新工科背景下“環(huán)境土壤學(xué)”教學(xué)改革與實(shí)踐

新工科背景下“環(huán)境土壤學(xué)”教學(xué)改革與實(shí)踐［摘要］“環(huán)境土壤學(xué)'作為環(huán)境類人才培養(yǎng)過程中的重要專業(yè)課程，為培養(yǎng)新時代國家需要的“新工科''人才，進(jìn)行教學(xué)改革勢在必行。該文闡述了新工科背景下“環(huán)境土壤學(xué)'教學(xué)改革的目的及改革歷史，并總結(jié)了進(jìn)行“環(huán)境土壤學(xué)'教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及評價體系改革的實(shí)踐及經(jīng)驗，并在教學(xué)改革的過程中增加實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，為培養(yǎng)新時代創(chuàng)新型人才奠定基礎(chǔ)。［關(guān)鍵詞］新工科;環(huán)境土壤學(xué);教學(xué)改革；實(shí)踐隨著人民生活水平的提高,對綠色、有機(jī)食品的需求增加，而土壤污染問題日益嚴(yán)重［1］,使得我國農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量出現(xiàn)一系列問題，并且在出口過程中遇到了許多限制⑵?！碍h(huán)境土壤學(xué)”就是在土壤環(huán)境問題出現(xiàn)以后，在土壤學(xué)和環(huán)境學(xué)基礎(chǔ)之上發(fā)展起來的一門綜合性課程，包括了土壤學(xué)基礎(chǔ)、土壤污染危害以及污染修復(fù)技術(shù)等內(nèi)容，在環(huán)境類本科生的培養(yǎng)過程中具有重要的作用。但是目前我國絕大多數(shù)開設(shè)有相關(guān)專業(yè)的大專院校，如河海大學(xué)、廈門大學(xué)、西南大學(xué)等僅作為專業(yè)選修課和限選課開設(shè)類似課程，一般設(shè)置32—36學(xué)時，主要用于理論教學(xué)，缺乏實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，這對于“環(huán)境土壤學(xué)”這門理論與實(shí)踐高度結(jié)合的課程教學(xué)來說非常不利，對學(xué)生實(shí)踐動手能力的培養(yǎng)也存在較大的缺陷?！靶鹿た啤睆?qiáng)調(diào)實(shí)用性和綜合性，培養(yǎng)適應(yīng)社會需求的多元化創(chuàng)新型人才是國家對高等工科院校的新要求⑶。在國家新工科創(chuàng)新人才培養(yǎng)的背景下，傳統(tǒng)的教學(xué)模式不能滿足對學(xué)生培養(yǎng)的要求,進(jìn)行教學(xué)改革具有至關(guān)重要的作用$進(jìn)行相應(yīng)的教學(xué)改革更能培養(yǎng)具有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，又有較強(qiáng)實(shí)踐動手能力的“新時代”大學(xué)生，滿足“新工科”背景下對創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的要求。因此，在環(huán)境工程類院校開設(shè)的“環(huán)境土壤學(xué)”及類似課程進(jìn)行教學(xué)改革勢在必行。本文論述了進(jìn)行“環(huán)境土壤學(xué)”教學(xué)改革的目的及歷史,并從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、評價方式等多個方面總結(jié)教學(xué)改革的實(shí)踐與經(jīng)驗，為以后的“環(huán)境土壤學(xué)”的教學(xué)工作奠定基礎(chǔ)，為培養(yǎng)新工科背景下環(huán)境工程類專業(yè)人才提供指導(dǎo)。一、“環(huán)境土壤學(xué)”教學(xué)改革的目的2008年以來我國陸續(xù)出現(xiàn)了土壤污染事件，特別是土壤重金屬污染日益突顯，引起了國家及政府的高度重視［1］$目前，隨著我國人民生活質(zhì)量的提高，對綠色、有機(jī)食品的需求增加;且我國的農(nóng)產(chǎn)品出口過程中遇到了諸多限制［2］$因此，我國頒布了《土壤污染防治行動計劃》及《中華人民共和國土壤污染防治法》，將土壤污染問題上升到法律層面，促使大眾對土壤污染問題更加重視。作為環(huán)境生態(tài)工程專業(yè)的高校學(xué)生，加強(qiáng)土壤知識及污染治理技術(shù)的理論知識及實(shí)踐動手能力的培養(yǎng)具有重要意義。“環(huán)境土壤學(xué)”是一門綜合性很強(qiáng)的課程，在環(huán)境類本科生的培養(yǎng)過程中作為專業(yè)課具有重要的作用［4］$它包括土壤學(xué)基礎(chǔ)知識、土壤污染危害及土壤污染治理修復(fù)技術(shù)三部分，既要求學(xué)生掌握扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，又要求學(xué)生具有較強(qiáng)的實(shí)踐動手能力及創(chuàng)新能力?！碍h(huán)境土壤學(xué)”在本校的環(huán)境生態(tài)工程專業(yè)為選修課，由于沒有土壤學(xué)的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，因此在教學(xué)過程中更多學(xué)時用于對理論知識的教授，重點(diǎn)集中在土壤污染危害方面的內(nèi)容，對修復(fù)技術(shù)的講授較少，缺乏相關(guān)實(shí)踐技能的學(xué)習(xí)；并且教學(xué)方法較為單一，主要以教師教授、學(xué)生被動接受為主，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中缺乏主動性、積極性。在從事“環(huán)境土壤學(xué)”5年課程教學(xué)過程中，從2017年開始對“環(huán)境土壤學(xué)”的教學(xué)評價體系進(jìn)行了改革，將傳統(tǒng)單一的評價方式轉(zhuǎn)變成“多元化”的評價方法，有一定的成果,但是與“新工科”背景下對創(chuàng)新型人才的要求還有一定的差距。因此，為了進(jìn)一步完善“環(huán)境土壤學(xué)”的教學(xué)體系，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動手能力，對“環(huán)境土壤學(xué)”進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及學(xué)生學(xué)業(yè)評價體系的改革具有重要的實(shí)際意義,為適應(yīng)“新工科”背景下培養(yǎng)創(chuàng)新型人才奠定基礎(chǔ)。二、“環(huán)境土壤學(xué)”教學(xué)改革的歷史過程“環(huán)境土壤學(xué)”作為一門新興課程在全國重點(diǎn)農(nóng)業(yè)大學(xué)的農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)專業(yè)開設(shè)始于20世紀(jì)80年代末，直到2004年“環(huán)境土壤學(xué)”才被教育部高等學(xué)校環(huán)境科學(xué)類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會指定為環(huán)境科學(xué)專業(yè)的必修課[4]$目前，在我國的大部分有環(huán)境類專業(yè)的高等院校中有開設(shè)，有西南大學(xué)、河海大學(xué)、重慶大學(xué)、廈門大學(xué)以及廣東工業(yè)大學(xué)等，但僅作為專業(yè)選修課或限選課,有些高等院校開設(shè)類似課程，如“環(huán)境化學(xué)”“污染土壤修復(fù)原理與方法”“土壤污染與防治工程”等；本校首次在2013級環(huán)境科學(xué)專業(yè)開設(shè)“環(huán)境土壤學(xué)”課程，為專業(yè)選修課,54學(xué)時，全部為理論課程。而后在2014級環(huán)境生態(tài)工程專業(yè)開設(shè)“環(huán)境土壤學(xué)”課程，學(xué)時調(diào)整為32學(xué)時。本校的環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)開設(shè)“土壤污染與修復(fù)技術(shù)”課程,32學(xué)時理論教學(xué),16學(xué)時實(shí)驗教學(xué)?！碍h(huán)境土壤學(xué)”目前在國內(nèi)還沒有比較完善的課程體系，主要的參考教材有陳懷滿等編著,2018年科學(xué)出版社出版的《環(huán)境土壤學(xué)》（第三版），賈建麗等編著,2016年化學(xué)工業(yè)出版社出版的《環(huán)境土壤學(xué)》（第二版），張乃明編著，2013年中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社出版的《環(huán)境土壤學(xué)》，以及洪堅平主編,2018年中國農(nóng)業(yè)出版社出版的《土壤污染與防治》（第三版）等，由于編者研究的側(cè)重點(diǎn)不同，每本教材也各有側(cè)重點(diǎn),對土壤學(xué)基礎(chǔ)部分強(qiáng)調(diào)不夠，而土壤學(xué)不是環(huán)境類專業(yè)的基礎(chǔ)課程，因此土壤學(xué)基礎(chǔ)理論知識是這些環(huán)境土壤學(xué)類教材的薄弱點(diǎn)。在教學(xué)的過程中土壤學(xué)基礎(chǔ)知識所占的學(xué)時也較少，僅占總學(xué)時的1/4以下，重點(diǎn)內(nèi)容集中在“土壤污染的環(huán)境效應(yīng)”，“土壤污染的防治及修復(fù)技術(shù)”部分所占比重較少,這部分內(nèi)容多為實(shí)踐、技術(shù)、工藝等,在未開設(shè)實(shí)踐課程的情況下，僅能通過圖片或者幻燈片的方式讓學(xué)生產(chǎn)生間接的理解,沒有直觀的認(rèn)知，僅限于紙上談兵，學(xué)生的掌握程度較差。目前，我國的高等院校的教學(xué)都提倡教學(xué)方法的改革，隨著時代的進(jìn)步,教學(xué)不再局限于課堂教學(xué),鼓勵教學(xué)走出課堂，走進(jìn)工廠、企業(yè)，參與到教師的相關(guān)科研工作中$因此全國高校都或多或少進(jìn)行教學(xué)方法的改革，比如重慶大學(xué)的雙語教學(xué)，河海大學(xué)的雙語+研討型教學(xué),廈門大學(xué)專設(shè)“精英班”,進(jìn)行“精英班”課程教學(xué),廣東工業(yè)大學(xué)的遞進(jìn)式PBL（問題式學(xué)習(xí)）授課以及中南林業(yè)科技大學(xué)和華東師范大學(xué)開設(shè)強(qiáng)化實(shí)踐課程（實(shí)踐教學(xué)課時占35%—50%）,實(shí)行以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力為主的實(shí)踐教學(xué)方法等，使高校的任務(wù)從主導(dǎo)學(xué)生到服務(wù)學(xué)生的轉(zhuǎn)變，教師從知識傳授到素質(zhì)教育的轉(zhuǎn)變，學(xué)生從被動吸收到主動學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)變，從“是什么”轉(zhuǎn)變?yōu)椤霸趺醋觥?，?qiáng)調(diào)學(xué)生的素質(zhì)及能力的培養(yǎng)。美國在2013年《本科工程教育改革》報告中呼吁企業(yè)加入到人才培養(yǎng)中，注重多方協(xié)同培養(yǎng)模式,提升工程類學(xué)生的能力和素質(zhì)。學(xué)生的成績不僅限于理論知識的掌握程度,還包括學(xué)生的實(shí)踐能力、表達(dá)能力、溝通技巧、團(tuán)隊協(xié)作以及自主學(xué)習(xí)能力等。傳統(tǒng)的評價模式忽略對學(xué)生職業(yè)素養(yǎng)、溝通能力、專業(yè)知識和技能等綜合能力的考核。為適應(yīng)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式的要求，須建立新的教學(xué)評價體系[5],對學(xué)生學(xué)業(yè)進(jìn)行全方位、多元化地評價,促進(jìn)學(xué)生增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣及積極性,提高學(xué)生的整體素質(zhì)[6]$本校自2014年以后全面實(shí)行了學(xué)生學(xué)業(yè)評價體系改革，采用“多元化”的評價體系，增加學(xué)生平時成績的培養(yǎng)環(huán)節(jié),通過評價方式的改革來提升學(xué)生的能力。三、“環(huán)境土壤學(xué)”教學(xué)改革實(shí)踐（一）教學(xué)內(nèi)容的改革“環(huán)境土壤學(xué)”是一門以土壤學(xué)為基礎(chǔ),結(jié)合環(huán)境學(xué)的綜合性課程，學(xué)生要能全面掌握好這門課程的主要內(nèi)容，必須有扎實(shí)的土壤學(xué)基礎(chǔ),因此應(yīng)適當(dāng)增加土壤學(xué)基礎(chǔ)知識的講授課時至8-10學(xué)時。調(diào)整土壤污染原理，即土壤污染的環(huán)境效應(yīng)部分的課時,調(diào)整為6-8學(xué)時，增加污染土壤修復(fù)技術(shù)部分的課時，更加注重課程內(nèi)容的實(shí)用性及實(shí)踐性。緊密結(jié)合本院的環(huán)境生態(tài)工程專業(yè)，補(bǔ)充“土壤退化原理及防治技術(shù)”部分的內(nèi)容，增加目前全球及我國“土壤退化”幾大類型，講述其危害，并結(jié)合實(shí)際案例分析“土壤退化”的主要修復(fù)技術(shù);進(jìn)一步根據(jù)本地區(qū)的特點(diǎn)增加當(dāng)?shù)赝寥牢廴尽⑼嘶F(xiàn)狀及防治對策部分的內(nèi)容，如貴州省石漠化的形成、現(xiàn)狀及防治措施。緊跟時代步伐，對其中的部分概念進(jìn)行拓展，補(bǔ)充該學(xué)科領(lǐng)域的最新研究成果，將目前國內(nèi)乃至身邊的實(shí)際案例引入到課堂教學(xué)中，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及主動性。（二） 教學(xué)方法的改革教學(xué)過程中進(jìn)行教學(xué)方法的改革:第一，應(yīng)用目前網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的便利，結(jié)合多媒體教學(xué)法,采用線上、線下相結(jié)合的方法，促使學(xué)生利用課余的時間自主學(xué)習(xí)，充分利用片段化的時間，彌補(bǔ)教學(xué)課時不足的問題。第二，采用課堂討論結(jié)合專題講座的方式，對學(xué)生感興趣的問題可以采用小論文或者課堂討論的方式進(jìn)行教學(xué)，一學(xué)期開展1—2次的課堂小組討論，就相關(guān)內(nèi)容設(shè)置不同的內(nèi)容;或邀請相關(guān)的專家（如本院有相關(guān)的石漠化退化與修復(fù)以及土壤重金屬污染與修復(fù)技術(shù)的專家）進(jìn)行專題講座,深化所學(xué)內(nèi)容。第三，采用案例教學(xué)法，分析具體案例，將抽象的知識具體化，讓學(xué)生能在具體的案例分析過程中掌握知識與技能，讓學(xué)生在具體的實(shí)際中總結(jié)出理論知識。第四，采用互動式教學(xué)法，對課程中出現(xiàn)的一些難懂或有意義的問題，鼓勵學(xué)生提問或發(fā)表自己的見解，經(jīng)討論后還存有疑義的問題建議學(xué)生查詢相關(guān)文獻(xiàn)資料找尋最終答案。通過以上教學(xué)方法的改革，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中能鍛煉溝通、表達(dá)能力，分析問題的能力，真正地使學(xué)生從被動吸收知識到主動尋找答案的轉(zhuǎn)變，提高學(xué)生解決問題的能力，為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才奠定基礎(chǔ)。（三） 學(xué)生學(xué)業(yè)評價體系改革結(jié)合貴州民族大學(xué)教學(xué)評價體系改革的要求，將以學(xué)生為主的教學(xué)模式貫穿在整個教學(xué)過程中，采用“多元化”學(xué)業(yè)評價體系對學(xué)生綜合成績進(jìn)行評價。增加對學(xué)生平時成績的考核環(huán)節(jié)，避免傳統(tǒng)的評價方式中學(xué)生突擊式學(xué)習(xí)法的弊端，提高平時教學(xué)的效率和學(xué)生學(xué)習(xí)主動性。平時成績可包括考勤、中期測驗、小組討論、平時作業(yè)、課堂討論及臨場提問等環(huán)節(jié)，根據(jù)具體情況給每一個教學(xué)環(huán)節(jié)賦予不同的權(quán)重，根據(jù)學(xué)生的表現(xiàn)情況打分，線上教學(xué)環(huán)節(jié)也可以通過線上互動討論、作業(yè)完成情況進(jìn)行打分，平時作業(yè)盡可能少地設(shè)計僅通過對課程內(nèi)容的簡單總結(jié)或描述就能完成的題目，增加學(xué)生感興趣的、有意義的問題的進(jìn)一步深化討論，或者需要通過學(xué)生查閱相關(guān)的文獻(xiàn)資料,再結(jié)合課程內(nèi)容進(jìn)行分析才能完成的題目，可以小論文的形成呈現(xiàn)，或鼓勵學(xué)生講課,表達(dá)自己的觀點(diǎn)，考查學(xué)生的探索、創(chuàng)新能力。期末考查的環(huán)節(jié)可以為開卷考試，或者教師假定一定的情境或可能出現(xiàn)的條件，就此情況結(jié)合所學(xué)內(nèi)容探討其原因，找尋解決的辦法,可以以論文的形式表現(xiàn)，或者以討論、論述的方式對學(xué)生的掌握情況進(jìn)行了解。通過學(xué)業(yè)評價體系的改革，以“評”促“教”，保障教學(xué)更加順利、有效地進(jìn)行。（四）結(jié)合“環(huán)境生態(tài)工程綜合實(shí)驗”開展實(shí)踐教學(xué)由于“環(huán)境土壤學(xué)”目前在開設(shè)了相關(guān)課程的高等院校中均屬于選修課，一般課時為32—36學(xué)時，如果增設(shè)實(shí)踐教學(xué)課程則會影響對理論教學(xué)的完成，因此結(jié)合本院環(huán)境生態(tài)工程專業(yè)同時開設(shè)的“環(huán)境生態(tài)工程綜合實(shí)驗”進(jìn)行實(shí)驗設(shè)計,設(shè)計與土壤污染與修復(fù)相關(guān)的實(shí)驗教學(xué)課程,在“環(huán)境生態(tài)工程綜合實(shí)驗”教學(xué)過程中開展“環(huán)境土壤學(xué)”的實(shí)踐教學(xué)（參見下表）。強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),最大程度增強(qiáng)學(xué)生的動手能力，注重對學(xué)生實(shí)踐技能的培養(yǎng)。四、總結(jié)“環(huán)境土壤學(xué)”在環(huán)境類工程院校中具有非常重要的作用,為健全環(huán)境類教學(xué)體系,更應(yīng)該重視“環(huán)境土壤學(xué)”教學(xué)體系及教學(xué)的改革,以便于適應(yīng)國家對現(xiàn)代“新工科”創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的要求。通過對“環(huán)境土壤學(xué)”教學(xué)內(nèi)容的改革，合理調(diào)整了“環(huán)境土壤學(xué)”的教學(xué)內(nèi)容，保證在32學(xué)時內(nèi)完成學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的了解;將以教師“授課”為主的教學(xué)方法改革成以學(xué)生“主動學(xué)”為主的學(xué)習(xí)方“環(huán)境生態(tài)工程綜合實(shí)驗”中“環(huán)境土壤學(xué)”的試驗設(shè)計表序號實(shí)驗名稱學(xué)時數(shù)實(shí)驗類型1實(shí)驗1不同土壤深度中土壤有機(jī)碳含量的變化4綜合性、實(shí)踐性2實(shí)驗2石漠化程度對土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響4綜合性、實(shí)踐性3實(shí)驗3距公路遠(yuǎn)近對土壤中Pb含量的影響4綜合性、實(shí)踐性4實(shí)驗4垃圾堆放場附近土壤中Hg含量的變化4綜合性、實(shí)踐性式,增強(qiáng)