科研為導向的“環(huán)境生物學”研究性教學實踐與思考

伍賢軍　李萍萍　朱詠莉　張銀龍

摘要：“環(huán)境生物學”是環(huán)境科學本科專業(yè)的基礎課程，是生命科學與環(huán)境科學的新興交叉學科，主要面向大學二年級學生?；谄鋵嶒炐詮娨约皩W科交叉的特點，很適合使用研究性教學的方法。本文從當代“環(huán)境生物學”教學研究出發(fā)，結合“環(huán)境生物學”課程主講教師的教學實踐，提出新穎的教學思路：構建以科學素養(yǎng)為導向的“環(huán)境生物學”教學內容；以科研創(chuàng)新為導向的研究性教學方法；開展多種形式的科學研究活動。以此提高“環(huán)境生物學”的教學質量，培養(yǎng)具有科研能力和創(chuàng)新意識的高素質環(huán)境人才。

關鍵詞：研究性教學；“環(huán)境生物學”；科研創(chuàng)新；科學素養(yǎng)

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）50-0227-03

“環(huán)境生物學”是環(huán)境科學的重要分支學科，是環(huán)境科學專業(yè)的基礎課程?！碍h(huán)境生物學”主要研究生物與人為受損環(huán)境之間的相互關系，學生通過對“環(huán)境生物學”課程的學習，可以掌握生物與受損環(huán)境之間相互作用的規(guī)律及其機理，以及利用生物進行環(huán)境監(jiān)測和治理的相關理論和技術。該課程的基本原理和研究方法對其他專業(yè)課程的學習有著直接的影響，特別對學生的繼續(xù)深造以及學術成長有重要的作用。基于學科交叉的特點，“環(huán)境生物學”也有助于拓寬學生的學術視野和知識結構，提高學生的綜合素質。所以，“環(huán)境生物學”在環(huán)境類本科教學中受到普遍的重視。

一、“環(huán)境生物學”教學研究概況

“環(huán)境生物學”教學有一定的研究基礎。研究人員從不同角度論述了“環(huán)境生物學”教學改革的目標以及重要性，并且以自身的教學實踐為基礎得出行之有效的教學規(guī)律。如程樹培等從“環(huán)境生物學”的學科定位、教改原則、課程設置以及發(fā)展前景等方面論述了以激發(fā)學科興趣和培養(yǎng)創(chuàng)新意識為目標的教學原則[1]；董麗麗從精選教學內容，改進教學方法，注重實驗教學等方面，結合自身的教學實踐對“環(huán)境生物學”教學改革進行了有益的探討，獲得了一些有效的教學經驗[2]；肖鵬飛等結合東北林業(yè)大學環(huán)境科學專業(yè)的實際情況，從教學內容的調整，教學方法的改革，注重實踐教學以及改革考核方式方法等方面提出了“環(huán)境生物學”課程改革的具體做法，并取得了良好的教學效果[3]；魏素珍則專門探討了如何在“環(huán)境生物學”教學過程中運用啟發(fā)式教學、互動式教學，以及怎樣促使科研和教學的有機結合[4]；戴靈鵬從實驗內容、實驗教學方法和考核方式方面對“環(huán)境生物學”實驗進行探索，提出了設計性實驗、探究性實驗的重要性[5]；葉文玲等結合安徽農業(yè)大學《環(huán)境生物學》主講教師的課程教學經歷，從教學內容、授課方式、課程實驗設置等方面對該課程的研究性教學進行了總結[6]。綜合來看，目前很多“環(huán)境生物學”的教學研究主要集中于對教學內容、教學方法、實驗教學以及考核方式進行探討，其途徑是通過更新教學內容，采取啟發(fā)式教學、交互式教學、問題式教學，提高探究性實驗比例等方式進行教學改革。這種教學方式的轉變具有重要的意義，其實質是向研究性教學的方向邁進。

“環(huán)境生物學”涉及的知識面較廣，需要有廣泛的自然科學根基。同時，隨著生命科學的飛速發(fā)展，“環(huán)境生物學”的理論知識、研究方法、技術手段不斷推陳出新，日益呈現出高度綜合化的發(fā)展趨勢。所以，“環(huán)境生物學”也要不斷與時俱進，完善和創(chuàng)新研究性教學的新內容。并結合自身的教學實踐，推動其作為環(huán)境科學核心課程的快速發(fā)展。未來，針對“環(huán)境生物學”的研究性教學也將十分注重研究性教學方法的挖掘。教學方法是教學過程的核心環(huán)節(jié)，可以毫不夸張地說，有什么樣的教學方法，就會產生什么樣的教學效果。古今中外人才培養(yǎng)是灌輸式的，還是啟發(fā)式的；是以老師為主體的講解，還是以學生為主體的提問，是關系到未來創(chuàng)新型人才的關鍵所在。在本論文中，作者提出了以科學素養(yǎng)為導向的“環(huán)境生物學”教學內容和以科學創(chuàng)新為導向的“環(huán)境生物學”教學方法，并開展多種形式的研究活動，以達到培養(yǎng)具有科研能力和創(chuàng)新意識的高素質環(huán)境人才的目的。

二、科學素養(yǎng)為導向的“環(huán)境生物學”教學內容

科學素養(yǎng)通常表現為科學的知識、科學的方法以及科學對社會的影響等方面。學生通過大學一年級普通生物學和環(huán)境科學概論等前置課程的學習，已經具備了基本的理論基礎?！碍h(huán)境生物學”在此基礎上，擴展到生物和環(huán)境的相互關系，通過生物學的理論和方法研究環(huán)境問題。這種相互關系理論并沒有傳統(tǒng)的生物科學或者環(huán)境科學那樣成熟，有些知識處于探索階段，有些知識沒有經過充分的論證，甚至還存在較大的爭議。這就要求我們在教學中注重從科學探索的角度去引導學生學習。

首先，教學內容應當注重學科前沿。以教材輔助教學，但要超越教材的知識架構?！碍h(huán)境生物學”教材多種多樣，側重點都有所不同，但往往知識體系比較陳舊。特別是隨著生物技術的飛速發(fā)展，環(huán)境生物技術也日新月異。所以，教學內容中應體現學科發(fā)展前沿，將科研成果融入本科教學中。“環(huán)境生物學”的重點內容是受損環(huán)境對生物的影響、生物對受損環(huán)境的響應、生物監(jiān)測及生物修復技術。在講述受損環(huán)境對生物的影響時，應在介紹污染物對細胞膜、光合作用、呼吸作用、水分代謝和營養(yǎng)吸收，以及神經系統(tǒng)的損傷基礎上，增加適度的當代科研問題。如“親脂性有機污染物三氯苯酚誘導磷脂和膜蛋白組成導致猴腎體細胞的形態(tài)變化”、“重金屬鎘脅迫對植物抗氧化性水平和DNA損傷的影響”和“持久性有機污染物多氯聯苯（PCBs）的神經毒性”等；在講述生物對受損環(huán)境的響應時，可介紹“西葫蘆對持久性有機污染物DDE吸收和解毒的生理和分子機制”、“在棗中1型金屬硫蛋白響應重金屬耐受性”和“乳酸菌降解微囊藻毒素及分子機理”等。在講授生物監(jiān)測和生物修復技術時，可附帶介紹“附生地衣監(jiān)測水泥廠附近的汞污染”、“觀賞灌木監(jiān)測城市環(huán)境中的化學元素”和“稻田紫色非硫細菌的鑒定和在重金屬生物修復中的應用潛力”等。這些前沿性的內容以更加具體的形式增強學生對學科的理解，對當代科學問題的把握，以及對科學研究的興趣?，F在的科技進步速度超乎人類的想象，知識更新換代越來越快，這就需要教師在課堂上能更加靈活地更新授課內容。endprint

其次，教學內容應當注重研究方法。在科學素養(yǎng)的要素中，科學的方法最為關鍵。美國著名的科普作家卡爾·薩根說過：“科學方法似乎毫無趣味、很難理解，但是它比科學上的發(fā)現要重要得多?！笨茖W方法是科學素養(yǎng)中最重要的內容，公眾理解科學，最重要的就是要理解科學方法并應用這些科學方法解決實際的問題。在講述“環(huán)境生物學”時，要能通過內容為載體，適當地講授科學的方法和技術。如現代科學的方法需要查閱文獻資料，可教授學生通過有效的文獻檢索了解某個領域的研究成果，也可介紹數據庫、軟件和儀器設備等相關工具的使用方法，還可以讓學生了解特定研究目標的實驗方法。特別是科學的實驗習慣，如對照實驗的設計、實驗的可重復性、實驗結果的統(tǒng)計學分析等，這對于培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)具有重要的意義。

再次，教學內容應以科學問題為切入點?？茖W問題是在一定的背景知識中產生的，具有明確的指向性和解答域?？茖W問題是科學研究的前提，科學問題的提出是科學進展最重要的環(huán)節(jié)。在教學中可適當通過背景知識的介紹引入某些科學問題，既可以讓學生了解科學問題的產生過程，又可以引起好奇心和求知欲，引領學生解決問題。如在講授生物對污染物的抗性時，經過適當的背景介紹后，可以引入問題：為什么過度使用抗生素會導致致病菌的耐藥性？以啟發(fā)學生對問題的思考。進而引導學生對生物是如何調整自身以適應環(huán)境變化的深刻理解；在講述生物修復技術時，通過一定的背景介紹后，可引入問題：為什么某些植物能夠大量地吸收有毒重金屬？這種對科學問題的思考事實上強化了學生解決實際問題的能力，比灌輸式的傳授知識要好得多。學生在這個思考和領會的過程中就會培養(yǎng)出良好的科學素養(yǎng)。

三、科研創(chuàng)新為導向的“環(huán)境生物學”教學方法

以科學素養(yǎng)為培養(yǎng)目標的研究性教學內容必然要求在教學方法上突破傳統(tǒng)的以教師講授為主的授課模式。大學和中小學的最大區(qū)別就是學生學習的自主性加強。不管是在課堂內還是課堂外，教學方法都要能夠充分激發(fā)學生的主觀能動性，通過教學要能引領學生主動地發(fā)現問題和尋找答案，這是科研創(chuàng)新的原動力。教師要引領學生，學生要自主學習，教師是學生的輔助者，而不要做學生的主導者。在實際的教學實踐中，要想培養(yǎng)學生的自主性學習，實現科研創(chuàng)新的目標，就要采用互動式的教學方法?；邮浇虒W就是要求學生在老師的適當指導下，完成學習任務。適當非常重要，它是基于學生本身的學習基礎和學習意愿，而不是教師的知識基礎和教學意愿。所以，互動式的教學應以學生體驗為主，教師既不是演員，也不是導演，而是顧問。在教學的過程中，教師和學生可以平等地交流和探討科學問題，教師以輔導者的角色協助學生發(fā)現和解決科學問題。當學生和教師對某些問題有不同的觀點時，雙方可以爭論。不同觀點的碰撞才能有創(chuàng)造性的火花，以激發(fā)創(chuàng)新思維，開發(fā)學生的創(chuàng)新能力。互動式的教學情景下，教師不僅要引領知識，還要引領自信，這樣才能激發(fā)學生的問題意識和創(chuàng)新動力。更好的方式是教師在課堂上提出具有選擇性的系列問題，要求學生在課后尋找問題的原由和答案，并在下一堂課上闡述對問題的解答。教師再以自己的專業(yè)知識做出更為完整的講授，并且以互動的形式和學生探討，從而使學生的科研創(chuàng)新意識得到有效的引導。

四、多種形式開展大學生研究活動

創(chuàng)新的科研能力不僅要求創(chuàng)新意識，還要有具體的研究實踐，這樣學生才具有真正的研究體驗。特別是像“環(huán)境生物學”這種實驗科學，怎樣通過實驗的手段驗證對問題的猜想或者判斷，又怎樣在實驗的過程中發(fā)掘新的研究問題，是真正培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)和科研創(chuàng)新能力的強有力手段。教師可以通過適當安排為學生的研究活動提供便利。如在學生中組建3—5個人的“環(huán)境生物學”興趣小組，引導他們從事某個具體的研究工作。如“湖泊沉積物反硝化細菌的分離和鑒定”、“金屬硫蛋白基因的克隆和表達”和“蠶豆根尖微核試驗評價水體的遺傳毒性”等，這些研究實踐對學生能力的提高有很大的幫助作用。高校大學生科技創(chuàng)新項目為學生研究能力的培養(yǎng)提供了很好的平臺。引導學有余力、有興趣的學生申請相關的研究課題，對其以后的學術成長有很大的幫助。這種課題既可以是學生自己的某種想法，也可以是教師研究項目的一部分。學生融入教師的科研項目為學生的研究體驗提供了便利，但過度參與也會導致心有余而力不足。所以，教師重在引導學習方法和技術，培養(yǎng)思路，能否做出成果并非他們的主要目標。江蘇省每年提供可觀的經費支持高校大學生科技創(chuàng)新活動，重點項目支持上萬元，這為一些小項目的開展創(chuàng)造了較好的條件。大學生畢業(yè)論文是大學教育的重要環(huán)節(jié)，也是研究實踐的重要機會。學生在教師的指導下，完成研究任務，撰寫畢業(yè)論文，使他們得到了初步完整的學術鍛煉。不過，經驗表明，學生在臨近畢業(yè)時有就業(yè)或考研壓力，常常難以很好地完成研究任務。所以，教師可在大二或大三就提供給學生研究平臺，使他們能夠在比較長的時間里開展研究活動。

參考文獻：

[1]程樹培，孔志明，尹大強，等.環(huán)境生物學高等教育改革研究[J].高等理科教育，2004，（2）：69-71.

[2]董麗麗.《環(huán)境生物學》課程教學改革探索[J].黃山學院學報，2012，40（3）：134-136.

[3]肖鵬飛，李永峰，程國玲.環(huán)境科學專業(yè)《環(huán)境生物學》教學改革與實踐[J].中國校外教育旬刊，2014，（27）：123-124.

[4]魏素珍.環(huán)境生物學教學方法探討[J].中國西部科技，2011，10（21）：76-77.

[5]戴靈鵬，黃南平，陳華林.環(huán)境生物學實驗教學的探索與實踐[J].教育教學論壇，2012，（29）：14-16.

[6]葉文玲，樊霆，陳海燕，等.《環(huán)境生物學》研究性教學模式探索[J].科技信息，2014，（7）：12-12.

Abstract："Environmental biology"，a foundation course for undergraduate of environmental science major and new interdisciplinary of life science and environmental science，is mainly for college sophomore students in our school. Based on the features of the experimental and interdisciplinary courses，environmental biology is very suitable for the research teaching. From the current teaching research of "environmental biology"，we put forward in this paper some innovative teaching ideas to construct scientific literacy-oriented teaching content system of environmental biology and scientific research innovation oriented research teaching method and carry out various forms of research activities. By which the teaching quality of "environmental biology" is improved and the high-quality environmental talents with research ability and innovative consciousness are trained.

Key words：research teaching；environmental biology；research innovation；scientific literacyendprint