发布时间:2023-10-07 15:37:36
序言:作为思想的载体和知识的探索者,写作是一种独特的艺术,我们为您准备了不同风格的14篇环境学中环境的概念,期待它们能激发您的灵感。
关键词: 初中数学概念教学 素质教育 建议
一、初中数学概念教学的现状
目前,在初中数学教学中,搞“题海战术”、“大运动量测练”的现象依然存在,忽视数学基础知识教学,学生严重两极分化的问题并未得到根本解决。九年义务教育初中数学教材对大多数概念进行了淡化处理,老师们也忽视概念的教学,课后搜集方方面面的题型,整天忙忙碌碌地钻在题库里。现在也该是回到重视基础,重视概念教学的时候了。
在初中数学概念的教学中,多数老师仅限于把一些数学名词、术语交代明白、解释清楚,采用注入式方法硬灌给学生,仅满足于使学生在解题中不影响理解题意,把主要精力用在给学生示范例题,归纳解题方法、技巧上。他们不讲知识的来龙去脉,不去挖掘每个概念所体现的数学思想,不注重从概念的教学中去培养学生的思维品质。这种本末倒置的教法实不可取。有人提倡“用定义解题”,也仅停留在概念的应用上。近几年中考都有意识地设计对概念理解考查的试题,意在引起老师对基础知识教学的重视。还有一部分老师虽然也讲重视概念,但整天忙于做题,有的一周要做几套卷子,根本没有时间去研究概念的形成过程,实际上并不清楚概念在教学中的地位和作用。有些青年教师对整个初中教材不熟悉,对整个教材体系中概念的层次性、逻辑性、系统性缺乏研究,不懂概念教学的要求,不了解影响概念掌握的因素,更谈不上对概念引入的精心设计。
二、实施素质教育,加强数学概念教学
在初中数学教学中实施素质教育,必须面向全体学生,全面提高学生素质。那种忽视基础知识教学,尤其是数学概念,人为地“拔高”,导致两极分化的做法显然与素质教育是背道而驰的。数学概念是现实世界中空间形式和数量关系及其特有的属性在思维中的反映,初中教材出现的近700个数学名词可称为教学肌体上的“细胞”,细胞健康,肌体才能强壮。提高概念教学的水平,加深学生对数学概念的理解,是使学生融会贯通地掌握数学知识、增强能力的前提和关键,是把知识学好学活的必由之路。
1.概念具有确定研究对象和任务的作用。例如“立体图形”的概念阐明了它的研究对象是空间图形,研究任务是研究其大小、形状及其相互位置关系。如果我们重视概念教学,那么在一开始进行“空间与图形”教学时,就能抓住这些概念引导学生明确学习的方向。
2.概念是导出全部数学定理和法则的逻辑基础。在数学中,研究任何对象都是从对象的概念形成开始的,并以此为出发点研究对象的判定和性质。所有定理、法则的逻辑推导,都是以概念为基础的。比如初中“解直角三角形”一章的内容完全是建立在正弦、余弦、正切等概念上,锐角三角函数的概念既是本章的重点又是难点,所以教材采用了螺旋式、循环式的编写体例,每一小循环都是以三角函数的概念为基础的。经过两个小循环,学生可两次感到概念所起的关键作用,并对这些概念确实达到了正确了解的程度。在第二节大循环时,又通过计算题、证明题、应用题或实习作业,加深对概念的认识,从而达到巩固目的。可见教材编写非常重视概念教学。
3.数学概念不仅是建立理论系统的中心环节,而且是提高解决问题能力的前提。许多数学概念不但为学习数学所必需,而且是学习其他学科、提高文化素质所必需的。例如,比例、坐标系等概念事实上都广泛应用于物理、化学、天文、测量等各种科学技术之中。
4.教师对概念一丝不苟地施教,可以培养学生的科学素质。通过对概念定义的科学性,概念引入的重要性和必要性的分析,还能培养学生实事求是、尊重规律的科学态度和锲而不舍、百折不挠地追求科学真理的精神,使其具有科学的思想方法和良好的学习习惯。
三、加强数学概念教学的几点建议
1.把握教材体系,重视概念的连贯性教学。数学概念教学存在着缺乏计划性和彼此割裂的现象。针对这种现象,要抓住主线进行连贯性教学。例如绝对值的概念,这是初中数学中的难点之一,由学习有理数运算法则的需要而引入;到学次根式时,又根据=|a|与算术根联系起来;到高年级,在方程与不等式中又再次出现;在直角坐标系中,,它又是两点间距离公式的特例;到高中,学习了函数知识后,还可以把实数的绝对值规定为a=max{-a,a};在复数里,复数的模又可以理解为实数的绝对值概念的推广。
2.分析矛盾运动,用发展的观点进行教学。数学概念的内涵和外延不是一成不变的,它们在社会实践中,在数学自身的发展中,不断发展、充实。例如角的概念,开始局限于平面内,且在180°之间,即锐角、钝角、直角;以后发展到平角、周角;之后又出现了正、负角、任意角;若在空间里,又有线角、线面角等。有些概念,如指数a随n的扩展与原概念的涵义就不同了。在教学中,应注意对其辩证地进行分析,指出其扩充的必要性,将概念纳入它自身的矛盾运动中去进行分析,要把概念的确定性和灵活性辩证地统一起来。
3.教学要明确概念的层次性。每一个新概念都依赖着旧有的概念来表达或是由旧概念推导出来的,教学中务必注意概念的层次性,在学生对某些预备概念模糊不清的情况下,千万不要引入新概念。例如直线方程的各种形式,都是从斜率公式推导出来的,而“斜率”又依赖于“正切函数”来表达,“正切函数”又是以“任意角”、“平面直角坐标系”、“比”、“对应”、“函数”等作为预备概念的。如果对以上某一概念不理解或一知半解,建立新概念就有一定的困难。
【关键词】中学环境教育发展创新
在新课程的核心理念当中主要任务就是为了每一位学生能更好的发展。因此在课堂教学的改革过程当中,树立主体的意识是非常重要的,同时造就学生们独立的人格,目前,这已成为了现代中国教育思想变革的非常重要的标志。尤其是在中学的教学当中,表现在非常明显,同时教师们也越来越强调"以学习者为中心"的教学方法。现在,大家也都开始意识到,对学习的最终结果起最决定性作用的还是学习者本人。但是,在真正广泛运用时常常不能达到预期的目的。只有认真准确地把握新课程所表达的理念,才能够更正确的确定新课程改革的方向,同时才能更清楚新课程改革的落脚点与出发点。
1在新课改理念下中学环境教育的发展状况
从我国建国的时候开始,在第八次的基础教育课程改革之后,教育工作很快就在全国展开,快速迅猛,同时教育部也决定把环境教育也纳入到我国的中小学的课程之中,而且还出台了《中小学环境教育实施指南(试行)》与《中小学环境教育专题教育大纲》等相关的条例,这样就为环境教育的开展提供了在制度上与组织上更进一步的保障。在新的教育改革当中,有很多的学校并没有设置环境教育这个课程,有些也只不过是穿插在各个学科当中,但是,新课改当中增加了很多环境教育的内容,这些内容有的是有专门的章节,有些也隐于各种的知识学科当中。
2新课改理念下开展中学环境教育的原则
2.1以学生为本原则
在教育过程当中,教师是一个主导者,学生就是教育过程当中的中心。是教学过程当中的主体部分,也是教学目的根本。从新课程的改革理念当中,就要求中学的环境教育要从理论与实际出发,让理论与实际紧密相结合。以学生教育为目标,高度重视教学过程中的方法,从而促进学生们对环境知识的认识,端正对环境的态度,以至养成好的环境做法。
2.2前瞻性的原则
如今,环境的发展一直在不断的变化着,如果要想更好的做好环境创新的教育,那么就注意环境的这种变化,从实际生活中的环境出发,然后根据不同的方式去发现问题,去解决问题,培养学生们求实与创新的精神,并且要把握住动态,甚至要引领动态,这点是对新课改理念的深化——环境教育的前瞻性。
2.3趣味性的原则
根据在环境中教学,为了环境而教学,同时教学的成果交给环境去评价,这种教学并不是学生们一个个对号入做的去做在教育室里面,然后教师在黑板上开展的教学,依据新的课改要求,在环境的教育下,应选择不一样的,并且具有代表性的案例去分析研究教学,同时使用不一样的教学方法,然后去介绍不同国度的环境思想,并介绍不同的学术观点。同时,教师的教学应充分使用学生们生活中的各种事物,从而提高学生们对学习趣味性。
2.4校本性的原则
在环境教育的校本性原则要求下,环境教育的教学则是要根据学校,为了学校,而且还必须要在学校中进行,在这当中,教师和学生为主体,根据生活的实际问题,在环境中使用多种方法和资料对环境教学进行分析研究,并得出总结.因此,校本性原则给新教育理念下的环境教育创新提供了基本保障,主要体现了三个方面,如下图所示:
3新课改理念下环境教育的创新途径
3.1转变教育教学的理念,改变学法和与教法
在以往的教学当中,是以教师为中心,教师是知识一味的传授者,学生只不过是处于一种"被动"学习中,那样有些教师会时常出现滥用、错用了自己的职权的现象,对每个学生来说并不公平、公正。现在为适应新课改理念,那么首先就要转变教学教育的观念,与新理念中的环境教育转变成教学的观念,把新理念与环境教育有关的变成教师们自觉的行动,这样可以把教师转变从专门的知识传授者角色转变成学生学习环境知识的指导者、合作者和研究者。同时还需要建立民主平等来共同发展师生关系。如下图:
3.2丰富环境教育资源和方式
环境教育的创新和环保意识的深入人心离不开丰富多彩的教育资源,为适应新课政的要求,应开发和利用多种教育资源,以丰富多彩的方式使环境教育深入人心。同时应建立环境教育资源库,环境教育需要一定的资源利器材,学校可建立各种环境教育资源档案、引进专门的环境教育教科书、挂图、生物标本、实验器材等,并建立专门的教学实践场所和教研部门,为环境教育提高必要的保障。
3.3加强环境教育的师资培训
在环境教育发展中,有一个很关键性的因素那就是师资的培训,有很多的环境教育的专家基本上认为,在环境教育的方法当中,受过好的教育的老师不仅可以在环境教育中起到关键性的作用,同时还可以带动其他人共同来发展环境教育,在当前的师资情况下,环境教育方面的师资明显是很薄弱的。因此,为了创新环境的教育发,为了新理念要求,所以,必须抓紧中学环境教师的培训,从而培育出一大批的合格的教师人员。
综上所述,在新课改的实施之后,中学环境教育地位很快得到提升,同时,在新课改的要求下,对以往的环境教育的冲击性很大,依照新的理念,再通过转变教育教学的理念方式等,能够使中学的环境教育得以快速的发展。
参考文献
[1]李小明.杨成安.刘艳媚等.对中学环境教育的方法及存在的问题浅析[J].教育出版社,2010.02
[2]王光亮.乐洋洋.马瑞东.关于中学环境教育发展创新深入研究与指导[J].教育出版社.2011(3):45-47
[3]王丽丽.吴贻青.何俊.对中学教育普遍存在的问题浅析及提出了相应的改进对策[J].教育出版社.2010(7):67-69
关键词:食品环境学 问题式教学 教学方法
面对21世纪科学技术的飞速发展,注重素质教育,重视创新能力培养,提高人才的综合素质势在必行。“The one real object of education is to have a man in the continually asking questions”(教育的真正目的就是让人不断提出问题)。来自哈佛大学的这句名言告诉我们:问题是增强求知欲的主要动力,问题是创新的源泉,没有问题就会使人的学习缺乏目标和动力,结果只能是事倍功半。因此,激发当代大学生学习兴趣并培养他们的创新能力,就需要教师在课程学习过程中,将理论与实例相结合,引导学生不断地发现问题、探索问题,然后去解决问题。这种以问题为中心来开展教学活动的问题式教学方法,是激发学生不断提出问题从而培养学生学习兴趣的有效手段,已经应用于国内外很多高校的课堂教学中。
食品环境学课程是针对食品质量与安全专业学生开设的一门基础专业课程,在本课程的教学中,培养学生分析问题和解决问题的能力,提高学生综合运用知识和技能的素质,是实现教学目标、提高教育质量的重要环节。问题式教学主要是让学生通过对问题的思考来学习并掌握理论知识、发展分析问题和解决问题的能力、培养创新精神和实践能力。在食品环境学教学中,采用问题式教学,能够有效地激发学生对于食品安全领域的很多相关学科知识的求知欲和学习兴趣,促进学生自觉地、独立地将食品安全与环境之间的关系进行辨证的理解。
一、问题式教学在食品环境学教学中的应用
1.课堂提问
在食品环境学的理论教学中,问题式教学的目的是要充分调动学生学习的积极性和主动性,通过发散性思维和身边发生的实际案例,有效地解决对纯理论概念、定义和和相关法律法规的理解和运用。问题式教学的关键在于充分发挥学生的主体作用,提高学生主动参与意识,培养学生积极探索、主动思考、力求发展的精神。问题式教学主要采用的手段是课堂提问,如何提出问题、提出什么问题则是问题式教学顺利实施的前提。这就要求教师不仅对本课程所涉及的边缘学科有一定的了解、对本课程所涉及的专业课知识比较熟悉,而且对教育对象有正确的认识,能够了解学生对本课程以前的专业课的掌握程度和对本课程接受能力,使所提的问题让学生凭所学到的知识,经过认真思考就能多少说出一些道理,从而提高学生对基本知识的理解和应用知识的能力。
食品环境学课程中提出的问题,都应该是在食品安全和环境关系基础上提出来的。提问大多面对所有听课学生,由学生自由回答。根据学生发言情况教师能在短时间内获得反馈信息,了解学生的认识和掌握程度,然后对问题再进行讲解、分析和总结,帮助学生提高的认识问题和分析问题的水平。由于回答问题不仅需要具有相关的知识和理解课堂上刚学过的理论,还需要较强的理论分析和思维条理化能力,同时,跟学生对周围食品安全事件和环境问题的关注程度也有很多关系。这就免不了在回答问题时发生各种分歧和争论,使得课堂气氛变得很热烈,有助于深入研究和思考,为教师的深入阐述营造较好氛围。这时学生的思维会特别的活跃,为了使自己的见解得到认可,会积极思考并快速反应,从而在这个过程中提高自己。例如,在讲解食品原料与环境关系时,要求学生根据自己的知识基础自由发挥,这样每个人都会根据自己对食品质量与安全的关注角度提出见解。由于每个人所处的环境都不尽相同,使得分析问题的角度和出发点也不同。由于答案都是在积极思考中形成或被接受的,这样很容易就能将食品原料与环境关系中所涉及的问题各个层面显露出来,使学生很容易了解到影响食品安全问题的各种环境要素。在问题的基础上再讨论解决办法和途径就更加的贴合实际。通过教师的稍微提示,同学们就很容易的理解和接受,从而增加自己对食品安全的责任感和我们国家食品安全的信心。
2.小组讨论
在问题式教学中,留出时间进行小组讨论也是一种很好的增加学生学习积极性和求知欲的方法。例如,将前三章内容完成后,留出两个学时让学生分组来讨论自己眼中环境与食品安全的关系,我国食品质量与安全现状及其存在问题和解决方法。全班先推荐六名同学与教师一同组成评分组,其余同学被分成六组,每组分别推荐一个人来进行观点论述。发现这种方式极容易调动学生学习积极性。同学们课外查资料和有关法律法规,并联系实际提出问题并给出自己的解决方案,虽然很多时候对问题的看法比较单一,但至少每个人都进行了参与和思考,对食品安全也有了更深刻的认识。
即便是在小组讨论的过程中,教师要不时的参与其中,最主要的任务是给予一些问题进行提示,使得学生对问题讨论能够更深入,对问题的解决能够更理性化并具有可行性。例如,在讨论食品中各种农药和抗生素在农畜产品中的残留污染问题时,学生讨论结果普遍是利用国家法律限值超标产品进入市场,这个方案看似合理可行,那么具体如何实施就成为问题焦点,高额的检测费用谁负责、国家需要投入多少人力和物力来解决这个问题、由于受到相邻污染严重地域的影响而导致的矛盾如何解决等一系列问题随之而来,那么这个结论还可行吗?很多时候问题还暂时解决不了,但学生在查找资料和讨论过程中能够了解和接受很多相关知识,思考和解决问题全面性和理论知识的条理化能力都会得到提升,这有助于他们在以后学习和工作中更加全面的看待问题。
二、问题式教学过程中应注意的问题
问题式教学就是将提出问题、形成问题和解决问题等贯穿于教学过程中,有一些环节还需要注意和把握。
1.对于相关学科的介绍
教师对于概念、理论的解释,对帮助学生认识和理解所学内容起着举足轻重的作用。由于食品环境学涉及很多相关学科,对于学生来讲比较陌生,而且跟其它专业课的关系不是很紧密,接受起来也不太容易。教师在进行概念和理论阐述时,尽量将其产生背景能做以介绍,让相关人物和故事穿插于解释中,能更容易吸引学生注意力,便于学生理解和记忆。解释不仅要发音准确,而且要措辞精当,举例要适时、恰当。从而达到使学生明确概念、搞清原理的目的。
2.问题的提出
教师在教学中提出的问题要围绕所阐述的内容而展开,提出的问题不仅难易要适度,而且要适时、适量。问题难易适度,就要求教师对学生已经接触和学习的专业课有一定了解,在此基础上提出本专业需要解决的问题,这些问题需要学生思考后有答案,太易和太难都不会有较好的教学效果。问题太难,回答过于复杂,学生答不上来,就会降低积极探索的愿望和兴趣,学习、探索的意志也会迅速下降;问题过于简单,无需经过思考就能轻而易举作答,学生就会感到没劲,会削弱学习的愿望、兴趣和意志力。问题适时,要求教师在解释清楚概念和原理后,立即围绕授课内容提问,这样可以使学生对已经学习的知识进行理解并条理化,在问题的提出和回答中检验自己理解的正确与否,增强接受程度。问题适量,要求教师在提问时,不但问题要新颖,而且提问的总量和频率分配要恰当。问题太少,达不到教学目的,问题太多,则难免引起学生厌问、拒问、乱答现象,产生负效应。
另外,对于学生的回答不管错对,要以鼓励为主。充分肯定正确答案,对于不同的答案要首先肯定学生的积极思考和有价值的探索,然后因势利导的解释错误原因。这样既不会伤害学生回答问题的积极性,又能帮助他们很好的理解和接受所学的知识。
3.时间的把握
提问尤其是在进行课堂不点名提问时,教师应在时间和内容上进行把握,使每个问题主要内容突出。对一个问题回答时,要求如果答案和见解相同则不必再重复,只发表个人有别于前面同学答案。教师所问问题一定要有中心内容,不能随着问题的深入漫无目的地进行链式接力。因为教学课时是有限的,教师对问题时间要适当限制,到预期时间后就对所有问题都进行最后的总结。这样在问题过程中即可以调动学习兴趣,又有比较清楚的条理化答案,便于学生在后续学习或复习中记忆和回顾。因为食品安全是一个新的学科,其安全性跟各种环境要素有着必然联系,而环境要素又包罗万象,这就要求教师不仅要在备课时提炼关键元素和问题,而且要努力增强语言表达能力,做到用词一定要准确、逻辑一定要条理清楚、叙述一定情真意切或幽默风趣。这样才能在有限的时间内,让学生理解和掌握更多的关于食品安全与环境之间的知识。
三、结论
问题式教学方法在教学过程中具有重要的意义,不仅可以帮助学生融会贯通地掌握基本知识,又能活跃课堂气氛,提高学生学习积极性和解决问题的能力。在食品环境学课程中采用这种教学方法,不仅可以提高学生学习本门课程的兴趣,还能有效引导学生掌握好的学习方法,增强学生学以致用的能力和对本门课程乃至本专业知识的掌握和分析能力。问题式教学方法不仅适用于食品环境学课程,在其它的理论与实践紧密结合的课程学习中也会有着举足轻重的作用。在现阶段,这一新的教学方式完全符合教育学的发展规律和科学发展观的总要求,可以为培养高素质、创新型人才奠定基础,在培养学生的创造思维和创新精神方面功不可没。
参考文献:
[1]吴齐全,励箭生.问题教学模式的研究现状及改进[J].物理教学,2006,28(8):36-38.
[2]王泽,蔡换夫.计算机专业综合性实验教学改革与创新[J],职业教育研究,2010,(2):117-118.
环境科学专业核心知识单元,代表环境科学各个知识领域的不同方向,知识点分核心和选修两种,核心知识单元是所有环境科学专业学生要求具有的基础知识内容。
其中,专业基础类核心知识单元包括:①环境问题,核心知识点包括水环境问题、大气环境问题、固体废物污染、全球环境问题,选修知识点包括土壤污染、物理性污染和污染物生物效应。②环境科学基本原理,核心知识点包括环境/生态基本规律、环境科学学科体系和可持续发展理念。③环境科学研究方法,核心知识点包括环境科学方法论体系、生态学方法论、环境体系解析方法论,选修知识点包括环境质量调控方法论、综合/系统分析方法论。
专业原理类核心知识单元包括:①生态过程与效应,核心知识点包括生物对环境的适应、种群及其基本特征、生态系统特征及过程分析、生态学原理的应用。②环境生物过程与效应,核心知识点包括环境污染物在生态系统中的行为、污染物的生物学效应、生物监测原理与方法、环境污染的生物净化、退化环境的生物修复。③环境化学过程与效应,核心知识点包括环境中典型化学污染物、污染物迁移、污染物转化、大气环境化学、水环境化学。④环境地学过程与效应,核心知识点包括地球环境系统的基本组成运动规律及演化过程、地球环境系统有机圈层的组成结构及其功能、各圈层的演变规律及在全球环境变化中的作用、地球环境系统中物质和能量的迁移转化及循环过程。
专业技术类核心知识单元包括:①水污染控制,核心知识点包括废污水的物理处理技术、废污水化学和物理化学处理技术、废污水生物处理技术、废污水的自然处理技术、污泥处理处置。②大气污染控制,核心知识点包括颗粒污染物控制技术原理、颗粒污染物的控制技术、气态污染物控制技术原理、典型气态污染物控制技术。③土壤污染控制,核心知识点包括土壤污染源与污染特征分析、土壤污染控制技术原理、典型土壤污染物控制技术。④固体废物污染控制,核心知识点包括固体废物分类与特征、固体废弃物无害化技术与方法、固体废弃物综合利用。⑤环境监测,核心知识点包括环境标准、水环境监测、环境空气监测、固体废物监测、土壤污染监测、物理性污染监测、环境监测质量保证。⑥环境影响评价,核心知识点包括项目环境影响评价、规划环境影响评价、战略环境影响评价。⑦环境规划,核心知识点包括环境规划的技术方法、水环境规划、大气环境规划、噪声污染控制规划、固体废物污染防治规划。
专业管理类核心知识单元包括:①环境管理,核心知识点包括环境管理学的理论基础、环境管理的制度和政策手段,选修知识点包括企业/产业环境管理实践、区域一全球环境管理实践。②环境法律,核心知识点包括环境法基本概念原则、环境法律制度及法律效力、环境污染防治法、自然资源保护法、国际环境法。
专业实践类核心知识单元包括:①专业实习,核心知识点包括认识实习、生产实习、综合实习。②科研实践,核心知识点包括观察性实验、验证性实验、设计性实验、研究性实验。③毕业论文/毕业设计,核心知识点包括文献查阅、论文开题、论文研究、论文撰写、论文答辩。
二、建立核心课程体系
围绕环境科学专业各专业类别的核心知识单元,建立核心课程体系,承载核心知识点。各门核心课程围绕核心知识点组织基本理论、研究前沿、基本方法、实践案例等内容,形成系统。同时,设置先导课,为核心课程和核心知识点学习提供必要的基础知识储备。例如,“环境化学”课程,就需要无机化学、分析化学、有机及物理化学、环境科学概论、环境监测等课程作为先导课,提供环境化学课程各知识点学习所要求的基础知识储备。
专业基础类核心知识由“环境学基础”和“生态学基础”课程为基本载体。“环境学基础”课程坚持“起点高、容量大和观点新”的教学宗旨,系统介绍环境科学的产生与发展、人口、各环境要素污染与防治、可持续发展等内容,注重学生基本知识、基本技术、基本能力的培养,课程已经建设为国家精品课程,并积极探索慕课教学形式;“生态学基础”全面介绍生态学的基本概念、基本原理和基本应用方法,以及现代生态学的最新进展,该课程已经建设成为南开大学精品课程。
专业原理类核心知识由“环境生物学”“环境化学”“地学基础”课程为基本载体。“环境生物学”介绍环境生物学领域的基本理论和基本概念,结合现实环境中污染物与生物之间的相互作用,培养学生运用环境生物学技术解决实际问题的能力;“环境化学”介绍大气、土壤、水及生物相诸介质中环境物质迁移转化的基本原理,环境中主要污染物的来源及其在环境中的归趋,环境污染控制与修复过程及绿色化学中污染减量及消除的化学原理,“环境化学”课程已经被评为国家精品课程;“地学基础”课程介绍地壳的基本物质组成特征,气象要素的基本概念和表征方法、大气稳定度和逆温等与环境有关的基本知识,城市气候的基本特征,地球上水的循环过程,各种水体的基本特征,土壤的组成特征、形态特征、形成因素和成土过程,地图的基本概念、特征、组成要素、我国基本比例尺地形图的分幅和编号的基本方法,地形图的应用,遥感的基本概念、原理、遥感解释标志和方法,要求学生掌握地学的基本概念、基本规律和形成原因,以及地学基本手段的应用,该课程被评为南开大学精品课程。 专业技术类核心知识由“环境工程学”“环境监测”“环境影响评价与环境规划”课程为基本载体。“环境工程学”介绍水污染控制工程、大气污染控制工程、固体废弃物处理与处置工程以及噪声防治与控制等的基本原理和方法,该课程被评为南开大学精品课程;“环境监测”课程全面介绍根据监测的目的进行调查研究、设计监测方案、选择监测方法、进行数据处理以及测试结果的分析评价,掌握环境样品的采集、保存、制备、预处理、测定及质量控制等方法,培养学生实际环境监测问题的分析和解决能力,该课程被评为天津市精品课程;“环境影响评价与环境规划”全面介绍环境评价和环境规划的基础知识、基础理论、基本方法以及评价与规划知识的实际应用。
专业管理类核心知识由“环境管理与环境法学”课程为基本载体,“环境管理与环境法学”课程介绍管理学基础知识和主要原理、中国环境管理的原则与政策、中国环境管理的体制与制度、中国环境法体系及内涵、中国环境法的基本原则和基本制度以及部门环境管理、区域环境管理、工业企业环境管理等。
三、围绕三条主线推动环境科学专业课程教学
1.环境问题识别和分析主线
环境科学是研究环境问题及其解决途径的综合性科学体系,其核心任务是揭示人与环境相互作用规律。环境问题的产生和解决促进了环境科学的产生、形成和发展。围绕着环境问题的识别和分析,形成环境科学基本原理、技术方法、管理工具以及具体实践科学体系。围绕具体环境问题识别和分析,组织核心知识单元、核心知识点和核心课程,课程之间科学逻辑关系紧密,便于学生认知和学习。
另一方面,在我国当前发展阶段,资源环境限制与社会经济发展矛盾空前突出,迫切需要环境科学培养专业人才,应对污染控制、生态修复与环境建设挑战。围绕我国面对的实际环境问题,针对性培养专业人才,建立起环境问题与人才培养之间的直接联系,建立以环境问题识别和分析为主线的人才培养模式,搭建对应的知识结构和课程体系,有利于为国家培养具备解决实际环境问题能力的急需人才。
2.实验与实践教学主线
坚持“注重基础训练、强化教学实习、突出创新能力、提高综合素质”实验教学理念,围绕核心知识单元和核心知识点,搭建专业基础实验教学平台,建立实践教学基地群,严格毕业论文环节,充分发挥实践教学对理论教学的有效补充作用。
(1)专业课程实验。课程实验和课堂理论教学相辅相成。围绕核心知识单元和核心课程,开设专业实验课程,包括环境监测实验、无机及分析化学实验、环境化学实验、生态学基础实验、环境生物学实验、环境微生物学实验。着重训练实验步骤、实验操作、实验安全、药品管理等基础实验技能,培养环境科学分析基本方法和技术。
(2)专业教学实习。合理安排专业教学实习时间,既能促进核心知识的理解和认知,又能为后续毕业论文/设计提供经验。围绕核心知识点搭建专业教学实习平台,建立教学实习基地体系,配合大气污染防治、水污染防治、固体废弃物污染防治、环境管理等核心知识点和核心课程,建立环境监测中心、环保卫生管理中心、科学院、环保科技公司、垃圾处理厂等实践教学基地,形成实践教学基地群,提供直观认识环境科学专业知识在实践中具体应用的机会,培养知识运用和理论联系实际的能力。
(3)毕业论文。设置毕业论文环节,通过学生参与论文选题、查阅文献、开展实验或设计、结果模拟与分析等毕业论文过程,系统锻炼学生运用理论知识、实验技能的综合能力。
3.科研创新训练主线
营造制度、平台、师资环境,建立稳定的科研创新体系。通过国家级、省市级、校级、院级各级别科研立项机会,搭建“国家大学生创新计划”“省市大学生创新立项”“学校大学本科创新立项”“学院创新立项”多层次立体化环境科学专业学生创新平台,为不同水平学生提供创新立项机会,逐步提高项目研究质量,严格过程管理,保障创新立项覆盖面。通过团队协作、教师交流、项目答辩等环节,锻炼学生创新思维和创新能力,提高团队合作与交流能力,鼓励学生科研成果报奖。
四、核心课程质量保障
(1)国家级特色专业建设。2010年,南开大学环境科学专业获批为国家第六批高等学校特色专业建设点。特色专业结合南开大学环境科学多年来的本科教学特色以及相关教育、教学理念,面向国际社会发展及现实中国社会大背景下的特征需求,同时考虑到学科本身的实践特征、时代特征和应用特征,推动与现阶段校内学习相补益的数个社会实践与互动教学平台建设。
(2)精品课程群建设。提出并实践“精品课程群”建设的教改思路,逐步推动各门课程精品建设,形成“精品课程群”体系,有效保障环境科学专业课程教学的高质量。
(3)国家级教学团队建设。2010年,南开大学环境科学专业基础课程教学团队被评为国家级教学团队。
(4)优质教材保证。作为知识的载体,教材是本科生质量的重要保障。为了提高环境科学专业人才培养的效果,自编出版环境科学专业系列优秀教材。包括1本国家级精品教材《环境化学》,4本“十一五”国家级规划教材《环境学基础》《生态学基础》《环境化学》《地理信息系统及其在环境科学中的应用》等。
(5)推动天津市实验教学示范中心建设。积极推动实验教学改革和实验室建设,建设天津市环境科学与工程实验教学示范中心,为专业人才培养提供实践和创新平台。提出“培养具有创新精神的环境科学与工程现代化复合型高素质人才”的实验教学理念,搭建“专业基础实验、教学实践、创新教育”的高素质人才培养实验教学平台,探索“坚守教学神圣,转变师生角色,强化开放综合,学科建设与实验教学相融合”的实验教学模式,取得了丰硕的教学改革与建设成果,学生教学效果突出。
(6)推行精细化教学管理。探索精细化教学管理模式并付诸实践,制订“教学效果的双评议制度”“主讲教师竞聘上岗制度”“教学效果的双评议制度(教学督导组评议和学生评议)”等规章机制,有效实现对教师“教”的目标导向和过程管理。
实行环境科学专业本科教学的课程小组负责制,实现了本科教学的优质师资资源配备,有效地促进了全体教师对本科教学的关注和重视。保证教授、副教授百分之百地参与本科教学,优化教师队伍年龄结构和学缘结构,提高教学效果。
实行“本科生课程主讲教师竞聘上岗”。对列入核心课程群建设的课程实行主讲教师竞聘上岗办法,结合学生评教结果,根据教学能力与教学效果优选课程主讲教师。
1混沌理论在环境科学与工程中的应用
环境系统中具有存在很多的复杂但是又不确定的子系统,可以说,这一系统中的变量关系是非常复杂的,各变量间呈互相祸合存在,具有很强的不确定性。相关环境科学研究人员一直试图对系统发生的变化进行详细地描述,对系统当中存在的潜在信息作一挖掘。环境系统当中存在的不确定因素一直以来都是环境科学中比较重视的问题,但是以往的思维模式就算不属于概率逻辑,就会是确定论,并没有对系统的动力学变化进行仔细说明。就水环境当中存在的很多不确定的非线性关系,需要人们在非线性领域中正确对待混沌问题,通過对混沌理论的御用实现对环境系统的再次研究,会在一定程度上拓展人们的视野与思维,对其以前的认识进行改革,例如,城市生活用水系统中的应用。通过对混沌理论的应用,选择相空间的重构法,能够将貌似具有随机性地混乱用水系统转化成有序的结构系统。当然,混沌理论也可以在环境科学中的其它方面进行应用,例如,对河流水质的预测和城市的规划以及生态种群的复杂性研究等方面。
环境系统当中的复杂现象非常多,且都是伴随混沌现象的出现而出现,可以看出,混沌理论应用在环境科学当中能够发挥巨大的潜能,具有广阔的前景。
2分形理论在环境科学与工程中的应用
对分形理论的研究属于欧式几何中忽视的一个无定形的内容。研究人员曼德勃罗对分形几何进行了开创,并科学地对该类复杂性的全新概念以及方法做了详细地阐述,即局部与整体之间存在某种方式上比较相似的形体。然而分形不只是自然分形,还涉及时间分形和社会分形以及思维分形。就分形理论而言,其主要从非线性的复杂系统中进行着手,不曾简化与抽象地区研究,让人们可以对思维方法从线性转化到非线性,对貌似混乱和无规则与随机现象的发展规律做了定论。分形理论是新概念与新方法,其在处理环境科学时的复杂现象进行了应用。
对水的大多数处理都是除掉水中存在的悬浮的固体颗粒,因此,研究絮体结构本身的意义是非常重要的。但是在分形几何前,并不能轻而易举地对絮体复杂的形状进行描述,然而分形几何能够在一定程度上探求不规则的几何体。也就是说,分形能够促进混凝工艺的改进,并且可以对混凝机理进行新的研究。就水质状态来说,尽管其化学成分的复杂性比较强,但是所有污染因子在变化时都和水质存在一定的关系,分形理论能够对其作用进行有效发挥。
3复杂适应性理论在环境科学和工程中的应用
所谓复杂适应系统,其主要是指主体间具有相互作用,能够让新的行为模式得以涌现。在所有的层次上都会出现新的模式,层次比较低的复杂性适应系统可以利用相互作用出现高层次现象,其从低层次的现象中组合而成。复杂适应的系统理论能够对复杂系统本身的层次结构与功能进行描述,加之,复杂适应的系统理论已经在算法与模型上获得了一定的成功,例如遗传算法,其具有非常强的普适性与可操作性,在环境科学中的发展也比较好,让人们更加感兴趣的是动态系统本身的自适应与进化。例如,在对工业废水中的生物进行处理时,为了对处理效果不断提高,一般要求细菌的自适应能力更加高,进而可以有计划性地对细菌发生的条件进行控制。除此之外,在大尺度的范围中,对生态系统当中的动植物的全球性问题进行研究,这是环境科学人员比较关注的问题。
然而,现阶段复杂适应的系统理论还存在一系列问题,主要包括以下几点。一是,这一理论中的大多数内容具有描述性,并不能将其称为整体化的理论体系;二是,复杂适应的系统理论当前还是在研究中的理论,要从具体的和复杂的系统中进行分析得出;三是,复杂适应的系统数学机理并不清楚,对适应性怎样造成稳定复杂性机制的原因还在研究中。总而言之,通过对复杂适应系统理论的利用,能够对环境科学领域中的一些问题,但是还是存在很大的困难,不能否认的是,其一直在朝着积极的方向发展。
4结束语
综上所述,现阶段复杂性的科学理论还处于进一步的研究中,一些新理论层出不穷。已经形成的复杂性的科学理论给予了传统环境科学和工程新的启示,具有十分重要的实际作用。反之,环境系统的问题已经成为复杂系统理论在研究过程中比较大的动力与挑战。人们可以预言,复杂性的科学理论在环境科学中的运用,不但可以实现在基础理论上的突破,还能够为环境科学的发展迎来更好地居于,会给予人类发展一个非常好的未来。
参考文献:
[1]陈侃.城市化进程与水环境质量关系及突发水污染事件规律的研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2013.
作者简介:
陈企楠(1992-),男,湖北武汉人,长江大学资源与环境学院硕士研究生,研究方向:油气地球化学。
关键词:环境教育 生物教学 对策
人类文明的进步,是以环境的破坏为代价。工业革命以来,伴随人类科学技术的巨大进步和生产力水平的提高,我们创造了前所未有的巨大的物质财富,大大加速了人类文明的进程。与此同时,人类也付出了沉重的代价:全球气候变暖、臭氧层的耗损与破坏、生物多样性减少、酸雨蔓延、森林锐减、土地荒漠化、大气污染、水污染、海洋污染、危险性废物越境转移全球十大环境污染。环境遭到破坏的严重后果最终会反作用于社会和经济,影响社会经济的发展,危害人类的生存。
一、环境教育的内涵
(一)环境教育的定义
环境教育是实现环境保护目标的一种教育,是证明环境价值和澄清概念的一种过程,是培养人们具有理解和评价人、文化及其同环境之间相互关系所必需的技能和态度的过程。它也包括要人们遵循为保护环境所作的决策及行为准则的教育。
环境教育包括两个方面的任务:一方面是使整个社会对人类和环境的相互关系有一新的、敏锐的理解;另一方面是通过教育培养出消除污染、保护环境以及维护高质量环境所需要的各种专业人员。
(二)我国校园环境教育的发展历程
中国的校园环境教育开始于20世纪七十年代。中国校园环境教育在理论和实践上已经积累了丰富的经验,其发展过程经历了起步、发展、提高三个阶段。我国教育部在1992年颁布的新大纲中明确提出在相关学科教学内容中要讲授环境保护知识, 1996年以后,“绿色学校”的创建使中国环境教育进入了一个新阶段。
二、高中生物环境教育现状
(一)环境教育在生物学科中的分布
翻开生物教材,随处可见教材中渗入了大量与环境教育有关的内容,因为生物学科独有的特点,所以在开展环境教育的过程中具有很大的优势。
在高中生物教材中环境教育的渗透点有很多,但教材上的渗透点分布很不均衡,因为教材内容的安排有其逻辑顺序,不会因为加进环境教育而改变生物教材本身的体系,在教学中对于分布比较少的章节要注意拓展延伸,在分布比较多的章节,要恰当的用好,多开展实验和活动,才能收到好的效果。
(二)高中生物环境教育缺陷
1.缺乏专职的环境教育教师。现行教育体制下,由于受应试教育的影响,各级学校都没有配备专职的环境教育教师,这已经成为制约高中阶段开展环境教育的重要因素。
2.没有专门的生物环境教育教材。现阶段,环境教育的主要方式是“渗透模式”,编写教材很难形成统一的体系,也易造成学科之间在某些知识点上的重复。
3.环境教育内容系统性不够。环境教育由于采用的是“渗透教育"模式,而不是“单一学科模式",即将内容分散到有关的学科内容中,必然导致环境教育内容的分散,不系统。在生物课程中也只能加进与本学科有关的内容,如果要加进其他学科内容比较困难。
4.缺少实践活动。目前大部分老师对生物课堂中渗透环境知识的处理主要是讲授,很少有老师会思考通过实践活动实施环境教育、可以开展哪些实践活动。生物教材人教版必修三第5章第五节课后有一个制作活动《设计并制作生态瓶,观察其稳定性》,很多老师只是课上分析该生态瓶维持稳态的原理,很少有人真正动手制作。
5.环境教育的资金投入不足。目前,中小学环境教育还没有纳入国家教育的计划渠道,环境教育往往就没有正常的经费来源,再加上国家基础教育所给予的经费本来就不足,因此各级中小学校就很难再从教育经费中拿出一部分来开展环境教育。
6.学校生物教师之间缺乏相互沟通观摩。目前,各级学校和教师开展环境教育基本还是各自为政,各级学校和生物教师几乎没有环境教育方面的沟通观摩。另一方面,生物教师与其他学科教师也缺乏交流沟通观摩。这样就造成了各学校之间、各学科之间没有信息交流缺乏沟通,好的经验和做法得不到及时的学习和推广。
三、改善高中生物环境教育的对策
(一)加强师资培训,建立高素质的环境教育生物教师队伍
首先要注重对生物教师学科意识的培养,使他们认识到环境教育生物学科扮演着重要角色,可以发挥很大的作用;其次,环境学科是边缘学科,涉及到的相关知识相当庞杂,生物教师对生态学方面的知识比较熟悉,但对地理、化学、物理等学科的知识比较陌生,当在进行环境教育遇到这些问题时,将难以实施,因此需要对在职生物教师定期进行环境教育的专业知识的培训。
(二)进一步明确高中阶段生物环境教育的目标
可以从以下三个层次来确定高中生物环境教育的目标:(1)环境知识层次:通过生物环境教育让学生了解环境知识如生态系统的结构功能稳态、了解人类对环境的破坏应当进行生态环境保护、可持续发展理论等等;(2)环境能力层次:培养学生认识环境问题和具有初步发现、分析、尝试解决环境问题的技能;(3)环境态度行为价值观层次:通过生物环境教育培养学生热爱自然,关心环境,使学生树立尊重与善待自然、关心个人并关心人类、着眼当前并思虑未来的环境伦理观,获得积极主动参与环境保护的动力。
(三)拓展生物教材,补充与环境教育相关的内容
教材是教师最好的参考书。让很多有志于开展环境教育的生物教师苦恼的是现行的生物教材与环境教育的要求有很大差别,生物教师擅长的是生物学方面的知识,欠缺的是环境保护的一些知识以及相关学科的知识。拿着生物教材讲一些不熟悉的环境知识,对于很多生物老师难度很大。如果以现行生物教材为基础,拓展补充丰富生物教材,在相关章节补充环境教育的相关内容,这样的教材或资料会很受欢迎,这样既能发挥生物教师的特长,又能开展环境教育,可以起到很好的教育效果。
(四)大力组织生物环境教育的实践活动
可以进行环境教育的实践活动有:可以组织学生参加“3.5植树节”,定期清理公共场地垃圾,开展“班级垃圾分类放”活动,观察校园植物的生长,开展保护益鸟的活动,开展节约水电、等活动。在“地球日”“湿地日”“环境日”开展环境宣传活动。通过义务咨询、散发资料、广播讲座等形式,有针对性地向周围民众宣传环保知识,提高全民环保意识。可以组织学生参观考察南水北调中线干渠、郑州引黄干渠、柿园水厂、河南省环境监测中心站、郑州市五龙口污水处理厂,对三门峡黄河湿地国家级自然保护区、西峡恐龙地质公园等野外进行考察。
四、结束语
环境教育作为素质教育重要组成部分,探究在高中学习中有效实施环境教育是本文的目的。本文综述了环境教育的概念,实施环境教育的意义,环境教育中存在的主要问题及原因,生物学科在环境教育的体现。以期达到激发学生从生物课上探寻环境保护的欲望;培养学生发现问题,提出问题的能力;提高其创新精神和实践能力;让学生掌握基本的环境科学知识;培养学生的社会责任感;培养学生解决实际环境问题的能力。
参考文献:
[1]教育部办公厅.关于印发中小学生环境教育专题教育大纲的通知(Z).教基厅[2003]3号.
[2]李素敏、邓双进,国外中小学环境教育课程设置的模式[J].现代中小学教育.2002(1):15.
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[4]孙方民.环境教育简明教程[M].北京:中国环境科学出版社.2000.
[5]戴簧.环境教育多学科渗透理论及其在生物学教学中应用的研究[D].上海:华东师范大学.2006:83—84.
环境经济学产生于20世纪60年代。它旨在从经济学的角度分析人类在经济发展中产生资源和环境问题的根本原因,并研究如何利用经济手段解决自然资源和环境问题。与具有超过百年历史的经济学科相比,它还是一门年轻的学科。发达国家从20世纪60年代开始就在高校开设环境经济学课程。到20世纪80年代,随着环境管理环境中命令-控制型政策成本高、效率低、效果差的问题不断显现,以及环境经济学理论和方法的完善,学术界和管理界逐渐认识到该学科对管理政策制定的重要作用,环境经济学对环境政策制定的影响随之迅速扩大,它逐渐成为环境与资源管理的研究者、决策者和学习者教育不可分割的一个部分。
我国环境经济学的研究和教学起步较晚,但发展较快。尽管我国设置“环境经济学系”的高校不多,但是几乎所有设置环境科学系、经济学系及相关专业的高校都开设了环境经济学或者类似的课程。由于环境经济学是一门新兴的交叉学科,其教学对学生经济学背景知识有着较高的要求。而环境科学专业的学生不同于经济学或者环境与自然资源经济学专业的学生,一般没有受过经济学的训练。环境科学专业课程多、时间紧的特点也不允许他们做这样的知识准备。在这种特殊的背景下如何有效地开展环境经济学的教育和教学是一个必须研究的问题。本文对环境科学专业环境经济学课程设置、教学目标、内容和方法等进行了探讨,旨在为提高本课程的教学效果提供借鉴。
1 课程设置
目前国内外环境科学专业设置的相关课程有环境经济学概论、环境经济学基础、环境经济学导论、环境与自然资源经济学、人口、资源与环境经济学等。考虑到环境与资源是一个不可分割的整体,很多的环境问题是在自然资源利用中产生的,自然资源的有效配置可以减少环境问题的产生。而且在环境经济政策的制定中,自然资源是一个不可或缺的因素。如果对环境科学专业的学生只重视环境经济学的教育而忽略自然资源经济学的教育,不利于学生在今后的工作中用整体的观点分析和解决问题。同时,在整个专业的教学体系中,由于总课时的限制,往往很难同时开设环境经济学和自然资源经济学两门课程。所以笔者认为,从完善学生知识结构的需要出发,设置环境与自然资源经济学基础课程为宜。
另外,大多数环境管理专业将环境经济学设为选修课,一些学生因害怕该课程难学而放弃这门课的学习。根据笔者了解,现在很多环境科学/环境管理的研究者和管理者因为没有经过环境经济学的基本训练而造成知识的欠缺,提出的一些政策或者政策建议有背经济学常识而被责难。所以笔者认为应该将本课程设置为专业基础课。
2 教学目标
如上文所分析环境经济学是一门新兴的边缘性学科。它不仅与经济学、环境学有直接的联系,而且与地学、技术科学、管理科学以及法学等学科也都有一定程度的交叉。总之,其涉及知识面宽,内容广。尽管环境科学专业的学生的自然科学的背景较好,但社会科学,特别是经济学和公共管理学的知识比较欠缺。面对这样的学生背景和有限的计划学时,制定明确可行的教学目标至关重要。在有限的时间和学生知识背景的条件下,必须考虑学生将来实际工作的需要、课程的特殊性,以及该课程与其他课程之间的关系来制定教学目标。根据笔者本课程多年的教学经验以及相关研究经历,该课程的教学目标应该应该定位于基本理论、基本技能和经济学思维三个方面。具体为:(1)掌握环境与自然资源经济学最基本的理论知识和分析评价方法,达到“入门”的目的;(2)掌握运用经济学的理论方法分析和解决资源与环境问题的基本能力,特别是掌握环境经济手段的经济学理论基础;(3)培养学生从经济的角度审视环境与资源问题的习惯;(4)为相关的课程(如:环境评价、环境规划与管理)打下必备的基础。
3 教学内容
环境经济学包括了从微观经济学、制度经济学的基本原理,到环境和环境问题、自然资源和自然资源问题、环境与自然资源管理政策、绿色GDP核算(涉及宏观经济学知识),以及最新的生态系统服务价值评估和应用等多学科、多领域的知识和内容。国外高校这门课的课时为54学时(每周2次4课时),并且要求学生有微观经济学基础。即使对非经济学专业开设这门课,课时也为54学时。而我国高校环境科学专业的教学体系中,本课程只安排了36课时。要在这么短的时间内完成教学任务,教学内容显然不可能涵盖环境经济学的全部内容。因此,必须根据教学目标、课时的限制以及学生的背景来确定教学内容。我们认为本课程的教学内容应该包括以下5个模块:
(1)导论。导论模块主要介绍当前主要面临的环境与资源问题(如污染、资源利用冲突、全球环境问题等),分析环境与经济之间的联系;由此导入什么是环境与自然资源经济学、为什么需要环境与自然资源经济学等问题。
(2)基本经济学概念和理论。这一模块主要是针对没有微观经济学背景的学生建立经济学的基本概念,为下一步的学习打下理论基础。涉及的概念和理论包括费用和效益、供给和需求、经济效率、外部性、公共物品、产权等,以及环境质量经济学。
(3)分析方法。这一模块主要介绍环境与资源经济学中两种最基本的也是应用最广的分析评价方法:环境资源价值评估方法和成本收益分析方法(Benefit-cost Analysis)。在环境资源价值评估方法部分,侧重向学生灌输这样一个理念:与其他财产一样,环境与资源是有价值的,必须将环境与资源的价值纳入决策过程之中。收益成本分析是将环境资源价值评估得到的结果纳入到决策过程的有用框架。
(4)环境经济政策。这一模块主要介绍国内外现行的和拟议的环境管理的经济手段及其理论基础、这些手段优劣和对资源环境影响的经济学分析方法。从而引导学生今后在政策的制定和评价中的经济学思考。
(5)自然资源利用和管理。这一模块主要介绍自然资源(可再生资源、不可再生资源、水资源)在时间上最佳配置的理论。重点介绍渔业资源问题、管理政策以及这些政策制定和影响的经济学分析方法。
以上的5个模块,首先通过导论让学生对环境与自然经济学有一个总体的了解,然后从基本概念和理论入手,依次过渡到环境经济的分析评价方法、环境管理的经济手段与政策,自然资源利用及管理政策,从而将各章节的内容有机地联系起来,形成一个系统框架,有助于引导学生认识环境与自然资源经济学内在的逻辑规律。
4 教学方法和手段
在既定的教学目标和教学大纲下,采用何种方法进行教学将直接影响到教学效果与同学们的学习热情。多媒体技术的进步为我们开发先进的教学手段提供了有利条件。改变传统的黑板板书方式,建立以先进的多媒体手段为依托,课堂讲授课后练习、课堂演讲与讨论、现场教学以及观看录像等多种形式相结合的教学方法体系,可以大大提高本学科的教学效果和效率。根据笔者的经验,以下几种教学手段特别重要。
(1)启发式教学与案例教学。由于本课程具有文理渗透、交叉性质,初学者对一些经济学知识及其在解释环境科学问题上的运用理解较困难。因此,在讲授过程要尽可能采用启发式的教学方法,对基本概念、理论的叙述注重确切和深入浅出、对关键词的讲解力求准确透彻、对分析评价方法及有关环境管理经济手段的介绍尽量理论结合实际,并通过提问、启发、举例使同学们理解掌握每个知识点。在启发式教学时配以实际案例能够提高教学效果。如针对目前我国严重的雾霾问题,配合华北地区经济增长、人口增加、消费增加、重工业布局来分析雾霾产生的原因;启发学生用经济学的思维来分析问题,考虑经济发展与环境保护之间的权衡,从而提出以成本更低的环境经济手段来解决问题,而不是强制关闭企业这样高成本的命令-控制性手段。
(2)多媒体课件。为了使课堂讲授更加明了、生动,并节省教师在课堂上的板书时间,首先要完成与原版教材相对应的英文多媒体课件的设计与制作。在设计与制作多媒体课件中,充分利用字体、颜色和动画等功能,并通过插入各种图表、与相关网站链接,力求达到条理清晰、突出重点、加深印象、扩大信息量的效果。由于学生在课前课后很容易通过互联网或email等方式获得多媒体课件,故上课时不必将精力用于记课堂笔记,从而让他们在有限的课堂教学时间里积极思维、积极参与课堂讨论。
(3)双语教学。英文教材、英文课件、中英文相结合的阅读材料和讲授,可以让学生更加深入和透彻理解课程的基本内容。现有中文教材大都从英文教材翻译或者编译而来,无庸讳言,翻译和编译中存在很多晦涩和谬误之处。因此笔者认为双语教学效果要好于单语教学。而且学生在将来工作中要涉及到大量英文文献,双语教学可以让学生熟悉本学科的专业词汇,为学生将来工作和学习打下基础。
(4)课堂讨论和现场调查。环境与自然资源经济学除了具有鲜明的交叉性,应用性也是其一大特点。为了进一步提高教学效果,在教学过程中可以结合授课内容,以问题为导向,定期组织学生有针对性地开展课堂讨论,让每一位同学都有上台演讲的机会,师生平等参与讨论,大家各抒己见,取长补短。同时尽可能安排现场教学活动(包括观看有关录像),或结合教学组的在研课题组织学生参与现场调查。实践证明,这种生动活泼和多样化的教学方式有利于同学们调动积极思维、发挥潜能、发展个性、展示才华,从而有利于培养学生独立思考、自学和对环境问题的综合分析能力及其综合素质,同时收到好的教学效果。
5 结论
环境经济学是一门由经济学和环境科学等多学科相互交叉、有机结合形成的边缘性学科,它试图从经济学的视角、运用经济学的基本理论和分析方法来探讨环境与资源问题,在资源与环境政策制定中起重要作用。无论从环境科学/环境管理专业办学定位或人才培养目标来看,本课程都是一门不可或缺的重要课程,其定位应该是为完善环科科学/管理学生专业知识结构而开设的一门专业基础课;本课程的教学目的在于使学生了解“环境与自然资源经济学”这一新兴交叉学科的总体轮廓和最主要的内容,掌握其基本的理论知识和分析评价方法及其应用,培养学生运用环境与自然资源经济学的理论方法分析和解决环境与资源问题的能力;针对本学科和学生的特点,本课程主要教学内容可以包括5大模块:导论、基本理论、分析方法、环境政策、资源管理;为了提高本课程的教学效果,要建立以先进的多媒体手段为依托,课堂讲授课后练习、课堂演讲与讨论、现场教学以及案例研究等多种形式相结合的教学方法体系,要特别注重学生实践能力的培养。
一、徽州古村落环境落位
徽州地处皖南山区,较早时期多数北方的望族为躲避灾难乔迁于此,形成了具有地方特色的古村落。其浓重的文化色彩、高度的防护意识,以及对自然山水的观察与利用,总结出一整套选址和营建的经验和方法。徽州先民在规划村落时,因地制宜,讲究在优美的自然环境中落位,以“枕山、面水、环屏”为尚,视野开阔,景色宜人,周边围护安全。为了便于生产生活,徽人选择有利的气候条件、风土、水文、地理,耕有田,艺有圃,伐有薪。徽州土地资源紧缺,人们具有朴素的土地生态学观点,尽量不破坏植被和山体,尤其是邻近的周边区域,从而有效地保护了自然环境。使得徽州古村落的建筑与周边山水环境达到了较高层次上的和谐。
(一)自然生态环境的影响
《西递明经胡氏壬派宗谱》记载到:“壬派五世祖道经西递铺,见其山多拱秀,水势西流,爰携堪舆家入西川境,便观形势,有虎阜前蹲,罗峰拱秀,天马涌泉之胜,犀牛望月之奇,产青石而如金,对霭峰之似笔,风燥水聚,土厚泉甘,遂自婺源迁来其间”①。明人吴元满《歙县西溪南吴氏世谱》记载道,吴氏始迁祖定居西溪南之前,有三个村址供选择,比较后认为,西溪南“土宽而正,地沃而肥,水辑而回,后世大昌也,遂定焉”。就西递村而言,它遵行万山丛中“北高南低、东高西低”的狭长盆地形选址策略,其附属村落的布局不仅选择了山坞中的平坦之地,避免了洼地与山水间的冲突,还在一个小空间内形成了一个独特的小型聚居地,而周边的溪水则成为了该村落的自然生命构架。在环顾徽州古村落周边的山水格局时,由衷地佩服徽州先民在选址时的全局意识。徽州古村落在适应皖南山区的自然生态环境,采取适当的措施,使用变通的办法而不拘泥,表现出其特有的地域特色。徽州先民建房总是审慎地对待建筑的落位,古村落的大小分合,房舍位置的前后错落等都因自然生态环境而变化,是人工与自然的有机结合。从可持续发展考虑,多在靠近山间小盆地的缓坡地带建造村落,在平展处开辟良田,当人口繁衍突破环境容量,他们会主动外迁或外出经商务工。黟县西递村、关麓村、南屏村及歙县江村、雄村、槐塘等都是佳例。
(二)风土、水文观的影响
徽州先民在选址时重视风土、水文的影响主要是基于山川俱佳的自然条件和程朱理学盛行的人文背景。风水学中的“天人合一”、“顺应自然”等相关概念对人类居住地的选择以及如何营造适宜人类的居住环境都有着重要的意义。徽州古村落的典型布局是“枕山、环水、面屏”。姚廷銮辑《阳宅集成》卷一《基型》中记:“阳宅须教择地形,背山面水称人心;山有来龙昂秀发,水须围抱作环形;明堂宽大斯为福,水口收藏积万金,关煞二方无障碍,光明正大旺门庭”[1]。古村落的具体选址不仅要考虑到自然环境和客观地理条件的局限性,还需关注山的气势以及水的具体流向,因而村落选址大多数是依山傍水、背山面水、负阴抱阳,随坡就势,因地制宜。对于水的选择,徽州先民对水要有着特别的明确说明:“凡水来处谓之天门,若来不见源流谓之天门开,水去处谓之地户,不见水去谓之地户闭,夫水本主财,门开则财来,户闭财用不竭①”。水流出口的方向通常与村落入口的方向相一致,因而徽州先民在营造时对下水口尤为重视,建筑桥梁作为“关锁”,上辅以亭、堤、塘、树等镇物,达到留住财富之气、文运之气的目的。
二、徽州古村落绿化环境
(一)公共绿化环境
徽州古村落的营建历来奉行尊重自然环境的方法,重视对自然条件的利用与改造。古村落的周边区域至今还留有“风水林”的印记,即便是在伐木无度的年代及地区,风水林依然未有改变,它的作用主要是“藏风得气”,保持村落的生气以免“行之他方”。除此之外,周边田野、村落宅院都广泛种植经济作物以及多种绿色植被。《相宅经纂》卷四之“阳宅宜忌”中提到“东种桃柳,西种栀榆,南种梅枣,北种李杏”,“中门有槐,富贵三代,宅后有槐,百鬼不近”[2],这些在此并非与一些封建迷信等同,而是对其种树方位的具体安排,还不仅能满足各种植物的生长习性,还能够营造出绿色自然的生态环境。
(二)宅周绿化环境
徽州先民善于营造村居小气候,他们根据山地气候特点和位置条件,在方位朝向、布局结构、平面形式、材料选用等方面精心谋划,利用天井通风、散热、降燥、去湿,又广植林木,利用居室周边的各种水流、水体保持空气湿润温和,增强舒适度,徽州先民非常珍惜和利用居室外部空间,常将房前、屋后、宅旁加以美化或建成半隐蔽的花园、果园、菜园,在院内空地种植花木,构建水榭,设置盆景、水池鱼缸、湖石假山、花架、花池、园门、漏窗、回廊、石案、椅凳……使居室园林化,以此来改善住宅内部的微小气候,创造了舒适的人居环境。
三、徽州古村落水环境
徽州古村落均建有完善的水系,村边宅旁有小河和泉水,徽人利用这些天然水系来装饰环境,或引活水穿村,或掘地为塘、为湖,排涝御旱,或因河成街、建造人工水景,并在水体中种莲养菱、饲养水禽和鱼类,以维护生态平衡,并妥善管理、适时疏导。对于水资源应用主要有:水街———引水穿村,可供浆洗,净化空气,防暑降温;放生池———古为保护珍稀鱼类放生而设,亦为优化环境之作;风火塘———专为防火蓄水,亦为绿化环境,净化空气;水井———主供饮用,亦为消防。徽州古村落水环境营建的代表就是宏村的水圳。宏村水圳遍布全村,潺潺活水,九曲十弯,绕家穿户,贯通月沼和南湖,长年流水不腐。六百年来,水圳之水已成为宏村人须臾不可或缺的水源。《汪公锡文运熙家抄》中有段点评古水系的排句,“引水入室掘井家中,防祝融之肆虐,取汲浣之便利,求滚滚之财源,荡里中之秽气,灌村外之良田”[3]。徽州古村落的水环境营造集中了徽州先民聪慧才智的同时,更迸发出无限的生命力。不仅将徽州古村落的自然环境与聚居环境的完美结合,更体现了人类的可持续发展观。
四、新农村外部环境规划
以生态文明理念推动新农村民居建设,就是重视人与自然、人与人、人与社会的和谐共存。在徽州古村落的营建与外部环境的和谐统一,并结合当地的社会生产力、技术、经济、政治、文化水平,积累了丰富的营建经验,为人居环境学提供了宝贵的研究资料,颇值得我们学习和借鉴,并将其精华运用到当前社会主义新农村民居建设中来。
(一)新农村村落选址
在新农村村落选址过程中,继承和发扬徽州古村落环境艺术中的“环境容量观”和“天人合一”观,以自然山川为依托,为满足后世子孙的生存规划理想化的布局。新农村村落选址时应认识到环境的存在,对自然的索取坚持适度原则,注意与环境、气候相协调适应。
(二)新农村绿化规划
新农村的绿色规划应以改善徽州的居住生态环境为诉求点,充分考虑到居民的心理感受与生活追求,将绿色、环保、美化、生态以及安全防护作为规划的切入点,对绿色生态规划、居住环境营建以及未来经济的发展有机结合,汲取徽州古村落营建外部环境的因地制宜原则,重视周边的自然环境———地形、水势、水质、树木及人工环境,讲究与周边小环境的和谐,体现出当地的区域特征和人文历史景观。学习徽州先民在实际生活中总结出的经验哲学在近人尺度内的应用,根据每个村落的具体经济情况,结合现在农民的具体要求,合理利用宅前屋后的每一寸土地,选择一些经济果林进行绿化,在改善民居周边绿化环境,创造舒适的人居环境的同时还带来了一定的经济效益。
第一,新农村绿化规划借鉴徽州古村落在美化环境的同时更加重视人与环境的和谐、人与自然的协调。在尊重自然、保护自然的基础上,通过科学的规划手段以及系统有效的绿化模式,从改善现有的生态环境出发,系统地利用自然条件,有效地防风固土、调节气候、净化空气、削减噪音,最终实现乡间田野、绿树植被以及高山涓流共同组成的生态空间,在自然的生态风光中体现新农村的乡村特色与魅力。
第二,徽州古村落中的宅园设计艺术为美化新农村民居周边环境提供了借鉴。一些中大型的树木要分布在公共空间附近,既可以改善美化村中环境,而且也可以起到遮阳的效果;宅周环境的绿化要以点(村居)、线(道路、河流)、面(田野)相结合,实现村居园林化;而民居院落内的小品绿化可以选用的一些观赏性植物,主要是为小型的天竺、石榴及攀爬类的紫藤、旱莲等。
第三,徽州古村落中的庭院空间的设施是有阶级等级之分的,主要是以观赏性的盆景、灌木为主。在新农村民居绿化建设中吸取徽州古村落中一般家庭的植物配置,来体现出现代绿化的实用价值。庭院绿化配置要在改善生态、美化乡村家园的同时,还要注重绿化的经济效益,所以可以选择经济果木和观赏性树木,体现出实用性和功能性相结合,以此来满足现代居民精神和物质上的需求。
(三)新农村水环境规划
环境和人类的生存和发展息息相关,随着全球工业化进程进一步的推进,自然环境在人类的盲目生产活动中经常遭到毁灭性的破坏,同时被破坏的环境反过来又会影响人类正常的生产活动。因此,如何有效地检测和控制由人类生产活动引起的环境风险显得尤为重要。本文通过研究信息扩散理论在环境风险评价领域的应用成果,在改进和优化现有的研究成果前提下,同时融入了模糊评判等相关评估理论,建立了一种复合的空间信息扩散法的环境风险评价模型。该模型在现有的基础上引进环境影响因子,修正了由普通的信息扩散模型所引起的不准确性。通过该模型,能提高在环境风险扩散预测和控制领域的准确率,为降低和控制风险后果提供有效的参考。最后通过一个示例,应用本模型进行环境风险分析,证明模型的实用性,并且对比普通的扩散模型更具有优越性。本文所研究的成果对重大工程发生事故和危机后的环境风险评估具有借鉴的意义。
关键词 信息扩散理论;环境;风险评估;空间
中图分类号 X828 文献标识码 A
文章编号 1002-2104(2012)03-0111-07 doi:10.3969/j.issn.1002-2104.2012.03.019
人类的生产活动随着社会科技技术的不断发展而不断深入到本来就脆弱的生态环境中,对自然界的影响越来越大。同时伴随着一系列具有高风险性的工程建设和运行,其中所造成的不确定的环境风险也对全球生态环境造成不同程度的威胁。这些环境风险造成的环境后果反过来也会影响到人类正常的社会生产活动。因此人类如何对由相关工程项目引发的环境风险进行及时高效的评估、预测和控制,将危机发生率降到最低,势必关系到人类社会在未来是否实现可持续发展。对环境风险的评价,需要运用科学有效的方法,才能准确、及时和高效地控制环境危机,以免其进一步恶化。
1 绪 论
环境风险理论的发展普遍被认为分为三个阶段。第一阶段在20世纪70年代之前,主要是对环境风险的概念和方法的研究。第二阶段在20世纪80年代到90年代,人类在出现了一系列重大的环境灾难后,重新深入考虑和审视环境在人类社会的作用,生态风险成为环境风险研究的一大热门。第三阶段为20世纪90年代开始,全球环境风险成为风险研究的核心,发展中国家的环境风险研究工作也逐渐展开,环境风险研究在各国可持续发展中具有重要的意义。
中国对于环境风险的研究是从20世纪80年代开始的。1986年开始,环境风险评价的概念逐渐引入中国。随着中国经济和科技实力不断的发展,大型工程的复杂程度也越来越高,同时这些工程的建设和运行风险性也变高了,因此需要重视一些大型的、具有很高风险性的工程项目的安全性,如三峡水库、大亚湾核电站、鞍山石油化工等项目,因为这些大型工程大部分处于人口密集、经济发达的地区,一旦发生环境风险危机,需要及时地控制并且掌握危机的动态,以便更好地处理危机。例如,最近的日本福岛核电站在地震后损毁严重,导致严重的核泄漏事故,对全球的生态系统造成了很大的影响,日本本土更是首当其冲。从风险管理的角度来看,在危机发生后,如何更有效的评估危机的严重性以及预测危机的发展方向,以便提前做出妥善的应急安排,以及如何快速确定未知污染源的位置的方法,是本文所要关注和研究的问题。
本文采用一种基于复合型三维空间信息扩散法的环境风险分析评估方法,对简单地基于信息扩散法在二维空间上进行环境风险水平分析的研究成果进行了较大的修正和提升,建立考虑更全面的环境风险评估模型,目标是为了达到更为高效、快捷和准确的环境风险评估预测结果。最后,将本文所建立的模型简单地用于分析和预测某地石油化工区中的企业可能造成的环境风险,并与没有经过修正的模型进行对比,体现本文所建立评估模型的实用性和优越性。
2 文献综述
2.1 环境风险分析理论及方法
早在20世纪50年代,新兴的科学技术在工程领域的大规模应用已经使得各类工程风险层出不穷。1973年,NRC(美国核能管理委员会)首次提出了环境风险的概念,标志着环境风险评价的正式开端。1975年,NRC在没有核电站事故先例的情况下,应用系统安全工程分析方法,形成了《核电站风险报告》。该报告系统地建立了概率风险评价方法,并被以后发生的核电站事故所证实。其后世界银行的环境和科学部很快颁布了有关《控制影响厂外人员和环境的重大危险事故》的导则和指南。在以后,环境风险分析和评估理论不断地发展。
环境风险评价,从广义来说,是对人类活动和各种自然灾害引起的风险进行评估[1]。
环境风险分析评估的方法包括定性和定量两种分析方法。定性方法主要根据经验和直观判断能力,此类方法容易理解,过程简单,由于往往依靠经验,带有局限性,评价结果缺乏可比性。定量方法运用数学模型对一些定量指标进行计算,得出评价结果。目前随着科学的发展,特别是随着系统安全工程科学的发展,出现了多种预测方法,如初步危险分析法、故障树类型和事件树分析方法等。在国内,曹希寿[2]最早提出区域环境风险评价与管理的理念,阐述了开展区域环境风险评价与管理的重要性。一些学者也针对某些具体的问题提出过一些模型和方法,如曾光明[2]在规划环评中环境风险评价方法的探究与实践针对风险不确定性问题提出定量分析的四种方法:传递函数法、数值模拟法、置信区间法和二间矩法。有学者提出应采用模糊数学、灰色系统和可靠性系统工程等理论与方法,并将环境风险数据与计算机仿真有机结合起来。杨晓松、谢波[3]指出针对区域多风险因素应该采取有别于建设项目单风险因素的风险评价程序,提出已经实际应用在区域环境风险综合评价的两个技术方法:综合风险指数法和模糊数学评价法。
2.2 信息扩散理论在风险评价中的应用
传统的信息扩散理论就是为了弥补信息不足而将一个有观测值的样本,变成一个模糊集,也就是将单值样本变成集值样本[4]。收集样本越多,越有助于我们准确地认识客观规律。事实上,需要处理小样本的时候,信息充分是相对的,信息不足是绝对的。利用模糊数学中有关信息扩散的理论,对整个评价区域进行网格化,然后用一个m×n的矩阵式来表示这个二维空间,矩阵中的元素aij代表二维空间中对应的正方形区域的信息。可以将环境风险值的单值信息扩散到整个区域指标论域中的所有点,从而获得较全面的风险分析效果。模糊信息优化处理技术在自然灾害风险系统的风险分析中已得到广泛应用。
2.3 信息扩散理论的优缺点
运用信息扩散法进行环境风险评价这一方法在国内外已经有研究者[4-5]在做这一方面的研究和实践,具有一定的理论和实践基础,并且也取得比较好的效果。这种方法体现了全局思想,一项规划的环境影响评价应当把与规划相关的政策、规划和计划以及相应的项目联系起来,做整体性考虑。依照该方法可以得到区域的环境风险水平规划图,可以为公众提供简单直观的说明,更有利于公众理解和参与到规划的决策中。更重要的是,在决策者进行环境风险管理的时候,该方法简单,快捷和相对有效。
然而,目前在基于信息扩散法的环境风险评价研究成果来看主要从模糊数学角度对风险水平进行扩散,很少或基本没有考虑环境风险中的风险源的污染物的扩散途径和地区里面的不同地理气候环境特点对污染物传播和稀释的影响。实际中环境事故发生时污染物可以从多种途径(如空气、水体等)进行扩散。若将该方法与污染物扩散模式进行联合评价会大大提高该方法的实用性。
3 信息扩散理论分析与改进
3.1 风险源确定和分析
我们在进行环境风险分析和评估前,首先要分析所评估的区域发生环境风险的风险源的类别、数量以及它们在该区域中的相对位置。首先要在该区域里面建立一个绝对地理坐标系O(x,y),原点O(0,0)应该设置在矩阵的角落里最为合适,使以后计算更为方便。然后根据比例计算出每个风险源在这个O(x,y)坐标系里面的坐标位置E(x,y)。设区域里面有N个风险源,则每个风险源的坐标为Ei(xi,yi) (i=1,2,3...N)。虽然实施起来会简单快捷,但是却难以较准确地反映实际的环境风险扩散的情况。这将是本文所需要改进工作之一。
3.2 平面扩散模型的分析
平面扩散模型是基于一般的信息扩散法的环境风险评估模型[5],它没有考虑到相关的环境因子的影响作用。在同一个平面内,一般来说,单个风险源扩散形成的最大范围的轮廓是圆形或者多个异地污染源形成的多个椭圆范围的叠加。
假设存在N个环境风险源,再设第i个风险源释放出Nij(j=0,1,2...NR)个污染物。因此,根据一般信息扩散法所建立的模型,当区域中的某个位置P(x,y)的第i个风险源的第j个风险因子在P(x,y)中的叠加产生的效果为F(i,j)。综上所述,在该模型下,该XOY平面的环境风险系数Rp为
Rp(P(x,y))=∑NSi=1∑Nj=1F(i,j)(1)
我们可以使用在《建设项目环境风险评价技术导则》(HJ/T169-2004)中推荐了3个气体扩散模式进行气体扩散分析。同时对有毒有害气体环境风险分布可按梯形模糊关系进行简化计算,其数学形式[5]为:
r=r0 (0<x<l′)
r0(l-x)l-l′ (l′<x≤l)
0 (x>l)(2)
在式(2)中,r为计算点的环境风险值;r0为风险源点的环境风险值;l′为重伤区最大影响半径,l为最大影响半径;x为计算点与风险源点之间的距离。建议r0也按国内外同类性质风险源的平均风险值来估计。
在通过一般信息扩散理论进行风险源环境风险计算的时候,还需要了解风险源的污染物的扩散特性。普通的天然气扩散最大半径目前有很多成果研究[6],具体半径大小和泄漏规模有关,关键应针对要研究的气体性质、扩散特征、适用范围来选择合适的计算模型。当然这些数据只是作为参考,真正需要对实际工程中产生的风险源进行定量地、细致地分析才能最终确定。
然后我们需要对不同的污染物的风险值进行估计,我们采用一般的规则,将工业区的环境风险水平设为五类:I类,II类,III类,IV类和V类,分别代表极低、低、中、高和极高的风险等级[6]。通过这些相对的评估值,我们就可以对其风险水平进行定量的分析了。
3.3 空间扩散模型的引进
为了让基于信息扩散理论的评估方法能对大型工程进行更客观且真实的环境风险评估,本文在现有研究成果基础上,提出了一种基于空间信息扩散理论的环境风险评估模型。该评估模型结合原有的优点并改进其不足之处,充分考虑了环境因子的作用,通过立体的信息扩散方法使得该环境评估模型在具体的应用中更为实用和有效。空间模型拓展了信息扩散理论应用范围,通过该模型对三维空间中的环境风险水平分布进行有效的分析、评估和预测。
一般我们在进行基于信息扩散理论的环境风险评估和建模前,须将所研究的平面区域网格化,形成一系列正方形区域。
为了适合本文所提到的复合空间信息扩散模型,我们需要对原有的环境风险矩阵的结构和逻辑进行修改。建立的复合的空间信息模型既要包含不同环境因子的影响矩阵和变换函数,在空间风险上还需要考虑不同的环境因子造成的污染物垂直扩散的程度,以便预测距离地表一定高度的环境风险水平值。所以我们在垂直平面内考虑信息扩散法的时候所使用的扩散函数就应该与大气的特性密切相关,和水平面的扩散函数是不一致的。这样我们就要建立一个空间扩散模型,该模型在水平面和竖直面上分别有不同的信息扩散模型在作用,共同有机地叠加后导出整个环境空间的风险水平值。
3.4 环境因子的分析
基于信息扩散理论的模型是根据一般情况下的污染物的扩散规律,实际上污染因子的传播还很大程度上取决于该地区当时的天气状况和环境特点。一些地区的环境因素,如地形起伏、湿度、温度等因素都会强烈地影响污染物的扩散方向和稀释效果。同时不同的时间也会产生不同的环境风险效果。
对于通过空气传播的污染物,在传播途中,会受到地形的影响,还可能会和沿途的某些物质发生物理或化学反应,或者融入到水中或土地中,从而间接地增加了土地和水源被污染的风险概率。所以建立三维空间预测模型会帮助我们对垂直方向的环境风险分布有更深的了解。
一般来说,有毒有害液体扩散基本沿沟渠或河道进行,但在有限的县级区域内其浓度仍远大于容许浓度值,危害仍相当大。其破坏性在短距离内不会随着距离增加而衰减。因此,此处对其风险值做等值扩散[4]处理,表明此段水域具有和事故发生点具有同样大的环境风险。若有毒有害液体在湖泊、海洋内扩散,在短时间内不被大幅度稀释的情况下,也可按等值风险扩散处理;在长时间内大幅度稀释后,其浓度随距离增加呈梯度分布,可等同气体扩散模式处理。
总的来说,一旦发生污染泄露事件,其污染因子对周围环境污染的情况都因地而异,具有很强的不确定性。但是我们仍然可以通过研究主要的影响因素以及相互的影响关系来大致的确定污染的情况。通过对该区域中的每一个数据检测点确定一个影响因子的影响指数,再通过信息扩散法构造出整块区域污染分布图,从而为决策者应对污染扩散的相关决策提供相对准确的信息。
4 改进的环境风险评估模型
4.1 空间模型建立和风险源确定
在所研究的区域Q中设立一个特殊的空间坐标系O(x,y,z)。其中OXY平面不是数学意义上的水平面,它可以看成是区域Q的地表曲面(一般起伏不是很大,不包括山峰等)。Z轴的坐标值则是距离地表曲面的垂直高度z。
设Rp(z)为所研究区域Q地表的最终环境风险指数矩阵,Rp(P(x,y,z))为在绝对坐标系O(x,y,z)下的某点P(x,y,z)位置的环境风险指数。当z=0时,Rp(P(x,y,0))为沿地表的环境风险指数。
针对污染物一般扩散模式,若环境风险产生的时候,同时存在NS个环境风险源,再假设第i(i=1...NS)个风险源释放出Ni(i=1,2...Ns)个污染物。因此,根据普通的信息扩散法理论所建立的模型,区域Q中的某个位置P(x,y,0)的第i个风险源的第j个风险因子Eij在P(x,y,0)中的叠加产生的污染效果为F(i,j,0)。则该区域第j个风险因子Eij在某地P(i,j,0)的第i个风险源的地表环境风险水平rj为
rj=∑NRj=1F(i,j,0)
(i=1,2...Ni; j=1,2...NR)(3)
则该地点P(x,y,0)的综合风险水平为
Rp(P(x,y,0))=∑Nsi=1rj
(i=1,2...Ni; j=1,2...NR)(4)
若要考虑距离地表以上的某一点P(x0,y0,z0)的位置的环境风险水平,即考虑空间上(z>0)的环境风险扩散情况。在三维空间中,我们也可以运用信息扩散法的思想,将其划分成单位体积的小空间,通过梯形模糊扩散理论,从而确定在空间中某小空间距离风险源所在空间的位置进行模糊预测。
设所研究的区域的最大高度为s,则可获得大小为m×n×s的空间Q。根据信息扩散理论,将此空间划分为三维矩阵形式。假设其空间网格单元体积为c3。则该空间划分后能形成的最大三维矩阵B尺寸为([m/c],[n/c],[s/c])。这样就建立了一个空间上的环境风险分布三维矩阵,之后参考公式(1)和(2),我们得出了空间上基于信息扩散法的环境风险模型,如式(3)和(4)所示。
4.2 扩散模型的修正
很明显,式(2)中的梯形模糊扩散规则在空间中显得不是那么的可靠,因为空间中还客观存在重力等其他因素。这种扩散约束的函数需要根据实际情况决定,所以设K(P(x,y,z))为空间中扩散的约束方程,此类方程的目的在于在式(2)的基础上控制污染物在空间中最大扩散范围,以模拟实际大气的扩散规律。
设垂直扩散函数的数学形式为f(x,y,z)=0,d为两点距离,d为距离修正值。为了保证预测模型在数值上的正确性,则K(P(x,y,z))的约束方程模型为
K(P(x,y,z))=d±d (P∈f)
l (其余)(5)
设D(x,y,z)为某小空间的中心。某风险源R(xr,yr,zr)位于某小空间的中心。则D点与R点的距离为d,通过约束函数修正后的距离为d′。所以我们得到了在空间中基于信息扩散理论所建立的环境风险水平预测模型为
d=x2+y2+z2(6)
d′=k(P(x,y,z))(7)
rc=r0 (0<d′≤l)
r0(l-d′)l-l′ (l′<d′≤l)
0 (d′>l)(8)
随着大气模型研究的发展,GIS技术[7]逐渐被大量用在大气模型的空间数据管理、可视化等工作中,呈现逐渐融合的趋势。不同大气扩散模型的输入、输出和分析的复杂程度各不相同,事实上,目前有很多比较成熟的大气预测模型,如天然气管道泄漏模型[6]、ADMS和GASTAR模型[7]。通过这些模型可以满足本文的需要,以便和信息扩散法共同形成灵活的互补关系。垂直扩散函数f(x,y,z)也可以通过修正后的波尔兹曼能量的分布律[8]确定。
4.3 环境因子的模型
以上只是建立了污染物在静止环境中的空间普通扩散模型,实际上扩散的时候,更多的是依赖于环境因子的影响。下面将以上基于信息扩散法的环境风险评价模型进行更细致的研究,通过建立环境因子影响的模型来修正污染物普通扩散的目标矩阵。
环境对某区域空间的影响也是分层的,也就是说对在垂直高度上,位于不同高度,其大气受到的影响也是不一致。本文在考虑环境因子时将考虑处于同层的环境因子对该层的风险水平分布的影响,而忽略不同层次的因子之间的相互影响。
同样,我们可以通过信息扩散理论的方法来对这些环境因子进行处理。通过改进后的梯形模糊预测法,将环境因子影响的高峰作为影响源,以其为中心,利用梯度的模糊算法,向四周辐射影响水平。
假设某一环境因子EV(i)(第i个环境因子)的高峰S(x0,y0,z0)处于A(i,j,k),k为垂直方向的第k层。高峰指的是某个环境因子具有最大影响效果的某些点或者某一块区域。设e为距离高峰S的影响最大半径。e′为等值影响范围最大半径,de为某点P(x,y,k)到高峰点S(x0,y0,z0)的距离,e0为地表的环境因子强度值,e(k)为第k层的环境因子强度递减率函数,e′(k)为第k层的环境因子等值半径修正函数。则该环境因子EV(i)在第k层的影响分布EVi(P(x,y,k))为
e=e(k)e0(9)
e′=e′(k)e(10)
de=x2+y2(11)
EVip=EV0 (0<de≤e′)
EV0(e-de)e-e′ (e′<de≤e)
0 (de>e)(12)
这是单个环境因子在单层中的影响分布预测模型。若要获得多个环境因子在同层中的整体风险影响水平分布,可以通过间接叠加的方式进行,即
EVp=∑Ni=1EVip(13)
这样我们就可以获得不同空间层的环境影响矩阵EV(k)(k=1, 2, 3...N)。通过我们所建立的环境因子影响分布矩阵,就可以通过矩阵叠加的方式将风险分布矩阵和环境因子影响矩阵整合起来。在整合的过程中,两矩阵对应的元素并不是简单的加法运算,其中还涉及了叠加时需要修正的函数。这些函数由使用者规定,该函数确定的好坏决定了叠加后的分布图是否恰当的反映当前的环境风险状况。设叠加修正函数为M(EV, R)。
结合前面所述的式(1)-式(13),则最终的空间区域环境风险水平分布函数为
Rp=M(EVp,Rc(P))(14)
5 示例分析
5.1 示例背景描述
为了验证本文所讨论和建立的模型的实用性和优越性,本节将运用评估模型对中国西北某县城中的石油化工企业进行环境风险分析和评估。如图1所示,该县政府在该地准备引进石油化工企业,以促进该地的发展。具体方位如图1中A、B和C所示的位置,这三点为县城的石油化工区中某些高风险性企业的位置。研究区域大致为20 km×20 km的区域。
假设它们同时发生环境危机,发生了最坏情况,需要找到其风险源[9],然后进行分类[10]。设A、B、C三点分别释放有三类有毒气体最大扩散范围为5 000 m、1 500 m和4 000 m[5],这是根据该行业的建议值确定的。为了简化运算,假设他们同时爆炸,之后向四周泄漏出有毒气体[11],而此时该区域的风向如图1的北面箭头指示,即在北面地表存在高气压。在该地区的某些相对较高点,我们进行了标记,如图1中的S1,S2,S3和S4。四个地形制高点距离风险发生地垂直高度大致确定为1 000 m、1 500 m、700 m和400 m。在本示例中,我们引入了两个环境因子,分别为地形和风向,参与评估。
5.2 平面模型下的风险分布评估
首先对该区域网格化处理,设定网格单元为500 m×500 m,则该区域可分为40×40的网格。按照默认的习惯,我们将建立平面坐标系,以图1 左下方顶角为坐标原点。
由公式(2)可以计算出某个风险源的污染物
扩散后每个网格的环境风险相对指数,再根据(1)计算出不同风险源在该平面叠加后形成的平面的环境风险矩阵。最后即可获得平面扩散模型导出的该县在A、B和C地发生严重的石油化工事故后造成的环境风险分布图。
通过Microsoft Excel 2007 中的VBA编程处理数据,并且在MiniTab15软件中图形化所产生数据,如图2所示。X轴和Y轴距离数值表示的是与图1所示的研究区域内部位置坐标对应。三个风险源重叠区里面其中某一小块深黑色区域为风险度最高的地区,在风险事故处理时应该引起重视。
5.3 空间模型下的风险分布评估
若我们引进空间模型,根据式(5)-(8)我们可以建立风险水平分布的空间模型。令空间约束方程f(x,y,z)
=0为旋转曲面方程。此处我们采用 (z-z′)2=k(x-x′)绕z轴旋转形成的曲面作为空间扩散的约束函数。则处于该曲面和地表曲面之间的点都由式(8)进行风险值的计算,其余空间的点的风险值可以看做为零。这样通过式(8)处理三维矩阵后我们可以让空间矩阵的每一元素都存在一个环境风险值。同理将不同的风险源产生的空间风险分布矩阵叠加后就得到一个环境风险空间分布图。
如图3所示,通过建立的基于空间的信息扩散法的环境风险评估模型,可以预测在垂直高度上的环境风险水平的分布图。图2是在地面的环境风险分布图,对比之下,如图3所示,在高空中,环境风险水平较低,影响范围缩小,符合一般的扩散规律。事实上,通过本文所探讨的模型,可以轻易获取不同高度的该区域整体风险水平分布
图,这样对预测风险扩散有着比较积极的意义。
5.4 环境因子作用下的风险分布
若我们在信息扩散法中引入了地形和风向环境因子,其中需要找到地形的高峰值,由此扩散出来,获得其影响分布矩阵,对风向可采取找到高气压的地方,由此递减形成正态分布的矩阵。
建立地形影响矩阵后,根据经验,预测在地形垂直距离每升高一定的距离,能使环境风险水平值降低了多少,然后通过叠加的方式对原始的扩散模型进行修正,如图4所示。在地形的影响下,图4中的左侧区域由于地形的作用明显阻碍了污染的传播途径。由于该县城中心附近没有
高山,所以在对污染物传播范围的影响不明显。但是在该区域的边缘,可以看得出地形对环境风险分布还是有一定的影响的,同理对于风向的影响也可以参考地形影响的做法。
总的来说,我们把基于信息扩散理论的平面评估模型改进成能进行空间预测的环境风险评估模型,并且在模型中引入了多个环境因子,利用信息扩散理论建立其影响矩阵,通过抽象叠加的形式修正了简单的信息扩散模型,相比原来的模型,更具有实用性和优越性。
6 结 论
本文介绍了环境风险评价的概念以及发展现状,总结分析了许多前人此领域的研究成果。通过研究基于信息扩散理论进行环境风险评估的已有研究成果,提出了改进后的基于空间信息扩散理论的环境评估模型,该模型相比原来的研究成果,能更好地在环境立体空间上进行相关的环境风险评估以及将信息扩散理论融入到预测环境影响因子的定量分析中。我们从示例中发现,充分地考虑各种环境因子对环境风险的影响在对风险预测和控制上有着至关重要的作用。对环境因子影响程度预测的准确性直接影响着对环境风险控制的有效力度。本文研究成果,可以提高进行大型工程的环境风险分析的准确性,保证了其环境风险控制的力度,降低了人类不正常的生产活动进一步危害人类赖以生存的生态环境的概率,对各国实现可持续发展战略所需要的理论有较好的借鉴意义。
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An Environmental Risk Evaluation Model Using Space Information Diffusion
ZHU Xiaomin1 CHEN Donghua1 GENG Jiandong2
(1.School of Mechanical Electronic and Control Engineering,Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China;
2.High Technology Research and Development Center, Ministry of Science and Technology, Beijing 100045, China)
Abstract Environment is closely related to human survival and development. With the acceleration of global industrialization, however, the natural environment suffers from destruction in the productive activities of human society at the same time. The damaged environment in turn affects the normal production activities of human. Therefore, how to effectively detect and control environmental risk after the production activities caused by human is particularly important. This paper establishes a complex environmental risk evaluation model based on space information diffusion by studying the current applications in this area and combining with the theory of fuzzy evaluation, which improves and optimizes the current research results. The model introduces environmental factors to amend the inaccuracy caused by the general information diffusion model. Through the use of this evaluation model, it can improve the accuracy in the fields of prediction and control of environmental risk diffusion based on information diffusion, and provides a basis to reduce and control the risk aftereffect. Finally, a case study is presented as the application of the model, which makes an environmental risk analysis and proves the practicality of the model. It is proved that this model has more general superiority by comparing with the general diffusion model. The results of this study are useful to make an environmental risk assessment for those major projects which have induced accidents and crises.
Key words information diffusion theory; environment; risk evaluation; space
收稿日期:2011-10-20
英国是工业革命的发源地,伦敦的烟雾事件是世界上著名的公害事件之一。伦敦是一座有2000多年历史的大城市,处在泰晤士河下游的开阔河谷中。1952年12月正值寒冬季节,气温很低,潮湿的空气压在伦敦上空,成千上万个烟囱向空中喷吐大量黑烟,尘粒浓度为平时的10倍,二氧化硫浓度为平时的6倍,烟雾中的三氧化二铁使二氧化硫氧化,产生硫酸泡沫,凝结在烟尘上形成酸雾。全市4天中死亡4000余人,以后的两个月中,相继又有8000人死亡。此后的1957年和1962年伦敦又发生烟雾事件,经过对比才查清烟雾发生的原因,引起政府和社会各界对环境污染问题的高度重视。因此英国也是世界上开展环境教育较早的国家之一。
一、英国环境教育的开始与发展
“环境教育”一词在英国第一次使用并受到重视是始于1965年,其标志是英国高等学校的研究领域开始涉及环境教育研究,凯尔大学举行了一次会议,内容是考察乡村的环境保护及其有关的教育问题,这次会议促成了1968年英国环境教育协会的成立;到了1971年,学校委员会的“5—13岁环境学习项目”公布,环境教育开始走入初级与高级中学的教学中,并且英国各个学校的董事会开始陆续将它正式地列为学校规划实施项目的一部分,由此标志着环境教育开始在英国日益引起人们的关注并取得一定的地位。此后,英国《国家课程》又明文规定,环境教育应作为一门跨学科的必修课存在,使环境教育在英国正规教育中取得了稳定的一席之地。
国际上进行的一些活动与会议,对英国环境教育的发展起到了重大的推动作用。1975年,由联合国教科文组织主持在贝尔格莱德召开会议,并制定了《贝尔格莱德──环境教育的全球框架》,随后1977年在原苏联第比利斯举行的国际会议,促使英国正规教育中环境教育的体系逐步成形,进而走向完善。1990年英国国家课程委员会出版《环境教育》课程指南。而1992年联合国环境与发展大会的召开及《21世纪议程》的制定,则进一步将英国环境教育在内容充实方面向前推进了一大步。该会中将环境与发展相联系,强调了可持续发展的思想,并指出在学校中实施环境教育是件重要的事情,这使英国进一步认识到必须对年轻人进行环境方面的教育,并对成年人进行环境方面的再教育,通过环境教育告诉他们如何才能实现可持续发展的战略,如何才能参与到可持续发展的工作中并起到自己应有的作用。1995年在国际可持续发展教育形势的影响下,英国教育部和环境部联合举办环境教育大会,环境教育日渐成熟。
二、英国环境教育的内涵
环境教育在英国的全部内涵主要体现在:关于环境的教育,在环境中或通过环境教育,以及为了环境的教育。
“关于环境的教育”是指,教给学生环境方面的基本知识,对这些知识的习得与理解都是有助于培养学生对环境欣赏的态度,从而使他们愿意去关心和保护环境。为此,只将眼光停留在对环境中一些过程和事实材料的介绍这种水平上是不够的,将眼光只放在人类对环境造成的负面效应的批评上也是不够的,还应该提供有利于培养学生对环境的积极态度的知识。
为了达到“关于环境的教育”所要实现的知识目标,必须“在环境中或通过环境”将环境作为学习的资源来实施这种知识教学。即学生必须参与到有利于提高环境质量的环境活动中,参与到环境规划与环境活动的实施中。只有通过实际的参与,学生才能真正学习到关于环境的知识。可以这样描述一下学生在环境教育中的学习情况:“我听说了,但是我忘记了”;“我看到了,于是记住了”;“我做了,因而我理解了”。这种实际参与、实际做的过程,才是正规教育中保证环境教育取得成效的最重要的形式。
“为了环境的教育”所强调的是,在参与环境活动和当地建设的工作中,通过鼓励和引导学生探索个人与环境及个人与环境问题之间的相互关系,使他们学习到对于环境负责任的态度和价值观。只有通过这种参与方式的学习,学生才能体会并理解,小规模范围内制定的决策是如何产生巨大影响力的。理解这一点,对于地球上的所有公民来讲是至关重要的,因为一个国家的决策往往会影响到世界上其他国家的利益。学生参与到这种环境教育的活动,会有利于自己形成一套对于环境的积极的态度和价值观,这种价值观是有助于人们终身参与到可持续发展活动中,并有助于提高人们的可持续发展意识。
三、环境教育体系及其特点
英国正规教育中的环境教育,从目标的制定到具体实施、再到教学评价,形成一个相当成熟的体系,并已进入主流教育领域。
首先,英国环境教育目标的确立、内容的设置与教学方式的设计,是在充分借鉴了认知心理学的研究成果作为理论依据后制定的。比如,根据皮亚杰的他们思维心理学思想中提及的儿童思维发展阶段理论,科学地设置并安排不同年龄阶段儿童所接受环境教育的内容,从而合理安排不同年级的教学内容。例如,对于低幼阶段的学生,针对他们的年龄特点,先通过亲身实践,在观察接触环境事物的过程中激发起他们对环境事物强烈的好奇心,让他们在兴趣的驱使下收集到一些关于环境的第一手资料,从而使他们形成一定的关于环境的感性认识,在此基础上,再对这些儿童进行有关的概念、知识的教学,以此达到知识、技能、态度的教学目标。而对于中学阶段的学生,根据他们的年龄特点,则可以通过讨论的形式进行教学,让他们在教师的指导下,从与同伴的交流中相互取长补短;另外,还可以鼓励学生积极参与社区与学校的一些环境事务,从中受到环境道德的教育。诸如此类的教学内容与方法,对于中小幼及其不同年级,加以区别对待。
其次,环境教育目标的制定,在以心理学成果为依据的基础上,同时紧紧围绕“关于环境的教育,为了环境的教育,以及在环境中或通过环境教育”为中心,提出在知识、技能、态度三方面分别要达到的目标。
1.知识目标主要围绕“关于环境的教育”来组织内容,认为作为评判环境问题的基础,学生应发展以下几方面的知识和理解:(1)在环境中发生的自然过程;(2)人类活动对环境的影响;(3)过去和现在的各种不同的环境;(4)诸如温室效应、酸雨、空气污染等环境问题;(5)保护和管理环境的地方级、国家级以及国际级别的立法控制,有关环境的政策和决策是怎样制定的;(6)个人、集体、社区和国家在环境方面的相互依赖、相互制约关系,例如:英国火电站的排放物是如何影响斯堪的那维亚的;(7)有关环境问题可能引起的争议与矛盾;(8)环境是怎样受到过去的决策和行为影响的;(9)规划、设计和美学的重要性;(10)保护和管理环境的有效行动的重要性。《国家课程》中提出以下七个领域的知识和认识可形成课题:(1)气候;(2)土壤、岩石和矿物;(3)水;(4)物质与资源,包括能源;(5)植物和动物;(6)人与社区;(7)建筑、工业化与工作。
2.技能目标主要围绕“在环境中或通过环境教育”,提出培养学生六种技能
交往的技能:通过不同的方式,如论述、写作、戏剧或艺术等来表达关于环境的观点和思想;清晰地、简洁地论述一个环境问题。
计算的技能:对数据进行收集、分类和分析,例如,进行一次生态调查;解释统计结果,例如:关于天气。
学习的技能:对于不同来源的关于环境的信息进行检索、分析、解释和评估;组织和规划一个项目,例如,关于学校一部分环境的改善。
解决问题的技能:鉴别环境问题的原因和后果;形成关于环境问题的合理意见,并且发展平衡的判断。
个人的和社会的技能:与他人合作地工作,例如,“为了环境”的集体活动;具有“为了环境”的个人的和集体的责任心,例如,对废弃物的处理。
信息技术方面的技能:收集信息并将它们输入到数据库,例如,利用学校中关于鸟类的表格进行关于鸟类的数据记录;利用信息技术模拟一项调查,例如,核反应堆的运行。
3.态度目标主要针对“为了环境教育”而设的。认为如果要使学生珍视环境,并且要使他们懂得自己对于保护未来环境的作用,那么,培养他们形成对环境的积极态度是必要的。为了培养学生对环境的积极态度,教师应当鼓励他们形成下列五个方面的态度和个人品质:(1)欣赏、爱护并关心环境和其他生命;(2)对环境问题的独立思考;(3)为他人的信仰和意见的尊重;(4)对证据和合理论据的尊重;(5)容忍的态度和开放的思想。英国的环境教育在实施时,首先,将环境教育纳入学校发展战略中,从学校整体角度出发,制定出环境教育的整体实施策略,使环境教育渗透在学生的学校生活中与学校管理中;其次,强调充分利用身边的环境及校园的环境进行环境教育,充分发挥现有资源的优势;第三,通过跨学科的课内教学与课外活动相结合的方式,从整体上协调地进行多学科环境教育的渗透教学。另外,还鼓励学生积极参与社区、学校的环境管理事务,除了达到完成对学生的环境教育目的外,还达到了扩大环境教育影响力的目的。
最后,关于环境教育成果的评估问题。在英国环境教育的评估是分两方面进行的:一方面对于课程和大纲中知识与部分技能的要求,可依照传统的评估方式进行评价;另一方面是通过对具体生活环境的审查来进行行为态度方面的评价。如通过对学校环境质量改善情况的跟踪调查,通过对学校节能状况的考察等来评判一所学校环境教育的实施成效,以及观察学生对待环境的态度与行为的转变情况等来评判该校环境教育实施的成效等。
英国自古就推崇自然教育,环境教育作为其后的延展,虽然起步晚,但已日臻完善。二战后环境污染问题的加剧是环境教育发展的现实基础和直接动力。自1990年起,英国环境教育实现了跨学科教学,中小学正规教育中的环境教育有明确的、强调有效参与的目的与目标:知识目标、技能目标和态度目标;环境教育的内容丰富,就地取材,便于实施;关于环境的教育、为了环境的教育和在环境中进行教育;环境教育的实施注重实效,形式方法多样,理论联系实际;依据不同年龄段学生的学习特征,采取不同起点,设计相应内容,实施过程注重情境性和探究性,形成好的学习体验和团队精神;评估注重学生行为态度、师资培训和对学校环境教育实施的督导。
环境教育的历史虽短,但在各国的实验过程中,已出现了共同特点,如环境教育应把环境作为一个整体,贯穿于教育全过程,贯穿于人的一生。环境教育正在扩展与整合为可持续发展教育。可持续发展教育不是一种新的课程,而是通过了解各门学科如何通过环境、经济和社会问题相联系,开发新的教育所要求的内容,也是为适应生态文明所进行的教育改革的过程。
纵观英国环境教育走过的历程,使我们对当前在我国开展的可持续发展教育充满信心,我国的环境教育虽然起步较晚,但已有了基础,正在尽快扩展为可持续发展教育,与国家可持续发展战略的实施同步,而且可借鉴别国环境教育中的经验与教训。
参考文献:
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2.JoyA.Palmer著《21世纪的环境教育──理论、实践、进展与前景》,田青、刘丰译中国轻工业出版社,2002年版
关键词:环境教育 问题 对策
环境与发展是当今世界人们普遍关注的重大问题。如何在发展经济的同时保护人类赖以生存和发展的生态环境,已成为全世界人民面临的紧迫而艰巨的任务。以可持续发展为主题的环境教育,其基本点在于使人们认识到今天人类面临的环境问题,认识到地球上生命之间的相互依存关系,认识到人类自身活动与决策在当今资源、对当地社区、对全球以及对整个环境所造成的影响。提高人们可持续发展的观念,是提高全民族环境意识的基础工作,它关系到人类的生存和发展的大问题。“保护环境是中国的一项基本国策,加强环境教育是贯彻基本国策的基础工程。环境保护,教育为本。”小学环境教育关系到我们21世纪培养什么样的人才问题,加强环境教育,普及环境科学知识、环境法律知识和环境道德知识,对促进新型人才的培养、教育的改革和社会可持续发展起到积极的作用。
一、当前小学环境教育存在的问题
1.对小学环境教育认识不够
我国小学环境教育虽然已走过了20多个年头,但由于起步时覆盖面较窄,加以部分学校领导还没有完全摆脱应试教育的思想枷锁,造成一些学校领导和教师对小学环境教育概念和意义认识不足。有的认为小学环境教育就捡捡纸屑、扫扫地;有的认为小学环境教育就是组织学生上街环保宣传;有的认为小学环境教育就是组织学生课外实践活动;有的认为小学环境教育就是自然科学知识的传授;有的认为小学环境教育就是在校园内植树、种草、养花,建设“花园式”的学校;有的认为小学环境教育就是让学生上好科学课,而这些都是科学教师的事,与学校其他教师关系不大等。
2.相当一部分教师自身环保知识匮乏
传统的师范教育“重文轻理,重艺轻科”的倾向,造成小学教师中有相当比例的“科普盲”,本人对本地区的3所学校环境教育状况进行调查发现,具有较高的分析教材中有关环境教育内容能力的教师只占少数。大部分教师普遍存在着环境知识体系不够健全,知识面窄,知识之间没有建立有机联系等问题,因而在教学实践中难以科学全面地把握环境教育知识体系,准确有效地传递环境知识。
3.对环境教育师资培训在时间上、经费上的支持严重不足
不少学校领导认为教师只要了解一些环境教育知识,就可以从事环境教育工作了,没有必要抽出时间、浪费经费进行师资培训。他们首先注重教师的学历培训,以提高教师的学历层次,提升学校教师高一层次学历比例;其次是由于受应试教育的影响,注重与应试有关的提高教师业务素质的培训。而对环境教育的师资培训,常常是挂在嘴上,落实在纸上。
4.教育经费短缺制约了环境教育进一步开展
目前,一些学校的环境教育专项经费不能落实,环境教育必要设备的添置和活动经费得不到保证。特别是有些农村小学,教育经费更加困难。这在一定程度上制约了环境教育的正常开展。
5.缺少一支环境教育骨干教师队伍
有些学校虽然非常重视环境教育,但活动仍然无法开展,究其缘由,主要没有培养好骨干教师。目前,环境教育骨干教师的职称评定、奖励以及工作量等政策不明确,影响教师的积极性,他们在学校中没有相应的地位,以至造成青黄不接,后继无人的恶性循环局面。
6.“学校质量”评价观对环境教育的影响
小学阶段照例是没有升学压力的,但一些名校及民办学校的择优选拔学生,造成无形的升学压力,升入名校或民办初中比率高,即使从未搞过环境教育,社会一样会承认;反之,环境教育搞得再出色,但只要升入名校或民办初中比率稍低一些,社会也会给出否定性的评价,甚至受到各方面的压力。这种来自社会评价观的压力,迫使学校教育就范,使素质教育变成应试教育,与应试关系不大的环境教育只好靠边站。
7.环境教育多头领导,责任不明确
环境教育是一项系统工程,必须要有各级政府、教育行政部门、环保部门的共同协作才能做好此项工作。目前小学环境教育多头领导,责任不明确,造成各部门都可以管、各部门都可不管的现象。
8.没有合适的地方性环境教育教材
在我国小学环境教育还处在初级阶段,环境教育课程领域还处在探索过程中,而我们的一线教师需要的是环境教育材料的支持。我国幅员辽阔,各地方的自然环境和社会环境差异很大,缺少一些适合本地实际情况及学生可接受的地方性环境教育教材。
二、小学环境教育发展的对策
1.提高校长的环境教育意识
著名教育家陶行知说过:“校长是一个学校的灵魂,要想评论一所学校,先要评论他的校长。”在环境教育中,校长起着关键性的作用。
校长虽然不是环境教育的直接责任老师,不在课堂教学活动中直接渗透和贯彻环境教育。然而,校长对环境教育的认识与态度,直接影响学校环境教育开展的实效。建议教育行政部门应定期举办“环境教育校长培训班”,让校长们认识到环境教育是现代素质教育的一个重要组成部分,是实现可持续发展的一项战略性措施。同时将环境教育涉及的课内与课外、校内与校外、宏观与微观、方法与途径、行动与策略等方方面面的知识系统地传授给他们,让他们在实践中进一步加以理解。并把环境教育培训要求列入校长任职考核内容,促进校长们环境教育意识。只有校长有了丰富的理论知识,才能思想领先,克服实施环境教育过程中遇到的种种困难,做好环境教育的管理工作。
2.加强环境教育师资队伍建设
环境教育师资队伍建设是推动环境教育深入开展的关键,能否稳定、扎实、有效地开展环境教育,取决于有没有一支高素质的从事环境教育的师资队伍。因为环境教育师资队伍是顺利实现环境教育目的、目标的前提,是环境教育课程开发和有效利用的动力,是组织开展实践性环境教育活动的保障。因此,加强环境教育师资队伍建设意义重大。
(1)培养环境教育师资,必须在源头抓起
目前,有些重点大学开设了环境教育选修课。但是,未听说师范学校开设了环境教育课。其实,师范学校该顺应可持续发展形势,开设环境教育必修课。
(2)环境教育骨干教师的培养
这类骨干教师既是学生的老师,也是老师的老师,他们是环境教育的行家能手,是环境教育思想、经验、方法的传递者,应比普通教师有更超前的现代教育思想,有丰富的环境保护知识,具有环境教育方式方法和学科渗透本领。培养环境教育骨干教师是环境教育师资队伍建设的难点。学校领导要善于调查分析,善于发现好的苗子,并委以重任,让他们发挥特长,体现自身的价值。及时为他们创造各种条件,提供各种器材设备,让他们的环保兴趣通过实验操作得以提升。昆山市城北中心小学校采用了“上挂、中联”的办法培养环境教育骨干教师,“上挂”就是同高等学校和科研机构建立共建关系,利用他们的师资力量,通过拜师结对的活动,加速提高教师的专业知识水平和技术水平;“中联”:学校同地方上工厂、种养殖专业户、环保部门取得联系,利用他们场地、设施进行与环境教育有关的科学实验,培养教师的动手操作能力。经过多年的培养,目前昆山市城北中心小学校已形成了一支有环境教育特长的骨干教师队伍。
(3)全体教师环境科学素质培训
搞好小学环境教育最困难的不是物质条件,物质条件的困难将会随着我国经济的发展,教育经费投入的增加而得到逐步改善。小学环境教育作为“全员参与、全程贯彻、全方位覆盖”的综合性教育,全体教师的环境科学素质的提高尤其重要,要把全体教师的环境科学素质的培训放在重中之重的地位。教育部门应同环保部门合作,共同组织在职老师的环境教育岗位培训,丰富在职教师的环境教育基本知识和环境教育基本技能,使环境教育教师的素质能达到环境教育的基本要求。加大环境教育师资培训的资金投入,充分利用电大、函授、进修等方式,组织教师参加环境教育学历进修,提高在职教师的学历层次。教育行政部门在评定教师职务等应予以承认。有关教育部门要组织开发环境教育教师教学指导用书或参考书,针对不同学科特点和要求,明确各科具体教学环节中环境教育的目标要求,使教师在实际教学中能够整体上把握环境教育具体要求,顺利完成环境教育计划和任务。
3.健全环境教育组织网络
小学环境教育是一个有序、可控和长效的活动过程。这种有序、可控和长效反映在小学环境教育的组织网络建设上。
学校应成立环境教育领导机构,具体负责小学环境教育的领导、规划、实践和检查工作。目前相当多的小学没有领导环境教育活动的机构,没有领导机构就不可能较好地开展环境教育活动。值得注意的是,不少学校没有环境教育的领导机构,与上级教育行政部门不设这方面的机构有直接关系。我们一向习惯于上级直接领导部门搞对应的机构,习惯于接受上级指令性的指导,这是个实际问题,又是个观念问题。为此,应加速完善省、市、县(区)三级组织管理网络系统,把小学环境教育的诸多因素进行有效组合、指导、协调、监督和反馈,形成可操作的体系,避免出现多头领导,重复管理的现象,真正形成“齐抓共管”的环境教育局面。
4.建立小学环境教育评价制度
小学环境教育是小学教育的一项重要内容,环境教育作为教育大系统中的一个子系统,具有独特的,不能替代的重要作用,在立体化培养人才的网络中,它是一个不可缺少的侧面,应属教育评价之列。当前有一种倾向,不少学校领导认为(包括部分家长),小学环境教育只是装装门面的东西,可有可无,只要学校环境卫生搞好了,小学升初中多考一些名校或民办学校就可以了,严重误解了小学环境教育的目的和意义,应通过评价制度加以调节和矫正。
首先,上级教育行政部门(环境教育领导机构),应制定切实可行的小学环境教育评价标准,评价内容可以从组织领导、教师培养、经费使用、渗透教育、师生员工的环保意识、知识、技能及环保实践活动等多方面进行,把环境教育工作列入校长任职考核范围内,定期进行必要的检查,使环境教育不处于随意性的状态。
其次,学校也应制定针对全体教师环境教育评价标准。从教师备课中看是否有渗透环境教育内容;从上课中听教师渗透环境教育是否正确合理;从平时日常活动中观察学生是否有强烈的环境意识;从课外活动中检验学生是否具有一定的环保技能。全方位,多角度来评价每一位教师环境教育工作情况,让科学合理的评价方法来激励教师,确保小学环境教育的整体化、科学化、规范化发展。
5.搞好环境教育基地建设
环境教育具有全球性、全民性、终身性等特征,随时随地都存在环保问题。但是,如果能因地制宜,借助一定的场所来开展环境教育活动,效果就会更好。所以,要根据学校的实际情况,尽可能地为学生开辟必要的环境教育场所是学校的重要任务之一。从目前情况来看,可以与社会上的有关单位建立长期挂钩,保持经常性联系,利用他们的场地设备开展活动,进一步推动环境教育社会化。当然,为便于教育,学校应克服困难建设环境教育基地。昆山市城北中心小学校为了对学生进行生物多样性教育,在1989年建立了生物标本室,经过20多年的积累,无论是标本品种数量,还是制作工艺,在省内堪称一流。学校还拥有全国农村小学第一个天象厅。学校自然实验室被评为江苏省先进实验室。1998年,学校自筹资金25万元,建成了占地2000平方米,建筑面积500平方米的“星火生态园”。该园是融思想品德教育、科技劳技教育、环境教育为一体,科技含量高的实践基地。该园被评为苏州市科普教育实践基地,江苏省学习陶行知教育思想实践基地。正是由于学校具有特色的环境教育基地,学生可以在教师指导下进行环境科学实验,结出环境保护的科研成果,如进行种植养殖生态经营、立体开发,良性循环,无公害大棚种植蔬菜、瓜果、花卉等,有效地培养了学生的创新精神和实践能力。例如,学生的科研项目“家燕繁殖习性观察”获第四届全国青少年生物百项活动评比优秀项目一等奖,“夹竹桃叶提取液杀虫效果的探究”分别获江苏省、全国青少年科技创新大赛一等奖。学校先后被评为“江苏省科技教育先进学校”、“全国绿色学校”、“国际生态学校”。
6.开发切合地方实际的环境教育教材
“由于环境问题涉及面甚广,它大到全球性的危及整个人类生存的严峻问题,小到个人周围的哪些直接或间接影响日常生活的现实问题,因此,作为新兴的现代课程的环境教育,其课程开发必须突破传统的模式,充分考虑理论知识与实际情况的关系,努力使环境知识内化为学习者的自身财富。”因此,要求我们根据当地环境特点,把学生在日常生活中看得见、听得见、摸得着的环境因素和环境问题作为教学内容,真正把小学环境教育落到实处。昆山市城北中心小学校充分考虑现行各学科内容及知识结构,从环境教育目标和本地的特点,自编了一套切实可行的环境教育校本教材,收到较好的效果。如低年级的“校园内的垃圾调查”、“认识常见的树木”;中年级的“节约用水”、“绿色食品调查”;高年级的“动物、植物资源调查”、“酸雨的调查”、“无土栽培”等内容,把最基本的环境因素作教学支撑点,让学生走进环境,在环境中进行教育。
7.开展形式多样的课外环境科技活动
课堂教育和课外活动是学校环境教育的两大板块,相互依托,相互促进。课外活动更是小学环境教育的重点,它能向学生普及环境科学知识,增加保护环境的意识,并能在活动中培养小学生的创造能力、观察能力以及动手操作实践的能力。可以讲没有形式多样的课外环境科技活动是不完整的环境教育,必须一手抓课堂教育,一手抓课外环境科技活动,使环境教育达到最佳效果。昆山市城北中心小学校的做法是:
(1)定期进行知识讲座
每学期初由专家学者或学校环境教育骨干教师向学生介绍一些环境污染问题及其产生的原因和解决方法。
(2)组织参观考察
带学生到污染严重的河流、工业小区、居民住宅区进行实地考察,使他们在生活中认识到环境污染造成的危害,激发学生科学探究的兴趣。
(3)确定“研究”项目
由学生提出自己感兴趣的研究问题,集体进行讨论、筛选,设计研究方案,在教师指导下进行研究。
(4)进行调查研究
围绕自己的研究项目进行调查研究,搜集相关的资料,并学会把相关资料进行分类归纳、整理。
(5)分析总结
指导学生针对发现的环境问题,提出自己的合理建议。建议必须坚持在科学性的前提下,充分发挥学生的创造性。通过这些活动培养了学生发现问题、分析问题、解决问题的能力。多年来,昆山市城北中心小学校在课外环境科技活动中,抓住了从发现问题出发提出研究问题方法进行调查研究分析总结,这四个主要环节,使环境科技活动走上了良性循环的道路。2002年以来,学生参加的各级各类环境学科比赛中,有193人次获奖,其中全国1~2等奖5项。由于学校环境教育工作做得扎实,先后被评为“江苏省绿色学校先进集体”、“昆山市创建绿色学校先进集体”。
三、结语
环境教育关键是认识问题,只要我们将环境意识和行动贯穿于学校的管理、教育、教学和建设的整体活动中去,我国的环境教育事业一定会进入一个新的阶段。
参考文献:
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