环境化学课程教学改革的探索与实践

赵宽 李法松 钮志远 王元

摘 要：针对环境化学教材更新慢，内容繁杂需要优化调整的现状，结合环境科学专业必修课的特点，该文主要从以下几个方面对环境化学课程的改革和实践进行了探讨，分别为更新教学内容、强化课堂教学、增强实验教学、采用多种教学手段如互动式教学、问题教学法、多媒体教学，这些方法对提高教学质量和学生学习的积极性和兴趣具有重要意义。

关键词：环境化学；教学改革；教学方法；实验教学

中图分类号 G64 文献标识码 A 文章编号 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

环境化学是一门基于化学科学的传统理论和基础方法，综合环境科学、生物学和土壤学等多学科相互交叉和渗透而兴起的新兴学科，主要研究各环境介质圈层中有害化学物质的存在形态、含量、化学特征、行为和转化归趋效应及其如何进行控制的化学原理和方法，最终以解决环境问题为目标[1]。在学习环境化学理论课程之前，学生必须具备一定的化学（无机化学、有机化学、物理化学和分析化学）基础知识和相关的基本实验操作技能，兼备生物化学和土壤学课程的基本知识。目前，环境化学课程已成为众多高校环境科学与工程、化学化工等专业的一门必修的基础课程，在这些专业的培养方案中占据显著的地位。21世纪的环境科学主要以人与自然相和谐为主题，努力构建资源节约型和环境友好型社会，走绿色发展、循环发展和低碳发展的集经济、社会和环境相统一的可持续发展道路，这其中最重要的就是树立环境保护意识，而关于环境的教育教学正是实现这些发展道路和环保意识的关键措施。本文主要从更新教学内容、强化课堂教学、增强实验教学、采用互动式教学、问题教学法、多媒体教学等教学手段对环境化学课程的改革和实践进行了探讨分析，对提高学生对环境问题的认识和增强污染环境的治理能力具有重要的意义。

1 更新教学内容

一个优秀的教师高水平的教学离不开高水平的教材辅助支撑，一本好的教材必然是一个优秀教师成功的载体，因此，教学内容是决定和制约教学质量的重要因素，也是人才培养模式和目标的载体，是教育思想和教育观念在高等教育教学中的直接反映和体现。然而，目前很多环境化学教材编制年份较早，教材经典但存在更新过慢的问题，一些近年来发展和提出的新理论和新方法没能及时补充到教材中去。因此，在教学过程中，要在阐述环境化学基本原理知识的基础之上，适当加入本学科最新的教学内容和研究动态，使学生能及时掌握这门课程的发展方向和最新的研究动态。此外，教师应对教材中的一些最基本的概念、定律等知识进行思维深加工，设计出本专业学生最适合的教学方法，构建课程知识前后的逻辑性，使学生充分掌握知识的前后关系进而理解和掌握基本概念和定律，帮助学生建构出一个完整的知识框架和学习路线图，帮助他们理清思路，区分要点、重点和难点，让学生充分发挥自己的主观能动性，学会自主学习和总结。教学内容一定要少而精，重点难点内容层层推进，逐渐让学生掌握，一般内容作简要介绍，让学生理解即可，这样才能为学生今后的实践运用和独立进行科学研究打下夯实的基础。

为了达到丰富教学内容和增强教学效果的目的，可以根据教学内容和教学目标有针对性的引用图表来阐明相似事物的机制和差异性，使学生充分理解所学专业基础知识。例如，在学习有机污染物的分配理论时，有机污染物同时具有吸附和分配2种模式，这2种模式又很难区分，因此可以引入表格形式，如表1所示，通过对表1详细的分析、讲解和比较，可一目了然的看出两种模式的异同点，这样不仅能提高学生系统逻辑的分析问题的能力，使其在思考过程中掌握吸附和分配的定義、2种吸附等温线的差异、主要作用力和吸附竞争性的差异，而且可以大大提高学生对本课程学习的主观能动性。

表1 有机污染物的吸附作用和分配作用的比较

[项目＼&吸附作用＼&分配作用＼&概念＼&有机物质在固相上的表面现象，主要包括物理化学范畴内的物理吸附和化学吸附，是土壤矿物表面的电荷和各种化学键力作用的综合作用的结果。＼&有机化合物（非离子性有机化合物）通过沉淀-溶解作用分配到土壤有机质、植物有机质中去，经过一定时间达到分配平衡的过程。＼&作用力＼&物理吸附：范德华力；

化学吸附：各种化学键力，如氢键、配位键、π键等。＼&主要通过分子力，将溶质分配到土壤或沉积物的有机质中去，这过程十分类似于有机化合物分配到水相和有机溶剂相中去。＼&吸附热＼&放出的反应热较少＼&放出高吸附热＼&吸附等温线＼&非线性L、F型等温线＼&线性H型等温线＼&吸附竞争性＼&存在竞争吸附，

对吸附位发生竞争＼&不存在竞争吸附。只与溶解度有关，与表面吸附位无关。＼&]

2 采用互动性教学方法

互动式教学方法是指在教学过程中充分发挥课題的主体-教师和课堂的受体-学生的主观能动性，通过师生对话、相互讨论和观摩、相互交流等方式促进课堂教学的一种方法，这种方法的实质是师生共同参与课堂教学，一般应用于环境科学的讨论课或专题讨论[2]。通过互动式教学方法，可以改变过去那种由老师被动讲、学生被动听的常规方法，增加课程教学的趣味性，通过教师积极主动的引导，使学生形成认真听讲、积极思考的学习氛围，充分调动学生的学习的自主性、合作性和创造性，达到老师教的开心，学生学的开心的目的。

具体可以通过以下几个方面让学生积极参与课堂：（1）教师备课时，教学内容应设计得让学生的参与度越高越好；（2）讲课时对所讲的一切内容都要充满热情；（3）课堂上让学生对课堂参与和互动抱有放松心态，鼓励学生犯错。在环境化学教学过程中运用互动式教学的关键在于激发学生的学习兴趣和积极性，调动课堂的气氛进而提高学生的求知能力。由于环境化学课程理论内容抽象以及学生的基础有限，学生普遍反映较难掌握。因此，在环境化学教学中，教师要引领学生通过各种互动教学如即兴讨论问题或作业、专题辩论等，使学生逐步深入的了解本课程的理论内容，引导学生积极思考，设置需要学生掌握和理解的难易适中的重难点内容或学生难以理解、易混淆概念的问题、概念和原理等。例如，在讲解光化学烟雾和硫酸型烟雾的反应机制、发生的时间及特点等内容时，可以以1942年发生在美国洛杉矶的光化学烟雾和1950年发生在英国伦敦的硫酸烟雾事件为切入点，让学生阅读相关资料，比较2地的地形地势、天气情况、工厂企业格局等因素可能会对这2种大气污染事件造成的影响，从而使他们积极主动的掌握这2种大气污染的产生机制及差异。

3 使用问题教学法

问题教学法（Problem Based Learning）是指教师在课堂教学中通过设置一系列的问题情境，引导和启发学生自己去发现、探索和研究问题，最终寻找解决问题的途径、方法和答案的一种教学方法和理念[3]。这种教学法意在发展学生发现-认识-分析-解决问题，进而掌握理论内容和知识的能力，以提高学生的学习兴趣和发展学生学习积极性、主动性，培养学生的创新意识和综合能力为最终目标。按照提出问题、创设问题情境、学生自主讨论解决问题、提出新问题、与后续课程建立联系等一系列步骤，让学生在学习过程中始终围绕着问题学，有计划和目的地学，从而使学生参与了课堂教学过程，激发他们学习的主观能动性，有利于提高学生的综合素质如科学思维能力、逻辑分析能力、自学能力和实践能力。

教师必须以教学大纲和教学内容为载体，有针对性的设计出引人入胜的并且学生可以理解和掌握的问题，引导和启发学生逐步的掌握一个概念、一条定律等。如在学习酸雨的pH界定界限为什么是5.6时，可以按照如下步骤设置问题教学法：（1）提出问题：在我们日常生活中，经常会发生酸雨，而许多时候把pH小于5.6的雨水作为酸性，请解释5.6作为酸雨界定值的原因；（2）设置问题情境：逐步引导学生，让学生清洁大气中可溶于水且含量比较高的酸性气体是CO2，再以学生所熟知的大气中CO2的体积分数、碳酸的一级和二级电离常数（K1和K2）和水的离子积Kw等条件，以及学生在物理化学中学习的气液两相间的界面平衡和Henry定律（CO2的Henry常数）等内容，从而让学生讨论解决问题，通过计算得出pH=5.6是酸雨的界定值；（3）提出新问题、与后续课程建立联系：逐步告诉学生，由于降水本身存在的背景值，使得酸雨的pH呈现出降低的趋势，即有一部分人将pH=5作为酸雨的界定值，可以就这个问题让学生展开讨论，让学生归纳出自己所认为的酸雨pH界定值的原因，对后续我们讲解影响酸雨形成的因素及雨水的环境监测起着铺垫作用。

4 实施多媒体教学

多媒体教学是目前高校运用较多的一种教学方法，尤其是在新教师的备课和教学过程中，这种方法必须根据教学目标和教学对象的特点，在教学过程中通过教学设计合理的选择和运用现代教学媒体，并与传统板书教学有机组合，共同参与教学的整体过程，以多种媒体信息如文字、实物、图像、音频、视频等作用于学生，形成合理的教学过程结构，达到最优化的教学效果。多媒体技术可以丰富和扩展环境化学课堂教学，以现代化教学手段多渠道的向学生传递信息，解决抽象问题、列表比较和课程复习等环节的缺陷和不足，充分体现了现代化教学手段的优越性，克服了环境化学传统教学的不足。然而在教学过程中教师存在着过度依赖多媒体教学课件的现象，未能充分的与其他教学手段相结合，造成教学效果不尽如人意[4-6]。因此，在教学过程中，教师要提高自己临场发挥的能力，不仅需要电子备课，还必须准备书面讲稿，同时结合板书等传统教学手段，全面提高环境化学课堂教学的趣味性和生动性。在备课时，教师可以根据教学内容充分运用网络资源搜集相关影像资料，如国内外污染事故、污染物在土壤及生物体内的迁移与转化等等高质量的多媒体教学课件展示在学生面前，使学生通过形象生动的画面一目了然掌握这些事件的背景，并结合传统教学手段如讲稿和板书等，使学生理解和掌握这些事故和事件产生机制和影响因素；污染物迁移和转化的因素、原理和机制等，通过多媒体教学和传统教学的有机结合，使学生明白环境化学课程的重难点，使学生对所学知识深入理解和掌握。

如在讲解大气环境化学时，首先可收集部分视频如《穹顶之下》、《难以忽视的真相》、《全球环境警报》等优秀的国内外纪录片以及20世纪著名的大气污染事件等资料引出国内外大气污染的现状，让学生充分了解大气污染，然后让他们结合本地的实际，提出防治本地大气污染的方法，比如现在逐渐受到大家关注的PM2.5的监测（包括监测方法和手段、监测地点的选择、监测源等）及雾霾天气，让学生充分关注这些与环境化学及生活密切相关的新闻报道及环境公报等，同时让他们了解这种现象发生的原因、地点以及和本课程之间的联系，这样有助于提高学生学习环境化学的兴趣以及理解和掌握专业知识的程度，对于后续课程的展开起着承接作用。

5 增强实验教学

实验教学在人才培养中是理论教学所不能替代的，只有通过实验教学才能让学生理解和掌握理论课程的抽象内容。目前，我国高校教学中普遍存在重理论、轻实验的现象，这导致了学生在社会生产生活实践中的业务工作能力与水平普遍不高。实验课应结合理论课的知识，让学生了解环境化学各个方面的重要知识点，以理论知识解决实验教学中的设计路线和可能会出现的问题，通过实验教学促进和提高学生所学习理论知识的掌握程度，提高学生的自主操作实验技能和创新能力。在环境化学实验课程的教学和安排中，应使学生掌握3个层次的内容：（1）与环境化学实验相关仪器的基本原理；（2）实验室各种仪器的用途和简要操作流程；（3）掌握数据处理方法，从而得到最终的结果。一般来说，环境化学的实验主要集中于水环境、大气环境和土壤环境化学方面的内容，从简单实验到综合实验，要让学生学会自我设计和观察反应中的现象，分析这种现象产生的原因，以及最后得到数据如何进行处理。要让学生在模拟科学研究的过程中一步步积累经验，养成一种良好的习惯，为将来他们在研究生阶段或更高阶段独立开展科学研究工作的能力打下基础。

例如，在Fenton试剂氧化法处理有机废水的实验中，可以通过调节不同浓度H2O2、Fe2+、pH和反應温度等影响因素对同一种有机废水进行处理，探讨这些因素对Fenton试剂氧化效果的影响，并且更进一步的依据所学理论知识，提出处理这种有机废水的最佳H2O2、Fe2+浓度、最适pH和反应温度，并分析这种条件下其产生的机制是否与羟基自由基的产生量最优有关。总而言之，通过与环境化学课程理论知识结合开展一些实验和实践活动，使学生能将理论知识运用和指导生产实践和生活中去，通过实验实践活动又可以促进学生深刻掌握理论课程知识，有利于提高学生分析并解决问题的能力，真正实现我们的教学目标和人才培养目标。

6 结语

由以上分析可知，要上好一门课程，就必须全面了解该课程的体系、内容、教学目标和目的，弄清这门课程在专业课程体系和人才培养目标中所占的地位和作用，并在长期的教学过程中不断摸索、尝试和创新利用各种教学手段和教学方法，这样不仅能取得良好的教学效果，而且对人才培养目标和学科专业的建设也具有重要的意义和作用。

参考文献

[1]戴树桂.环境化学[M].北京：高等教育出版社，2006.

[2]张军丽，李荣强.高校改革环境化学教学方法的研究[J].广东化工，2010，37（7）：162-163.

[3]黄树辉.问题教学法在环境化学教学中的应用[J].检验医学教育，2008，15（3）：15-16.

[4]杨涛.高等院校环境化学教学改革探析[J].科技创新导报，2009，10：154.

[5]张军丽，汤积德.高校环境化学教学方法改革探讨[J].天中学刊，2011，26（2）：89-90.

[6]吴婷.环境化学教学的几点思考与探索[J].科技信息，2013，3：203. （责编：张宏民）