环境科学研究方法混合式教学实践

摘  要：现代社会面临严峻环境问题，急需具备创新和综合分析能力的专业人才。推出环境科学研究方法教改课程，旨在为学生提供全面的环境科学研究工具和方法。课程侧重实践和跨学科培养，致力于培养未来环境科学领域的领袖，让学生深入理解环境科学原理，并通过实际案例分析培养学生。学生将掌握最新的研究技术，培养批判性思维和创新能力，使学生能够独立进行科学研究。采用混合式教学，致力于培养全面发展的环境科学专业人才，使他们能够有效解决环境挑战，为环境保护和可持续发展作出贡献。

关键词：环境科学研究方法；教育改革；学科交叉融合；案例教学；研讨式互动

中图分类号：G640      文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2025）07-0093-05

Abstract： In modern society， environmental issues are becoming increasingly severe， and there is an urgent need for professionals with innovative and comprehensive analytical abilities to address this challenge. To meet the complex environmental challenges of today， we have introduced the Environmental Science Research Methods curriculum， aimed at providing students with comprehensive and in-depth tools and methods for environmental scientific research. The design of this course places a strong emphasis on practicality and interdisciplinary learning， with the goal of nurturing students to become future leaders in the field of environmental science. It guides students in gaining a deep understanding of the fundamental concepts and principles of environmental science， with a special focus on case studies of real ecological systems and environmental issues. Through the use of the latest technologies and tools， students will learn how to conduct environmental research while also cultivating critical thinking and an innovative spirit， enabling them to formulate new research questions and conduct independent scientific research. Using a blended teaching approach， we aim to produce environmental science professionals with a broad knowledge base and practical skills. Our students will be well-equipped to effectively address today's and future environmental challenges， making significant contributions to environmental conservation and sustainable development.

Keywords： Environmental Science Research Methods; teaching reform; interdisciplinary courses; case study; seminar-style interaction

生态文明的建设不仅关系到人民的福祉，也关乎着民族的未来。党的十八大明确提出要大力推进生态文明建设，致力于建设美丽中国，以实现中华民族的永续发展。在当前社会，全球人类生存和发展面临前所未有的严峻环境挑战，包括气候变化、荒漠化的恶化、生态系统的崩溃以及污染等问题[1]。为了应对这些挑战，迫切需要培养具备创新和综合分析能力的专业人才，他们能深入理解环境问题，并运用新兴的研究工具，如人工智能（AI），为可持续的未来贡献智慧。

因此，环境科学教育和研究的重要性前所未有地凸显。在这一背景下，我们引入了环境科学研究方法教改课程，旨在为学生提供全面的环境科学研究工具和方法，以适应复杂多变的环境挑战。这门课程侧重于实践，通过案例分析和实际操作，学生将能够应用所学的知识和技能来解决真实世界中的环境问题。我们相信，这种实践导向的教育方法将使学生能更好地面对未来的挑战，并激发他们的创新潜力，为全球环境问题的解决作出积极的贡献。

一  环境科学课程建设综述

（一）  环境科学研究方法历史回顾

环境科学的起源可以追溯到十九世纪五十年代，当环境问题逐渐演变为全球性重大挑战时，它标志着20世纪科学的重大突破，融合了多领域的自然科学和社会科学。环境科学研究方法是一系列技术和方法，用于探索、分析和理解自然环境、人类与环境互动以及环境问题。这些方法有助于获取、整理、解释和应用环境信息，以指导环境保护、可持续发展和资源管理政策和实践[2]。

古代的环境科学研究方法侧重于定性研究，依赖于自然观察和经验积累。例如，古代农民根据土壤和气象条件来决定种植作物，虽然简单但主观。18—19世纪的工业化引发了一系列环境问题，推动了定量化分析方法的应用，如采样和实验室分析，这相对科学但较单一。20世纪中期，计算机技术的崛起为环境科学研究方法带来了重大变革。数值模型成为重要工具，用于气象预测、水文模拟等。模拟与建模有助于更好地理解自然系统、预测自然灾害、减轻环境影响和评估资源管理策略。自20世纪90年代以来，遥感技术广泛应用于环境科学[3]，卫星和无人机提供了广泛的地表数据，对监测环境变化至关重要[4]。此外，分子生物学和生态学的进步也推动了环境科学研究方法的发展，使我们能够深入研究生物多样性、生态系统中的基因交流，以及种群生态学、生态系统生态学和景观生态学等不同层次的生态学研究方法。总之，环境科学研究方法的演进得益于科学技术进步，为更深入理解和解决环境问题提供了有力工具。

（二）  环境科学研究方法在环境学科教育中的重要性

随着环境问题的加剧，环境科学研究方法成为解决挑战的关键工具。它为环境科学的发展提供了框架和指导，已成为解决当今环境问题和协调生物环境关系的关键工具，受到广泛关注和重视。环境科学研究方法不仅仅是理论知识的传授，更是实际问题解决的关键。

首先，环境科学研究方法培养了高素质的环境科学人才。学生通过学习和实践，能够掌握如何运用科学方法和工具来进行环境研究，能够设计和执行环境研究项目，有效地收集和分析数据，深入地理解和解决实际环境的问题。此外，这门课程培养了学生的科学思维和创新能力，理解不同学科之间的交叉关系，促进不同学科之间的交叉合作，从而更全面地分析环境问题，为培养高素质的环境科学人才奠定基础。

其次，环境科学研究方法推动了环境科学的发展。通过开展环境科学研究方法，可以更好地了解环境问题的本质和规律，促进环境保护和可持续发展，推动环境科学的研究不断深入。例如，利用数值模拟法，可以更好地预测环境发展趋势，从而采取相应的措施来应对环境问题。

最后，环境科学研究方法的学习和实践可以提高学生的环境保护意识。通过深入了解环境问题的严重性和紧迫性，增强人们对环境保护的认识，激发学生积极参与环境保护行动的热情。例如，学生可以通过实践活动，深入了解环境问题的现状及其对人类和自然界的影响。这种亲身经历可以激发学生的环保意识，使他们更加关注和珍惜环境资源。

（三）  环境科学研究方法的传统教学模式概述

环境科学研究方法的教学模式一直在不断更新，传统的教学方式以老师讲授为主，学生的参与较少，具有一定特点，如老师主导、学生被动、内容复制和知识传承等，对学生的要求较高。然而，环境科学领域的研究日新月异，传统课堂已无法满足学生对大量知识的需求，因此需要采用多种途径增加课程的信息量。一些高校教师已经开始采用“问题教学法”，以问题为核心，鼓励学生自主探究，进行“再发现”和“再创造”，培养他们发现和解决问题的能力，提高了教学质量并培养了学生的创新思维和综合素质。随着多媒体技术的发展，现代网络技术为师生间的交流提供了理想的平台[5]。很多高校教师已经开始利用在线平台，如“雨课堂”。学生可以方便地获取教学资源，如课程简介、教师简介、教学大纲、教材、图片和视频材料等。这些丰富的网络教学资源有利于学生进一步消化课程知识[6]。同时，教师可以在网络平台发布作业和调查问卷，通过学生反馈来及时调整教学方式，建立起教师与学生之间的实时交流平台[7]。

二  环境科学研究方法教学模式分析

（一）  教学内容和教学现状分析

高校的环境科学研究方法课程主要涵盖实验、调查、模拟、统计、数学、生态遗传、数值仿真模拟和AI智能分析等内容。其中，实验方法是环境科学研究的基石，通过精准的设计和执行实验，揭示环境问题的本质和规律，从而更好地理解环境系统的复杂性；调查方法是了解环境问题的现状和影响的重要手段，包括野外调查和问卷调查等，帮助科学家获取关键信息，了解问题现状；模拟方法是通过建立数学模型，预测未来环境变化和评估政策措施影响，为决策制定提供科学依据；统计和数学方法则能够分析大量数据，揭示隐藏在数据背后的模式，量化环境问题的风险和趋势；生态遗传方法涉及生物多样性和生态系统演化研究，有助于理解生态系统中不同物种之间的相互作用和适应性；数值仿真模拟方法能够模拟环境系统的动态变化，为模拟气候变化、水资源管理和生态系统健康等提供支持；AI智能分析方法已成为处理大规模环境数据的关键工具，机器学习和人工智能技术能够自动分析、分类和解释环境数据，提高问题解决的效率和准确性。

然而，近年来在高校环境科学研究方法课程和学生学习中仍存在许多问题：第一，理论知识与实践结合不足。这门课程具有广泛的跨学科性质，涵盖了数学、化学、生物和物理等多个领域，并注重实际应用。然而，现行课程偏向理论，缺乏实践教育，导致学生难以将理论知识应用于解决实际环境问题。因此，需强化实验设计和数据分析的实际操作，以培养学生深刻理解理论知识和应用的能力[8]。第二，教学内容滞后，未能及时反映新兴技术和方法的发展。环境科学研究方法不断演进，新技术和新方法不断涌现，如AI技术在环境科学中的应用日益重要。为此，课程内容应与时俱进，引入最新研究成果，鼓励学生参与科研项目，跟踪前沿领域的最新趋势。第三，教学内容与现实需求脱节，需更密切地关注社会需求、行业发展和前沿研究。通过与行业人士合作、邀请专业专家授课、参与科研社群等方式可确保课程内容与学生未来的职业发展和社会需求保持一致。因此，改进课程设计、注重实践教育、及时更新内容，与实际需求保持一致，都是解决这些问题的关键步骤。