以“農(nóng)”為特色的遞進(jìn)式《生態(tài)毒理學(xué)實驗》教學(xué)的思考

李明堂，楊靖民

(吉林農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院，長春 130118)

環(huán)境教育是實施資源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)基本國策的基礎(chǔ)工程，是貫徹落實科學(xué)發(fā)展觀和建設(shè)生態(tài)文明社會的重要內(nèi)容之一。其中，環(huán)境科學(xué)學(xué)科主要是運用自然科學(xué)、社會科學(xué)和技術(shù)科學(xué)等相關(guān)學(xué)科的理論、技術(shù)及方法研究和解決人類活動導(dǎo)致的環(huán)境污染和生態(tài)破壞問題。由于早期的環(huán)境科學(xué)專業(yè)是在化學(xué)、地學(xué)、生物和醫(yī)學(xué)等學(xué)科的基礎(chǔ)上產(chǎn)生并逐漸發(fā)展發(fā)展起來的，因此各高校的環(huán)境科學(xué)專業(yè)特色非常明顯。但隨著自身的發(fā)展壯大和生命科學(xué)及信息科學(xué)的不斷滲透，環(huán)境科學(xué)專業(yè)不僅有了自己的獨到基礎(chǔ)理論，而且可開設(shè)的課程門數(shù)和內(nèi)容也在迅速增加。因此對于近幾年剛開設(shè)環(huán)境科學(xué)專業(yè)的學(xué)校而言，環(huán)境科學(xué)專業(yè)的研究內(nèi)容又顯得十分豐富，涉及面非常廣泛。并且在實際的教學(xué)過程中，這些高校往往過分追求厚基礎(chǔ)、寬口徑和高素質(zhì)的辦學(xué)模式，不僅導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)業(yè)負(fù)擔(dān)增加，而且由于課時的限制，學(xué)生還會感覺什么都學(xué)了，但什么都沒學(xué)明白，結(jié)果不僅降低了人才培養(yǎng)質(zhì)量，還在一定程度上影響了特色專業(yè)和特色教學(xué)的實現(xiàn)。

環(huán)境科學(xué)專業(yè)開設(shè)的《生態(tài)毒理學(xué)》是一門研究環(huán)境中有害有毒因子對生態(tài)系統(tǒng)中非人類生物的危害及其機(jī)制的課程，是生態(tài)學(xué)、毒理學(xué)和環(huán)境學(xué)相互交叉融合形成的一門新的邊緣課程。該課程不僅在研究生的教學(xué)中起著越來越重要的作用，而且代表著環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域的一個重要研究和發(fā)展方向。［1］《生態(tài)毒理學(xué)》是一門偏重實驗技術(shù)和方法的課程，理論教學(xué)內(nèi)容幾乎全來自于實驗研究，因此實驗課程的開設(shè)質(zhì)量將會直接影響本門課程的教學(xué)效果。從目前統(tǒng)編的實驗教材來看，教學(xué)內(nèi)容往往是“大而全”、“淺而廣”，在有限的教學(xué)時數(shù)下不可能把所有的實驗方法和技術(shù)全部傳授給學(xué)生。［2］因此，如何從生態(tài)毒理學(xué)實驗教材中精選合適的實驗教學(xué)內(nèi)容，以什么樣的方式進(jìn)行實驗教學(xué)活動是提高《生態(tài)毒理學(xué)》課程教學(xué)質(zhì)量必然面對和必須解決的問題。鑒于以上考慮，本文針對農(nóng)業(yè)院校的辦學(xué)條件和學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)，對環(huán)境科學(xué)專業(yè)開設(shè)的《生態(tài)毒理學(xué)實驗》的教學(xué)改革提出了幾點建議，以期為實現(xiàn)以“農(nóng)”為特色的辦學(xué)目標(biāo)提供參考。

1 整合實驗內(nèi)容，區(qū)分對待各實驗步驟，注重培養(yǎng)學(xué)生對基本操作技能的應(yīng)用能力

在環(huán)境類教育的課程設(shè)置上，與毒理學(xué)有關(guān)的課程主要包括環(huán)境毒理學(xué)和生態(tài)毒理學(xué)。其中環(huán)境毒理學(xué)主要是研究環(huán)境污染物對人體和人群健康危害及其規(guī)律的科學(xué);而生態(tài)毒理學(xué)則是以生態(tài)學(xué)和毒理學(xué)交叉為主的學(xué)科，生態(tài)平衡失調(diào)、生物富集和生態(tài)毒性等問題是生態(tài)毒理學(xué)主要學(xué)習(xí)和研究的范疇。由此可見，生態(tài)毒理學(xué)和環(huán)境毒理學(xué)在研究范疇、內(nèi)容及任務(wù)上是有所不同的。但由于二者都以毒理學(xué)理論作為主要基礎(chǔ)的學(xué)科，所以二者在基礎(chǔ)理論方面有很多一致或相似之處;同時，二者往往都是同一生態(tài)系統(tǒng)的成員，信息流、能量流及物質(zhì)流，尤其是食物鏈，把非人類生物和人類緊密相連，使之成為一個不可分割的統(tǒng)一體，所以這兩種毒理學(xué)在特定情況下不可避免地會發(fā)生交叉和重疊［3］。在實際的教學(xué)過程中，由于受到學(xué)時的限制，生態(tài)毒理學(xué)和環(huán)境毒理學(xué)往往很難對同一個專業(yè)同時開設(shè)，因此如何針對具體學(xué)校具體專業(yè)將環(huán)境毒理學(xué)和生態(tài)學(xué)進(jìn)行有機(jī)整合，既能達(dá)到該課程的教學(xué)目標(biāo)，又不浪費學(xué)時是教學(xué)過程中應(yīng)該注意的問題。我們針對吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)環(huán)境科學(xué)專業(yè)的辦學(xué)特色，將環(huán)境毒理學(xué)和生態(tài)毒理學(xué)的實驗教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了整合，并努力做到突出重點，兼顧基礎(chǔ)。生態(tài)毒理學(xué)實驗的教學(xué)目標(biāo)既包括讓學(xué)生學(xué)習(xí)一定的實驗操作技能和方法，又包括培養(yǎng)學(xué)生對基本技能的應(yīng)用能力。在實際教學(xué)過程中，根據(jù)實驗?zāi)康膶γ總€實驗的各操作過程進(jìn)行區(qū)別對待，如對以培養(yǎng)基本技能為主的實驗，強(qiáng)化關(guān)鍵操作技能的訓(xùn)練，弱化實驗過程的連續(xù)性;以鍛煉學(xué)生對基本技能的應(yīng)用能力的實驗，注重實驗的連續(xù)性，培養(yǎng)學(xué)生正確和綜合運用基本技能的能力。我們借助于信息技術(shù)，通過演示實驗錄像或播放3D動畫來輔助學(xué)生基本操作技能的學(xué)習(xí)，當(dāng)播放到重要實驗技能時，采取教師精講-重復(fù)播放-學(xué)生操作-再播放的程序來強(qiáng)化學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，這樣不僅節(jié)約了課時，而且在后續(xù)的完整實驗操作過程中還可鍛煉學(xué)生對基本實驗技能的思考分析和應(yīng)用能力。

2 從眾多的教材中精選出與“農(nóng)”相關(guān)的綜合性實驗，并進(jìn)行模塊劃分

國內(nèi)外關(guān)于毒理學(xué)實驗的教材很多，并且涉及到不同的學(xué)科，如醫(yī)學(xué)、食品科學(xué)、農(nóng)藥學(xué)、藥理學(xué)等。因此，應(yīng)該根據(jù)學(xué)生自身和基本實驗條件來合理選取實驗教學(xué)內(nèi)容。吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)的環(huán)境科學(xué)專業(yè)是在農(nóng)業(yè)化學(xué)和儀器分析的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，因此選取的實驗內(nèi)容應(yīng)該以“農(nóng)”為特色，并且學(xué)生通過實驗操作的訓(xùn)練后能夠為“農(nóng)”服務(wù)。我們圍繞農(nóng)業(yè)產(chǎn)前、產(chǎn)中和產(chǎn)后產(chǎn)生的環(huán)境污染物對農(nóng)田及可能影響的其他生態(tài)系統(tǒng)的毒性特征開設(shè)相應(yīng)的實驗內(nèi)容，并通過再設(shè)計將零散和獨立的實驗內(nèi)容進(jìn)行整合，形成新的綜合性實驗。如將重金屬毒性實驗、水環(huán)境毒性實驗、土壤環(huán)境毒性實驗和分子毒性實驗的部分內(nèi)容進(jìn)行重組，形成了能從不同層面和不同中毒癥狀反映重金屬對環(huán)境的毒性特征的綜合性實驗。為了體現(xiàn)不同實驗內(nèi)容之間的相關(guān)性、連續(xù)性和遞進(jìn)性，使學(xué)生能從整體性角度對實驗內(nèi)容進(jìn)行理解和分析，我們將所有的實驗分成不同的模塊，如分為模塊表觀分析實驗?zāi)K、酶學(xué)分析模塊和分子水平分析模塊。

3 以好奇心為動力，教師導(dǎo)向為輔的遞進(jìn)式實驗教學(xué)模式

大學(xué)教育不應(yīng)僅僅讓學(xué)生了解和記住“是什么”，更應(yīng)該培養(yǎng)他們的質(zhì)疑和探索精神，敢于問“為什么”和“為什么不”。因此實驗課程在加深學(xué)生對基本理論和原理的理解的同時，更應(yīng)該成為學(xué)生為驗證質(zhì)疑和滿足好奇心而不斷進(jìn)行思考與實踐的平臺，不斷發(fā)揮主觀能動性的主戰(zhàn)場。生態(tài)毒理學(xué)課程是基礎(chǔ)與方向兼重的課程，是實驗-理論-實驗型課程，實驗教學(xué)對學(xué)生理解和應(yīng)用基礎(chǔ)理論具有不可替代的作用。因此，生態(tài)毒理學(xué)實驗內(nèi)容的組織和編排，不僅能讓學(xué)生學(xué)到基本的實驗技能與方法，而且隨著實驗課程的進(jìn)行學(xué)生能夠不斷進(jìn)行思考，有新的不同的想法，進(jìn)而產(chǎn)生迫切想要進(jìn)行下一步實驗的內(nèi)在動力。為完成上述的教學(xué)任務(wù)，生態(tài)毒理學(xué)實驗不僅整合了吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)實驗教學(xué)中心的資源，而且我們實驗課程的教學(xué)放在理論課教學(xué)之后，并且分三個步驟來完成。第一步為播放反映由于人為污染導(dǎo)致的各種生態(tài)系統(tǒng)污染和破壞問題的的錄像或紀(jì)錄片，激發(fā)學(xué)生保護(hù)生態(tài)環(huán)境的責(zé)任感和使命感;第二步為讓學(xué)生結(jié)合學(xué)過的理論和以“農(nóng)”為話題的方式進(jìn)行討論，教師參考學(xué)生的討論結(jié)果，并結(jié)合學(xué)校的實際情況，進(jìn)行實驗內(nèi)容的組織和安排;第三步為教師指導(dǎo)，學(xué)生親手完成相關(guān)的實驗內(nèi)容。例如在重金屬對農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的毒性效應(yīng)這部分內(nèi)容，首先進(jìn)行不同濃度梯度的土培和水培實驗，讓學(xué)生進(jìn)行表觀指標(biāo)的觀察與分析，推測可能導(dǎo)致這種毒性的微觀機(jī)制，進(jìn)而設(shè)計下一步實驗來驗證假設(shè)，同時設(shè)定分子水平上的測定指標(biāo)。通過一整套實驗，讓學(xué)生不僅明白生物個體表現(xiàn)出來的受害特征是機(jī)體內(nèi)部的各種中毒機(jī)制的綜合和最終表現(xiàn)，而且還知道通過表面觀察來判斷生態(tài)系統(tǒng)是否受到污染無異于亡羊補(bǔ)牢，從預(yù)防污染和生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)方面看，應(yīng)該更注重一些分子或組織層次上的毒性指標(biāo)。

4 通過集中實驗和分項打分來加強(qiáng)實驗教學(xué)效果

傳統(tǒng)的分散式實驗教學(xué)模式是根據(jù)理論課程的教學(xué)進(jìn)度將相應(yīng)的實驗內(nèi)容安排于理論教學(xué)之后，這樣雖然能緊密結(jié)合理論教學(xué)內(nèi)容，但是由于學(xué)時分散，單個實驗學(xué)時有限和實驗內(nèi)容之間相對獨立，難以在實驗教學(xué)過程中進(jìn)行綜合的實驗技能訓(xùn)練，不利于學(xué)生對生態(tài)毒理學(xué)實驗的系統(tǒng)性和連貫性的理解與應(yīng)用，從而降低了對學(xué)生綜合實踐能力的培養(yǎng)力度。因此，在實際教學(xué)過程中，我們將生態(tài)毒理學(xué)實驗從理論教學(xué)中分離出來，單獨設(shè)課，不僅突出了實驗教學(xué)的重要性，而且通過集中有序的實驗教學(xué)活動，讓學(xué)生從系統(tǒng)的角度加深對理論知識進(jìn)行理解并將其運用到實驗中，從而提高了實驗教學(xué)的質(zhì)量。

與理論教學(xué)相比，實驗教學(xué)的不同之處在于課堂組織表面上比較松散，教學(xué)秩序較難維持，動手能力的差異對實驗結(jié)果的影響較大。為此我們根據(jù)以往的實驗教學(xué)經(jīng)驗和本課程的教學(xué)目標(biāo)，將整個實驗教學(xué)的各個環(huán)節(jié)進(jìn)行拆分，在給學(xué)生實驗成績時賦予其不同的權(quán)重，最終從多個環(huán)節(jié)上監(jiān)控實驗教學(xué)質(zhì)量。操作技能和實驗數(shù)據(jù)的記錄與分析不僅是學(xué)生綜合能力的有力體現(xiàn)，還是學(xué)生日后進(jìn)行科學(xué)研究的基礎(chǔ)，因此學(xué)生操作技能的準(zhǔn)確與嫻熟程度，對實驗數(shù)據(jù)正確與否的分析和計算，對實驗結(jié)果的綜合分析能力是實驗教學(xué)主要培養(yǎng)目標(biāo)，為此我們將操作技能和實驗數(shù)據(jù)的記錄與分析這兩部分的權(quán)重各定為35%。撰寫實驗報告是學(xué)生回顧實驗操作，總結(jié)經(jīng)驗，反思教訓(xùn)，系統(tǒng)理解實驗教學(xué)內(nèi)容與任務(wù)及升華實踐成果的重要過程，因此權(quán)重占到了20%。在學(xué)生看來實驗課比理論課輕松多了，做實驗就是照著實驗指導(dǎo)書動動手而已，導(dǎo)致其無法深入理解實驗教學(xué)的目的和自身應(yīng)該獲得的知識與能力。為此我們將課前預(yù)習(xí)和實驗課上的紀(jì)律表現(xiàn)單獨打分，各占總成績的5%。

5 結(jié)語

《生態(tài)毒理學(xué)》是一門交叉性和邊緣性較強(qiáng)的新興學(xué)科，從宏觀的地球生態(tài)到生物個體內(nèi)的微生態(tài)，從整體意義上的不同層次的生態(tài)系統(tǒng)到這些生態(tài)系統(tǒng)的各級組成和結(jié)構(gòu)，研究內(nèi)容可謂包羅萬象，無處不在，無所不及。因此，如何取舍適合自身情況的實驗教學(xué)內(nèi)容，如何在生態(tài)毒理學(xué)迅速發(fā)展的浪潮中瞅準(zhǔn)并抓住科學(xué)前沿是每位從事教學(xué)活動的專家學(xué)者需要不斷思考的問題。以上是我們在教學(xué)過程中以“農(nóng)”為主線，優(yōu)化知識結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)各教學(xué)環(huán)節(jié)的有機(jī)統(tǒng)一，走“教學(xué)為科研服務(wù)，科研促進(jìn)教學(xué)”的教學(xué)與科研相輔相成之路的過程中，結(jié)合學(xué)科和學(xué)生課程體系的組成特點對如何體現(xiàn)《生態(tài)毒理學(xué)》的教學(xué)特色和提高教學(xué)質(zhì)量的一些思考與探索實踐。當(dāng)然，教學(xué)有法，教無定法，教無止境，我們還應(yīng)該完善實驗教學(xué)效果的反饋體系，并且根據(jù)社會發(fā)展的需要和科學(xué)前沿不斷對教學(xué)內(nèi)容和方法進(jìn)行探索和研究。

［1］孟紫強(qiáng).生態(tài)毒理學(xué)［M］.北京:高等教育出版社，2009.

［2］孟紫強(qiáng).生態(tài)毒理學(xué)原理與方法［M］.北京:科學(xué)出版社，2006.

［3］孟紫強(qiáng).環(huán)境毒理學(xué)［M］.北京:高等教育出版社，2010.