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摘要：为了提高课程教学成效，文章以“环境化学”课程为例，首先分析了“环境化学”课程教学现状，然后从课程教学改革探索、课程教学改革应用及课程教学改革成效三方面论述了“双一流”建设背景下科教融合教学改革。
关键词：科教融合,“环境化学”课程,“双一流”建设
科教融合始于十九世纪初的德国柏林大学。把科研引入大学，是古典大学蜕变成为现代大学的创新之举[1]，之后美国大学借鉴德国大学的科教融合模式，将科教融合进一步制度化，期间，约翰斯·霍普金斯大学成立了世界首个研究生院，成为研究型大学的发端[2]。世界范围的内科教融合主要有四种模式，即内生模式[3]、嵌入模式[4]、协同模式及延伸模式[5-6]。齐鲁工业大学(以下简称“我校”)属于典型的协同模式科教融合高校，主要通过机构合并形成科教联合体，但各机构又有一定的独立性。
国家“双一流”建设方案为地方高校建设一流大学、一流学科提供了难得的机遇与挑战[7]。科教融合，即科学研究与高等教育的深度融合。从广义上来看，是国家政策方面科技事业与教育事业的相互促进，协同发展；从狭义上来讲，是高等院校将科研与教学有机融合应用于人才培养的新举措[8-10]。一是高校教师通过参与科研，提升科研水平，并将最新的科研成果通过引入课堂、编进教材等形式转化为授课内容，实现课程内容的多维化、立体化，从而着力培养学生的创新精神和创新能力；二是强调科研育人的有效性，通过自主参与科研项目及申报创新创业项目提升学生各方面的能力[11]。
科教融合是人才培养资源整合及人才质量提升的必然选择，同时也是“双一流”建设与高水平大学建设的重要内容；而课程创新与改革则是促进科教融合的前提与基础。“环境化学”是一门具有典型交叉学科特色的课程，理论性强、知识面广，融合了多门基础化学，如有机化学、无机化学、分析化学、生物化学等的内容，因此，针对该课程的研究具有鲜明的学科特色与实践意义，有利于为相关课程的教学改革提供参考。
一、“环境化学”课程教学现状
“环境化学”作为环境类专业的一门专业必修课，是支撑我校环境科学专业的专业核心课程。该课程共有64学时，其中理论教学有48学时，实验教学有16学时。目前，“环境化学”课程教学主要存在以下不足。①课程教学内容设计方面。理论与实践联系不够紧密，重理论、轻实践应用的问题依然存在，理论课堂与实践教学内容有待调整。②课程教学方法应用方面。虽然在教学过程融入了多种教学方法，但还有部分章节的授课偏重于经典讲授模式，未能有效突出学生的主体地位。③课程教学平台建设方面。未能有效利用院所科教融合的优势，尚未建立科教融合教学平台。另外，创新型教学团队中师资队伍的结构还存在不合理因素，学缘结构、梯队建设机制尚未形成。
二、“双一流”建设背景下科教融合教学改革
针对以上问题，结合我校科教融合教学改革实际，依据“环境化学”课程理论教学与实验教学内容特点，以科教融合为目标，构建科教融合教学内容、科教融合教学方法及科教融合教学平台，形成“三位一体”的教学改革体系，并将其应用于课程教学全过程，具体思路与框架如图1所示。
(一)课程教学改革探索
1.科教融合教学内容设计。首先，在教学内容设计中植入科教融合理念，以“环境化学”课程的方法与理论为基础对大气、水、土壤、生物体等环境各圈层的组成与特性进行讲解，强化学生对典型污染物如臭氧、氮氧化物、有机污染物等在各圈层中的转归与效应的掌握，培养学生运用所学知识解决现实生活中环境问题的能力与科研素养；其次，依据科教融合的需求与目标，对实验教学内容进行调整，在重难点章节分别设置基础实验、综合实验与创新实验，强化理论与实践的紧密衔接，将课程的基础性与专业性、科学性与先进性、实用性与创新性相结合，促进学生对知识的理解与掌握；最后，任课教师将科学研究成果融入课程，同时设置创新实验、开放性实验项目，由学生自主组建团队申请项目并进行研究，从而强化学生的主体地位，提升学生的知识整合能力与迁移能力，培养学生的创新精神、创新思维与创新能力。
2.科教融合教学方法探索。教学中，首先要充分发挥“智慧树”与“雨课堂”等线上教学平台的优势，采用“课前预习引领、课中交流促学与课后知识强化”的教学模式；另外，采用模块教学法将课程知识进行梳理，有针对性地调整教学方法，如针对课程中的基础知识模块采用PBL教学法(Problem－Based Learning，问题教学法)，如“环境化学”中各种修复技术的基本原理、修复过程中污染物的降解和消除过程及影响因素等；针对重点与难点知识模块则采用PBL+CBL教学法(Case－Based Learning，案例教学法)，如“环境污染物在环境各圈层的迁移转化规律”“大气中主要的自由基的产生与作用机理”等；针对实验教学，采用PBL+CBL+LBL教学法(Lecture Based Learning，传统讲授法)，如“绿色与低碳环保工艺的设计”等。另外，若课程教学中涉及专业术语，如持久性有机污染物(POPs)、多环芳怪(PAHs)、绿色化学(Green Chem－istry)、低碳(Low carbon)，则采用双语教学法(Bilin－gual Education)[12-13]，通过以上教学方法的有机融合，可重点突出学生的主体地位，增强其学习的主动性与积极性。
3.科教融合教学平台建立。首先，建立教学资源共享平台。基于现有的“双导师”制度，借助导师资源，与济南市“大气污染物监测联合实验基地”合作建立教学平台，同时创建“双导师”型教学队伍，即由学校任课教师担任教学科研型导师、由生态研究所的专家担任科研教学型导师，共同分担教学任务，协同开展课堂与实践教学。例如，在讲授第二章“大气的组成及主要污染物”章节时，组织学生到“大气污染物监测联合实验基地”进行参观实践，学习城市环境空气质量中常见污染物如SO2、NO2、PM10、PM2．5、O3及CO的采样方法、实时监测与分析过程，学以致用；另外，建立包含教师互评(占比30％)、师生互评(占比70％)的考评制度，并在据此考评教学质量的同时，考评学习质量，以促进共享平台的有效运营与管理。其次，建立科研资源共享平台。依据“环境化学”课程多学科交叉融合的特点，利用我校院所融合的内在优势，将学院现有的环境化学与控制技术、废弃物资源化、环境功能材料，与生态所的环境微生物、生态战略，以及生态修复团队进行交叉融合，形成绿色低碳循环发展、环境生态修复与污染控制、环境功能材料制备与应用平台，创建团队教学模式，丰富教学方法，强化科研实践，由团队教师分别承担“环境化学”综合实验与创新实验教学，即在科研平台上开展课程实践教学，把高水平的科研项目、科研成果以创新实验的形式引入课程，提升课程实践的高阶性与前沿性。最后，建立校企资源共享平台。借助我校现代产业学院及校企合作“产学研”一体化平台，通过学业导师与产业导师的项目合作，创建项目教学平台，同时结合“环境化学”课程的章节内容，建立相关的教学案例库，将行业需求与产业发展成果反哺教学，以增强教学的针对性和目标性。例如，在进行第七章“受污染环境的修复”教学时，教师可引入企业生产实际与工程案例，对原位修复与异位修复进行实时讲解与分析，这样通过理论联系实际，既有效增强了课堂的生动性，又强化了知识运用的实际效能，从而能够助力人才培养。
(二)课程教学改革应用
1.突出学生主体地位。在理论知识教学过程中，对于“环境化学”的基础性概念、基础理论与方法，借助智慧树线上录制课程，以学生自学为主，并适时安排线下课堂教学辅导答疑；而对于重难点内容，比如“重金属离子的迁移转化机理”“水环境化学中理论计算”等，教师应在开设线上课程的基础上，引领学生自主查阅相关文献，对这些重难点知识进行先导性预习，然后利用线下课堂对重难点知识进行针对性的剖析与讲解。与此同时，在实践教学中，教师可融入科教融合理念，即在基础实验、综合实验及创新实验过程中，充分发挥学生的主观能动性，要求由学生自主组建科研团队、自主设计实验方案、自主完成实验，并结合查阅科技文献，不断更新和完善实验方案。之后，学生应在实验数据分析与论证的基础上，以口头报告或撰写实验报告的形式分组进行成果展示[14]，并进行自我评价(占比50％)，同时，任课教师和其他各组打分评价(占比50％)，再进行评星定级，可优先选择成绩优秀的小组加入创新团队，参加挑战杯、“互联网+”等竞赛，以赛促学，激励学生学习的主动性与积极性，突出学生的主体地位。
2.强化师资队伍建设。“百年大计，教育为本；教育大计，教师为本”。因此，在“双一流”建设与科教融合背景下，教师队伍建设至关重要[15-17]。教学改革过程中，立足“环境化学”多学科交叉的特点，应逐步形成以环境学、化学、生物学背景的中青年博士为主、具有极强凝聚力和发展潜力的教学梯队；同时，通过参加“环境化学”相关的科研、教学学术会议、研讨课、案例教学等，教师应掌握环境化学前沿动态，积极拓展合作交流渠道，借鉴优质教学资源，带动科研创新、教学研究能力的提升，从而形成一支有丰富教学工作经验、较高学术水平和一定工程实践经验的高质量教学团队。
3.合理利用多平台优势。首先，利用科教融合教学平台进行课程理论与基础实验教学，如“第二章大气环境化学”“第五章生物体内污染物质的运动过程及毒性”等；其次，利用科教融合与“产学研”一体化平台，以真实科研项目与企业真实案例为背景，在开展综合实验与创新实验教学的同时，组织学生申报创新项目，如“高级氧化技术－Fenton法在抗生素废水中的应用研究”等，即以企业真实案例为背景，利用Fenton技术对水体中典型污染物抗生素的去除进行研究，探索最佳工艺参数与降解机理，在实践中提升学生的创新能力；最后，充分发挥平台的人才与资源优势，争取在国家级、省级教研项目及教学教研成果等产出方面取得突破或更大成果，以大项目、大课题、大团队助推课程建设，为科教融合教学改革体系的应用与课程高阶性发展奠定坚实的基础并提供经费保障。
(三)课程教学改革成效
1.课程目标多元化，立德树人为根本。在“双一流建设”背景下，以立德树人为根本，将“环境化学”课程教学目标与思政目标紧密结合，契合了学生解决复杂问题等综合能力养成要求，有效培养了学生的综合素质、实践能力。例如，教师可选取“环境化学”课程第五章“第五节污染物的毒性”这一节教学内容，分组进行模拟课堂教学，结合专业课程“环境毒理学”相关知识进行讲解，从机理上分析原因，从实践创新中寻求解决方法，以提升学生对课堂内容的认识，同时使学生感受分享的成就感与自豪感，从而培养学生的专业自信与科技报国的环保责任担当。
2.课程内容多维化，与时俱进突前沿。“环境化学”课程整体教学过程设置了线上教学和线下教学两部分，同时借鉴其他相关在线优秀理论课程与实践课程资源，并结合我校实际要求对课程内容进行目标的强化与优化，构建了多维化的课程体系。另外，邀请教学、科研共建平台专家、教授进课堂，把最新的科研成果带进课堂、融入课程，激发学生的学习兴趣与创新精神。例如，结合“环境化学”课程第六章“典型污染物在环境各圈层中的转归与效应”这一节教学，举办了题为“持久性污染物(POPs)的昨天、今天和明天”专题讲座，并从科研实践、研究生培养等方面进行交流，在帮助学生拓展知识结构，强化课程重难点知识的前沿性的同时，为学生的未来发展提供了新的思路与方向。
3.教学模式中心化，创新教学与思辨。坚持以学生为中心，因材施教，强化自主学习；利用雨课堂、智慧树等平台实现教学资源的立体化、可视化，有效开展线上与线下密切衔接的全过程教学活动；在“双导师”的指导下开展更高水平、综合程度更高的科研项目实验，有效提升了实践能力和创新思维；另外，根据课程教学需求，充分利用学校、中心、院所、企业等多种教育环境和资源，定期组织学生参加科研、教学平台的实践活动，使以课堂传授知识为主的学校教育与直接获取实际经验、实践能力为主的生产活动相结合，训练了学生解决问题的能力和审辩式思维能力，并将科教融合落到了实处。课程结束后，环境科学专业学生在参加并获得各类竞赛奖项的人数等方面均有了较大提升。近三年，环境科学专业学生获得“挑战杯”国家级铜奖1项，山东省“互联网+”大赛银奖3人次，山东省大学生环保科普创意大赛三等奖1项，主持／参与国家级、省级大学生创新创业训练计划项目10项。
4.教学考核过程化，注重评价有实效。“环境化学”课程采用了多元化的考核方式，将线上学习的多方位评价与线下学习的过程性考核评价进行有机结合，最终成绩包括线上考核(20％)+过程性考核(20％)及期末考核(60％)三个部分。线上考核包括在线学习时长及活跃度(5％)、单元及期末测试(10％)及互动打分评价(5％)；过程性考核包括线下课程课堂表现(5％)、作业完成度(5％)及小组分析报告情况(10％)；期末考核(60％)主要考查学生对于课程专业基础知识掌握及运用能力。同时，学校与学部教学管理督导中心分别组织教学督导组专家通过现场听课与线上听课的方式对教师的授课过程进行考核，评价结果显示：教学过程中以问题导入课程，通过组织讨论的方式激发学生兴趣，引导学生积极参与，可活跃课堂气氛，且授课内容丰富，学生能融会贯通，评分为91分，学生评教为96分，对教师的教学能力给予了充分肯定；另外，结课调查问卷发现，学生认为在学习效果(85％)、社会责任感(100％)、科学思维意识(92％)和环境科学专业认知度(100％)等方面有了明显提升，这样注重考核的过程化与实效性，保证了诊断改进的积极有效。
三、结语
本研究构建了“三位一体”的教学改革方法，并将其应用于“环境化学”课程教学的全过程，其意义在于：一是深入落实了科教融合办学理念，充分发挥了校院科教融合多平台优势，“寓教于研”“以研促教”，推动了教学与科研的深度融合，使科教融合成为我校办学的新常态；二是有效提升了课程教学质量，突出了学生的主体地位，着力提升了学生学习的积极性与主动性，扎实培养了学生的创新精神、创新思维和创新能力等综合素养；三是通过对典型多学科交叉特色课程“环境化学”进行科教融合教学改革，创新课程建设，为深入开展“双一流”学科建设及进行科教融合专业课程教学奠定了理论基础，提供了应用参考。因此，该研究具有典型的学科特色与借鉴意义，可在同类课程、相关专业教学中普遍推广应用。
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