新工科背景下环境化学课程教学改革探索

葛林科　张蓬　王家宏　张静　朱云庆　马宏瑞

［摘 要］环境化学课程是高等学校环境类专业的重要基础课程，既有系统理论，又具较强的实践性。文章基于学情调研和教改痛点，通过系列教改措施，建立学习共同体，强化科研反哺教学，优化教学内容，丰富教学案例，开展多元化教学实践；扩展第二课堂，搭建教學平台，建立本科生导师制，组织学生全员参加创新创业大赛；融合课程思政，培养学生的科学思维，解决实际环境问题。这一创新模式运行以来，增长了学生的见识，提升了教学质量；建立了全员育人、全程育人模式，增强了学生的实践创新能力；培养了学生的科学思维，锻炼了学生解决实际环境问题的能力，对于全面推进环境化学课程体系改革具有一定的推广和借鉴意义。

［关键词］环境化学；信息化教学；第二课堂；科学思维；全程育人

［中图分类号］G642.0［文献标识码］A［文章编号］2095-3437（2024）03-0034-04

环境化学是研究有害化学物质在环境介质中的存在、特性、行为和效应及其控制的化学原理和方法的科学[1-2]。环境化学课程是环境科学与工程类专业的基础课程，适用于本科教学，主要内容和结构如图1所示[2]。环境化学课程面临找准改革方向，持续开展创新教学的难题。而新工科是基于国家战略发展新需求、国际竞争新形势、立德树人新要求而提出的我国工程教育的改革方向。因此，亟须在新工科理念的指导下，积极探索环境化学课程教学改革。

《高等学校课程思政建设指导纲要》明确指出，对于工学类专业课程，要培养学生精益求精的大国工匠精神，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当[3]。环境化学课程在环境类人才培养的课程体系中占据核心地位，如何深入开展教学改革创新，形成适合环境实用型复合人才培养的教学方法，提高课程教学的育人质量，是满足新时代高等教育立德树人新要求的重要课题[4-6]。笔者以陕西科技大学（以下简称我校）为例，通过剖析环境化学课程教学改革的痛点，针对线上与线下教学相结合、课程理论与课程实践相结合、思维提升与人才培养相结合，探索了全员育人、全程育人的创新教学改革模式，全面推进了环境化学课程改革。

一、环境化学课程教学改革的痛点剖析

基于学情分析和课程特点，高校环境化学课程教学改革主要面临三个痛点：

（一）教学内容需要优化

以往的环境化学课程教学案例较为陈旧，没有做到与时俱进。我校环境类专业学生大多来自陕西等内陆省份，对近海、大洋、全球环境等认识不足。而多数污染物普遍存在于全球各地，不仅在内陆、近海被监测到，而且会跨界传输到大洋、南北极、青藏高原等偏远地区。因此，环境化学课程应优化教学内容，丰富教学案例，根据学情开展有针对性的教学，拓宽学生的知识面。

（二）第二课堂利用不足

在传统教学中，教师上完课，这门课程就结束了；而第二课堂是教学课堂的延续，能使师生加强联系，注重全程育人。环境化学课程作为专业基础课，不仅要使学生掌握专业基础知识，而且要引导学生学会扩展和应用。然而，由于对第二课堂的利用不足，难以达成教学目标，因此，教师要探索“第二课堂”创新教学模式。

（三）课程思政的深度和高度不够

环境化学课程注重培养学生的科学思维，但如何将思政元素与课程内容有机结合，提升课程思政的高度是环境化学课程教学面临的难题。

环境化学课程既要培养学生的微观思维，理解环境化学的基本概念、定律、理论，又要培养学生的全球环境宏观思维，从全球着眼，以国际视角关注环境污染物，探讨化学污染物的浓度水平、污染机制、行为归趋、危害效应和控制技术。此外，还要培养学生科学的综合思维能力，从而更好地认识和解决中国当前的环境污染问题。

二、环境化学课程教学改革思路与实践

环境化学课程教学改革的总体思路如图2所示。基于教学改革的痛点分析，建立由教师和学生构成的学习共同体，从三个方面进行教学改革，实现线上与线下教学相结合、课程理论与课程实践相结合、思维提升与人才培养相结合，实现全员育人、全程育人。

（一）优化教学内容，丰富教学案例，开展多元化教学实践

第一，通过系列教改项目和科研项目，优化教学内容，丰富教学案例。环境化学是一个不断发展的学科，随着新的环境问题的不断产生，环境化学需要不断补充新的研究成果和发展趋势。通过学情分析发现，我校环境类专业学生大多来自内陆省份，对近海、大洋、全球环境等认识不足。教师整理了大量的环境化学案例，包括污染物在内陆、海洋、极地的环境行为状况，并将这些案例应用到教学过程中。第二，教学团队重视科研反哺教学，不断将国家自然科学基金等科研项目的成果转化为教学资源，融入教育教学之中。第三，开展多元化教学实践，扎实推进课程教学水平和质量提升。通过建立学习共同体，打破教师与学生之间的“壁垒”。将环境化学课程原来的以教师课堂教学为主的模式，变为师生平等交流学习的模式；由原来的老师问、学生答，变为学生组队给老师找难题。引导学生关注环境历史事件和当前环境问题，共同寻找整体认识、综合解决方案，促进学生团队协作、主动学习、积极思考。第四，注重线上与线下紧密结合。课程组连续两年开展环境化学课程信息化建设，并开展了多元化教学实践。以环境光化学转化“知识树”框架为例（见图3），在线上课程中，点击任一条目就能链接到相应的内容，方便学生分知识点进行学习。此外，教师组织学生到实验室参观光化学反应仪，了解光化学实验，进一步理解和掌握理论知识。

（二）扩展第二课堂，建立教学平台和导师制，组织学生全员参加创新创业大赛

第二课堂指在第一课堂（课堂教学）外的时间进行的与第一课堂相关的教学活动，注重学生的素质教育和全程育人。环境化学课程要求学生理解基本概念、定律、理论，也注重知识的扩展和应用。课程组探索了第二课堂创新教学，形成了“课堂教学—实践平台—导师制—创新创业大赛”为链条的全程育人模式。首先，为提升学生的理论实践和创新能力，课程组搭建虚实结合、具有环境化学特色的实践教学平台，建成省级实验教学示范中心、省级虚拟实验教学示范中心和省级虚拟仿真实验教学项目。其次，为提升学生的科研参与度和实践动手能力，课程组基于教研室及环境学院，建立本科生导师制，以实现本科生全员参与科研创新。最后，以本科生全员导师制为支撑点，构建各类各级创新创业大赛教师全员参与、全程指导，本科生全员参与的创新创业培养体系，建设大学生创新创业的过程化培养机制。

（三） 融合课程思政，培养学生的科学思维，解决实际环境问题

环境化学作为专业基础学科，为认识和解决环境污染问题提供基础理论支持，为履行国际环境公约提供科学依据与技术支撑。國际上，新型POPs、碳排放等全球环境问题层出不穷，我国也出现了一些新的环境问题。因此，教师要引导学生深入学习贯彻习近平生态文明思想，打好我国污染防治攻坚战。如图4所示，在课程教学中，教师将思政元素和课程内容深度融合，培养学生的环保意识，引导学生利用环境化学知识去思考、理解我国和全球的环境问题，培养学生解决复杂实际环境问题的能力。

为更好地在课堂教学中融入思政元素，解决实际环境问题，教师还利用课外学时连续开展环境化学课程报告会，引导学生从环境化学角度综合思考、剖析环境历史事件和当前与环境相关的热点、政策。

三、环境化学课程教学改革的效果分析

（一） 增长了学生的见识，提升了教学质量

基于系列教改项目和科研项目，课程组强化科研反哺教学，不断优化教学内容，丰富教学案例，做到基础知识、案例、热点和前沿问题相结合，帮助学生扎实掌握基础知识，接触本领域的热点方向和最新进展。通过实践，学生的学习热情和兴趣普遍提高，反映出学生对新案例、新知识的渴求。同时，环境化学课程教学形成了“学生中心，教、学联动，自我评价，同行评价相结合”的以学生为中心的评教体系，完善学生跟踪反馈和课程评估制度，促进了教学持续改进；实施校、院、系三级督导机制，帮助教师提升教学水平和质量。

（二）建成全员育人、全程育人模式，增强了学生的实践创新能力

课程组探索了“第二课堂”教学模式，形成了以“课堂教学—实践平台—导师制—创新创业大赛”为链条的全员育人、全程育人模式，即开发环境化学特色的扩展式教学平台，建立本科生全员导师制，构建创新创业培养体系，充分发挥了学生的主动性，激发了学生的创造力，提升了学生的科研参与度、实践动手能力和理论创新能力，从而促进了课程理论和专业实践、创新创业竞赛相结合。近3年，学生共获包括“互联网+”大学生创新创业大赛国家级银奖等省部级以上奖励18项。基于建立的虚实结合、环境化学特色实践教学平台和多维度协同育人模式，我校培养了行业需求的高素质复合应用型人才。依据麦可思应届毕业生培养质量评价数据，用人单位对我校环境专业类毕业生的满意度超过90%。

（三）培养学生的科学思维，锻炼了解决实际环境问题的能力

在课程教学中，教师融合课程思政，引导学生利用环境化学知识思考、理解我国和全球的环境问题。通过课程报告会，有力提升了学生的综合思维能力、解决实际环境问题的能力，提高了学生对生态文明建设的责任担当意识，并促进了环境化学课程建设和优秀教学资源的校际共享。学生专业兴趣和素养的提升，又进一步激发了他们读研深造的动力，2022年和2021年，学生考研率分别为50%和45%，较2020年的35%有较大提高。

四、结语

环境化学课程是环境专业的核心基础课，课程教学是以学生发展为中心，通过全员育人、全程育人，培养对国家有用的创新型人才。本文针对环境化学课程教学改革的痛点，通过系列教改项目，强化科研反哺教学，优化教学内容，丰富教学案例，开展多元化教学实践，扎实推进课程教学水平和质量的提升。通过扩展第二课堂，搭建教学平台，建立本科生导师制，组织学生全员参与创新创业大赛，发挥学生的主动性，激发创造力。融合课程思政，培养学生的科学思维，提升综合思维能力，解决实际环境问题。这一模式运行以来，实现了线上与线下教学相结合、课程理论与课程实践相结合、思维提升和人才培养相结合，实现了全员育人、全程育人，对于全面推进环境化学课程体系改革具有一定的推广和借鉴意义。

［ 参 考 文 献 ］

[1] 陈景文， 全燮. 环境化学[M]. 大连： 大连理工大学出版社， 2009.

[2] 戴树桂. 环境化学[M].2版.北京：高等教育出版社， 2006.

[3] 中华人民共和国教育部. 教育部关于印发《高等学校课程思政建设指导纲要》的通知（教高〔2020〕 3号）[EB/OL]. （2020-06-01） [2023-06-30]. http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/202006/t20200603_4?62437.html.

[4] 张武，程绍玲，贾青竹.环境化学课程思政内涵建设与实践[J].化学教育（中英文），2021，42（16）： 77-81.

[5] 吕向菲，胡南江，闫蕾，等. 基于CDIO模式的环境化学课程教学改革与实践[J].化学教育，2016，37（18）：56-59.

[6] 刘春丽，赵欧，韦万丽，等. “雨课堂”在环境化学教学改革中的应用[J]. 化学教育（中英文），2020， 41（20）： 81-85.

［责任编辑：黄紧德］