环境科学专业《环境生物学》教学改革与实践
《环境生物学》是环境科学专业的专业基础课，是一门理论性和实践性都很强的课程。本文针对目前课程教学过程中存在的问题，对课程的教学内容、教学方法、实践教学及考核方法等进行了改革和实践，并取得了良好的教学效果。
东北林业大学环境科学专业按照培养具有创新精神和实践能力的应用型高级人才的办学宗旨，十分注重学生创新能力和实践能力的培养，而在学生培养过程中加速推进课程的教学改革势在必行。因此，认真分析课程现状，积极推进教学改革，不断提高教学质量，是教师义不容辞的责任。《环境生物学》是从环境科学专业设立之初开始就开设的专业基础课，共2学分，32学时，该课程为学生进一步学习《环境监测》《污水处理》《固体废弃物处理与处置》等专业课程提供了必需的生物学理论基础。学生能否掌握该课程的基本理论与方法对学生学习后续专业课程以及开展毕业课题等方面有着重要的作用。该学科涉及知识面较广，需要有广泛的自然科学根基。同时，环境生物学的理论知识、研究方法、技术手段不断推陈出新，日益呈现出高度综合化的发展趋势。所以，怎样在新进展与经典原理方法间进行选择、使学生既有效地学到基础知识，又为其进一步深入学习、研究打下坚实的基础，以及如何在有限的学时范围内，提高该课程的教学质量，培养学生主动获取知识和解决实际问题的能力等是每一个环境生物学教育工作者都要面临的一项艰巨任务。在环境科学专业《环境生物学》课程的教学过程中，结合本专业培养目标对当前教学内容和教学方法等方面进行了改革和实践。
一、教学内容的调整环境生物学是研究生物与受人类干扰的环境之间相互作用规律及其机理的科学，是环境科学中最活跃的一个分支学科，其研究范围不断外延、扩大，并与其他学科之间不断交叉、融合。因此，在环境生物学教学中，选择合适的教材对教学目标的实现是至关重要的。教学实践中，通过对国内知名院校通用的几本教材进行比较，选用高等教育出版社“面向21世纪课程教材”系列孔繁翔主编的《环境生物学》作为授课教材，同时以王建龙的《现代环境生物技术》和岳莉然的《环境生物学教程》作为参考教材。《环境生物学》教材包括环境污染的生物效应和生物净化两大部分，较好地体现了环境生物学的基本内涵，知识性强，概念严谨，结构紧凑，适合作为环境科学专业本科生教材使用。然而在多年的教学过程中，笔者发现该教材内容与环境专业其他课程的授课内容出现了重叠现象，如与环境毒理学中“环境化学物的毒性及其评价”，与环境化学中“环境污染物在生物体内的浓缩、积累与放大”与环境微生物学中的“污染环境的生物修复”等，一定程度上造成教学资源的浪费。为了避免教学内容在不同课程中的重复，同其他课程的老师一起对教学内容重新进行了制定和分配，在保证课程教学内容完整性的基础上，对于一些重复的内容进行删减和淡化，一些难度不大的内容可做复习或自学，从而使教学内容能尽可能突出重点，主次分明。环境生物学知识更新速度很快，一批最新的研究成果不断孕育和形成，再好的教材也无法跟上科技的发展速度。因此，在注重对学生传授环境生物学基础知识和基本理论的基础上，把反映本学科的最新研究进展引入课堂，从而做到教学中及时补充新知识、新技术和新工艺。比如，讲解生物修复内容时，介绍陈同斌利用重金属超富集植物蜈蚣草在湖南、广西建立植物修复基地并取得良好效果的报道;讲解微生物对有机污染物的降解时，介绍“让能吃油的细菌变成海洋环保卫士”的报道;在讲解细胞工程时，引入欧洲科学家开发基于抗体的污水处理技术的案例;讲解生态工程内容时，引入成都、深圳等地人工湿地系统处理污水的成功案例;讲解有害物理因素的生物学效应时，引入日本311大地震引发的核泄漏对全球生态环境的影响和破坏等等。通过结合科技前沿，并将其以学生可接受的方式贯穿到基础知识的教学中，不断丰富教学内容。
二、教学方法的改革教学改革的根本目的是提高教学质量，教学方法的改革不仅是教学内容的重要保证，而且关系到人才的创新精神和创新能力的培养。我国多年来的传统教学习惯是老师讲、学生听的灌输式教学。为了充分发挥学生学习的主动性，引导学生自主学习，改变以往灌输式教学模式，在环境生物学的教学中采用启发式教学、互动式教学、案例式教学、多媒体演示等多种教学手段，取得了良好的教学效果。1.启发式教学启发式教学是由学生根据自己所学的专业知识对教师提出的问题进行分析、判断和解决，进而达到触类旁通、举一反三的目的。在课堂教学中，教师通过创造问题情境，巧妙设疑，并及时地引导学生质疑、设疑、释疑，点燃学生思维火花，让学生独立思考、提出观点，从而培养学生思考问题、提出问题和解决问题的能力。启发式教学有助于调动学生学习的积极性和主动性，使学生从“要我学”转变成“我要学”。启发式教学中关键在于如何给学生创设思考的契机，让学生积极、自主地思考。例如，在介绍了基因工程技术的基本知识后，提出问题：基因工程技术是否可应用于农业和环境领域?如何应用基因工程技术解决环境污染问题和进行环境监测?转基因植物在植物修复中的大规模应用会产生哪些问题?如何解决?问题的提出强烈地吸引了学生的注意力，激发了学生的学习兴趣，主动迅速地投入到答案的思考当中。此时教师抓住学生情绪高涨的时机对上述问题进行解答，使学生对这部分内容印象深刻。2.互动式教学互动式教学是教学中通过教师与学生在平等交流探讨过程中，达到双方不同观点碰撞交融，激发教学双方的主动性和探索性，拓展创造性思维，以达到提高教学效果的一种教学方式。互动式教学方法多种多样，也各有特点，在实际教学过程中可根据各章节内容的特点采用不同的方法。安排课堂讨论是一种最基本的互动式教学方式，也是师生间思维碰撞、教学相长的有效途径。每节课结束时，给学生布置一些思考题，再上课时进行针对性提问，让学生自主回答，其他同学可以加以补充或纠正，这样学生不仅在课堂上集中注意力，课后也会主动进行复习。作业反馈法也是师生互动的一种形式。教师适当布置作业、批阅作业，是对原有的师生互动效果最有效的检验办法。教师在批改作业时，不是简单地给个分数，而是要从尊重、爱护、平等的原则出发，对学生实施适度的鼓励化评价。如用欣赏性的话语指出优点，用鼓励化的语言提出作业中的不足，使学生体验到评价的严肃性。发放作业时，老师与学生进行一对一的交流，帮助学生指出不足并提出改进措施。此外，教学过程中，还应注重教学效果的信息反馈。如每次课后和不同层次的同学进行交流，建立公共邮箱，利用网络身份平等性消除潜在的交流障碍，解答学生的疑问，听取学生的意见，架设起教师与学生之间良好互动的桥梁。通过在校园教务网络平台学生对教师教学各方面情况的评价，第一时间掌握学生对当前教学模式的反映情况，了解自身教学中存在的不足，随时改进和调整教学方法，以便进一步完善教学效果。3.现代化教学手段的运用环境生物学课程内容丰富、信息量大、抽象概念较多，传统的教学手段难以将环境生物学专业知识直观地表达给学生，学生难以理解，导致学习兴趣不高。采用多媒体课件教学形象直观，可将教学内容以文本、图形、图像、动画、视频等形式表达，能够使抽象的生物学知识和抽象的过程变得具体化、形象化，易于学生理解和接受专业知识。同时，可以扩大学生的知识面，丰富教学内容，扩大信息量。笔者在教学过程中，采用了大量的图片、动画及视频等资源，深深吸引了学生，激发了学生对课程的学习兴趣，提高了授课效果。如在讲解大气污染植物监测内容时，结合十几种植物叶片受害图片介绍不同指示植物的受害特征;介绍水污染的浮游生物检测法时，将几十种浮游动物及藻类图片直观地展示给学生;废水的生物处理流程等内容用语言不易描述时，城市污水处理厂生物滤池处理的Flash动态示意图使学生一目了然;而“水俣病”受害者的视频资料的播放带给学生视觉上的强烈冲击和思维上的震撼，使学生更加直观地感受到环境污染对环境和人类的严重危害性。
三、注重实践教学实践教学是增强学生感性认识，巩固和拓展知识与技能，提高分析和解决问题能力的重要教学环节，对于培养学生创新精神、实践能力和综合素质具有重要的作用。目前，我校环境科学专业由于实验条件及场所等的限制，尚未开设环境生物学实验课，这势必会对课程的教学效果以及学生实践能力的培养产生一定的影响。争取早日完善实验条件，开展实验教学是专业目前亟待解决的问题。1.教学和科研相结合教师的科研成果对学生的学习和参与科研活动具有巨大的激励和推动作用。教师在教学过程中，将科研思想、方法、技术及成果融入课堂教学，使教学内容紧密结合专业发展方向。例如，在讲解微生物对污染物的降解与转化一节时，辅以笔者主持的中央高校基本科研业务费项目“白腐真菌对氯代环戊二烯类杀虫剂的降解性能”为例，介绍微生物对有机氯农药的降解转化机理、实验过程及获得的成果;在讲解土壤生物修复技术时，以笔者主持的国家自然科学基金项目“阴-非离子混合表面活性剂强化白腐真菌修复有机氯农药污染土壤的研究”为例，介绍土壤生物修复技术的研究思路、研究方法及取得的成果。课堂授课中将理论与科研实践相结合，贴近实际，通俗易懂，巩固教学内容的同时激发了学生的学习兴趣，提高了教学效果。对于一些求知欲强的学生，可继续诱发其继续钻研的精神，通过开放实验室，为学生在课堂之外提供实验条件，支持学生进行科研立项。比如，鼓励和引导大二、大三学生结合课程学习的内容，积极申报、参加大学生创新创业项目和科研训练项目，让学生在课余时间进入课题组，在教师和研究生的指导下参与科研工作，加深对课程理论的理解，培养学生独立工作的能力和科研能力，为今后从事实际工作和撰写科研论文打下扎实的基础。同时，教学与科研项目相结合，可充分利用强大的本科生人力资源优势，将教学转化为科研的一部分，凸现实践教学的成果，完善了教学与科研的相互衔接与融合。2.教学和校外实习相结合让学生参加校外实习也是环境生物学课程教学改革的一个重要方面，也是培养学生实践能力的重要途径。东北林业大学环境科学专业非常重视与当地相关企业的交流与合作，充分利用当地社会资源充实和完善实践教学环节。目前已经先后同市内外多个企业和科研院所建立了稳定的实习基地，将校外实习基地作为第二教学课堂，依托实习基地进行实践教学，增强学生实地调查、发现问题、解决问题的能力，使学生真正能做到理论联系实际，取得了良好的教学效果。目前，校外实习主要集中在有机废水的生物处理、有机固体废弃物的堆肥化及湿地生态环境考察等几个方面。学生学习完污水和固体废弃物的生物处理原理后，到文昌污水处理厂、磨盘山净水厂及双琦环保资源利用有限公司等参观实习，通过教师及工程师的专业讲解，结合回忆课堂讲授的内容，对所学理论及工程应用有了更深刻的理解。每次实习结束后要求提交一份实习报告，进一步加深对实习内容的认知程度，为今后进入社会从事相关工作打下了良好的知识基础。
四、考核方式的改革考核方式是教学过程中的重要环节，是评价教学效果、取得教学反馈信息的主要手段。以往环境生物学考试采用期末一次性闭卷考试的方式，以教材内容作为评分的唯一标准。这种传统的考试方式导致学生往往通过考前突击硬背书本知识就可以及格甚至取得高分，不利于考察学生对科技前沿知识的掌握，限制了对学生创新思维和创新能力的培养，使培养出来的学生出现“高分低能”的现象。因此，必须对这种一次考试定全局的考核方式进行改革，使教育在学生创新能力的培养过程中真正发挥出导向功能。在考试改革过程中，我们采用了课堂成绩占25%，阶段性考试成绩占25%，期末考试占50%的考核方式，加强对平时学习效果的考核力度，降低了期末总结性考试所占的比重。课堂成绩主要根据出勤情况、课堂提问、分组讨论及作业完成情况而定。比如，要求学生结合授课内容，就环境生物学的某一前沿热点为主题，查阅国内外文献资料并按照正式发表的学术论文的格式写一篇不少于3000字的论文作业，并将作业在课堂上进行自主讲座或交流汇报。为培养学生的团队精神，带动部分缺少自主性学习的学生，要求学生以3～5人为一组完成作业，作业成绩按照小组成绩和个人成绩综合评定。为鼓励和培养学生的探究精神，对于论文作业能在学术期刊发表的学生，给予一定的额外加分鼓励。此外，在授课中期安排1～2次阶段性考试，出题量不应太大，主要考核已授课程的关键知识点，使学生更加重视日常学习的点滴积累，改变学生平时“松”期末“紧”的不良学习习惯。在期末考试试卷设计上也要针对实际教学进行改革，注重掌握基础知识和基础理论的同时，加大考试题目的灵活性和综合性，增加主观性和分析型试题，减少纯记忆性的客观试题的比重，培养学生利用平时学习的知识分析问题和解决问题的能力，让学生真正做到学以致用。
五、结语经过对2010和2011级环境科学专业的教学实践证明，我们对环境生物学课程教学方法的改革达到了预期效果。调查显示，大多数同学学习本课程后，对环境生物学的认识不再盲目，真正意识到所学知识的应用所在;激发了学生在该领域的兴趣，使学生的学习自主性、实践创新性、团队协作性明显得到提高。另外，教师通过不断发现、解决教改过程中的新问题，促进了自身教学能力的提升。今后相信通过对教学经验的不断总结和改革，能够进一步提高环境生物学的教学质量，适应时代发展要求，为国家培养出更多高素质的环境科学类专业人才。
作者：肖鹏飞 李永峰 程国玲 来源：中国校外教育·高教(下旬) 2014年9期