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土壤污染和防治课程的教学实践和
摘 要：“土壤污染与防治”是环境科学/环境工程专业本科生的专业主干课.针对课程教学内容多、课时数相对较少等特点,本文总结了笔者在教学内容体系构建、教学方法改进、教学理念创新等方面的一些实践与思考.
关键词：教学内容；教学方法；教学理念
土壤圈是地球陆地表面和浅水域底部的一种疏松而不均匀的覆盖层及其相关的生态环境体系,它是地球表层系统的重要组成部分,处于大气圈、岩石圈、水圈和生物圈的交界面上[1],其间进行着复杂频繁的物质循环、能量流动和信息交换过程,这些过程既能敏感地反应其他圈层的变化,也能对其他圈层起到稳定、调节和缓冲作用.由于土壤圈在地球表层系统中的作用与地位,土壤环境问题一旦产生即可带来与土壤环境质量相关的农业、生态、环境、气候变化方面等一系列问题.
土壤环境问题归根结底产生于较为频繁的人类活动,包括农田生态系统高度集约化种植、森林生态系统的过度砍伐、草原生态系统长期的过载放牧以及对荒地资源的不合理垦殖和对矿产资源的过渡开采等.当人类活动对土地的影响超过其承载力时,就会导致土壤侵蚀、土壤沙化、土壤盐渍化等一系列土壤退化问题.与此同时,土壤缓冲、同化、代谢外源物质的能力也随之削弱,土壤污染问题随即产生.随着经济的发展,土壤污染问题日趋加重,对食物链安全乃至人类健康构成潜在威胁.因此,以土壤为核心的环境土壤学研究已发展成为环境科学研究领域的重要方向之一,“土壤污染与防治”课程亦成为大部分高校环境科学/环境工程专业重要的专业主干课程.
中国地质大学（武汉）从“环境问题已成为实现社会经济可持续发展所必须解决的关键性问题”的认识高度出发,于2003年6月正式组建环境学院.学院下设的本科专业“环境工程”属于国家特色专业.根据“环境工程”专业人才培养方案,“土壤污染与防治”课程属于环境工程专业学生的专业主干课程,该门课程也是本院“地下水科学与工程”“水文与水资源工程”专业学生的专业选修课程,每年参与这门课程学习的学生逾200人.
值得一提的是,上述三个专业学生的前修课程里均无与“土壤学”相关的课程设置,学生几乎不具备土壤学基础背景知识.如何在有限的教学时间内既考虑授课对象的特殊性又要保证“土壤污染与防治”教学内容的系统性,是笔者在该门课程授课实践中一直探索的问题.基于近几年的教学实践与体会,撰写此文并籍此与同行在教学内容、教学方式、教学理念等方面进行交流,为“土壤污染与防治”课程教学的更加完善以及本专业的人才培养作贡献.
一、合理组织教学内容
参考高等院校环境科学与工程类“十二五”规划教材《土壤污染与防治》[2],课程的主要内容可概括为以下四个方面：1）土壤基本组成、特性与基本过程；2）土壤污染物及其迁移转化和环境影响；3）土壤环境污染监测与评价；4）土壤污染的修复理论与工程实践.
其中,有关土壤基本组成、特性和过程的篇幅占比较少,这是基于修课学生已先修“土壤学”课程,但是开设环境工程专业的许多偏工科类高校基本未开设土壤学这门基础课程,使得工科院校学生在学习“土壤污染与防治”课程时对一些土壤学基础名词都有理解上的困难.
本校环境工程专业的学生也不例外,学生在走进土壤污染与防治课堂时缺少必备的土壤学背景知识.
基于此,在教学学时分配上,遵循“土壤结构、组成决定其性质,进而决定其功能”的思路,安排1/3强的学时讲授土壤生态系统基本组成、性状及其主要环境过程和基本理论等土壤学基础知识.同时,减少与环境监测、固体废弃物资源化等课程内容的重复.其次,土壤环境背景值、土壤环境容量是环境科学的基础,与之紧密相关的土壤环境质量标准也是有效管理土壤资源的科学依据.在教学体系中,这部分内容具有承上启下的作用,可为学生进入土壤污染与治理部分的学习打下基础.
土壤污染的修复理论与工程实践是该门课程非常重要的内容,也是学生感兴趣的部分.这部分内容的教与学既要体现深度也要有广度,因此,大部分学时用来进行这部分内容的教学,旨在使学生全面系统地掌握土壤污染与防治的基本原理及其修复方法和技术.
二、不断改进教学方法
探索好的教学方法是一个教学工作者必须永远面对的问题.在现代教学活动中,包括多媒体在内的多种先进教学手段被引入其中.笔者认为不论多么先进的教学器材,它也只能是辅助性的手段,教师对教学内容的融会贯通以及深入浅出的讲解、适时适当的板书、与学生的生动交流仍然是授课成败的重要方面.此外,课件质量的好坏也是课堂教学的关键,在课件制作过程中,既要注重信息量的密度,更需关注信息的质量,尽量使文字信息图像化、表格化、动态化,并注意信息输出的层次感、条理性.
课堂小测验是有关土壤学基础知识教学中的重要一环,它可以即时考查学生对知识点的掌握程度,亦可以即时发现和纠正学生的错误理解,帮助学生在有限的课时教学时段内构建起土壤学基础知识的背景框架.
案例教学法是借助于典型例子来引导学生积极思考,运用所学的理论知识解决实际问题.“土壤污染与防治”是一门与实践紧密联系的课程,运用案例教学不但能让学生真正了解身边切实存在的环境问题,且能丰富教学内容[3].案例问题的设计要紧扣教学内容,并针对教学难点.例如,在进行土壤重金属污染修复内容的讲授时,引入土壤重金属污染与植物修复的实例,并融入笔者的科研数据与成果.在呈现案例时,尽可能多的利用图片、表格乃至动画穿插于文字之间,并鼓励学生提出问题、参与讨论.通过案例教学法,一些难于理解的问题在形象直观的图片、数据面前迎刃而解,不仅活跃了思维,也实现了知识间的有效迁移,同时也调动了学生主动参与教学的积极性,活跃了课堂气氛,容易引起学生的呼应和共鸣.
问题讨论式教学法也是增强课堂教学效果,激发学生学习主动性的有效方法,可使学生对模糊问题的认识更清晰、接触的内容更广泛.目前进行的大学课程体系改革的总方向是加强基础课学时、压缩专业课学时.在此情形下,专业主干课或专业选修课的学时数受到限制.如何在有限的时间内完成讲课内容,协调讲课与讨论之间的关系,就显得十分重要.
另外,将课程成绩的考核贯穿于课程教学的整个时段,摒弃期末一次考试定乾坤的弊端.在教学过程中,通过教学内容的优化组合、教学方式的不断改进,间接地向学生传达课程考核不是目的、而是检验学习效果的手段的理念.润物细无声.
三、教学理念的创新与实践
学生是课堂教学的主体.以重视、理解、尊重、爱护为前提,注重提升和发展学生的人文精神和科学素养,并将之贯穿于课堂教学的全过程.
笔者在本科生乃至研究生课程教学以及他们的课题研究与毕业论文写作的指导过程中,发现学生的逻辑能力和文字能力普遍较差.逻辑能力是一个人创新性思维和创新能力的基础,而文字能力是正确清晰地表达自己研究成果、思想成果的基础.如何提高学生这两方面的能力是笔者在课堂教学中一直非常强调的方面.
结合课程内容进度,凝练出一些学科前沿问题以及与当前环境状况紧密相关的实际问题,在向学生讲解这些问题基本含义的基础上,鼓励学生查阅文献资料,弄清楚这些问题的产生背景、目前现状、还待进一步研究和探讨的方向和问题.对于与当前环境状况紧密相关的实际问题,在充分调研的基础上,鼓励学生提出解决问题的思路并拟定出具体的实施方案.完成这些学习任务的成果体现形式可以是撰写读书报告,可以是课堂分享.经过这一系列的学习过程,既锻炼了学生逻辑思维的能力,也锻炼了学生洞察问题的能力,又传达了学科的前沿信息及环境现状,培养了学生的忧患意思和人文情怀.更重要的是学生接受这一科学训练的过程不是来自被动的灌输,而是积极主动的参与,学生的自主学习能动性大大提高.这样的一种学习方式使学生真正变成了课堂的主体,也拓展了教学内容.教师在这一过程中可以发现学生的创新意识和学习兴趣,课堂由呆板变活跃,师生关系和谐,教学相长得以完美体现.
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