生物類專業《環境生物技術》課程的教學探討

史振平，解萬翠

(青島科技大學 海洋科學與生物工程學院,山東 青島 266042)

當今，自然資源過度開發以及工業現代化所造成的資源危機和環境污染問題已成為制約社會持續發展、危害人類生活健康的世界性問題；而且，這兩個問題之間存在著天然的內在聯系。目前學術界已形成共識，從生物學的研究與開發應用中尋求解決上述問題的答案。環境生物技術是一門由現代生物技術與環境工程相結合的交叉學科，是直接或間接利用完整的生物體或生物體的某些組成部分或某些機能，建立降低或消除污染物產生的生產工藝，或者能夠高效凈化環境污染以及同時生產有用物質的人工技術系統。環境生物技術這門近幾十年發展起來的由生物技術和環境工程相結合的新興邊緣交叉學科，不僅涵蓋了生物領域的高新技術，而且飛速發展的生物技術與環境領域的各個方面如環境污染治理、環境廢棄物資源化和環境污染預防、以及環境監測等方面深度融合，已經表現出顯著的經濟效益和環境效益。因此，《環境生物技術》已成為我國眾多高校環境類專業的必修課。

然而，對于未來將致力于生物學研究和從事生物技術的生物類專業學生而言，開設《環境生物技術》課程對于完善課程體系，跟蹤學科發展前沿，拓寬專業發展思維都具有重要意義。作者任教本校生物專業《環境生物技術》課程已有十幾年，現將教授該課程的心得體會與同行分享。

1 《環境生物技術》課程的教學現狀

相對而言在生物類專業中開設《環境生物技術》課程的高校較少。這一點，從已出版的《環境生物技術》教材中也可以看出：如周少奇主編的《環境生物技術》(科學出版社，2019)的主要章節內容為生物學基礎(微生物學基礎、酶學基礎和生態學基礎)，理論基礎(生化反應計量學、生化反應動力學，生化反應熱力學)，環境污染治理基因工程技術，環境污染生物治理技術，環境污染生物修復技術和環境污染預防生物技術等[1]。王建龍主編的《現代環境生物技術》(清華大學出版社，2008)的主要章節內容為酶工程，基因工程，細胞工程，發酵工程，污染治理生物技術，污染預防生物技術，生物技術與能源，廢物資源化生物技術，環境生物監測與安全性評價等[2]。陳堅主編的《環境生物技術》(中國輕工業出版社，2017)的主要章節內容為傳統的環境生物技術即廢水處理，現代環境生物技術即危險性化合物的微生物降解、污染場地的生物修復等[3]。楊柳燕等主編的《環境生物技術》(科學出版社，2008)的主要章節內容為環境微生物的基本內容和最新成就[4]。

《環境生物技術》這門課程是我校生物工程專業學生在本科期間的專業選修課，于第三學年第一學期開課，總學時數為32。課程內容包括生物技術在環境領域如環境監測、污染治理、廢棄物資源化處理和污染預防中的應用。通過該課程的學習，使生物專業學生在已掌握相關生物技術的基礎上了解環境領域的基本理論與工程知識，并能加深生物技術的應用理解；從而培養學生主動將生物學理論、技術應用于環境領域的基本素質和一定的創新能力；并通過該課程展示生物技術的廣闊應用前景，擴寬學生專業視野。

1.1 教學內容

《環境生物技術》學科內容散亂且眾多，所涉及的研究領域和研究熱點較多，成熟與不成熟的學術成果混雜其中。目前有關環境生物技術出版的教材更新很快，但側重點大不相同。這主要與作者所在的課題組所注重的研究方向不同以及作者所教授學生的專業背景差別較大有很大的關系，導致不同教師在教學過程中所參照的參考書目差異較大。具體到生物專業而言，環境生物技術涉及到生物學科的各個方面，如分子生物學和基因工程、微生物學、細胞工程、酶工程、發酵工程等，根據大多數生物類專業的課程設置，上述內容已經單獨開課，因此重點是環境問題以及將生物原理和技術應用于解決環境問題的具體應用。基于此，教學內容主要集中于環境的生物監測、污水處理中的生物技術、大氣污染處理中的生物技術、固體廢棄物處理中的生物技術以及環境污染預防中的生物技術。通過上述內容的講述，引導學生理解生物原理和技術在環境領域包括環境污染監測、環境污染治理和環境污染預防中的具體使用。由此不僅拓寬生物專業學生的專業視野，而且也可以加深學生對本專業知識的理解。

1.2 教學方法和教學手段

目前高校中大部分課程的授課方式以教師講解為主，本課程也主要采取該方式。但這種授課方式的弊端也十分顯著：一方面有的學生容易走神，甚至睡覺；而且，在智能手機如此普及的當下，上課時學生瀏覽手機的情況也時有發生，而且很難杜絕。為了提高學生的興趣并活躍課堂氛圍，采用了分組合作完成某一專題的方式，學生3～4人自由組合為一組，自主選擇生物技術在環境領域中的應用情況進行文獻檢索和綜述，并以PPT的方式進行展示。根據我們歷年的經驗，學生自主選題時最突出的問題表現在兩個方面：一是題目過于寬泛；例如大氣污染控制中的生物技術；而是題目專業性較差，流于科普化；如海洋石油污染治理。而且，綜述中大部分內容來自于普通搜索引擎，而非專業文獻。針對此種現象，對學生的選題進行討論指導，啟發學生如何避免過寬過淺的選題，并引導學生使用國內文獻數據庫和英文文獻數據庫進行專業文獻檢索。在此過程中，學生的普遍反映是，通過這種方式的學習，不僅可以激發學習興趣，而且極大的調動了學生的主動性。因為每組學生的選題均與課堂內容息息相關，因此避免了學生因感覺無聊、不實用而導致的課堂氛圍低迷的情況。每組同學講解時學生也參與討論，因主動性和參與度的提升，可較好的改善課堂效果。

1.3 考核方式

根據學校要求，必修課程的總評成績由期末考試成績和平時成績構成，對選修課沒有平時成績的要求。但是，在《環境生物技術》課程的長期授課過程中，我們發現將上述分組查閱、綜述文獻并以PPT展示的內容作為平時成績的主要評價可以適當鼓勵或獎勵在此過程中取得較好效果的同學。因此，該課程的總評成績為期末成績占比90%，平時成績占比10%。平時成績以每組學生對所選問題的闡述情況進行評分。學生出勤情況也體現在總評成績中：無故曠課、缺勤超過1/3的學生取消考試資格，缺勤一次課(2課時)扣100/16=6.25分。在期末考試試題中，題型包括選擇題、填空題、簡答題、案例分析題和綜合解決問題等題型，考察的內容不僅涵蓋課程所涉及的環境生物技術的理論和方法，而且還有對熱點環境問題的思索及從生物專業角度出發的解決思路和方法。

2 《環境生物技術》課程的問題與改進

環境生物技術不僅涵蓋內容較多，范圍廣，而且發展極為迅猛，使得該課程的教學難度較大。在我們長期的教學過程中面臨的主要問題如下：

2.1 教材和參考書目

環境生物技術是一門內容呈現交叉性、散亂性、熱點性的學科，各種學術成果更新很快。目前而言，有關該領域的教材更新的也很快，但內容結構大致相同，但側重點又各有不同，主要是由于不同編著者所關注或從事的研究方向有關。而且目前的主流教材是以面向環境類專業學生為閱讀群體，這也是因為開設《環境生物技術》課程的專業以環境類專業為主。隨著科學的飛速發展和學科交叉的深入融合，生物類專業的學生開設《環境生物技術》課程的必要性逐步增強。期待著針對生物類專業學生所編著的《環境生物技術》教材的出現。

2.2 學生解決實際問題的能力有待提升

環境生物技術屬于非常典型的學科之間的融合領域，對該課程的透徹理解不僅需要對生物領域和環境領域的基礎知識、原理和技術有廣泛深入的理解，而且需要對工程實踐領域也要有一定的認知。在校大學生對理論知識的掌握可以通過課堂教學加以提高，但是往往缺乏有效的工程知識和經驗的積累。這對于該課程的掌握可能會產生一定的障礙。另一方面，由于學科交叉的特性極為顯著，學生在學習過程中容易產生吃力的感覺，畢竟對環境領域的知識儲備相對較少；而作為選修課學時數往往較少，因此很難比較系統的為學生補充環境領域的知識。

2.3 環境熱點問題的升級對環境生物技術學科的發展提出了更高的要求

環境問題已經成為全球性問題，而且在某種意義上來說呈現加劇加速的態勢，對生物學科的發展提出了更高的要求。當然，從另一個側面來看，這也是生物學科的發展的機遇。但是，對這些環境問題(如全球氣候變化)的解決目前尚無有效途徑，學生可能產生懷疑，需要正確引導。