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环境化学主要研究化学物质在环境中的存在、转化、行为和效应及其控制化学的原理和方法。它是化学科学的一个新的重要分支,也是环境科学的核心组成部分。根据国家自然科学基金委员会《自然科学学科发展战略调研报告》的划分,环境化学的研究主要包括环境分析化学,大气、水体和土壤环境化学,污染生态化学,污染控制化学等四部分内容[1]。
环境化学的发展大致可分为三个阶段:1970年以前为孕育阶段,70年代为形成阶段,80年代以后为发展阶段。二次大战以后至60年代,发达国家经济从恢复逐步走向高速发展,由于当时只注意经济的发展而忽视了环境保护,污染环境和危害人体健康的事件接连发生,事实促使人们开始研究和寻找污染控制途径,力求人与自然的协调发展。60年代初,由于当时有机氯农药污染的发现,农药中环境残留行为的研究就已经开始。这个阶段是环境化学的孕育阶段。到了70年代,为推动国际重大环境前沿性问题的研究,国际科联1969年成立了环境问题专门委员会(SCOPE),1971年出版了第一部专著《全球环境监测》,随后,在70年代陆续出版了一系列与化学有关的专著,这些专著在70年代环境化学研究和发展中起了重要作用。
1972年在瑞典斯德歌尔摩召开了联合国人类环境会议,成立了联合国环境规划署,确立了一系列研究计划,相继建立了全球环境监测系统(GEMS)和国际潜在有毒化学品登记机构(IRPTC),并促进各国建立相应的环境保护结构和学术研究结构。应该说,这一系列的举措在人类的环境保护事业中起到了里程碑作用。
80年代全面地开展了对各主要元素,尤其是生命必需元素的生物地球化学循环和各主要元素之间的相互作用,人类活动对这些循环产生的干扰和影响,以及对这些循环有重大影响的种种因素的研究;重视了化学品安全性评价;开展了全球变化研究,涉及臭氧层破坏、温室效应等全球性环境问题。同时加强了污染控制化学的研究范围。
1992年在巴西里约热内卢召开的联合国环境与发展会议(UNCED),国际科联组织了数十个学科的国际学术机构开展环境问题研究。例如:国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)1989年制订了“化学与环境”研究计划,开展了空气、水、土壤、生物和食品中化学品测定分析等六个专题的研究。
1991年和1993年在我国北京召开的亚洲化学大会和IUPAC会议上,环境化学均是重要议题之一。
1995年诺贝尔化学奖第一次授予三位环境化学家Crutzen,Rowland和Molina,他们首先提出平流层臭氧破坏的化学机制。Crutzen于1970年提出了NOx理论,Rowland和Molina于1974年提出了CFCs理论,这几位化学家的实验室模拟结果在现实环境中得到验证。从发现平流层中氧化氮可以被紫外辐射分解而破坏全球范围的臭氧层开始,追踪对流层大气中十分稳定的CFCs类化学物质扩散进入平流层的同样归宿,阐明了影响臭氧层厚度的化学机理,使人类可以对耗损臭氧的化学物质进行控制。这些理论的研究成果因1985年南极“臭氧洞”的发现而引起全世界的“震动”,从而导致1987年《蒙特利尔议定书》的签订。这充分表明环境化学家的工作已经引起全人类的重视,环境化学已经开始走向全面发展。
我国的环境化学研究也已经有了20多年的历史,自70年代起,在典型地区环境质量评价,环境容量和环境背景值调查,污染源普查,围绕工业“三废”污染,在大气、水体、土壤中环境污染物的表征、迁移转化规律,生物效应以及控制等方面进行了大量的工作。近年来,完成了一批攻关课题和重大基金项目等国家任务。“八五”和“九五”期间,在有毒污染物环境化学行为和生态毒理效应、水体颗粒物和环境工程技术、大气化学和光化学反应动力学、对流层臭氧化学、区域酸雨的形成和控制、天然有机物环境地球化学、有毒有机物结构效应关系、废水无害化和资源化原理与途径等方面的工作分别得到了国家自然科学基金、国家科技攻关、中国科学院重大重点等项目的支持,取得了一批具有创新性的研究成果,形成了一支从政府到地方各级行政管理与环境保护部门、科研单位、高等院校等多层次的管理人员与研究人员队伍[2,3]。
在酸雨测量技术、形成机制、物理化学特征、高空云雨化学、大气酸性污染物来源和沉降过程等方面取得重要成果,在天然源研究、区域酸沉降模式和酸雨成因、能源与环境协调规划、酸雨区域综合防治和临界负荷的研究方法等方面达到国际先进水平,获国家科技进步一等奖。
在环境分析化学方面,从80年代起,我国先后制订出《环境监测标准方法》,《环境污染分析方法》和《环境监测分析方法》等,选取了200多种分析方法,近百种无机和有机物,所用的方法灵敏、准确、可靠,多年来在全国环境监测系统和有关实验室广泛应用。对监测分析方法的统一与标准化,在提高分析监测水平及实验室质量控制方面起了重要作用。
1992~1995年,国家基金委化学部资助了重大基金项目“典型有机污染物环境化学行为与生态效应”的研究,探讨了某些有毒有害污染物的环境行为、在介质中的迁移转化规律、污染物的环境风险评价、水生天然有机物的起源、表征、与重金属相互作用机理与模型以及卤代烃生成潜力等。在新农药单甲脒的环境行为和生态毒理效应以及有机锡的生态毒理效应研究中取得了创新性成果。首次发现城市水源中的硝基多环芳烃的存在,对多氯联苯等的光解规律和产物毒性提出了新的机理和解释。部分研究成果达到国际先进水平,该工作于1999年获得了中国科学院自然科学一等奖。
在O3的测量技术、中国光化学烟雾特征、室内大气光化学反应模拟、空气质量模式、汽车尾气高效净化等方面取得了重大成果,其中大气微量组分源排放、大气氧化能力、大气光化学模拟和模式的研究达到世界先进水平,曾获国家科技进步二、三等奖。
说起化学,我觉得就不得不要提一提我们赖以生存的环境了,如今科技发达,为满人欲,各类各式的物品更是层出不穷,有的是大自然的“复制品”,有的是我们双手创出出来的,但是人类发明了它,却又不知道如何分解它,以至于垃圾中绝大多数的化学垃圾不知如何处理,它们正在一步一步的侵蚀我们的家园、占领我们的土地,填埋?焚烧?似乎都不对,终究不是长远之计,解决不了根本问题。
从工业时代到如今的信息化时代,化学已经不再是学者们的专利了,它已经深入到我们寻常百姓的生活之中了,它无时无刻不出现在我们身边,例如,书桌上的油漆、更耐用的合金、耐磨轻便的跑鞋,几乎无处不在。确实,化学给我们带来了很多便利,但是,同时也给我们带来了一些困扰,那就是这些原来不属于自然界的物品不知道该归去何方?由此也滋生了很多环境问题……
相信在现在信息发达的媒体网络上我们应该都知道很多关于环境的“传闻”了,各类环境问题已经是迫在眉睫,而且是日益突出,采取有效措施去解决它更是刻不容缓。人们常说,从哪里跌倒就从哪里爬起来,虽然说的情况有些不同,但是我想道理还是一样的,既然我们运用化学技术为人类创造了那么多的“福利”,那么我们也可以从化学出发,找到能够分解这些垃圾的方法。自古以来,人类在大自然中得到、消失,循环往复,重复了几千年,如今我们也应该用我们创造新事物的方法去完成这场“循环”。
“剪不断,理还乱”,化学与环境之间存在着千丝万缕的关系,我们依赖自然而生,也倍受化学的滋润,所以让二者平衡发展更是我们现在应该要去努力实现的。我们需要化学,但是我们同样也对自然有着一颗无比热爱的心!
化学教学中开展环境教育论析
科学适当的环境教育方法建立在遵循特定的环境教育原则的基础上。环境教育原则是依据教育的普遍规律以及环境教育的特殊性质制定的准则,具有科学性和客观必然性的特点。其目的在于指导环境教育的目标、方法、途径等,并使环境教育过程效果更加显著。化学教学中实施的环境教育原则与与其它领域的相似,主要包括:科学性和思想性统一原则;因材施教原则;启发性原则;直观性原则;巩固性原则;循序渐进原则;理论与实际联系原则。实际教学过程中可以通过借助一系列科学方法,循序渐进的引导学生掌握环境知识并形成必备的环境素质,以完成环境教育的各项目标。环境教育作为教育科学的范畴,其教学方法不但有与一般教学方法相同的共性,还有符合自身特征和发展规律的个性。因此,设定环境教育的教学方法时,要从环境教育本身的内容和目标出发。其具体方法可分为:模拟法;实验法;调查法;探究法;环境考察法。
在化学教学的过程中,渗透环保意识。具体的做法是在主阵地——课堂教学中渗透环保意识,并结合化学实验,强化这种意识。在培养学生环保意识的过程中,化学课程的教育功能尤为突出。因为在环境教学课程尚未开设的情况下,化学教材为环境教育提供了题材。化学教师要做到抓住化学教材中的潜在可能因素对教学内容进行充分发掘,把环境教育融入到教学的过程中,对其进行有效渗透。而化学科学通过化学实验得以不断发展。作为提高学生的科学素质的重要途径,化学实验课也成为实施环境教育的好机会。化学实验经常产生的各种有害气体和废液,是造成环境污染的元凶。因此,在化学实验过程中必须注意保护环境,防止污染。应时刻保持环保意识,做到使实验现象明显、效果显著的同时,尽量减少排污量,以保护环境。通过开展化学课外活动,开拓环境教育的新渠道。就其性质而言,环境教育实践性很强。所以仅在课堂上进行教育是远远不够,还要通过课外活动强化其效果。课外活动因其内容丰富、形式生动、与社会各方面联系性强等特点而广被接受,成为开展环境教育的重要途径之一。
教学实例简析
课题:《二氧化碳的性质和用途》
“思想支配行动”,作为化学教师而言,首先要在思想上引起足够的重视,要意识到化学教学对环境教育的重要性和必要性,只有这样,咱们才能在化学教学中有意识的对学生进行环境教育,提高学生的环境保护意识。
二、在实验教学中渗透环境教育
化学实验,不论是演示实验还是分组实验,它们既能培养学生的动手能力、观察能力、思维能力,又能很好的对学生进行环境教育。而“化学是一门以实验为基础的科学,化学的许多重大发现和研究成果都是通过实验得到的。”因此,在化学实验中渗透环境教育就更生动、更具体、更直接、更有教育意义。如药品取用为什么要按规定用量,没说明用量则取少量,固体药品盖满试管底部,液体药品则取1-2ml,这样既节约药品又减少对环境的污染。再如对用剩药品的处理:为什么不能放回原瓶,不能抛弃,不能带出实验室,要放在指定容器里,其根本原因就是为了防止造成对环境的污染和危险;硫磺在空气中的燃烧需要在密闭的容器中进行;制气体的装置为什么首先要检查装置的气密性;一氧化碳还原氧化铁为什么要对尾气进行处理;以及闻气体的方法;化学试剂的贮存和使用等等。化学实验是对学生进行环境教育的重要环节,也是环境教育的重要时机,教师必需运用好这环节,对学生进行环境教育。
三、在课堂教学中渗透环境教育
新课标提倡:“以教师为主导,以学生为主体”。教师要充分利用现有教材中的环境教育因素加强对学生的环境教育。例如,在讲“我们周围的空气”一单元时,可以给学生讲解空气的污染与治理,沙尘瀑的产生与防治,也可根据学生的实际,讲解如何避免SO2、CO的中毒以及SO2、CO中毒后如何处理;还可以给学生讲解臭氧的作用以及出现臭氧空洞的严重后果等。在讲解“自然界的水”时,淡水资源的危机、水体的污染便可贯穿其中,从全球来看,淡水资源短缺,分布不均,而水污染又在进一步加剧,造成淡水供需矛盾的尖锐;这样能很好的让学生意识到,环境污染给人类造成的极大危害,使之体会到水资源保护的重要性;讲解“碳和碳的氧化物”的知识学习后,可以给学生介绍“温室效应”的形成、事实、危害。在讲解“使用燃料对环境的影响”时给学生讲解酸雨的形成、空气的污染、温室效应,以及为何要寻找和开发新能源等。在讲解“金属资源的利用和保护”时,教育学生为什么要合理开采和利用资源以及废旧电池为何要回收等;在讲解“有机合成材料”时给学生讲解什么是“白色污染”以及如何解决“白色污染”,教育学生从身边的小事做起,争做保护环境的主人。
作为化学教师要充分利用书本知识,结合身边实际把环境教育穿穿于课堂教学之中,让学生了解环境问题的前因后果以及一些相应的解决办法,培养学生的环境忧患意识。
四、在课外活动中渗透环境教育
教育的目的之一就是让学生获得知识、具有一定的能力,因此环境教育的根本目的就是要让学生明白为什么要保护环境。教师可以利用如3月12日植树节、5月31日世界无烟日、6月5日世界环境日等纪念日,争取当地有关部门的支持,让学生参与到活动中去,使学生通过这些活动受到教育,从而提高环境保护的认识。还可以利用寒署假、节日等空余时间让学生通过开展社会调查的方式对自己生活的地方进行环境调查,看一看我们身边存在哪些环境问题?造成这些环境污染的原因是什么?首要污染物是什么?有什么严重后果?可以通过什么方法加以解决等,从而提高学生的环境保护意识,增强社会责任感。
一、课堂教学中有机地渗透环保教育
中学化学教材中潜在环境教育的因素很多,日常教学中要把它科学地、巧妙地渗透各章节的教学之中。潜移默化中使学生明白,为了人类自身的生存,就一定要保护环境,爱护我们赖以生存的家园。由于初、高中学生化学储备知识不一样,所以进行环保教育要有针对性,不可一视同仁。
比如对于刚刚接触化学的初中学生,要尽可能多举些事例,以生动、活泼的形象教育为主,适度地进行环保教育,借以提升学生学习化学的兴趣。初中阶段主要应抓住以下四个方面进行环保教育:学习“空气组成”的知识时,除了给学生讲述大气的主要污染物,大气污染的来源和危害,还列举了1995年6月20日我国上海市发生的“光化学烟雾”事件和日本“四日气喘病”等污染事件;在学习“氧气”后利用教材对“臭氧”的介绍,指出空调等的使用,已造成大气臭氧层的破坏,导致臭氧层空洞的出现,致使癌症发病率增加,严重地威胁人类的健康和生命,直接威胁人类的生存。还利用卫星拍摄的南极上空臭氧空洞的照片,以及环境污染对人类造成危害的漫画等,形象地告诉学生保护环境的迫切性和重要性。教材有关“碳及其氧化物”的知识学习后,给学生介绍“温室效应”的形成、事实、危害。在讲《水》一章时,淡水资源的危机、水体的污染便可蕴涵其中:1980年在发展中国家约有3/5的人很难获得安全用水,约有18亿人由于使用受到污染的水而遭到疾病的威胁。从全球来看,淡水资源短缺,分布又不均匀,而水污染又在进一步加剧,造成淡水供需矛盾尖锐。这样尽可能地让学生认识到污染给人类造成的极大危害,使学生从中体会到保护自身生存环境的重要性。
对于高中的学生,教学上应结合他们的认知特点,在各知识点的讲解中引入环境科学领域中新信息,调动学生学习化学的积极性,并注意把知识性教育与环保共寓一体,学生的环保意识就会点点积累,逐步深化。如讲述高中化学教材中“硫及其化合物”时,列举一些事例比如国外的海湾战争、伦敦烟雾事件等。为了引起学生对自身生存环境的关注,又列举80年代以来我国南方重庆、贵阳等工业城市大面积的“酸雨”以及1994年重庆市连续的“四潮黑雨”事件;2005年全国二氧化硫排放量比2000年增加了27%。并趁热打铁与学生共同分析酸雨的危害、形成,启发学生的抽象思维,学生甚至自发地寻找消除措施:有的同学就提出改农村的分散取暖为集体取暖。最后采用近几年的高考题中有关“酸雨”的题目,在测试题中进一步加深学生的印象。在化学教材中还有很多知识点可跟环保教育紧密结合,如:氮的氧化物、电镀、电解、金属的冶炼等。抓住时机把环保教育穿插于课堂教学,让学生了解环境问题的前因后果及相应的解决办法,关注这些问题,培养学生的环境忧患意识。二、环保教育应与化学实验有机结合
化学是一门以实验为基础的科学,在化学实验教学中,也应重视环保教育。据了解,按教学大纲要求,中学需做的化学实验比较多,其中有毒的实验占一半。而绝大多数的学校没有废水回收装置,所以结合化学实验进行环保教育则显得优为重要。
初中学生刚接触化学,必须指导学生要严格按照实验操作的程序,正确地闻气体、取药品。虽然所做实验毒性不大,但为了加深学生的环保意识,在没有废水回收流程这一前提下,每次学生实验都提供一个回收仪器,对收集的废液稍作处理后再行排放。实验结束后把仪器洗涤干净放回原处,擦洗干净实验台面。这样从一开始就让学生养成良好的习惯,受到直观的环境保护的教育。比如做硫在氧气中燃烧的演示实验时,强调硫的用量并在集气瓶中事先放入少量碱液教材在对学生进行环境保护意识教育的同时,也注意改进实验装置,以吸收实验中所产生的有毒气体。例如,改进铜片与硝酸反应的实验,改铜片为铜丝,采用蘸有Na2CO3溶液的棉花来吸收反应所产生的SO2等有毒气体,使这些气体尽量不外逸,以改善学生实验的外部环境,增强学生的环保意识。
高中有些实验毒性较大,国家提出居民区大气的有毒物质21种,中学化学实验室里就有14种。。所以不论是演示实验,还是学生实验,动脑设计环保实验则是重要的一个环节。比如采用全封闭装置制取溴苯:改进铜片与硝酸反应的实验装置,采用蘸有Na2CO3溶液的棉花来吸收反应所产生的SO2等有毒气体,使这些气体尽量不外逸,以改善学生实验的外部环境,增强学生的环保意识。在制取有毒气体时,要强调尾气吸收的重要性,使学生养成一个惯性思维:凡是涉及气体的制备就应考虑尾气的处理。对于学生实验要尽可能采用微型化学实验(如氯气的性质实验),即对常见实验仪器进行微缩,对常用试剂给出限量。这样既节约了药品,又减少了废液、废气、废渣的产生和排放。总之,通过改进一些实验装置,不仅可收到良好的实验效果,还可把化学实验与环境教育有机结合,进一步增强学生的环保体验。
《环境工程学》课程是环境类本科院校环境科学专业的核心课程,通常开设在第六学年,授课对象是三年级环境科学专业的学生,此前学生学习了《环境学概论》等基础课程,具备了环境学的基础知识,对工程设计接触较少但却充满兴趣。本课例设计内容节选自高等教育出版社“十一五”国家级规划教材,本节课程为环境工程学第二篇“大气污染控制工程”的核心教学内容,旋风除尘是主要的颗粒物控制工艺之一。教学目标包括知识目标:认识旋风除尘设计参数的含义和正确应用;能力目标:能正确计算、合理设计旋风除尘器;情感目标:培养严谨的学习态度、强化合作意识、提高学生的学习积极性。目标立足于学生对旋风除尘器设计各重要参数的认识和设计,培养其应用信息技术自主学习的能力和提高学习的积极性。教学重点是旋风除尘器各部分尺寸比例、压力降、捕集效率;难点是学生能熟练的完成旋风除尘器的设计及选型。为了达到教学目标,突破重点、难点,课题制作小组采用理实一体化的教学方法,基于创新意识与实践能力对课例单元进行信息化教学设计。
二、创作思路
除尘工艺设计课的教学内容枯燥、计算烦琐、讲述内容较多,学生的兴趣很难被调动,讲授法效果较差,因此本着“教师为主导,学生为主体,理论与实践相结合”的原则,对本节课采用任务驱动法、理论实践一体化教学、启发式教学法、发现法、讨论法、对照讲解法等教学方法相结合的方法,以启发式为主导,利用动画对照讲解,观看实物照片,检索工艺设计国家标准,学生采取自主学习、合作学习、探究学习的方式,完成简单旋风除尘器设计的任务,充分调动学生的认识趣味,丰富空间想象力,将复杂的问题清晰化。在教学中采取自主学习策略、运用专业技术指南等引导学生自主完成旋风除尘工艺的设计及计算过程,培养学生形成咨询计划实施检验的设计能力。
三、设计内容介绍
(一)布置任务
任务驱动法课堂教学的特点就是教师一上课就布置课堂任务,本课例任务为:设计简单旋风除尘器。根据已知参数,计算和选择相应尺寸、除尘效率等。用提问、设问、反问的形式进行师生互动,能为学生提供体验实践的情境和感悟问题的情境,围绕任务展开学习,以任务的完成检验和总结学习过程,改变学习状态,使学生主动探究、实践、思考。
(二)复习回顾知识点
要完成以上课堂任务,必须用到之前所学的基础理论知识,教师通过视频和图片,生动展现旋风除尘的原理,影响除尘效率的因素以及相应的设计参数,包括颗粒的分离直径、半分离直径dc、捕集效率等。生动逼真的网络动画资源应用到课堂教学,既能直观地回顾所学知识,更能加深学生的印象,提高学习兴趣。
(三)使用网络资源实例导入课程主题
教师继续播放信息化教学资源,利用视频短片“冲泡茶叶”、“神奇拖把”这些生活常见的现象来设问:视频中的现象源于什么原理?辅以大量图片资源,教师加以提示。通过生活中的实例引出旋风除尘如何达到除尘的目的。
(四)任务实施
分组教学,每5人为一组,组长负责,相互提问、讨论、分工计算和选型。教师负责解释疑难问题,掌握学生对本堂课的了解程度。学生讨论,寻找疑难确定绘图重点。教师根据学生实施过程分组解答遇见的困难和问题,达到学中做、做中学的教学目的。
(五)课程评价
针对重点和难点完成所布置的任务,学生自检:完成检验评分表的填写,学生各组内开展互评。评估本次教学的效果:教师对各个小组的作品进行归纳总结、评定,指出不足之处,对优秀小组进行表扬,对相应有进步的学生进行鼓励,肯定他们的劳动成果。
(六)布置作业
课后作业两道题,分别为一道简答和一道计算,从而巩固新知识。
(七)课后拓展
教师提供为学生收集罗列若干个环境类的相关网站,拓宽学生的知识面,鼓励学生课后查阅网络相关的知识和新闻。
(八)时间分配
课程复习5分钟,导入新课5分钟,布置任务5分钟,任务实施45分钟,学生自评5分钟,教师评价10分钟,布置作业5分钟。
四、特色介绍
本课例采用信息化教学设计,但又积极突破传统方法,延伸教学时间,这样不仅改善了枯燥的教学过程,又增长了学生的创新与实践能力,信息技术的有效运用贯穿教学始终,突破了教学中的重点及难点问题。采用“任务驱动策略”,能使能力与知识点学习相结合。鼓励学生对课后学习的延伸,充分利用网络资源,拓展课程教学的空间。《环境工程学》是高校环境科学与环境工程专业的核心课程之一,它主要研究运用工程技术和有关学科的原理和方法,研究环境污染综合防治的方法和措施,以及利用系统工程的方法。通过该门课程的教学,不仅要让学生在学习环境学基本知识和理论的基础上对环境科学领域有较全面的认识,还要培养学生对本专业的热爱,激发他们对后续专业课程的学习兴趣,坚定他们专业学习的信心。学生创新意识和实践能力的培养是在学生丰富多彩的自主活动中实现的,不是外界强加于学生的。从这个角度看,教学过程应该多利用任务驱动或理实一体化,设计课堂学生的活动,给学生提供适宜的活动目标和活动对象,以及为达到创新意识培养目标所需的课堂情境。通过以学生为主体、教师为主导的课堂实践活动,促进他们的参与精神、创新意识、实践能力及多方面素质的整体提高。课堂教学过程要以学生为主体,是以学生实践能力、自主学习为基础的互动和开放的课堂;以激发学生主动实践、主动思考、主动探索、主动创造为基本特征,在任务驱动过程中应注意对任务涉及问题和知识进行研究,有目的的设计提问方式,还可以让学生带着这些问题认真思考,给学生进一步探究创新留下拓展的空间,优化思维品质。然后,教师再在课堂上揭示解决技巧和思维方法,这样不仅能起到一题多练、一题多得的触类旁通的作用,还容易激活学生的思维,产生强烈的探究意识。只要学生深入研究问题,善于反思和总结,就会有所发现,而且经过自己独立探索得到的创新思维的结果,我们要予以鼓励和正确引导,并长期地、自觉地培养这种探究、创新的思维习惯。
二、在实验教学中渗透环境教育
化学实验,不论是演示实验还是分组实验,它们既能培养学生的动手能力、观察能力、思维能力,又能很好的对学生进行环境教育。而“化学是一门以实验为基础的科学,化学的许多重大发现和研究成果都是通过实验得到的。”因此,在化学实验中渗透环境教育就更生动、更具体、更直接、更有教育意义。如药品取用为什么要按规定用量,没说明用量则取少量,固体药品盖满试管底部,液体药品则取1-2ml,这样既节约药品又减少对环境的污染。再如对用剩药品的处理:为什么不能放回原瓶,不能抛弃,不能带出实验室,要放在指定容器里,其根本原因就是为了防止造成对环境的污染和危险;硫磺在空气中的燃烧需要在密闭的容器中进行;制气体的装置为什么首先要检查装置的气密性;一氧化碳还原氧化铁为什么要对尾气进行处理;以及闻气体的方法;化学试剂的贮存和使用等等。化学实验是对学生进行环境教育的重要环节,也是环境教育的重要时机,教师必需运用好这环节,对学生进行环境教育。
三、在课堂教学中渗透环境教育
新课标提倡:“以教师为主导,以学生为主体”。教师要充分利用现有教材中的环境教育因素加强对学生的环境教育。例如,在讲“我们周围的空气”一单元时,可以给学生讲解空气的污染与治理,沙尘瀑的产生与防治,也可根据学生的实际,讲解如何避免SO2、CO的中毒以及SO2、CO中毒后如何处理;还可以给学生讲解臭氧的作用以及出现臭氧空洞的严重后果等。在讲解“自然界的水”时,淡水资源的危机、水体的污染便可贯穿其中,从全球来看,淡水资源短缺,分布不均,而水污染又在进一步加剧,造成淡水供需矛盾的尖锐;这样能很好的让学生意识到,环境污染给人类造成的极大危害,使之体会到水资源保护的重要性;讲解“碳和碳的氧化物”的知识学习后,可以给学生介绍“温室效应”的形成、事实、危害。在讲解“使用燃料对环境的影响”时给学生讲解酸雨的形成、空气的污染、温室效应,以及为何要寻找和开发新能源等。在讲解“金属资源的利用和保护”时,教育学生为什么要合理开采和利用资源以及废旧电池为何要回收等;在讲解“有机合成材料”时给学生讲解什么是“白色污染”以及如何解决“白色污染”,教育学生从身边的小事做起,争做保护环境的主人。
作为化学教师要充分利用书本知识,结合身边实际把环境教育穿穿于课堂教学之中,让学生了解环境问题的前因后果以及一些相应的解决办法,培养学生的环境忧患意识。
四、在课外活动中渗透环境教育
教育的目的之一就是让学生获得知识、具有一定的能力,因此环境教育的根本目的就是要让学生明白为什么要保护环境。教师可以利用如3月12日植树节、5月31日世界无烟日、6月5日世界环境日等纪念日,争取当地有关部门的支持,让学生参与到活动中去,使学生通过这些活动受到教育,从而提高环境保护的认识。还可以利用寒署假、节日等空余时间让学生通过开展社会调查的方式对自己生活的地方进行环境调查,看一看我们身边存在哪些环境问题?造成这些环境污染的原因是什么?首要污染物是什么?有什么严重后果?可以通过什么方法加以解决等,从而提高学生的环境保护意识,增强社会责任感。
每次化学实验结束后,教师要强调化学实验室的规章制度,督促学生要严格遵守.对于一些可以回收利用的实验废弃物,要组织学生进行回收,如可回收银镜反应实验后所产生的硝酸银溶液.在减少污染的同时,教导学生保护环境,养成环保的良好习惯.同时,还应在实验过程中强调化学药品的用量问题,争取使用最少的实验药品,取得最佳的实验教学效果,最大程度地减少化学废品的排出.由此看来,在高中化学教学中渗入环境教育有着重要意义.
二、通过组织学生课外活动,进行环境保护教育
课堂教学是进行环境教育的重要环节.为了提高教学效果,适当开展课外教学活动十分有必要.将丰富多彩的课外活动与课堂教学有机结合,有助于对学生进行全面的环保教育,使学生了解环境保护是我国的基本政策,了解相关的环境保护法律法规,认识到破坏环境是不道德和违法的.教师可以利用假期时间组织学生到学校附近受污染的江湖或化工厂等地参观,鼓励学生自行与湖泊周围的居民和厂里的技术工人交流,让学生了解产生这些污染的原因和污染物的主要组成部分,以及思考处理这些废气污染物的方法,同时明确环境污染的危害和环境保护的紧迫.这样的教学活动,不仅能让学生学以致用,加深学生对所学知识的记忆,还能有效进行环境教育和提高学生的社会调查能力和分析问题、解决问题的能力.
教师还可以组织学生分组进行小课题研究,让学生走出校门,通过搜集相关材料,进行讨论和研究,通过调查分析写出《日用化学洗涤剂调查》、《周边居住环境状况分析》等课题的研究报告.在调查过程中,学生学会发现问题,关注环境污染和保护,关注生活现实,并联系实际用化学的角度去审视环境污染问题,提高了学生的综合素质.教师也可以邀请环保部门的专家领导走进校园,向学生宣传环保的重要性,通过各种形式和途径扩大环境保护在学生中的影响,增强学生对环境保护的认识.通过一系列的课外教学活动,让学生深刻认识到环境污染与化学息息相关,鼓励学生认真学习化学,调动起学生内心为治理环境污染作出努力的决心和信心.
二、提高信息意识,改进课堂教学
21世纪是信息化、网络化的时代,信息获取渠道多元、便此在教学方式上要从传统的教师主导型渐向学生主导型发展,要处理好课堂教学与网络教学之间的关系,实现传统板书式-电子课件-网络教学三位一体的教学体系。提高教学质量,不仅要研究如何讲,还要研究学生是如何学的,关键之处是要使学生学会如何学习,侧重于改进教学过程,引导学生在过程中理解和掌握基本的物理概念与物理方法。信息技术,如动画、视频、网络技术及开放课程等的应用,使得课堂可以更生动,使学生参与度更高,既提高了学习兴趣,又能更好地发挥学生的主观能动性,主动地去理解掌握知识。这就要求教师转变教学理念,增强信息意识。学习更多的信息化技能和手段,如微课等视频制作手段,更好的PPT制作方法、动画制作技术等,更好的实现教学与信息化的整合;并充分利用网络平台,建立更多的与学生互动和交流的机会,及时了解学生存在的问题并及时解决问题。教师信息意识的培养,对于教学会有莫大的帮助。在大学的物理课堂上,教师利用信息技术能够很好地优化教学的环境,减轻学生的负担,节省了很多的时间,让学生有更多的时间进行的思考。
三、MOOC及其对课堂教学改进的作用
为了配合“产学研”一体化人才培养模式的建设,应组建“双师型”师资队伍。在“产、学、研”一体化人才培养模式中,企业与学校共同承担生产、教育与科研任务。教学中,即要求教师强化自身对市场经济的理解,又必须提高在艺术设计方面的创新意识。“产学研”一体化模式系统地建立了教学理论与实践相结合的新框架,可以有效容纳“双师型”队伍,改善教师的知识结构,提高教学能力。提高学生的创新能力和整体素质,有赖于教师的这些素质,因此,“双师型”师资队伍的建设要从骨干教学团队和兼职教师团队两个方面进行。
1.建设精通设计、施工、管理、教学的“双师”结构骨干教学团队第一,聘请具有丰富项目实施经验的工程师到高校任教;第二,以相关制度鼓励校内骨干教师到设计行业内任职,参与设计与专业核心课程相关的项目,之后将相关工作经验融入课堂,实现具体项目教学与实际的紧密结合。
2.改善兼职教师队伍建设第一,在骨干教师赴企业任设计师的同时,应加大力度,聘请校外行业专家兼职担任校内项目教学指导教师、校内生产性实训指导教师、校外实训指导教师。第二,应聘请在职行业主力设计师参与校内教学项目,让紧密结合行业实际的主流风格渗透到教学内容当中。
(二)开发多元化的课程体系
“产学研”一体化人才培养模式的课程体系建设必须与时俱进,反映社会人才需求方向,重视多元化发展。市场对人才的需求日趋复杂化,多元化课程体系能够将环境艺术设计专业与区域需求相结合,极具灵活性和实用性。
1.基于工作过程的课程体系环境艺术设计专业应依据相关企业对人才的要求和职业资格标准,建设课程体系,确立课程模块:以环境艺术设计岗位(室内设计、景观规划设计和展示设计等)能力为目标;以职业活动为导向,以企业实际设计项目为载体,按设计定位构思、设计效果表现、方案实施与施工管理的步骤进行课程设计,通过单项项目训练、专项项目训练和综合项目训练等构建“基于工作过程”的课程体系。课程体系应体现以职业能力为核心的课程标准、“教、学、做”一体化的教学方法、行动导向的课程组织方式,以及学校、企业、学生等多元参与的考核方式,进一步突出职业知识学习、职业能力训练与职业养成有机结合、融为一体的特色。
2.多种多样的专业选修课
从事环境艺术设计的专业人员数量与日俱增,各个设计项目对品质的要求也越来越高,大中型设计项目需要以团队的形式,多人配合才能完成。目前,环境艺术设计不仅与室内配套设施、暖通、排水、电气等建筑工程方面的设计广泛融合,而且各种平面设计的理念也逐渐渗透进来,使环境艺术设计逐渐成为多门类技术与科技的综合展示,设计师要了解这些相关门类的工程设计内容,就需要对庞大知识体系进行统一协调,将其融为一体。因此,市场对设计人才的需求不止是“专”,还要够“广”。要培养满足市场需求的全面型人才,应广泛开设多种多样的特色选修课程。特色选修课程可以使教学内容丰富多彩、充满灵活性,学生可以根据教师的建议,在适应自己专业水平和满足学习兴趣的前提下,挑选适宜的课程。这不仅能扩充学生的知识面,提高学生的学习兴趣,增强其学习信心,还能调动教师定向培养学生的积极性。
2、摘要:要有高度的概括力,语言精练、明确,中文摘要约100200字;3、关键词:从论文标题或正文中挑选3~5个最能表达主要内容的词作为关键词。
4、目录:写出目录,标明页码。
5、正文:专科毕业论文正文字数一般应在3000字以上。
毕业论文正文:包括前言、本论、结论三个部分。
前言(引言)是论文的开头部分,主要说明论文写作的目的、现实意义、对所研究问题的认识,并提出论文的中心论点等。前言要写得简明扼要,篇幅不要太长。
本论是毕业论文的主体,包括研究内容与方法、实验材料、实验结果与分析(讨论)等。在本部分要运用各方面的研究方法和实验结果,分析问题,论证观点,尽量反映出自己的科研能力和学术水平。
结论是毕业论文的收尾部分,是围绕本论所作的结束语。其基本的要点就是总结全文,加深题意。
6、谢辞:简述自己通过做毕业论文的体会,并应对指导教师和协助完成论文的有关人员表示谢意。
7、参考文献:在毕业论文末尾要列出在论文中参考过的专着、论文及其他资料,所列参考文献应按文中参考或引证的先后顺序排列。
8、注释:在论文写作过程中,有些问题需要在正文之外加以阐述和说明。
9、附录:对于一些不宜放在正文中,但有参考价值的内容,可编入附录中。
环境工程专业卓越工程计划的教学改革
摘要:“卓越工程师计划”是基于传统教学模式基础上的工程实践教学改革,更注重大学生工程素质和能力的培养。以学校环境工程专业为改革对象,全面分析与探讨实施环境工程专业卓越工程师计划的必然性、基础与措施。通过改革与完善现有的课程教学体系与校内外多维实践教学基地的建立,实现了学校培养工程应用型人才的目的,满足了国家培养人才的需求。研究结果对于卓越工程计划及在其它专业方面的教学改革,具有一定的参考价值。
关键词:卓越计划;环境工程;教学改革
卓越工程师教育培养计划是教育部提出的提高教育质量的重大改革项目和重要举措,旨在为国家的经济发展输送大量创新型的工程类人才,进而实行强国富民的目的,这将对国家全面人才培养质量具有十分重要的指引作用。①②本文以安徽建筑大学环境工程专业卓越工程师培养计划的实践教学改革为例,探讨在本校开展卓越工程师的人才培养模式,对卓越工程师教育培养计划的在全校乃至全国的全面开展将具有重要的参考意义。本文将从环境工程专业培养模式改革的必然性、改革的基础、改革的具体实践等几个方面展开叙述。
1环境工程专业培养模式改革是国家和地方发展的必然性
1.1国家人才的需求传统经济不顾环境健康的飞速发展,导致了环境污染越来越严重,由此导致的环境危害事件频繁发生。因此,环境问题已成为制约社会经济发展的重要因素,引起了全世界各国政府的高度关注。目前,我国环境污染形势尤为严峻,面对严重的环境污染现状,国家正加快转变经济发展方式和实施生态文明建设战略,社会对环境工程学科专业研究及应用型相关人才的需求将急剧增加。③作为高校的环境工程专业,面对日益严重且更为复杂的环境污染现状,需要通过不断改革才能适应国家发展的需求,培养出的人才才能更好地为国家服务。
1.2支撑地方经济社会和支柱产业、战略性新兴产业发展的需要随着安徽省经济的快速发展和工业化、城市化进程,生态环境问题将日益突出,我省所颁布了《安徽省生态强省建设实施纲要》,④实施重点目标为将我省基本建成生态环境优美、生态经济发达、生态家园舒适、生态文化繁荣的宜居宜业生态强省。因此,不仅要培养环境工程专业方面的人才,更需要培养创新型、高端的环境工程工程类人才以从事生态环境保护和环境治理工作,才能使人才培养真正地更好地服务于地方经济。
2本校环境工程专业实践教学改革基础
安徽建筑大学环境工程专业2001年正式开始招生,2009年,水污染控制与废水资源化实验教学中心批准为国家级实验教学示范中心;2012年,水污染控制与废水资源化实验室被批准为“安徽省重点实验室”,2013年通过国家审核;2012年环境工程学科被批准为“安徽省重点学科”。从2005年至今,环境工程专业已有10届毕业生,为社会输送大量专业人才,有的直接进入环境方面的工作岗位,其中相当一部分毕业生已成为工作单位的技术骨干或管理骨干,有的继续进行深造读研或读博以便将来从更高层面服务于国家的经济社会发展。
环境工程专业是一个“朝阳专业”,在长期的发展过程中,学校领导和老师非常重视学科的创新型,通过不断输送教师外出调研、学习和参加会议交流的形式,进行专业人才培养计划的修订和培养模式的改革;与企业进行产学研合作;同时组织多人次成功申报国家教育部、建设部、安徽省教育厅等各级各类教研教改项目几十项,其中十余项获省级和校级优秀教学成果奖。经过多年的探索与改革,在培养方案的设计、课程与教材体系构建、师资队伍的建设、课堂教学手段的转变、校内外实习实践基地的建设等方面取得了一定的成绩,为本专业卓越工程师建设奠定了坚实的基础。
3卓越计划人才培养过程的研究与实践
3.1制定以工程项目为导向的培养方案培养计划的制定是实现环境工程卓越计划人才培养的方向和指针。工程项目是以工程建设为载体的项目,以建筑物或构筑物为目标产出物,需要支付一定的费用、按照一定的程序、在一定的时间内完成,并应符合质量要求。按照CDIO标准⑤来制定培养计划,卓越工程师教育计划需要培养出适于社会发展的工程型人才,那么就需要考虑在制定环境工程培养计划时以工程项目为导向。
3.2根据工程项目需求,建立模块化课程体系工程项目需求建立模块化课程体系是实施卓越工程师培养计划人才培养的必备条件。工程项目将理论与实践相结合的具体实践。卓越工程师培养计划培养出来的工程型人才,必须全面系统地了解工程项目的相关知识。因此,环境工程专业需要建立以“通识课程、工程基础课程、专业核心课程、特色课程”有机结合的模块化课程体系,并通过课程设计和毕业设计,学生可将课本知识与社会条件等有机地融合在一起,全面提升自己,以便于学生后期从事工程实践的时候真正做到理论结合实际。
3.3根据卓越工程培养计划的需求,进行教学内容及教学方式的改革卓越工程培养计划需要改变传统的说教方式,提倡自主和引导式学习,树立以学生为本的思想,并通过实行导师制,让学生跟随老师进入实验室、进入工厂企业进行大学生科技创新方面的活动。通过实地学习,完成一系列项目的方案的构思、项目设计、项目的实施和项目运行结果的考核等,使学生真正地从课本走向实际。
3.4加强教师队伍建设,提升教师业务水平教师队伍的建设是卓越工程师培养计划实施完成的前提。在坚持高学历高水平的基础上,充分考虑科研学术梯队和专业课程团队建设的需求,培养和引进1~2名具有相关工程背景高水平学术带头人和骨干2~3名,聘请一些有企业生产和管理经验、职称较高的技术人员作兼职导师,同时扩大对外交流力度,设立专项资金,继续加强与国内外知名高校学术交流与合作,建立教师交流互访、项目合作等合作制度,不定期聘请国内、外知名学者、专家开设讲座与进行学术交流。
3.5加强实践教学内容建设和改革,实现理论与实践教学的有机结合实践环节是实现卓越工程师培养计划的关键。环境工程专业的实践教学环节近几年改革较大的是实验教学,对所有开设的实验进一步整合、优化,按照“必做、选做、综合设计”开设,使学生不仅掌握实验基本技能,更重要的是培养学生知识应用能力、实验能力、分析和解决实际问题能力。毕业设计(论文)环节将紧贴未来工作岗位、紧贴实际工程项目展开。既可在学校进行,也可在企业进行,主要根据学生的个人志向、就业前景而定。
3.6强化教学与科研基地建设强化教学与科研基地的建设是实施环境工程专业卓越工程师计划的保障。在巩固和完善“国帧环保集团”、“皖维集团”、“安徽丰源生化有限公司”等相对稳定的实习基地的基础上,聘请企业业务水平较高、责任性强的工程师作为实习指导老师,选派青年教师参与企业或设计院项目,加强与“合肥水泥设计研究院”、“安徽省电力设计研究院”、“江淮汽车”等单位的广泛联系与合作,扩大实习基地。与“中冶华天工程技术有限公司”、“煤炭工业合肥设计研究院”、“安徽省化工设计院”等单位共同建设2~3科学研究和新产品开发基地,实现产学研有机结合,促进科研成果转化。同时加大现有教学、科研平台的建设力度,打造本专业省内一流的教学和科研平台。
3.7完善教学质量监控体系和人才质量跟踪体系完善教学质量监控体系和人才质量跟踪体系是实施环境工程专业卓越工程师计划的另一保障。设立院专业教学工作委员会,加强对专业教学过程的指导和督查,完善专业教学质量监控体系和人才质量跟踪调查机制。
4结束语
卓越工程师培养计划是工程类院校专业培养的必然趋势和要求。本校环境工程专业通过建立教师队伍、课程体系改革、教学手段的变革、建立校内外实践建设平台,有力地推动学校环境工程专业的卓越计划的改革实践,这对探索出一种适合安徽省地方土建类大学的实践教育新模式提供了案例。
注释
①李爱玲,申少华,胡忠于等.“卓越工程师教育培养计划”教学管理模式的改革与创新研究[J].广东化工,2014.41(10).
②杨子江,姚大飞,郭波.基于“卓越工程师计划”的地方高校土木工程专业实践教学研究[J].湖北工程学院学报,2014.34(3).