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地下水污染控制课程改革探索

更新时间:2016-07-05

地下水污染控制是中国海洋大学环境工程专业的专业基础课,它是在水文地质学及地下水污染控制的基础上发展起来的,是利用现代实验技术和数值模型,从理论与技术两方面实现地下污染修复工程化的多学科综合性实用课程[1][2]

随着社会经济的迅猛发展,人们对地下水资源的开发利用不断加剧,地下水污染问题频繁出现,这对环境工程专业的学生提出了新的要求,而地下水污染控制理论是解决这些地下水污染问题的理论基础。如何让学生有效掌握地下水环境污染治理与防治方面的基础知识,提高学生学习的兴趣以及增强学生解决实际专业问题的能力成为该课程教学的核心问题。

传统的课堂教学是教师在课堂上讲,学生在下面听,这种学习模式被动,学生在学习过程中缺乏主动思考,课堂气氛沉闷[3]。学生上课不认真听讲,缺乏学习的动力,这将直接影响到他们专业创新能力的培养。而且,传统的这种“标准化”授课模式,将所有的学生视为相同的个体,采用无差别化的培养模式,忽略了学生个体在兴趣、认知水平、能力等各方面的差异,这势必会造成有的学生“吃不饱”而有的学生“吃不消”的局面,使得“教”、“学”和“用”存在着一定的脱节[3]

本文结合地下水污染控制课程实际教学的经验,从混合式教学模式构建,与专业实习的有效结合,实验教学等三个方面探索了课程教学的改革,希望能达到提高课程教学水平,促进“教—学—用”一体化建设的目的。

一、混合式教学模式构建

(一)课程教学实施

课上学习分理论讲授和设计答辩两部分。课程理论教学环节,教师一方面对本周课程知识点中的难点进行重点讲授;学生对本周课程内容、知识点进行汇报。在这一过程中,教师对学生遇到的问题通过小组讨论、引导、提问等方式,进行解答;对各小组汇报的知识点,进行扩展、引导,以提升学生主动思考问题、解决问题的能力。

设计答辩环节,布置5个综合案例题目,要求学生分成5个小组,每小组1个题目课外对问题进行充分的准备,并以PPT的形式讲解,从而提高学生针对复杂环境工程问题进行书面和口头表达的能力,锻炼学生在团队中的合作精神。教师可以在教学环节中对每个小组、每位学生的学习状态进行引导和组织。

创新能力培育已成为当今大学教育的一个重要议题。然而,每个学生的创新能力、创新想法差异性很大,如何通过课堂教学更好地培育学生的创新能力?针对地下水污染控制课程内容,学生在选题的时候可以根据团队兴趣点和优势,提出多个拟开展的课题,教师根据与课程知识点结合的程度、课题的可行性及难易程度进行评估,不断将问题“聚焦”,经过2~3次的讨论分析后,可确定最终的团队创新课题。在整个教学过程中,教师每周对创新课题研究进展、存在的问题及解决方式等进行跟踪,及时排解学生在执行过程中遇到的困难。同时,在教学过程中教学应注重团队及团队内学生个体中“领头羊”的培养,不断发挥其带头作用,这样能使整个课堂处于一个充满活力、充满创新思维的环境中。

第二,大学生创客教育拒绝填鸭式教学,追求体验式学习。随着网络技术的发展,教育的普及程度也有了较大提高,传统教育教学模式发生了改变,大学生的学习模式也受到影响。传统的书籍、课本等知识渠道的使用率逐渐降低,基于网络信息的知识渠道使用率随之提升,这样的情况下,大学生的知识结构更加复杂化,其学习需求发生了改变,如果教师依旧采用填鸭式教学,那么教学效果和教学效率就会受到影响,教师要充分考虑当前大学生对体验式学习的追求,加强教学实践性,展开多样化的教学活动,加强和学生的沟通,从而帮助学生更好地展开创客活动。

在既有研究中,研究者虽然多从文化人类学的角度对国家进行了观照,但这些研究却建构出一个“总体化/自然化国家”的形象,而这恰恰是我们需要去反思和超越的。在这种重新定义国家的努力中,正如Gupta所论证过的那样,行动者的国家理论是分层次的、多元化的,在行动者那里,并不存在一个统一的国家想象,国家的统一性是一个脆弱的表象。他特别重视具体行动者的历史和处境对其国家理论的影响,他认为只有将这种历史的维度纳入进来,才能理解行动者为何具有特定的国家理论。㊶可行的研究方案在于,对同质性较高的群体展开分析,分析特定群体的国家理论,最后才有可能做些抽象的工作。

野外实习通常是一个教师带领20名左右的学生。如果学生人数过多,野外实习过程中教师和学生之间的互动交流就会受限,教师的授课效果会明显下降。如何增强学生自身的独立思考、自主学习的能力?我们的做法是,以学生为主,2人一组,男女自由搭配,每组1个地质包、1个放大镜,1个地质锤和若干取样袋,在后面的岩性描述、构造要素测量、标本采集等方面以小组为单位进行汇总、评分。在踏勘地层过程中,每组都要进行岩性描述、构造要素测量、标本采集等工作,素描图则要求人人都要绘制。这能使学生在较短的时间里学会野外地质记录的基本方法和程序。

(二)提倡因材施教的培养理念

如何在较短的时间内让绝大多数学生掌握野外认知实习的知识要点,这对广大教师来说是一个难点。对于大学一年级的学生来说,由于是初次接触野外实习,缺乏空间感,知识点很多,学生容易出现“丈二和尚摸不着头脑”的情况。比如哪些地层赋存地下水?构造断裂与地下水开发之间的内在联系是什么?地下水如何在地下渗流?一些学生十几天的实习结束后,头脑中的知识点仍然是杂乱无章的,不能将知识点有效、系统地串联在一起。因此在实习的前期,非常有必要进行有效的实习动员。野外认识实习动员应该告诉学生以下三个方面的内容:一是为什么要选择桃村进行地质认识实习;二是地质认识实习要做什么事情;三是实习时应该怎么学。这三者是一个有机的整体,相互支撑,缺一不可。具体来说,向学生介绍烟台栖霞桃村实习区的概况(岩石种类全,地层比较丰富,构造断裂发育,侵蚀、搬运、沉积等外动力地质作用活跃,地下水环境问题显著),接着以地壳运动为主线,给学生分析实习区的构造成因,向学生大致介绍清楚实习区的地质概况,以及每天要踏勘的路线位置和任务。这样做能使学生对整个地质实习有一个更清晰的认识,对实习区的地层、地质构造、外动力地质作用和矿产资源也有大概的了解,学生能明白哪些基本实习技能需要掌握。实践证明,这对后期的实习起到了非常好的效果。学生能够带着问题进行学习,教师和学生之间的交流、互动也变得更容易,师生关系更加融洽。

(三)加强创新能力为主的培育模式

课下学习:学生每周课外时间对知识点进行小组讨论,并根据各小组特色和兴趣选取其中的一个知识点深入展开探讨,同时制作PPT供线下课堂汇报展示。学生通过对本周课程内容的学习,针对其中的难点进行整理和讨论,学生还可通过微信群与教师进行交流。在小组选择汇报知识点时,教师可以对学生进行适当引导,引导其去探究一些重要的知识点。

《水利工程混凝土耐久性技术规范》提出的水利工程混凝土设计、施工、运行管理等阶段的耐久性技术要求,有利于促进资源节约利用,提高水利工程兴利减灾效果,有利于更好地实现水利工程设计使用年限目标,适应水利现代化的需要。

二、结合实习课程,提升认知教学

有效的小组合作学习,有利于调动学生进行自主探索的积极性,有利于教师与学生、学生与学生之间的情感沟通和信息交流。合作必须建立在学生自发的基础上,只有让学生主动地、有意识地参与野外实习,才是真正意义上的主动学习。只有每个知识点都让学生主动参与,才能使学生产生强烈的任务内驱力,从而使他们从心理上自发产生合作学习的欲望。

(一)重视预习,现场答疑

在课下中,教师通过提出问题、对重点知识点讲解等方法,引导学生主动思考、小组内讨论,从而考查学生对课程知识点的掌握程度。与此同时,根据课程安排每个小组对自己线上学习过程中的难点问题及本小组兴趣知识点拓展进行汇报和交流,而教师及其他小组对其进行提问及测评打分。这一方面能让学生在主动学习知识点的同时思考问题;另一方面,这个过程会引发学生新的思考和讨论。在整个“教”、“学”及“测评”的过程中,学生是积极的参与者,是知识的“使用”者;教师在这个过程中是引导者,是学生学习的重要“伙伴”,这大大提高了学生学习的主动性和学习的兴趣。

(二)小组分工,合作学习

课上、课下教学环节的结合,让教师和学生角色发生了本质的转变,使得学生成为教学过程的中心,学生的思维也由传统模式的“被动学、缺乏创新”转变为“主动学习、渴求知识和创新”,这大大提高了学生学习的主动性和创新性。

查新数据的主题代表技术研发的主轴,而且查新项目的时间信息表明技术应用的年代,因此可以针对查新数据进行更详细的时间分析,结合科技查新类事实型数据、产业类事实型数据和专利信息类事实型数据,描述出技术变化的步骤或技术相关环节的逻辑关系,即绘制产业技术路线图。结合查新报告中检索词的热度分析和领域分布情况分析,可直观推演出当前的研究热点、优势领域和劣势领域,识别出湖北省相关产业区域现有能力和技术瓶颈,以及关键技术和专长领域,从而有利于绘制技术创新动态全景图和产业技术路线图。

中国海洋大学在山东省烟台栖霞桃村建立了长期实习基地,用于地质类和环境类本科学生进行地质认识实习。我校环境工程专业脱胎于水文地质与工程地质专业,教学内容相应地具有海洋与地学特色,这就给地下水污染控制提供了很好的教与学的空间,教学方法的适当改进会取得较好的教学效果。

虽然这位学生的想法与我们所倡导的主流价值观并不十分吻合,但孩子作为一个仍在发展的个体,有一些不同寻常的想法也是正常的。我们教师则需要鼓励学生积极思考并勇敢地将自己的想法自由表达出来,必要时给以恰当的指导。只有这样,才能让我们的学生真正勤于思考、乐于表达。

(三)重视动手实践,启发独立思考

实践动手能力和独立工作能力的培养是学生整体素质提高的重要组成部分,也是培养适应社会经济发展的环境工程复合型人才的关键一环。在野外实习中,学生要掌握的基本技能有很多,如剖面图的绘制、标本的获取等。正确掌握上述基本技能是桃村地质认识实习的一个主要目的。以测量地层产状为例,教师在现场对此进行了细致的讲解,但是野外实习时绝大部分学生还是不会使用罗盘测量地层产状。为了保证每位学生都能正确使用罗盘,我们的做法是:每组随机抽取1名学生针对同一地层测量产状,让其他学生观察他们操作的过程。然后对比其测量结果,启发学生说明为什么测量结果会不一致,这是什么原因导致的,让其他学生也参与讨论。接下来针对每位学生出现的问题逐一讲解,再重新让他们测量一遍,以加深印象。此外,可以让这批学生观察和指导组内其他学生的测量。

这种野外技能训练增强了学生实习过程中的主动性和独立性,学生可以在较短的时间内完成实习要点,掌握野外地质现象描述的基本技能。在之后的每条地质路线中,我们都强调这些基本技能的练习,并进行小组对比考核。这样实习结束后,学生都能准确熟练地描述野外地质现象。

(四)重视地质现象观察,分析环境污染问题

桃村地处山东省栖霞市桃村镇。区内不同时代的地层出露,从老至新依次为上太古界胶东群、下元古界粉山子群、中生界侏罗系上统莱阳组、白垩系下统青山组、上统王氏组、新生界唐山棚砾岩组和第四系沉积物。当地的环境地质问题突出,是环境类学生进行野外实习的良好场所。这就要求教师在讲授基本知识的同时也要介绍实习地所涉及的环境问题、国内外的研究热点及进展,以增加学生的学习兴趣。比如在路线十字线-灵山铜矿的讲解中,除了对似斑状花岗闪长岩的结构和构造进行现场分析外,我们应启发学生讨论:似斑状花岗闪长岩石材的开采是当地的支柱性产业,石材开采会带来哪些环境方面的问题?如何减缓石材企业生产造成的严重环境污染以及生态破坏?上述环境污染需要监测哪些指标?浊度、粒径分布和吸收光谱特征应采用何种仪器进行分析?自然的风化作用与石材开采会导致哪些环境问题,有何不同?利用触目惊心的环境污染实例进行现场启发教学,让学生充分了解和认识石材加工废水对当地环境产生的严重影响,让学生深入思考如何处理废石粉的二次粉尘污染,这又涉及固体废弃物的处置问题。这些真实的环境污染问题,促进了学生对地下水污染控制课程的深入学习,激发了学生自主学习的动力。

三、实验教学探索

地下水污染控制课程强调理论与实践的结合,因此学生需要掌握水化学相关的实验操作技能及基本原理[4][5][6]。根据长期实验教学的探索,我们对地下水污染控制实验进行了改革,完善且增加了如下实验:1.污染物的吸附-解吸实验;2.弥散试验;3.含水介质阻滞实验;4.水敏感性实验;5.渗透反应墙实验。其中污染物的吸附-解吸实验、弥散试验、含水介质阻滞实验属于基础实验,目的是让学生深入理解与地下水污染控制相关的基本原理,熟练掌握地下水污染修复技术;水敏感性实验和渗透反应墙实验属于综合性实验,目的是加强学生综合知识及应用能力的训练。由于实验空间有限,最好以4~5人的小组为单位,进行实验设计,完成实验装置的组装、指标测定、数据分析。

四、总结

地下水污染控制课程作为环境工程专业教学体系中重要的组成部分,在专业人才目标培养的实现上具有至关重要的作用。根据专业培养计划,我们科学地构建了混合式教学模式,与专业实习和实验教学有效结合,这能有效提高学生独立思考的能力和创造力,做到了多课程、多学科的交叉融合,成功地实现了“教”—“学”—“用”—“研”的有机结合,大大提高了学生学习的能动性和创新动力,取得了良好的教学效果,提高了环境工程专业人才的培养质量。

[参考文献]

[1]孔慧敏,谷洪彪,张莹,等.水文地球化学课程教学研究[J].科技创新导报,2016(1):107-108.

[2]宋晓梅.“环境水文地质学”课程教学研究与实践[J].安徽理工大学学报(社会科学版),2006(4):77-78.

[3]徐文杰.工程地质教学改革、创新与MOOC建设:以清华大学《工程地质》课程为例[C].中国吉林长春:2015.

[4]安乐生,王磊.环境地学课程教学改革与实践[J].安徽农业科学,2015(14):372-373.

[5]罗建男,鲍新华,辛欣.《地下水资源管理》课程教学改革探索[J].科技创新导报,2016(4):125.

[6]王益伟.《水文地质学》实验教学环节保障体系的构建探讨[J].教育教学论坛,2016(36):275-276.

林国庆,郑西来,陈友媛,李锋民
《大学教育》 2018年第06期
《大学教育》2018年第06期文献

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