“五位一体”教学法推进实践创新型人才培养——以环境化学为例

彭自然 李娟英 陈以芹 尹 杰

（上海海洋大学，上海，201306）

一、引言

实践创新型人才培养越来越受到教育界重视。[1-2]针对环境科学专业实践创新型人才培养，上海海洋大学构建人才培养体系、创新人才培养模式，整合理论课堂、实验训练、创新活动、学科竞赛和毕业论文五种教学形式，探索“五位一体”教学法，并贯穿于专业教学实践和“绿色”人才培养过程中，效果明显。

环境化学是环境科学及相关专业的核心课程之一，是指导学生掌握环境化学原理方法，训练学生形成良好的科学素养、培养学生独立从事科研实践，从而实现专业知识、能力、素质培养目标的重要课程。在环境化学教学改革中，上海海洋大学教学团队更新教学理念，强化整层设计，建立和运用“五位一体”教学法开展系统教学，在实践创新型人才培养中起到了积极的示范引领作用。

二、课堂教学以问题为导向，培养学生科研思维

环境化学课程具有理论体系复杂、内容更新快、应用性强、与环境问题结合紧密的特点。针对环境化学课程特点，在课堂教学上以环境化学理论为基础，以着力培养学生解决实际问题的能力为目标，与环境热点紧密结合，按照“热点事件引入、科学问题剖析、解决方法优选”的程式化教学方式逐步展开，在教学内容优化和教学方式创新上作出了新的尝试，既保持了基础性、系统性，又突出创新性和前沿性。通过课堂教学，不仅理清了学生的思维，加深了对原理的理解，还为学生运用环境化学的视角、理论、方法认识和解决环境问题奠定了基础。

同时，环境化学以鲜活的实例分析，使学生油然而生道德意识和伦理观念认同感，树立人与自然和谐发展思想，激发学生爱国情怀，增强民族自尊心和自信心。例如，以温室效应和雾霾为例，引导学生认识环境问题的解决不仅需要依靠科技进步，更需要更新认识，改变发展观念；以福岛核泄漏造成严重环境问题为例，引导学生萌生人民至上的道德意识和负责担当的时代使命感，树立人与自然和谐发展的科学理念；以尘肺病和铊投毒案为例，唤醒学生珍爱生命的朴素情感，树立正确的伦理观、道德观，树牢遵纪守法的法律底线意识；以对温室效应、酸雨和臭氧层破坏等全球性环境问题的阐述，激发学生保护生态环境的强烈意识和历史使命感、社会责任感。在大国海洋的发展背景下，引导学生认识海水化学成分和海洋环境化学过程，形成可持续利用的科学海洋资源观；在认识海洋资源可持续利用过程中形成蓝色经济和海洋产业概念，深刻认识到不合理开发会导致资源衰退、环境污染，从而形成海洋环境保护意识。[3]

三、实验课程以能力为核心，锻炼学生科研技能

环境化学属于自然科学范畴的、以实验为基础的学科，应通过实验教学来加深对理论知识的理解。环境化学以锻炼观察思考、实验动手和结果观察分析能力为目标精心设计实验，在项目类型上提高设计型实验项目比重，在实验内容上涵盖重要的环境化学原理和热点环境问题，在实验技术上涉及环境化学研究中主要技术方法，在实验考核上注重实验操作的规范性，从而锻炼学生从事环境化学研究所必备的实验技能和科学思维。

科学实验注重实验现象观察、原理分析运用和规律性总结，这些能力的培养都体现在实验教学过程中。例如，野外采集海洋生物样品以小组为单位进行分析实验，在样品前处理、目标污染物提取与纯化、仪器分析操作和实验结果讨论的过程中，提示学生观察和思考环境化学现象，分析污染物环境化学行为和规律，如相似相溶原理、层析现象、仪器分析原理、界面过程和化合物在生物链的积累传递效应等，帮助学生提高发现和解释环境化学现象的能力，引导学生从现象探索本质。

探索性、设计型实验项目往往比传统的实验需要花费更长时间，因此需要打破固定时间地点的集中教学模式，允许和鼓励优秀学生在课余时间或采取虚拟仿真方式[5]开展实验，这就需要实验教学示范中心采取灵活的、信息化、智能化的教学管理模式。学院建立激励制度鼓励教师开设和鼓励学生选修探索型实验项目，如教师考核和绩效分配制度、课程建设立项与评优办法、革新实验考核方法、学生申请创新项目认定、学生评优评奖优惠政策等。这样，通过改革实验教学方式，学生能更加了解学科发展前沿，科研技能得到训练，为提高实践创新能力开辟一条值得借鉴的途径。

四、创新实践以项目为抓手，丰富学生科研体验

为丰富学生的科研体验，环境化学课程教学与大学生创新项目、优秀本科生进实验室计划、学科竞赛、社会实践等创新实践教育项目相结合，对学生展开系统的科研思维和能力训练，让学生熟悉研究项目的选题、立项、方案设计、实施和成果总结等较完整的科研实践过程，培养学生以敏锐的观察力捕捉研究热点，经过扎实的文献调研和系统分析提出项目实施方案，提高科研素养，检验教学效果。

以研究项目为抓手，给具有科研潜质的学生提供充分的课外实践机会，为学生升学和日后从事科研工作奠定基础。有的学生运用课堂上学到的吸附理论，针对活性炭开展吸附效果影响因素和改性研究，增强吸附剂处理重金属和有机污染物的能力；有的学生研究学校附近我国最大的人工湖泊滴水湖中重金属的沉降特征、沉积物中垂直分布规律和生物累积特性；有的学生采集我国最大的港口洋山深水港海域生物样品，研究体内多环芳烃含量水平开展食用风险评价。将课外培养与课内教学相结合，协同各本科生探索创新研究平台和课堂教学，改革教学形式，延展教学实践，拓展教学空间，与创新实践教育同向同步，形成合力，使环境化学课程成为学生深化理解理论知识和提升创新实践能力的桥梁，共同培养适应新时代新形势的实践创新型生态环境“绿色”人才。

五、毕业论文以优秀为目标，检验学生科研水平

毕业论文是高校学生综合运用本专业教育中习得的基本理论、基本技能基于针对某一专业相关科学问题进行较为深入的探索研究并取得的相应结论，阐述自己的研究背景、研究方法、研究结果和学术见解的文章。它是代表大学期间学习成果达到顺利毕业标准完成学业的标志，集中体现学生的科研思维、科研能力、科研素质和创新水平，也反映了学校专业培养实践创新型人才的综合效果。

环境化学研究对象复杂，体系变量和影响因素多，污染物含量低、变化快，在环境化学的研究过程中对化学原理和方法技术的运用灵活，更能考察学生的科研能力和水平，也就成为优秀毕业论文的选题热点。近来本科毕业论文的研究课题聚焦在以下几个方面：第一，环境污染物在典型生态环境系统中的分布特征；第二，污染物在水体和界面上的化学行为和迁移转化规律；第三，化学污染物在生物体内和食物链中的生物富集放大作用；第四，环境污染物对水生生物的毒性效应和生态效应；第五，微塑料等海洋中的新兴环境污染物；第六，基于污染物环境行为特征的被动采样技术和环境监测新技术；第七，环境治理新材料的开发与效果增强技术；第八，生态修复过程中的氮磷元素循环等。

表1 环境化学“五位一体”创新教学体系

六、结论与展望

3年来，环境科学专业学生发表学术论文，获得专利授权，连续多名学生的毕业论文被评为全国高校环境类专业本科生优秀毕业设计（论文），在大学生节能减排社会实践与科技竞赛、全国环境友好科技竞赛、挑战杯全国大学生课外学术科技作品竞赛、全国大学生生命科学竞赛、汇创青春上海大学生文化创意作品展示等学科竞赛项目上获得较好成绩，学生的实践创新能力有了大幅提升。

“五位一体”教学法与课程教学内容、人才培养目标相结合，以一贯的培养目标和递进的教学手段，加深了学生对专业知识的理解掌握，提高了实践技能和科研素质，培养了创新意识和人文精神，具有良好的示范作用。高校及教育界应以人为本、以本为本，积极创新教学管理机制体制，探索落实新时代教育评价体系，确保高校、教师、学生和社会的教育资源和精力高效地投入到实践创新型人才培养上，培养满足新时代要求、新形势需求的美丽中国建设者和生态文明践行者。