主體-教師和課堂的受體-學(xué)生的主觀能動性，通過師生對話、相互討論和觀摩、相互交流等方式促進(jìn)課堂教學(xué)的一種方法，這種方法的實質(zhì)是師生共同參與課堂教學(xué)，一般應(yīng)用于環(huán)境科學(xué)的討論課或?qū)ｎ}討論[2]。通過互動式教學(xué)方法，可以改變過去那種由老師被動講、學(xué)生被動聽的常規(guī)方法，增加課程教學(xué)的趣味性，通過教師積極主動的引導(dǎo)，使學(xué)生形成認(rèn)真聽講、積極思考的學(xué)習(xí)氛圍，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)的自主性、合作性和創(chuàng)造性，達(dá)到老師教的開心，學(xué)生學(xué)的開心的目的。

具體可以通過以下幾個方面讓學(xué)生積極參與課堂：（1）教師備課時，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)設(shè)計得讓學(xué)生的參與度越高越好；（2）講課時對所講的一切內(nèi)容都要充滿熱情；（3）課堂上讓學(xué)生對課堂參與和互動抱有放松心態(tài)，鼓勵學(xué)生犯錯。在環(huán)境化學(xué)教學(xué)過程中運用互動式教學(xué)的關(guān)鍵在于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，調(diào)動課堂的氣氛進(jìn)而提高學(xué)生的求知能力。由于環(huán)境化學(xué)課程理論內(nèi)容抽象以及學(xué)生的基礎(chǔ)有限，學(xué)生普遍反映較難掌握。因此，在環(huán)境化學(xué)教學(xué)中，教師要引領(lǐng)學(xué)生通過各種互動教學(xué)如即興討論問題或作業(yè)、專題辯論等，使學(xué)生逐步深入的了解本課程的理論內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生積極思考，設(shè)置需要學(xué)生掌握和理解的難易適中的重難點內(nèi)容或?qū)W生難以理解、易混淆概念的問題、概念和原理等。例如，在講解光化學(xué)煙霧和硫酸型煙霧的反應(yīng)機(jī)制、發(fā)生的時間及特點等內(nèi)容時，可以以1942年發(fā)生在美國洛杉磯的光化學(xué)煙霧和1950年發(fā)生在英國倫敦的硫酸煙霧事件為切入點，讓學(xué)生閱讀相關(guān)資料，比較2地的地形地勢、天氣情況、工廠企業(yè)格局等因素可能會對這2種大氣污染事件造成的影響，從而使他們積極主動的掌握這2種大氣污染的產(chǎn)生機(jī)制及差異。

3 使用問題教學(xué)法

問題教學(xué)法（Problem Based Learning）是指教師在課堂教學(xué)中通過設(shè)置一系列的問題情境，引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生自己去發(fā)現(xiàn)、探索和研究問題，最終尋找解決問題的途徑、方法和答案的一種教學(xué)方法和理念[3]。這種教學(xué)法意在發(fā)展學(xué)生發(fā)現(xiàn)-認(rèn)識-分析-解決問題，進(jìn)而掌握理論內(nèi)容和知識的能力，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和發(fā)展學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、主動性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和綜合能力為最終目標(biāo)。按照提出問題、創(chuàng)設(shè)問題情境、學(xué)生自主討論解決問題、提出新問題、與后續(xù)課程建立聯(lián)系等一系列步驟，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中始終圍繞著問題學(xué)，有計劃和目的地學(xué)，從而使學(xué)生參與了課堂教學(xué)過程，激發(fā)他們學(xué)習(xí)的主觀能動性，有利于提高學(xué)生的綜合素質(zhì)如科學(xué)思維能力、邏輯分析能力、自學(xué)能力和實踐能力。

教師必須以教學(xué)大綱和教學(xué)內(nèi)容為載體，有針對性的設(shè)計出引人入勝的并且學(xué)生可以理解和掌握的問題，引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生逐步的掌握一個概念、一條定律等。如在學(xué)習(xí)酸雨的pH界定界限為什么是5.6時，可以按照如下步驟設(shè)置問題教學(xué)法：（1）提出問題：在我們?nèi)粘Ｉ钪?，?jīng)常會發(fā)生酸雨，而許多時候把pH小于5.6的雨水作為酸性，請解釋5.6作為酸雨界定值的原因；（2）設(shè)置問題情境：逐步引導(dǎo)學(xué)生，讓學(xué)生清潔大氣中可溶于水且含量比較高的酸性氣體是CO2，再以學(xué)生所熟知的大氣中CO2的體積分?jǐn)?shù)、碳酸的一級和二級電離常數(shù)（K1和K2）和水的離子積Kw等條件，以及學(xué)生在物理化學(xué)中學(xué)習(xí)的氣液兩相間的界面平衡和Henry定律（CO2的Henry常數(shù)）等內(nèi)容，從而讓學(xué)生討論解決問題，通過計算得出pH=5.6是酸雨的界定值；（3）提出新問題、與后續(xù)課程建立聯(lián)系：逐步告訴學(xué)生，由于降水本身存在的背景值，使得酸雨的pH呈現(xiàn)出降低的趨勢，即有一部分人將pH=5作為酸雨的界定值，可以就這個問題讓學(xué)生展開討論，讓學(xué)生歸納出自己所認(rèn)為的酸雨pH界定值的原因，對后續(xù)我們講解影響酸雨形成的因素及雨水的環(huán)境監(jiān)測起著鋪墊作用。

4 實施多媒體教學(xué)

多媒體教學(xué)是目前高校運用較多的一種教學(xué)方法，尤其是在新教師的備課和教學(xué)過程中，這種方法必須根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)對象的特點，在教學(xué)過程中通過教學(xué)設(shè)計合理的選擇和運用現(xiàn)代教學(xué)媒體，并與傳統(tǒng)板書教學(xué)有機(jī)組合，共同參與教學(xué)的整體過程，以多種媒體信息如文字、實物、圖像、音頻、視頻等作用于學(xué)生，形成合理的教學(xué)過程結(jié)構(gòu)，達(dá)到最優(yōu)化的教學(xué)效果。多媒體技術(shù)可以豐富和擴(kuò)展環(huán)境化學(xué)課堂教學(xué)，以現(xiàn)代化教學(xué)手段多渠道的向?qū)W生傳遞信息，解決抽象問題、列表比較和課程復(fù)習(xí)等環(huán)節(jié)的缺陷和不足，充分體現(xiàn)了現(xiàn)代化教學(xué)手段的優(yōu)越性，克服了環(huán)境化學(xué)傳統(tǒng)教學(xué)的不足。然而在教學(xué)過程中教師存在著過度依賴多媒體教學(xué)課件的現(xiàn)象，未能充分的與其他教學(xué)手段相結(jié)合，造成教學(xué)效果不盡如人意[4-6]。因此，在教學(xué)過程中，教師要提高自己臨場發(fā)揮的能力，不僅需要電子備課，還必須準(zhǔn)備書面講稿，同時結(jié)合板書等傳統(tǒng)教學(xué)手段，全面提高環(huán)境化學(xué)課堂教學(xué)的趣味性和生動性。在備課時，教師可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容充分運用網(wǎng)絡(luò)資源搜集相關(guān)影像資料，如國內(nèi)外污染事故、污染物在土壤及生物體內(nèi)的遷移與轉(zhuǎn)化等等高質(zhì)量的多媒體教學(xué)課件展示在學(xué)生面前，使學(xué)生通過形象生動的畫面一目了然掌握這些事件的背景，并結(jié)合傳統(tǒng)教學(xué)手段如講稿和板書等，使學(xué)生理解和掌握這些事故和事件產(chǎn)生機(jī)制和影響因素；污染物遷移和轉(zhuǎn)化的因素、原理和機(jī)制等，通過多媒體教學(xué)和傳統(tǒng)教學(xué)的有機(jī)結(jié)合，使學(xué)生明白環(huán)境化學(xué)課程的重難點，使學(xué)生對所學(xué)知識深入理解和掌握。

如在講解大氣環(huán)境化學(xué)時，首先可收集部分視頻如《穹頂之下》、《難以忽視的真相》、《全球環(huán)境警報》等優(yōu)秀的國內(nèi)外紀(jì)錄片以及20世紀(jì)著名的大氣污染事件等資料引出國內(nèi)外大氣污染的現(xiàn)狀，讓學(xué)生充分了解大氣污染，然后讓他們結(jié)合本地的實際，提出防治本地大氣污染的方法，比如現(xiàn)在逐漸受到大家關(guān)注的PM2.5的監(jiān)測（包括監(jiān)測方法和手段、監(jiān)測地點的選擇、監(jiān)測源等）及霧霾天氣，讓學(xué)生充分關(guān)注這些與環(huán)境化學(xué)及生活密切相關(guān)的新聞報道及環(huán)境公報等，同時讓他們了解這種現(xiàn)象發(fā)生的原因、地點以及和本課程之間的聯(lián)系，這樣有助于提高學(xué)生學(xué)習(xí)環(huán)境化學(xué)的興趣以及理解和掌握專業(yè)知識的程度，對于后續(xù)課程的展開起著承接作用。

5 增強(qiáng)實驗教學(xué)

實驗教學(xué)在人才培養(yǎng)中是理論教學(xué)所不能替代的，只有通過實驗教學(xué)才能讓學(xué)生理解和掌握理論課程的抽象內(nèi)容。目前，我國高校教學(xué)中普遍存在重理論、輕實驗的現(xiàn)象，這導(dǎo)致了學(xué)生在社會生產(chǎn)生活實踐中的業(yè)務(wù)工作能力與水平普遍不高。實驗課應(yīng)結(jié)合理論課的知識，讓學(xué)生了解環(huán)境化學(xué)各個方面的重要知識點，以理論知識解決實驗教學(xué)中的設(shè)計路線和可能會出現(xiàn)的問題，通過實驗教學(xué)促進(jìn)和提高學(xué)生所學(xué)習(xí)理論知識的掌握程度，提高學(xué)生的自主操作實驗技能和創(chuàng)新能力。在環(huán)境化學(xué)實驗課程的教學(xué)和安排中，應(yīng)使學(xué)生掌握3個層次的內(nèi)容：（1）與環(huán)境化學(xué)實驗相關(guān)儀器的基本原理；（2）實驗室各種儀器的用途和簡要操作流程；（3）掌握數(shù)據(jù)處理方法，從而得到最終的結(jié)果。一般來說，環(huán)境化學(xué)的實驗主要集中于水環(huán)境、大氣環(huán)境和土壤環(huán)境化學(xué)方面的內(nèi)容，從簡單實驗到綜合實驗，要讓學(xué)生學(xué)會自我設(shè)計和觀察反應(yīng)中的現(xiàn)象，分析這種現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，以及最后得到數(shù)據(jù)如何進(jìn)行處理。要讓學(xué)生在模擬科學(xué)研究的過程中一步步積累經(jīng)驗，養(yǎng)成一種良好的習(xí)慣，為將來他們在研究生階段或更高階段獨立開展科學(xué)研究工作的能力打下基礎(chǔ)。

例如，在Fenton試劑氧化法處理有機(jī)廢水的實驗中，可以通過調(diào)節(jié)不同濃度H2O2、Fe2+、pH和反應(yīng)溫度等影響因素對同一種有機(jī)廢水進(jìn)行處理，探討這些因素對Fenton試劑氧化效果的影響，并且更進(jìn)一步的依據(jù)所學(xué)理論知識，提出處理這種有機(jī)廢水的最佳H2O2、Fe2+濃度、最適pH和反應(yīng)溫度，并分析這種條件下其產(chǎn)生的機(jī)制是否與羥基自由基的產(chǎn)生量最優(yōu)有關(guān)?？偠灾ㄟ^與環(huán)境化學(xué)課程理論知識結(jié)合開展一些實驗和實踐活動，使學(xué)生能將理論知識運用和指導(dǎo)生產(chǎn)實踐和生活中去，通過實驗實踐活動又可以促進(jìn)學(xué)生深刻掌握理論課程知識，有利于提高學(xué)生分析并解決問題的能力，真正實現(xiàn)我們的教學(xué)目標(biāo)和人才培養(yǎng)目標(biāo)。

6 結(jié)語

由以上分析可知，要上好一門課程，就必須全面了解該課程的體系、內(nèi)容、教學(xué)目標(biāo)和目的，弄清這門課程在專業(yè)課程體系和人才培養(yǎng)目標(biāo)中所占的地位和作用，并在長期的教學(xué)過程中不斷摸索、嘗試和創(chuàng)新利用各種教學(xué)手段和教學(xué)方法，這樣不僅能取得良好的教學(xué)效果，而且對人才培養(yǎng)目標(biāo)和學(xué)科專業(yè)的建設(shè)也具有重要的意義和作用。

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