地学背景高校环境工程专业课程教学改革与实践

张 东 杨 伟 黄兴宇

河南理工大学资源环境学院 河南焦作 454000

河南理工大学始终坚持面向煤炭行业办学，学校发展以矿业学科为主体，形成以采煤、矿山机电、矿山地质等地矿类学科为特色，多学科相结合发展的学科布局[1]。河南理工大学环境工程专业成立于1995年，1997年开始招收本科生，迄今已经过去20年。专业建设过程中，在不断吸取国内高等院校环境类专业构建经验的基础上，结合学校学科发展方向，形成自己一些特色和优势课程[2]。本文结合笔者教授矿山环境保护、地下水污染与防治等课程的教学实践，依据我国矿山环境保护以及地下水污染与防治等方面的发展状况，针对目前我校环境工程专业矿山环境保护和地下水污染与防治课程教学中存在的一些不足，结合国内外高校实践经验，提出了教学改革建议。

1 我国环境保护工作面临新挑战和新机遇

以我国华北平原冬季雾霾为代表的大气污染日益引起大家重视，雾霾是我国大气复合型污染的典型代表，二氧化硫、氮氧化物与挥发性有机物等污染物复合叠加，颗粒物污染严重[3]，而煤炭一直被认为是雾霾的主要原因，但是机动车尾气以及工业排污对雾霾的“贡献”仍存在一定争议[4]。除了大气污染，水污染尤其是地下水污染对国人危害最为严重。2016年4月水利部公布《地下水动态月报》指出目前我国河流湖泊水质约有70%不达标，地下水水质约有60%不达标，其中有50%的城市地下水污染在加重，从点状污染走向带状、面状污染发展[5]。我国东南地区城市及工矿区周边地下水污染最为严重，汞、铬、锰等重金属超标严重[5]，南方除地下水受重金属污染外，土壤重金属污染范围较大，西南、中南地区土壤重金属含量超标严重[3]。

无论是大气雾霾污染还是我国南方地下水以及土壤重金属污染，都与矿业活动有关。煤炭开采以及煤的燃烧、金属矿山开采以及冶炼等过程对大气环境、土壤环境以及地下水环境造成严重影响，因此矿山环境保护工作任重道远。为突出地矿类高校特色，我校环境工程专业增设矿山环境保护和地下水污染与防治两门专业必修课程，分别选择矿山环境保护和地下水污染与防治作为教材[6,7]。目前我国出版的《矿山环境保护》教材或专著共5部，《地下水污染与防治》专著或教材2部，反映我国在矿山环境保护以及地下水污染与防治方面取得了一定的成就。

2 课程教学改革内容与实践

2.1 教学改革思路

环境工程专业培养目标的是培养学生掌握系统的环境工程专业知识和技能，受到科学研究、应用研究和工程实践的基本训练，具有良好的科学素质及一定的研究、开发和管理能力的科技人才[8]。学生毕业后能在科研机构、高等学校以及企事业单位从事环境保护以及环境管理工作等，能适应我国矿山环境保护要求，具有解决实际环境污染的能力[8]。

矿山环境保护和地下水污染与防治课程作为专业必修课程，大三学年开设，环境工程专业学生已经完成诸如环境监测、环境化学、环境微生物学等基础课程，同时开设大气污染控制、水污染控制等专业主干课程以及环境地质学以及环境生态学等辅修课程，具备了学习矿山环境保护和地下水污染与防治课程的基础知识。通过学习这两门课程，结合已学专业课程，侧重解决矿山活动过程带来的环境污染，因此针对这两门课程进行教学改革。

2.2 教学内容改革

目前出版的5部矿山环境保护教材或者专著，章节内容形式大致相同，主要针对矿山开采活动过程中出现的大气污染、水污染、固体废物、噪声污染以及生态破坏等内容展开，所述内容与环境工程专业主干课程多有重复，使得学生失去了学习兴趣，浪费教学资源。

矿山开采活动对周围环境影响面积、影响程度最大的是生态破坏，如矿山废石堆放场、煤矸石堆放场、尾矿堆放场、地表塌陷地、废弃采石场以及排土场等，对大气环境、地下水环境以及生态景观造成严重影响。这些生态破坏过程伴随着矿山开采活动全过程，需要具备从矿物赋存、形成，到矿石开采原理及方法以及矿石破碎、筛分以及选矿等一系列知识，对于这些知识和过程的了解和掌握，有利于学生更全面认识矿产资源以及从矿体到成品整个过程废物的产生过程，从而更有针对性地学习相关污染治理措施，提高学习效率。

因此矿山环境保护教学过程中应补充矿床学、矿物学、采矿学等相关知识，并将重点布置在矿山废弃地的生态修复上面，使学生学习并掌握矿山废弃地立地类型、边坡固定及工程绿化技术、土壤改良技术、植物物种筛选和配置技术以及土壤种子库技术，并能开展矿山废弃地生态修复质量评价工作[9]，以期毕业后能快速适应矿山企业的环境保护工作。

目前出版的2部有关地下水污染与防治教材或专著[7,10]，但是针对本科生的教材还没有，因此实际课程教授过程往往采用压缩版的研究生教材[10]。我们在采用本教材上课的过程中发现我校环境工程本科专业所学相关水文地质专业基础知识较少，因此在教材讲授过程中需要补充环境水文地质方面的基础知识，同时学生还需要加强水文地球化学方面的知识储备和学习。

2.3 实践教学内容改革

与其他学科不同，地球科学是理论性和应用性很强的学科[11]，具有非常浓厚的实践色彩[12]。目前矿山环境保护和地下水污染与防治均为理论授课，没有设置实验和实践环节，不利于学生更深入地掌握相关知识。结合我校环境工程专业实习内容，建议在野外实习地点，如焦作市封山针公园、中州铝厂赤泥堆放场、焦作电厂王掌河粉煤灰堆放场等地点为学生讲解一些废弃地生态修复的知识以及目前存在的一些问题；结合我校水文专业实习基地宝泉水库，让学生在现场了解地下水与地表水补给以及地下水运移方面的一些知识，同时针对焦作市浅层地下水污染实际情况，开展野外采样，并进行实验室水质分析，引入稳定同位素实验，说明地下水污染物来源以及迁移转化过程，并采用模拟软件，模拟地下水运移过程。以野外污染场地和实验室为主要场所，锻炼学生实践能力，培养创新型应用人才[13]。

2.4 课堂教学内容改革

目前课程教学以教师授课为主，考核结果主要由期末考试成绩和平时课堂考核成绩构成。借鉴国外高等学校考核经验，任课教授课堂讲授核心内容，同时给学生指定参考用书。课堂教授过程穿插闭卷考试2次，再加上期中考试和期末考试，整个课程成绩由4次考试成绩、作业成绩以及课堂考核成绩组成，其中课堂考核不再以点名方式进行，代之以课堂小测验的形式，10分钟内完成提交，检验学生掌握知识的同时，完成课堂考核。

3 结论与建议

(1)矿山环境保护和地下水污染与防治专业必修课程是最能体现我校环境工程专业特色和优势的课程，通过理论学习和野外实践教学，使学生理论联系实际，培养学生创新能力和创新意识，为毕业后从事矿山环境保护工作打下较好基础。

(2)加强和完善野外实习基地建设，结合现有周边固体废物堆放场实习基地，开展环境生态修复实验，丰富实习内容。

(3)加强教师队伍建设，目前从事矿山环境保护和地下水污染与防治工作的教师人数少，相关科研工作不多，无法形成科研促教学的条件和氛围，需要增加具备这方面科研经验的老师。同时增加这两门课程的实践教学环境，特别是地下水污染与防治课程，结合焦作地区地下水污染状况，开展地下水污染研究，让学生亲自参与，提高实践教学效果。

[1]邹友峰,周英,范如永.坚持煤炭行业特色推动高水平多科性地方大学建设:河南理工大学办学特色的探索与实践[J].中国高教研究,2009,27(5):41-43.

[2]赵丽,尹国勋,王明仕.拟上“环境科学专业”教学体系构想[J].中国科教创新导刊,2008(6):245.

[3]俞海,张永亮,任勇.“十三五”时期中国的环境保护形势与政策方向[J].城市与环境研究2015(4):75-86.

[4]邢志勤,卢政营.雾霾下的煤炭产业转型之路[J].生态经济:中文版,2016,32(3):10-13.

[5]吕倩,魏洁云.中国地下水污染现状及治理[J].生态经济:中文版,2016.32(10):10-13

[6]尹国勋.矿山环境保护[M].徐州:中国矿业大学出版社,2015.

[7]尹国勋,李振山.地下水污染与防治[M].北京:中国环境科学出版社,2005.

[8]刘德深,刘辉利,游少鸿.地学背景高校环境科学专业自然地理学教学改革实践[J].当代教育理论与实践,2012,4(11):86-88.

[9]关军洪,郝培尧,董丽.矿山废弃地生态修复研究进展[J].生态科学,2017,36(2):193-200.

[10]王焰新.地下水污染与防治(研究生教学用书)[M].北京:高等教育出版社,2007.

[11]王有宁,朱建强.基于质量工程的地学基础教学实习改革与实践[J].中国现代教育装备,2011(9):97-99.

[12]罗红玲. 地学认识实习的改革与创新[J].中国现代教育装备,2016(5):27-28.

[13]陆燕勤,许立巍,曾鸿鹄.地方院校环境类创新性应用人才培养实验教学改革探讨[J].当代教育理论与实践,2012,4(11):149-151.