地學高校環(huán)境工程課程教學改革分析
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摘要：響應學校創(chuàng)辦特色和優(yōu)勢學科的號召，結合我校地學背景，根據(jù)環(huán)境工程專業(yè)培養(yǎng)目標要求，對環(huán)境工程專業(yè)礦山環(huán)境保護、地下水污染與防治兩門專業(yè)必修課程教學內容進行改革和實踐，目標是努力培養(yǎng)具有礦業(yè)知識背景的環(huán)境工程專業(yè)創(chuàng)新型人才。
關鍵詞：礦山環(huán)境保護；地下水污染與防治；環(huán)境工程；教學改革；地學背景
河南理工大學始終堅持面向煤炭行業(yè)辦學，學校發(fā)展以礦業(yè)學科為主體，形成以采煤、礦山機電、礦山地質等地礦類學科為特色，多學科相結合發(fā)展的學科布局[1]。河南理工大學環(huán)境工程專業(yè)成立于1995年，1997年開始招收本科生，迄今已經過去20年。專業(yè)建設過程中，在不斷吸取國內高等院校環(huán)境類專業(yè)構建經驗的基礎上，結合學校學科發(fā)展方向，形成自己一些特色和優(yōu)勢課程[2]。本文結合筆者教授礦山環(huán)境保護、地下水污染與防治等課程的教學實踐，依據(jù)我國礦山環(huán)境保護以及地下水污染與防治等方面的發(fā)展狀況，針對目前我校環(huán)境工程專業(yè)礦山環(huán)境保護和地下水污染與防治課程教學中存在的一些不足，結合國內外高校實踐經驗，提出了教學改革建議。
1我國環(huán)境保護工作面臨新挑戰(zhàn)和新機遇
以我國華北平原冬季霧霾為代表的大氣污染日益引起大家重視，霧霾是我國大氣復合型污染的典型代表，二氧化硫、氮氧化物與揮發(fā)性有機物等污染物復合疊加，顆粒物污染嚴重[3]，而煤炭一直被認為是霧霾的主要原因，但是機動車尾氣以及工業(yè)排污對霧霾的“貢獻”仍存在一定爭議[4]。除了大氣污染，水污染尤其是地下水污染對國人危害最為嚴重。2016年4月水利部公布《地下水動態(tài)月報》指出目前我國河流湖泊水質約有70%不達標，地下水水質約有60%不達標，其中有50%的城市地下水污染在加重，從點狀污染走向帶狀、面狀污染發(fā)展[5]。我國東南地區(qū)城市及工礦區(qū)周邊地下水污染最為嚴重，汞、鉻、錳等重金屬超標嚴重[5]，南方除地下水受重金屬污染外，土壤重金屬污染范圍較大，西南、中南地區(qū)土壤重金屬含量超標嚴重[3]。無論是大氣霧霾污染還是我國南方地下水以及土壤重金屬污染，都與礦業(yè)活動有關。煤炭開采以及煤的燃燒、金屬礦山開采以及冶煉等過程對大氣環(huán)境、土壤環(huán)境以及地下水環(huán)境造成嚴重影響，因此礦山環(huán)境保護工作任重道遠。為突出地礦類高校特色，我校環(huán)境工程專業(yè)增設礦山環(huán)境保護和地下水污染與防治兩門專業(yè)必修課程，分別選擇礦山環(huán)境保護和地下水污染與防治作為教材[6,7]。目前我國出版的《礦山環(huán)境保護》教材或專著共5部，《地下水污染與防治》專著或教材2部，反映我國在礦山環(huán)境保護以及地下水污染與防治方面取得了一定的成就。
2課程教學改革內容與實踐
2.1教學改革思路
環(huán)境工程專業(yè)培養(yǎng)目標的是培養(yǎng)學生掌握系統(tǒng)的環(huán)境工程專業(yè)知識和技能，受到科學研究、應用研究和工程實踐的基本訓練，具有良好的科學素質及一定的研究、開發(fā)和管理能力的科技人才[8]。學生畢業(yè)后能在科研機構、高等學校以及企事業(yè)單位從事環(huán)境保護以及環(huán)境管理工作等，能適應我國礦山環(huán)境保護要求，具有解決實際環(huán)境污染的能力[8]。礦山環(huán)境保護和地下水污染與防治課程作為專業(yè)必修課程，大三學年開設，環(huán)境工程專業(yè)學生已經完成諸如環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境化學、環(huán)境微生物學等基礎課程，同時開設大氣污染控制、水污染控制等專業(yè)主干課程以及環(huán)境地質學以及環(huán)境生態(tài)學等輔修課程，具備了學習礦山環(huán)境保護和地下水污染與防治課程的基礎知識。通過學習這兩門課程，結合已學專業(yè)課程，側重解決礦山活動過程帶來的環(huán)境污染，因此針對這兩門課程進行教學改革。
2.2教學內容改革
目前出版的5部礦山環(huán)境保護教材或者專著，章節(jié)內容形式大致相同，主要針對礦山開采活動過程中出現(xiàn)的大氣污染、水污染、固體廢物、噪聲污染以及生態(tài)破壞等內容展開，所述內容與環(huán)境工程專業(yè)主干課程多有重復，使得學生失去了學習興趣，浪費教學資源。礦山開采活動對周圍環(huán)境影響面積、影響程度最大的是生態(tài)破壞，如礦山廢石堆放場、煤矸石堆放場、尾礦堆放場、地表塌陷地、廢棄采石場以及排土場等，對大氣環(huán)境、地下水環(huán)境以及生態(tài)景觀造成嚴重影響。這些生態(tài)破壞過程伴隨著礦山開采活動全過程，需要具備從礦物賦存、形成，到礦石開采原理及方法以及礦石破碎、篩分以及選礦等一系列知識，對于這些知識和過程的了解和掌握，有利于學生更全面認識礦產資源以及從礦體到成品整個過程廢物的產生過程，從而更有針對性地學習相關污染治理措施，提高學習效率。因此礦山環(huán)境保護教學過程中應補充礦床學、礦物學、采礦學等相關知識，并將重點布置在礦山廢棄地的生態(tài)修復上面，使學生學習并掌握礦山廢棄地立地類型、邊坡固定及工程綠化技術、土壤改良技術、植物物種篩選和配置技術以及土壤種子庫技術，并能開展礦山廢棄地生態(tài)修復質量評價工作[9]，以期畢業(yè)后能快速適應礦山企業(yè)的環(huán)境保護工作。目前出版的2部有關地下水污染與防治教材或專著[7,10]，但是針對本科生的教材還沒有，因此實際課程教授過程往往采用壓縮版的研究生教材[10]。我們在采用本教材上課的過程中發(fā)現(xiàn)我校環(huán)境工程本科專業(yè)所學相關水文地質專業(yè)基礎知識較少，因此在教材講授過程中需要補充環(huán)境水文地質方面的基礎知識，同時學生還需要加強水文地球化學方面的知識儲備和學習。
2.3實踐教學內容改革
與其他學科不同，地球科學是理論性和應用性很強的學科[11]，具有非常濃厚的實踐色彩[12]。目前礦山環(huán)境保護和地下水污染與防治均為理論授課，沒有設置實驗和實踐環(huán)節(jié)，不利于學生更深入地掌握相關知識。結合我校環(huán)境工程專業(yè)實習內容，建議在野外實習地點，如焦作市封山針公園、中州鋁廠赤泥堆放場、焦作電廠王掌河粉煤灰堆放場等地點為學生講解一些廢棄地生態(tài)修復的知識以及目前存在的一些問題；結合我校水文專業(yè)實習基地寶泉水庫，讓學生在現(xiàn)場了解地下水與地表水補給以及地下水運移方面的一些知識，同時針對焦作市淺層地下水污染實際情況，開展野外采樣，并進行實驗室水質分析，引入穩(wěn)定同位素實驗，說明地下水污染物來源以及遷移轉化過程，并采用模擬軟件，模擬地下水運移過程。以野外污染場地和實驗室為主要場所，鍛煉學生實踐能力，培養(yǎng)創(chuàng)新型應用人才[13]。
2.4課堂教學內容改革
目前課程教學以教師授課為主，考核結果主要由期末考試成績和平時課堂考核成績構成。借鑒國外高等學校考核經驗，任課教授課堂講授核心內容，同時給學生指定參考用書。課堂教授過程穿插閉卷考試2次，再加上期中考試和期末考試，整個課程成績由4次考試成績、作業(yè)成績以及課堂考核成績組成，其中課堂考核不再以點名方式進行，代之以課堂小測驗的形式，10分鐘內完成提交，檢驗學生掌握知識的同時，完成課堂考核。
3結論與建議
(1)礦山環(huán)境保護和地下水污染與防治專業(yè)必修課程是最能體現(xiàn)我校環(huán)境工程專業(yè)特色和優(yōu)勢的課程，通過理論學習和野外實踐教學，使學生理論聯(lián)系實際，培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識，為畢業(yè)后從事礦山環(huán)境保護工作打下較好基礎。(2)加強和完善野外實習基地建設，結合現(xiàn)有周邊固體廢物堆放場實習基地，開展環(huán)境生態(tài)修復實驗，豐富實習內容。(3)加強教師隊伍建設，目前從事礦山環(huán)境保護和地下水污染與防治工作的教師人數(shù)少，相關科研工作不多，無法形成科研促教學的條件和氛圍，需要增加具備這方面科研經驗的老師。同時增加這兩門課程的實踐教學環(huán)境，特別是地下水污染與防治課程，結合焦作地區(qū)地下水污染狀況，開展地下水污染研究，讓學生親自參與，提高實踐教學效果。
參考文獻
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作者:張東 楊偉 黃興宇 單位:河南理工大學資源環(huán)境學院
