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5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。