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高校化学课程创建及革新

高校化学课程创建及革新

一、环境科学专业学科特点

环境科学专业是随着环境污染问题的研究与治理发展起来的一门新兴学科,因此与社会经济的发展密切相关。但由于学科本身的特殊性,又具有鲜明的特点:

(一)系统综合性

环境中的各种变化是多种因素的综合,在研究和解决环境问题时,必须在科学系统化过程中全面考虑,实行跨部门、跨学科的合作,充分运用各种学科知识,比如地学、生物学、化学、物理学、医学、工程学、数学以及社会学、经济学、法学等。因此,环境科学是一门系统综合性极强的学科。

(二)交叉性

环境科学的研究目标主要为环境污染、生态破坏以及环境系统在人类活动影响下的变化规律;确定当前环境质量恶化的程度及其与人类社会经济活动的关系;寻求人类社会与环境协调持续发展的途径和方法,以争取人类社会与自然界的和谐。因此,其研究具有广泛的对象和领域,比如从宏观上研究人类同环境之间的相互作用、相互促进、相互制约的对立统一关系,揭示社会经济发展和环境保护协调发展的基本规律,从微观上研究环境中的物质,尤其是人类活动排放的污染物在有机体内迁移、转化和蓄积的过程及其运动规律,探索它们对生命的影响及其机理等;其自身的理论和方法体系与其他学科相互渗透、交叉并形成的许多分支学科,比如环境化学,环境分析化学,环境毒理学,环境管理学等等。

(三)专业性

虽然环境科学是一个新兴的交叉学科,方法理论等涵盖自然科学、社会科学及技术科学诸多方面,但由于其研究环境问题很强的针对性,使得环境科学研究方法和技术手段等表现出极强的专业性,与其他学科一样随着社会、经济、环境问题等的形成、解决、发展而发展。

二、环境科学专业人才需求状况

环境科学专业学科具有系统综合性、交叉性、专业性的鲜明特点,而且随着社会、环境问题的形成、解决、发展而发展。这样,未来将需要更多知识型、专业型和能力型的环境科学人才和储备。高等院校作为环境科学专业人才培养的重要基地和主渠道,其专业人才的培养应该与社会需求紧密地联系起来。因此,高等学校环境科学专业本科的培养计划应与环境科学专业人才需求状况相适应,并受到广泛的重视。目前,从环境科学专业的学生所从事的工作岗位来看,就业渠道是多元化的,主要为教育行业、事业单位、环保企业、环境服务业[1,3,8,16]。从近几年来看,企业和环境服务业所需的环境科学专业人才明显增加,比如造纸、炼钢、石油化工类企业相关部门的检测工作和化工企业的污水处理,污染控制设备、环境监测仪器和设备开发销售等基础部门。通过对几届毕业生就业的调查,此类相关岗位的招聘87%以上单位都十分注重学生对化学基础课程学习的要求,甚至考核学生在大学期间所作过的化学实验课程和所掌握的化学分析检验等技能。所以,基础化学课程体系在环境科学专业的地位和规范设置应该受到各个高校的重视。

三、基础化学课程体系在环境科学专业人才培养中的地位和作用

化学作为理科的基础学科,穿插于众多学科之中,尤其是在环境科学学科领域起到无比重要的核心地位。单从我国有环境科学本科专业的高等学校对于环境科学系的设置来看,有的设在化学学院,有的设在地理学院,有的已经从原来化学系、地质系等的基础上发展成为独立的环境科学学院。这样,各个高校在设置环境科学培养计划时就根据本身的特色使得基础性的化学课程体系设置在环境科学本科教育中分布出现参差不齐,培养计划中出现了不同学时、学分的化学课程设置,缺乏系统性。虽然,有学者[4,8,12-15]曾提出对环境科学专业课程设置进行改革与探讨,但是对化学课程体系的系统设置讨论还是较少。笔者在美国杰克逊州立大学化学系作访问学者和德国耶拿大学短暂交流时,就看到美国众多高校和德国在环境科学专业培养上与我国有很大的区别,基本本科没有专门的环境科学专业和设立环境科学系,只有培养硕士和博士生阶段的环境科学项目(其结合了环境科学学科的特点,联合了全校众多学院所开设的综合性培养环境科学人才的项目),凡是在此项目注册的学生必须在化学系修完所有的基础化学课程和相关的实验,其化学课程的比例相当高。比如学生必须修完3个学分的有机化学、3个学分的分析化学(仪器分析)、3个学分的生物化学和其他相关实验技能课程等,而德国则会更严格要求学生修满化学、生物的大部分课程。虽然,他们所培养的是硕士或博士生的环境科学类人才,但是从培养计划的课程中我们可以清楚地看到化学课程在整个环境科学人才培养上的重要位置。对于基础性的化学课程体系其内容应该包括无机与分析化学、无机与化学分析实验、有机化学、有机化学实验、物理化学、现代仪器分析、现代仪器分析实验、环境化学和环境化学实验等方面。而这些化学课程提供了环境科学中所涉及的基本理论、基本分析检测方法及相应的仪器设备使用和操作技能等方面的知识,在整个环境科学课程体系中起到理论基础、工程基础、技术基础和专业基础的重要作用;同时在培养大学生创业与创新技能上起到非常关键的作用。因此,构建环境科学专业中合理、系统、规范的化学课程体系势在必行。

四、构建环境科学专业合理、系统、规范的化学课程体系

我校于2001年设立环境科学本科专业并开始招生,2002年和2007年分别获得环境科学专业硕士学位和区域环境学博士学位授予权,并相继开始招生。目前,环境科学系共计13人,其士生导师4人,教授6人(含博士生导师),副教授1人,讲师4人,助教2人,平均年龄37岁,其中具有博士学位的人员达62%,硕士85%,师资结构合理。在第一届环境科学专业化学课程体系的设置中,化学课程设置了专业基础课普通化学(54学时)、普通化学实验(18学时)、专业必修课环境化学(54学时)和环境化学实验课程(36学时)。但是,在后续课程的开设和学生实习中,明显反映出基础化学课程开设的不足。普通化学课程涉及内容太多,过于综合而缺少无机、有机和分析化学等大部分内容,致使学生在学习后续的课程,比如环境生物学、环境化学、环境监测和环境工程学等课程时,对课程知识的理解、掌握和应用上表现出很多困难。为此,结合教育部对本科教学课时设置的有关规定和我校本科生创新性人才“2+2”培养模式,2003年对现有的教学计划进行了改革,特别是对化学课程体系进行了系统的设置(见表1),使得在学科基础模块、专业课程模块和专业技能模块中化学课程的设置更加合理。目前,此课程设置已经实施。根据调查(包括目前在校学生的调查和毕业生从市场上反馈的环境科学专业人才需求信息状况)和开设的效果来看,96%的学生一致赞成目前化学课程的设置,98%的学生表现出明显的专业学习热情,86%的学生根据自己目前的所学知识和技能愿意跨学科申请陕西师范大学开放式实验基金和国家大学生创新性实验计划项目。而且从历届学生网上评教结果来看,化学课程教学名列前茅,效果非常明显。张甲耀[8]根据环境科学学科科技论文统计分析结果和中外环境专业课程设置比较的基础上,提出环境科学课程体系设置中,化学课程(包括分析化学、物理化学、无机化学、有机化学、催化化学、电化学、结构化学)的设置尤为重要,其比例要达到33.73%才较合理(整个环境科学课程体系设置中比例最大);马俊杰[13]也指出环境科学课程体系中,专业基础课程(包括数学计算机、物理、化学、生物、地学等)要占到总学时的30%,其中化学8%才是培养环境科学类人才的必要条件。这样,对于环境科学专业化学体系课程的设置就必须满足课程的设置和学时分布在8%~34%(平均21%)间较为合理。从对我校环境科学专业本科化学课程体系设置和实践来看,整个化学课程学时占总学时的19%(在8%~34%间),接均数21%。所以无论从化学课程改革和实践的效果来看,还是从化学课程在整个环境科学课程体系中所占的百分数来看,都是非常合理和规范的。从表1化学课程体系的设置和分布来看,在每门课程占相应模块总学时中,11.8%比例的现代仪器分析较高,这是因为考虑到环境科学专业本科生未来所从事的大多是教育行业、事业单位、环保企业、环境服务业[1,3,8,16],所以专业技能模块中要突出对学生动手实践能力的培养。当然有学者也认为[4],仅靠单门课程的教学内容、方法和手段的建设和改革,是难以保证专业教学的整体效果的。但通过在这方面对环境科学课程中化学课程体系设置、改革和实践,使我们深深体会到,化学体系课程确实对整个环境科学主干课程的教学起到明显的支撑作用,比如对环境科学后续课程环境监测、环境工程、水及大气等污染控制课程、见习实习课程、综合性、开放性、设计性实验、毕业论文设计和培养学生创造性能力等方面都起到非常重要的作用;从另一个方面看,化学课程体系的设置也非常符合我国目前环境科学专业毕业生的就业去向和社会的需求。

五、结论

化学课程体系的改革与设置一方面符合环境科学系统综合性、交叉性和专业性的学科特点,适应环境科学专业人才培养“宽口径、厚基础、重实践”的模式;另一方面,非常符合我国对环境科学人才的需求与国家人才的储备。实践已经证明,我校化学课程体系设置在整个环境科学课程教学中所发挥的重要作用和学生非常满意的教学效果。为此,针对环境科学为新办或新增专业,其基础化学课程体系的设置严重受制于原来系或学院的教学,本着化学课程体系设置的模式可对我国其他高等学校环境科学专业化学课程体系建设、改革与实践提供一定的参考、指导与借鉴作用。各个学校可根据本学校的特色,加大或减少某些化学课程的学时,保证整个化学课程学时占总学时的比例在21%左右;开设课程的学期可以变动,但是无机与分析化学、物理化学、有机化学的开设应在环境化学、环境生物学、环境微生物课程之前,现代仪器分析开设应在环境监测之前;当然,实验课程是伴随着相应课程的教学同时开展的。