环境科学导论
环境科学导论
环境问题产生根源（原因）环境问题多种多样，归纳起来有两大类：一类是自然演变和自然灾害引起的原生环境问题，也叫第一环境问题。
如地震、洪涝、干旱、台风、崩塌、滑坡、泥石流等。
一类是人类活动引起的次生环境问题，也叫第二环境问题和“公害”。
次生环境问题一般又分为环境污染和环境破坏两大类。
如乱砍滥伐引起的森林植被的破坏、过度放牧引起的草原退化、大面积开垦草原引起的沙漠化和土地沙化、工业生产造成大气、水环境恶化等。
目前环境问题到目前为止已经威胁人类生存并已被人类认识到的环境问题主要有：全球变暖、臭氧层破坏、酸雨、淡水资源危机、能源短缺、森林资源锐减、土地荒漠化、物种加速灭绝、垃圾成灾、有毒化学品污染等众多方面。
产生机制（1）全球变暖：全球变暖是指全球气温升高。
近100多年来，全球平均气温经历了冷－暖－冷－暖两次波动，总得看为上升趋势。
进入八十年代后，全球气温明显上升。
1981～1990年全球平均气温比100年前上升了0.48℃。
导致全球变暖的主要原因是人类在近一个世纪以来大量使用矿物燃料（如煤、石油等），排放出大量的CO2等多种温室气体。
由于这些温室气体对来自太阳辐射的短波具有高度的透过性，而对地球反射出来的长波辐射具有高度的吸收性，也就是常说的温室效应"，导致全球气候变暖。
全球变暖的后果，会使全球降水量重新分配，冰川和冻土消融，海平面上升等，既危害自然生态系统的平衡，更威胁人类的食物供应和居住环境。
(2）臭氧层破坏：在地球大气层近地面约20～30公里的平流层里存在着一个臭氧层，其中臭氧含量占这一高度气体总量的十万分之一。
臭氧含量虽然极微，却具有强烈的吸收紫外线的功能，因此，它能挡住太阳紫外辐射对地球生物的伤害，保护地球上的一切生命。
然而人类生产和生活所排放出的一些污染物，如冰箱空调等设备制冷剂的氟氯烃类化合物以及其它用途的氟溴烃类等化合物，它们受到紫外线的照射后可被激化，形成活性很强的原子与臭氧层的臭氧（O3）作用，使其变成氧分子（O2），这种作用连锁般地发生，臭氧迅速耗减，使臭氧层遭到破坏。
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环境科学导论一、环境的基本特征P7⒈环境的整体性，⒉环境资源的有限性，⒊环境的区域性⒋环境的变动性和稳定性⒌危害作用的时滞性⒍价值性二、环境问题的产生与发展（目前的环境问题）P11产生：随着人类社会和经济的发展而产生的环境问题的产生和发展可以分为三个阶段：⒈生态环境的早期破坏阶段⒉近代城市环境问题阶段⒊当代城市问题阶段当代的环境问题：全球的环境问题1、人口问题2、资源问题：土地、森林、水资源等。
3、生态破坏：土地退化、水土流失、沙漠化、物种消失等。
4、环境污染：温室效应、臭氧空洞、酸雨、海洋污染等。
中国的环境问题：1、生态环境问题（1森林（2草原（3土地（4）旱涝（5水资源2、环境污染严重1大气2水体3噪声4）固体废物三、生态系统P39概念：在一定的时间和空间范围内，由生物群落及其环境组成的一个整体，该整体具有一定的大小和结构，各成员借助能量流动、物质循环、和信息传递而相互联系、相互影响、相互依存。
，并形成具有自组织和自调节功能的复合体。
四、生态系统的结构P43构成生态系统的各组成部分，各种生物的种类、数量和空间配置，在一定时期内均处于相对稳定的状态，使生态系统能够各自保持一个相对稳定的结构。
主要有空间结构、时间结构和营养结构。
五、生态系统的基本功能P44 ⒈物质生产⒉能量流动⒊物质循环⒋信息传递六、物质循环（主要的化学元素循环过程）P48七、信息传递P541）营养信息：食物链、食物网可视为一种营养信息的传递系统。
食物链中任一环节出现变化，都会发出一个营养信息，对别的环节产生影响。
（2）物理信息：通过声音、光、色彩等物理现象传递的信息。
与植物有关的物理信息主要是光和色彩。
动物间的物理信息十分活跃和复杂，它们更多地使用声音信息。
3）化学信息：生物在某些特定条件下，或某个生长发育阶段，分泌出的某些特殊的化学物质，这些分泌物不提供营养，而是在生物的个体或种群间传递某种信息。
这些分泌物即称为化学信息素或生态激素。
环境科学导论
第一章1、环境：环境是指以某一事物为中心而存在于周围的事物。
在环境科学中，指的是以人类为主体的外部世界。
中国以及世界上其他国家颁布的环境保护法规中，对环境一词所作的明确具体界定，是从环境科学含义出发所规定的法律适用对象或适用范围，目的是保证法律的准确实施，它不需要也不可能包括环境的全部含义。
2聚落环境：是人类群居生活的场所。
是人类利用和改造自然而创造出来的与人类关系最密切、最直接的生存环境。
按其性质、功能和规模大小可分为居室环境、院落环境、村落环境和城市环境等。
3、环境问题：是指由于人类活动所引起的环境质量变化，以及这种变化对人类生产、生活以至健康和生命造成危害的问题。
4、环境破坏：又称生态破坏，人类活动引起生态退化及由此而衍生的有关环境效应，他们导致了环境结构与功能的变化。
5、环境污染与干扰:：环境污染是指由于人类活动产生的物质排放进行环境中，对环境的结构与功能造成破坏或影响；环境干扰是指由于人类活动产生的能量排放进入到环境中，造成环境结构的破坏和环境功能的受损。
6、酸沉降：指大气中的酸性物质（主要是H2SO4、HNO3 及其前体物SOx, NOx等）通过降水(包括雨、雷、霜、雹、雾、露等形式)或在气流作用下直接迁移到地表造成污染的现象。
7、ODS：破坏臭氧层物质，包括氯氟烃（CFCS）、哈龙（Halon）、四氯化碳（CCl4）等，进入平流层后会打破紫外线作用下的O2和O3之间相互转化的平衡，使臭氧浓度下降，从而使地球表面受到的紫外线辐射增强。
8、生物多样性:是生命有机体及其借以存在的生态复合体的多样性和变异性(McNeely 等1990) 。
确切地说生物多样性是所有生物种类、种内遗传变异和它们的生存环境的总称，包括所有不同种类的动物、植物和微生物以及它们所拥有的基因，它们与生存环境所组成的生态系统。
生物多样性包含遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性三个层次。
一、选择题：1、下列属于环境干扰范畴的环境问题是：噪声污染2、下列公害事件由镉引起的是：爱知米糠油事件3、酸雨一般泛指pH值小于(5.6 )的雨、雪或其它形式的大气降水4、全球三大酸雨区不包括。
环境科学导论绪论
人们共同关心的影响范畴大和危害严重的环境问题有三类：
全球性的环境问题
温室效应、臭氧层破坏、酸雨
大面积的生态破坏
突发性严重污染事 件迭起
土地荒漠化、森林面积减少、 生物多样性锐减。
十大污染事件、有毒化学品的 扩散
环境问题第一次高潮与第二次高潮比较
第一次高潮
第二次高潮
影响 工业发达国家，小
范围
范围、局部性环境 污染问题。
第三节 环境科学
什么是环境科学？
是一门研究人类社会发展活动与环境（构造和状态）演化 规律之间互相作用关系，谋求人类社会与环境协同演化、持 续发展的途径与办法的科学。
环境科学的研究对象— “人类-环境”系统 环境科学的重要任务
研究在人类活动的影响下，环境质量的变化规律和环境变 化对人类生存的影响，以及保护和改善环境质量的理论、技 术和办法。
次生环境问题，也叫第二环境问题：
重要指人类对自然资源运用的不合理和对废弃物解决的不当，以及由于生 产发展和人口膨胀所带来的生态破坏与环境污染。
环境污染
环境污染——由物质引起的污染。
特点：污染源停止排出污染物以后，污染并不 马上消失，还会存在很长的一段时间。
环境干扰----由能量作用引起的不良影响。特 点：干扰源停止排出能量以后，干扰立即或 很快消失。如噪声、热、电磁干扰。
相互 两者很难截然分开，它们之间相互影响、相互作 联系 用，彼此叠加，形成“复合效应”，进而使环境
问题更加复杂。
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第二节 环境问题
环境科学所研究的环境问题重要是指：
环境问题的产生和发展
环境问题的发展变化，大致上经历了四个阶段： ● 环境问题萌芽阶段（人类出现-工业革命） ● 环境问题的发展恶化阶段（工业革命-20世纪40年代） ● 环境问题的第一次高潮（20世纪50-60年代） ● 环境问题的第二次高潮（20世纪70年代后）
环境科学导论
环境科学导论第一章一、人类的环境广义的环境：某一中心事物的周围事物，即这一中心事物的环境。
环境：以人类为主体的外部世界，即人类赖以生存和发展的物质条件的整体，包括自然环境和社会环境。
环境科学：以“人类-社会”系统为其特定的研究对象，研究“人类-社会”系统的发生和发展，调节和控制，改造和利用的科学。
自然环境：直接或间接影响到人类的一切自然形成的物质，能量和自然现象的总体。
人工环境：由人类活动而形成的环境要素，包括人工形成的物质能量和精神产品，一集于人之间的关系。
二、环境要素与环境质量1.环境要素：又称环境基质是指构成人类环境整体的各个独立的，性质不同的而又服从整体演化规律的基本物质服务。
2.属性：a最差限制率b等值性c整体性大于各个体之和d出现先后，互相联系，互相联系3.环境质量污染资源合理利用与否人们的文化状态三、环境的分类四、环境的功能特性1.整体性2.有限性a环境容量b环境自净能力3.不可逆性4.隐显性5.持续反映性6.灾害放大性第二章当代世界环境问题一、环境问题环境问题：1）广义定义：由自然力或人力引起生态平衡剖坏，最后直接或间接影响人类的生存和反正的一切客观存在的问题2）狭义定义：只是由于人类的生产和生活活动，使自然生态系统失去平衡，反过来影响人类生存和发展的一切问题生态学：是研究生物有机体与其周围环境（包括生物环境和非生物环境）之间相互关系的科学。
二、环境问题的分类原生环境问题：由自然力引起的次生环境问题：a生态破坏：乱砍乱伐，过度放牧b环境污染：环境污染，环境干扰三、环境问题的发生和发展1.原始文明自然界中的人2.农业文明生态破坏3.工业文明局部的生态破坏与环境污染并存4.现代文明全球性大气四、环境问题的性质与实质1.性质 1）不可根除和不断发展的属性2）其范围广泛而全面，存在于生产全部领域中3）对人类行为具有反馈作用，使人类的生产方式、生活、思维4）可控性2.环境问题的实质社会问题经济问题五、解决环境问题的根本途径1.控制人口，加强教育，提高人口素质2.增强环境意识，强化环境管理3.经济实力4.科技进步六、当前世界关注的全球环境问题1.全球环境问题：全球变暖，臭氧层破坏，酸沉降2.发达国家的环境状况两个基本点a环境质量有了明显改善b仍有许多环境问题有待解决，并又出现了一些新的环境问题第三章生态学基础1.生态学：是研究生物有机体与其周围环境（包括生物环境和非生物环境）之间相互关系的科学2．种群：栖息在同一地域中，同种个体的复合体。
环境科学导论
《环境科学导论》课程教学大纲一、课程基本信息课程代码：260409课程名称：环境科学导论英文名称：Introduction of Environmental Science课程类别：专业基础课学时：45学分：2.5适用对象: 环境科学专业本科考核方式：考试先修课程：无机及分析化学、有机化学、物理化学、普通物理学等。
二、课程简介环境科学导论是环境科学专业的专业基础课，是学生学习后继课程的基础，也是学生必须掌握的基本内容之一。
本课程以环境基本规律为主线，分别从人口与环境、大气环境、水环境、土壤环境、物理环境、生物环境、人居环境、景观环境以及可持续发展等方面，多方位、多层次、多角度地阐述人类与环境之间的相互作用原理，既传授近几十年来环境科学研究的主要科学成就，也讲述环境科学基础理论的最新研究成果，以适应21世纪社会经济发展对环境类人才培养的需要。
三、课程性质与教学目的《环境科学导论》是高等学校环境科学和环境工程专业开设的一门专业必修基础课程。
其教学目的是使学生对环境科学学科有一个综合系统的认识，理解环境科学是一门多学科交叉渗透而成的新兴学科，明确环境科学的研究范畴、任务和当前人类面临的主要环境问题；弄清环境污染和环境破坏的机制，了解污染物的危害；掌握人与环境关系基本原理；了解环境污染防治的基本途径和环境管理体系；掌握环境科学的基础知识及其应用研究的发展领域，了解世界环境状况，人类面临的环境挑战及环境学科发展的新动向和新成果，为后续专业课程的学习打下必要的环境研究技能基础。
四、教学内容及要求第一章绪论（一）目的与要求1．掌握环境的概念，了解环境的多样性。
2．掌握人类与环境的辩证关系3．了解环境规律、环境科学的基本概念4．了解环境科学的内涵与外延（二）教学内容第一节环境的概念主要内容：人类环境、自然环境、人工环境。
第二节环境的多样性主要内容：自然环境的多样性、人类需求与人类创造多样性、人类与环境相互作用的多样性。
《环境科学导论》课件
我们的世界面临着前所未有的环境挑战。了解环境科学导论是为了更好地保 护我们的地球和未来。
什么是环境科学导论？
环境科学导论是探究环境科学的基本理论和前沿领域，经过系统讲解环境问题的种类、形成及其危害， 从政策、法律、行业等多角度全面阐释环境科学知识。
环境污染的种类和来源
1 大气污染
工业排放、交通尾气、农业活动
环保法律和政策的概述
法律
《中华人民共和国环境保护法》等法律为环保提 供了法律支持。
政策
政府的环保政策包括即将发布的碳中和计划，推 进清洁能源发展等。
环境科学导论的应用和前景
应用
为环保产业和相关产业提供专业技术支持。
前景
随着环境问题的加剧，环境科学导论具有广 阔的前景和应用前景。
结论和总结
1
环境科学导论重要性
3 土壤污染
化肥农药使用、工矿企业废弃物堆放
2 水体污染
人类生活排放、农业排水、工业废水
4 噪声污染
交通、机器等噪音
全球气候变化的影响和应对措施
影响
导致海平面上升、极端气候事件增多、物种灭 绝等严重后果。
应对
• 减少温室气体排放； • 加强自然保护，包括复绿、种树等； • 推广清洁能源和智能交通； • 开展碳汇与排放交易等。
环境科学导论是保护环境、减少污染、促进可持续发展的重要手段
2
环境科环境问题的种类、形成及危害
3
环境科学导论应用和前景
为环保产业和相关产业提供专业技术支持
环境科学导论
一、名词解释环境：是指影响人类生存和发展的各类天然的或经过改造的自然因素的整体。
环境要素：又称环境基质，是指构成人类环境整体的各种性质不同而又服从整体演化规律的基本物质组分，分为自然环境要素和认为环境要素。
环境结构：环境的各个独立组成部分在空间上的配置。
是描述总体环境的有序性和基本格局的重要概念，即环境要素的配置关系。
地球环境：指大气圈中的对流层、水圈、土壤圈、岩石圈和生物圈，又称全球环境。
环境问题：任何由自然或人类引起的生态平衡破坏，最后直接或间接影响人类的生存和发展的一切客观存在的问题，都是环境问题。
全球变暖问题：是指大气成分发生变化导致温室效应加剧，使地球气候异常变暖。
温室效应：大气能使太阳短波辐射到达地面，但地表向外放出的长波热辐射线被大气吸收，使地表与低层大气温度增高的现象。
生物多样性:生物多样性是生物及其与环境形成的生态复合体以及与此相关的各种生态过程的总合。
酸雨：PH小于5.6的雨、雪、霜、雾或其他形式的大气降雨。
持久性有机物：是指人类合成的能持久存在于环境中、通过生物食物链（网）累积，并对人类健康造成影响的化学物质。
荒漠化：是由于大风吹蚀，流水侵蚀，土壤盐渍化等造成的生产力下降或丧失。
沙漠化土地：包括了沙漠边缘在风力作用下沙丘前移入侵的地方以及由于植被破坏发生流沙活动的沙丘活化地区臭氧层：距地面15~50千米高度的大气平流层，集中了地球上约90%的臭氧，其主要作用是吸收短波紫外线。
气候变化：是指气候平均状态统计学意义上的巨大改变或者持续较长一段时间的气候变动。
全球变暖问题：指大气成分发生变化导致温室效应加剧，使地球气候异常变暖。
臭氧层：距地面15-50km高度的大气平流层，集中了地球上约90%的臭氧，这就是“臭氧层”。
臭氧层空洞：大气平流层中臭氧浓度大量减少的空域就形成臭氧层空洞。
生态系统多样性：生物圈内生境、生物群落和生态系统多样性。
酸雨：酸雨指的是ph值小于5.6的雨、雪、霜、雾或其他形式的大气降水。
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关于通选课“环境科学导论”
——致北大《学术风》杂志
我们生长在一个古老文明、人口密集并正处于迅速“工业化（industrializing）”“发展中（developing）国家”，一个多年谋求现代化（modernizing）的并取得了GDP“持续快速增长”奇迹的亚洲大国，这正是西方主持的“现代”文明坐标体系中的中国。
百年的贫弱屈辱和当代不可逆转的“市场与工业”文明前进的时代潮流使中国别无选择地沿袭“industrializing＝modernizing＝developing”这一当今西方发达国家所走过的“发展”路径。
今天，奔走在西方社会过去百年间走过的这条发展“单行线”上的我们，似乎还没有完全意识到，这条路径两旁的“景物”已于当年大不相同：原先路旁曾参天的“大树”现已所剩无多，曾经富足供给的各种自然福利资源已越发稀缺，空气和水都已不再纯净透明……。
因此，我们课上讨论：那条基于西方发达国家经验的、表征“经济发展－环境质量”关系的倒U形的库兹涅茨曲线1能否还适用于今天的中国？中国当今频发的环境污染事件与世界环保历史上“八大公害事件”之间存在着怎样的时空关联？
全球化是当今人类社会发展的主题，区域经济和社会发展水平的巨大差异是当今时代的现实。
全球化为走在这条“单行线”的中国带来了更大的推动力以及“世界工厂”的“美誉”，但陶醉在“致富和增长”气氛中的人们近来却越发感到：资源补给日趋紧张，日渐乌浊的空气让人乏力的同时也愈发使得“单行线”尽头原似“光明”的前景变得阴暗和模糊。
更让“世界工厂”中的“工友们”茫然的是：在举国繁乱嘈杂、乌烟瘴气中日夜奔忙之后，收获的却只是相对于发达国家国民1/5～1/10的收入，而生活在地球另一边已处于“后工业”和“知识经济”时代中人们，享用着“世界工厂”持续供应的廉价而舒适的衣裤鞋袜，在安宁清洁的工作室里边品咖啡边轻移鼠标却可从容地获得巨大的财富。
我们似乎已意识到，技术和知识创新已经成为领先时代的主导“资源”，决定着经济、社会和环境系统的演化，而上述资源的“钥匙”却牢牢掌握在人家的手里……。
因
1注：以人均GDP增长和环境恶化程度分别为横坐标和纵坐标，基于西方发展历程，表现出：环境质量先随人均GDP增长而恶化，当后者达一定水平时（例如人均GDP达到3000～4000美元），环境恶化趋势呈现缓和并随人均GDP的增长而逐步改善，由此呈现倒U形曲线。
此，我们课上讨论：我们是否对中国20多年来GDP高速增长的背后和前景有着一个深刻的内在认知？最新公布的最保守估计上千亿的年环境污染经济损失究竟意味这什么？在当今西方掌控技术而主导的全球化时代，在这一社会发展水平和利益失衡的世界，中国的环境问题的根源和出路在哪里？
环境科学导论正是力求在以上时空背景下向同学们逐步展开对环境问题的科学认识，给予北大的学子能以时代的纵深和国际的视野走进环境科学。
这种强烈的愿望一方面源于我从本科到博士的环境科学专业跨领域学习和数年来文理交叉的环境科学研究工作的经验和思考，另一方面源于我近几年来多次作为中国政府代表团成员及咨询专家参加国际环境公约谈判的亲身经历和体会2。
环境科学是一门自然科学、人文社会科学和技术科学交叉的综合性学科，其核心内涵在于对人类活动（经济、社会和政治等各种行为）与生态环境之间作用关系及其调整的探索。
显然，在这样一个学科门类综合的系统性学科中没有标准答案，因为它是一门在实践中不断发展的科学。
因此，在我看来，环境科学的核心思想在于一种系统和综合，这一边缘、交叉性科学注定没有太多深奥莫测的原理，因为其内在原理几乎都可以回溯到各个自然与社会科学基础学科之中。
在21世纪的今天，环境保护与可持续发展已经成为时代的重大主题，无论任何专业的每一位大学生都理应具备的环境科学的基础知识；更为重要的是，在信息多元、知识爆炸的网络时代，系统和综合的视角和思维训练具有真正价值，而环境科学正可以给予同学们这样的思维锻炼。
在本课程希望至少起到的以上两个相辅相成的作用中，我更加注重后者。
因为在信息网络技术如此发达的时代，课程各个“知识实体”（如臭氧层破坏或水体富营养化等机理）几乎可以随时在网络上搜索获取，但其越发容易随着新的信息摄入和知识学习而遗忘，而仿如一条“丝线”般贯穿其中的对于环境问题的科学认知和系统化的思考，却是对每个人而言具有持久生命力的。
课程设计成五个部分，主题依次为：“环境问题、环境科学与中国环境问题”、“自然生态系统与人类社会”、“环境与健康”、“环境污染机理与控制方法”、“全
2本人曾先后获得环境化学专业学士、硕士学位，主要从事温室气体甲烷的稻田排放监测、模型估算及同位素组成等大气环境化学方向研究；攻读博士学位期间，由环境化学方向转为环境政策及环境管理研究方向，现主要从事国际环境履约政策和化学品环境管理等方面研究。
2003～2007年，先后多次作为国家环保总局政策咨询专家和中国政府谈判代表团成员身份赴瑞士日内瓦以及乌拉圭、塞内加尔等国参加《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》国际谈判会议，进行相关国际环境政策考察。
球环境问题与国际公约”、“环境政策与管理”，力求囊括环境科学的各主体分支学科（环境生态学、环境化学、环境毒理学、环境工程学和环境管理学）的最基本原理，同时还包含城市生态学、人口学和资源科学这三个与环境科学紧密联系的学科的基础知识（含在第二章中）。
关于通选课的深度与广度向来存在各种不同理解和争论，但我的理解是，北大学子需要对环境科学具备一定的专业眼光，以及自然与人文社会科学交融的思想与知识，因此，课程一直努力的方向是：一方面，应避免让本门环境类通选课程只停留在“科普”、“环境意识”、“新闻”及“感性”层面上；另一方面，要通过多媒体及专题手段，让文科同学都能理解课程所包含的自然科学与技术原理，让理科同学环境政策和环境管理的丰富内涵。
此外，在全球化和中国正走进国际主流社会的形势下，北大学子更应具备国际化的眼界、知识和认知能力，因此，除采取国外通用教材外，课程还强调中国及发展中国家与发达国家之间在环境保护各方面问题上的对比，反映国际环境保护的现实与动态。
我现深刻地体会到，课程思想和内容设计只是基础，课堂讲课确是一门需要不断探索和总结经验的高超艺术，尤其在当今信息量异常丰富且瞬息万变、需要扩大“点击率”和集中“注意力”的网络时代以及课程云集的北大讲台，需要持久的精力投入。
我在2004年开始尝试改革原有略显“僵化”的教学内容和授课方式，获得同学们较多肯定的是丰富的知识量、条理清晰的PPT、精选的教学短片和热烈的课堂讨论等，因而连续获得了良好的选课反馈；但是，课程不提供课堂讲义的做法备受同学争议，企求有限时间里知识传播量最大化而“多点开花”、“喋喋不休”课堂风格压制了同学听课的主动性；此外，还收到关于未设课程交流网站、考试方式死板、评分过于严格等等批评和建议。
我愿虚心接受这些意见和建议，并在未来的课程中不断加以改进。
最后，欢迎同学们走进“环境科学导论”的课堂，继续提出宝贵意见，我也愿投入更大的精力，不断完善本课程，并将其建设成为持续让广大同学欢迎和满意的一门通选课。
刘建国于2006年10月应北大学生会《学术风》约写。