新工科背景下“环境土壤学”教学改革与实践

发布时间：2021-03-30

　　[摘要]“环境土壤学”作为环境类人才培养过程中的重要专业课程，为培养新时代国家需要的“新工科”人才，进行教学改革势在必行。该文阐述了新工科背景下“环境土壤学”教学改革的目的及改革历史，并总结了进行“环境土壤学”教学内容、教学方法及评价体系改革的实践及经验，并在教学改革的过程中增加实践教学环节，激发学生的学习兴趣，提高学生学习的积极性和主动性，为培养新时代创新型人才奠定基础。

　　[关键词]新工科;环境土壤学;教学改革;实践

　　随着人民生活水平的提高，对绿色、有机食品的需求增加，而土壤污染问题日益严重[1]，使得我国农产品质量出现一系列问题，并且在出口过程中遇到了许多限制[2]。“环境土壤学”就是在土壤环境问题出现以后，在土壤学和环境学基础之上发展起来的一门综合性课程，包括了土壤学基础、土壤污染危害以及污染修复技术等内容，在环境类本科生的培养过程中具有重要的作用。但是目前我国绝大多数开设有相关专业的大专院校，如河海大学、厦门大学、西南大学等仅作为专业选修课和限选课开设类似课程，一般设置32—36学时，主要用于理论教学，缺乏实践教学环节，这对于“环境土壤学”这门理论与实践高度结合的课程教学来说非常不利，对学生实践动手能力的培养也存在较大的缺陷。

　　“新工科”强调实用性和综合性，培养适应社会需求的多元化创新型人才是国家对高等工科院校的新要求[3]。在国家新工科创新人才培养的背景下，传统的教学模式不能满足对学生培养的要求，进行教学改革具有至关重要的作用。进行相应的教学改革更能培养具有扎实的理论基础，又有较强实践动手能力的“新时代”大学生，满足“新工科”背景下对创新型人才培养的要求。因此，在环境工程类院校开设的“环境土壤学”及类似课程进行教学改革势在必行。本文论述了进行“环境土壤学”教学改革的目的及历史，并从教学内容、教学方法、评价方式等多个方面总结教学改革的实践与经验，为以后的“环境土壤学”的教学工作奠定基础，为培养新工科背景下环境工程类专业人才提供指导。

　　一、“环境土壤学”教学改革的目的

　　2008年以来我国陆续出现了土壤污染事件，特别是土壤重金属污染日益突显，引起了国家及政府的高度重视[1]。目前，随着我国人民生活质量的提高，对绿色、有机食品的需求增加;且我国的农产品出口过程中遇到了诸多限制[2]。因此，我国颁布了《土壤污染防治行动计划》及《中华人民共和国土壤污染防治法》，将土壤污染问题上升到法律层面，促使大众对土壤污染问题更加重视。作为环境生态工程专业的高校学生，加强土壤知识及污染治理技术的理论知识及实践动手能力的培养具有重要意义。

　　“环境土壤学”是一门综合性很强的课程，在环境类本科生的培养过程中作为专业课具有重要的作用[4]。它包括土壤学基础知识、土壤污染危害及土壤污染治理修复技术三部分，既要求学生掌握扎实的理论基础，又要求学生具有较强的实践动手能力及创新能力。“环境土壤学”在本校的环境生态工程专业为选修课，由于没有土壤学的学习基础，因此在教学过程中更多学时用于对理论知识的教授，重点集中在土壤污染危害方面的内容，对修复技术的讲授较少，缺乏相关实践技能的学习;并且教学方法较为单一，主要以教师教授、学生被动接受为主，学生在学习过程中缺乏主动性、积极性。在从事“环境土壤学”5年课程教学过程中，从2017年开始对“环境土壤学”的教学评价体系进行了改革，将传统单一的评价方式转变成“多元化”的评价方法，有一定的成果，但是与“新工科”背景下对创新型人才的要求还有一定的差距。因此，为了进一步完善“环境土壤学”的教学体系，培养学生的实践动手能力，对“环境土壤学”进行教学内容、教学方法及学生学业评价体系的改革具有重要的实际意义，为适应“新工科”背景下培养创新型人才奠定基础。

　　二、“环境土壤学”教学改革的历史过程

　　“环境土壤学”作为一门新兴课程在全国重点农业大学的农业环境保护专业开设始于20世纪80年代末，直到2004年“环境土壤学”才被教育部高等学校环境科学类专业教学指导委员会指定为环境科学专业的必修课[4]。目前，在我国的大部分有环境类专业的高等院校中有开设，有西南大学、河海大学、重庆大学、厦门大学以及广东工业大学等，但仅作为专业选修课或限选课，有些高等院校开设类似课程，如“环境化学”“污染土壤修复原理与方法”“土壤污染与防治工程”等;本校首次在2013级环境科学专业开设“环境土壤学”课程，为专业选修课，54学时，全部为理论课程。而后在2014级环境生态工程专业开设“环境土壤学”课程，学时调整为32学时。本校的环境科学与工程专业开设“土壤污染与修复技术”课程，32学时理论教学，16学时实验教学。“环境土壤学”目前在国内还没有比较完善的课程体系，主要的参考教材有陈怀满等编著，2018年科学出版社出版的《环境土壤学》(第三版)，贾建丽等编著，2016年化学工业出版社出版的《环境土壤学》(第二版)，张乃明编著，2013年中国农业大学出版社出版的《环境土壤学》，以及洪坚平主编，2018年中国农业出版社出版的《土壤污染与防治》(第三版)等，由于编者研究的侧重点不同，每本教材也各有侧重点，对土壤学基础部分强调不够，而土壤学不是环境类专业的基础课程，因此土壤学基础理论知识是这些环境土壤学类教材的薄弱点。在教学的过程中土壤学基础知识所占的学时也较少，仅占总学时的1/4以下，重点内容集中在“土壤污染的环境效应”，“土壤污染的防治及修复技术”部分所占比重较少，这部分内容多为实践、技术、工艺等，在未开设实践课程的情况下，仅能通过图片或者幻灯片的方式让学生产生间接的理解，没有直观的认知，仅限于纸上谈兵，学生的掌握程度较差。

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　　目前，我国的高等院校的教学都提倡教学方法的改革，随着时代的进步，教学不再局限于课堂教学，鼓励教学走出课堂，走进工厂、企业，参与到教师的相关科研工作中。因此全国高校都或多或少进行教学方法的改革，比如重庆大学的双语教学，河海大学的双语+研讨型教学，厦门大学专设“精英班”，进行“精英班”课程教学，广东工业大学的递进式PBL(问题式学习)授课以及中南林业科技大学和华东师范大学开设强化实践课程(实践教学课时占35%—50%)，实行以培养学生实践能力为主的实践教学方法等，使高校的任务从主导学生到服务学生的转变，教师从知识传授到素质教育的转变，学生从被动吸收到主动学习的转变，从“是什么”转变为“怎么做”，强调学生的素质及能力的培养。美国在2013年《本科工程教育改革》报告中呼吁企业加入到人才培养中，注重多方协同培养模式，提升工程类学生的能力和素质。

　　学生的成绩不仅限于理论知识的掌握程度，还包括学生的实践能力、表达能力、沟通技巧、团队协作以及自主学习能力等。传统的评价模式忽略对学生职业素养、沟通能力、专业知识和技能等综合能力的考核。为适应创新型人才培养模式的要求，须建立新的教学评价体系[5]，对学生学业进行全方位、多元化地评价，促进学生增强学习兴趣及积极性，提高学生的整体素质[6]。本校自2014年以后全面实行了学生学业评价体系改革，采用“多元化”的评价体系，增加学生平时成绩的培养环节，通过评价方式的改革来提升学生的能力。

　　三、“环境土壤学”教学改革实践

　　(一)教学内容的改革

　　“环境土壤学”是一门以土壤学为基础，结合环境学的综合性课程，学生要能全面掌握好这门课程的主要内容，必须有扎实的土壤学基础，因此应适当增加土壤学基础知识的讲授课时至8—10学时。调整土壤污染原理，即土壤污染的环境效应部分的课时，调整为6—8学时，增加污染土壤修复技术部分的课时，更加注重课程内容的实用性及实践性。紧密结合本院的环境生态工程专业，补充“土壤退化原理及防治技术”部分的内容，增加目前全球及我国“土壤退化”几大类型，讲述其危害，并结合实际案例分析“土壤退化”的主要修复技术;进一步根据本地区的特点增加当地土壤污染、退化现状及防治对策部分的内容，如贵州省石漠化的形成、现状及防治措施。紧跟时代步伐，对其中的部分概念进行拓展，补充该学科领域的最新研究成果，将目前国内乃至身边的实际案例引入到课堂教学中，激发学生的学习兴趣及主动性。

　　(二)教学方法的改革

　　教学过程中进行教学方法的改革：第一，应用目前网络教学的便利，结合多媒体教学法，采用线上、线下相结合的方法，促使学生利用课余的时间自主学习，充分利用片段化的时间，弥补教学课时不足的问题。第二，采用课堂讨论结合专题讲座的方式，对学生感兴趣的问题可以采用小论文或者课堂讨论的方式进行教学，一学期开展1—2次的课堂小组讨论，就相关内容设置不同的内容;或邀请相关的专家(如本院有相关的石漠化退化与修复以及土壤重金属污染与修复技术的专家)进行专题讲座，深化所学内容。第三，采用案例教学法，分析具体案例，将抽象的知识具体化，让学生能在具体的案例分析过程中掌握知识与技能，让学生在具体的实际中总结出理论知识。第四，采用互动式教学法，对课程中出现的一些难懂或有意义的问题，鼓励学生提问或发表自己的见解，经讨论后还存有疑义的问题建议学生查询相关文献资料找寻最终答案。通过以上教学方法的改革，学生在学习的过程中能锻炼沟通、表达能力，分析问题的能力，真正地使学生从被动吸收知识到主动寻找答案的转变，提高学生解决问题的能力，为培养创新型人才奠定基础。

　　(三)学生学业评价体系改革

　　结合贵州民族大学教学评价体系改革的要求，将以学生为主的教学模式贯穿在整个教学过程中，采用“多元化”学业评价体系对学生综合成绩进行评价。增加对学生平时成绩的考核环节，避免传统的评价方式中学生突击式学习法的弊端，提高平时教学的效率和学生学习主动性。平时成绩可包括考勤、中期测验、小组讨论、平时作业、课堂讨论及临场提问等环节，根据具体情况给每一个教学环节赋予不同的权重，根据学生的表现情况打分，线上教学环节也可以通过线上互动讨论、作业完成情况进行打分，平时作业尽可能少地设计仅通过对课程内容的简单总结或描述就能完成的题目，增加学生感兴趣的、有意义的问题的进一步深化讨论，或者需要通过学生查阅相关的文献资料，再结合课程内容进行分析才能完成的题目，可以小论文的形成呈现，或鼓励学生讲课，表达自己的观点，考查学生的探索、创新能力。期末考查的环节可以为开卷考试，或者教师假定一定的情境或可能出现的条件，就此情况结合所学内容探讨其原因，找寻解决的办法，可以以论文的形式表现，或者以讨论、论述的方式对学生的掌握情况进行了解。通过学业评价体系的改革，以“评”促“教”，保障教学更加顺利、有效地进行。

　　(四)结合“环境生态工程综合实验”开展实践教学

　　由于“环境土壤学”目前在开设了相关课程的高等院校中均属于选修课，一般课时为32—36学时，如果增设实践教学课程则会影响对理论教学的完成，因此结合本院环境生态工程专业同时开设的“环境生态工程综合实验”进行实验设计，设计与土壤污染与修复相关的实验教学课程，在“环境生态工程综合实验”教学过程中开展“环境土壤学”的实践教学(参见下表)。强化实践教学环节，最大程度增强学生的动手能力，注重对学生实践技能的培养。

　　四、总结

　　“环境土壤学”在环境类工程院校中具有非常重要的作用，为健全环境类教学体系，更应该重视“环境土壤学”教学体系及教学的改革，以便于适应国家对现代“新工科”创新型人才培养的要求。通过对“环境土壤学”教学内容的改革，合理调整了“环境土壤学”的教学内容，保证在32学时内完成学生对教学内容的了解;将以教师“授课”为主的教学方法改革成以学生“主动学”为主的学习方式，增强了学生学习的主动性和积极性，采用“多元化”学业评价体系对学生综合成绩进行评价，并结合培养方案增加实践教学环节，学生在有限的学时内掌握了课程的学习内容，积极、主动地学习，在掌握扎实的理论基础的同时增强了实践动手能力，除提高学生学习能力外还激发了学生的表现力、团队凝聚力等。因此，在“环境土壤学”教学过程中进行教学内容、教学方法及评价体系的改革能明显提升教学进度，激发学生的学习兴趣及主动性，促进培养学生的动手能力，与国家对“新工科”人才的要求更接近，更有利于培养国家需要的具有创新性、实践性的适应社会需求的人才。——论文作者：周玮，龙明忠，苏春花，陶秀珍，张明意