環(huán)境生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革探索

朱 丹，廖紹華，田春梅，楊 琳

（大理大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物科學(xué)學(xué)院，云南大理 671003）

環(huán)境生物學(xué)作為環(huán)境科學(xué)與環(huán)境工程專業(yè)中一門(mén)重要的基礎(chǔ)課程，主要研究生物與人類干擾下環(huán)境的相互作用規(guī)律及機(jī)理，涵蓋了環(huán)境化學(xué)、環(huán)境毒理學(xué)、環(huán)境生物技術(shù)、污染生態(tài)學(xué)及普通生物學(xué)等學(xué)科，具有研究?jī)?nèi)容廣，交叉性強(qiáng)，知識(shí)面寬，知識(shí)更新快等突出的特點(diǎn)。由于環(huán)境生物學(xué)既承接了化學(xué)、生態(tài)學(xué)等基礎(chǔ)課程，又是后期專業(yè)課程的基礎(chǔ)，從而使得該門(mén)課程成為環(huán)境科學(xué)專業(yè)本科生培訓(xùn)的重要一環(huán)〔1〕。環(huán)境生物學(xué)從教學(xué)內(nèi)容上看，是一門(mén)理論與實(shí)踐并重的課程。但由于課程綜合了多學(xué)科的知識(shí)，在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上也涉及了環(huán)境科學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、毒理學(xué)等學(xué)科的理論知識(shí)與操作技能。如果不能優(yōu)選實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容或單純地以基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，將導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)內(nèi)容系統(tǒng)性差，操作步驟機(jī)械化，不利于學(xué)生創(chuàng)新及實(shí)踐能力的提高〔2-3〕。因此，為了在環(huán)境生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中提高學(xué)生運(yùn)用相關(guān)實(shí)驗(yàn)技術(shù)解決問(wèn)題的能力，加深學(xué)生知識(shí)點(diǎn)印象，增強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力，需要對(duì)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式進(jìn)行探索。本文根據(jù)本校人才培養(yǎng)目標(biāo)與環(huán)境科學(xué)專業(yè)學(xué)生調(diào)查問(wèn)卷結(jié)果，對(duì)環(huán)境生物學(xué)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式進(jìn)行了積極探索。

1 環(huán)境生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的主要問(wèn)題

環(huán)境類課程自身的特點(diǎn)決定了環(huán)境生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容上的特殊性。在環(huán)境生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容中應(yīng)偏重于污染物對(duì)生物各水平影響上的觀察，利用生物對(duì)環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行觀測(cè)以及生物在環(huán)境污染中的治理技術(shù)。由于環(huán)境生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)上與生物學(xué)所存在的天然聯(lián)系性，使得學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的基本操作技能，對(duì)實(shí)驗(yàn)材料的專業(yè)理解上均有較高的要求。例如利用植物監(jiān)測(cè)大氣污染物的實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生需要具備基本的植物分類學(xué)知識(shí)；微核檢測(cè)實(shí)驗(yàn)中，顯微鏡的使用，切片的制作均需要相應(yīng)的生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技能。但由于學(xué)生在前期基礎(chǔ)課程中，相關(guān)的實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)少，基本操作不熟練，容易影響實(shí)驗(yàn)效果。因此，需要在實(shí)際教學(xué)中優(yōu)選實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，調(diào)整實(shí)驗(yàn)流程，簡(jiǎn)化操作，同時(shí)增加理論講授課時(shí)，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解，并利用現(xiàn)代多媒體手段，以圖片或視頻的形式提前展示實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容具備感官認(rèn)識(shí)，從而達(dá)到更好的教學(xué)效果。

2 調(diào)整實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，重視實(shí)驗(yàn)環(huán)境，改革教學(xué)方法，創(chuàng)新考核方式

2.1 優(yōu)選實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為環(huán)境生物學(xué)教學(xué)過(guò)程中的重要組成部分，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涉及了環(huán)境微生物學(xué)、環(huán)境生物監(jiān)測(cè)、生態(tài)學(xué)、生理生化毒理、環(huán)境生物技術(shù)等5個(gè)方面〔4〕。常規(guī)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容多以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，讓學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)上的步驟開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，不能很好地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，更加無(wú)法培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。在117份有效調(diào)查問(wèn)卷中發(fā)現(xiàn)，64.96%的學(xué)生認(rèn)為實(shí)驗(yàn)課的開(kāi)設(shè)能夠提升教學(xué)效果，并且69.23%的同學(xué)對(duì)設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)更感興趣。106名受調(diào)查學(xué)生認(rèn)為實(shí)驗(yàn)課可以提升專業(yè)技能，92名受調(diào)查學(xué)生認(rèn)為通過(guò)實(shí)驗(yàn)課可以提高自己的創(chuàng)新能力，分別占受調(diào)查學(xué)生總?cè)藬?shù)的90.60%與78.63%。對(duì)于不同類型的實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)，僅有26.50%的學(xué)生認(rèn)為驗(yàn)證性與演示性實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛱岣咦约旱膶I(yè)技能與創(chuàng)新能力，而有73.50%的學(xué)生認(rèn)為設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)對(duì)提高專業(yè)技能與創(chuàng)新能力的幫助更大。因此，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)以設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)為主，在實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)的基礎(chǔ)上讓學(xué)生自我擴(kuò)展，自主設(shè)計(jì)，從而提高學(xué)生對(duì)知識(shí)的運(yùn)用能力，激發(fā)學(xué)生對(duì)問(wèn)題的探索興趣，從而更好地讓學(xué)生分析和解決問(wèn)題，同時(shí)也在有限的課堂教學(xué)學(xué)時(shí)中，讓學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力得以更好地培養(yǎng)。如“二氧化硫?qū)χ参锶~片的影響”及“蠶豆根尖微核實(shí)驗(yàn)”的實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)能讓實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與理論內(nèi)容相結(jié)合，將驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)榫C合性實(shí)驗(yàn)，也培養(yǎng)了學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)，分析和解決問(wèn)題的能力。在“二氧化硫?qū)χ参锶~片的影響”實(shí)驗(yàn)中，除了任課教師提供實(shí)驗(yàn)材料外，也讓同學(xué)自主尋找受試植物；“蠶豆根尖微核實(shí)驗(yàn)”除實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)外，教師還提供給學(xué)生相應(yīng)的最新科研文獻(xiàn)，讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)污染物，一方面激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)及應(yīng)用知識(shí)的主動(dòng)性，另一方面也有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

2.2 重視實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，主要以實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)為主，教師講解實(shí)驗(yàn)原理及方法，學(xué)生機(jī)械地根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟完成規(guī)定實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，最終完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。這種教學(xué)模式雖然能夠讓學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)原理及相關(guān)技能，但不利于學(xué)生分析、解決問(wèn)題及創(chuàng)新能力的提高〔5〕。所以在實(shí)驗(yàn)教學(xué)各環(huán)節(jié)中，可以根據(jù)實(shí)際情況，適當(dāng)放開(kāi)統(tǒng)一性、標(biāo)準(zhǔn)性的要求，讓學(xué)生真正參與到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，變被動(dòng)地依據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)為主動(dòng)地參與到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，由傳統(tǒng)的“教師為主，學(xué)生為輔”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩W(xué)生為主，教師為導(dǎo)”。通過(guò)實(shí)驗(yàn)小組、實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)的設(shè)立，讓每一位學(xué)生參與到實(shí)驗(yàn)的各環(huán)節(jié)之中，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解與實(shí)際操作的能力，進(jìn)一步提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。如“二氧化硫?qū)χ参锶~片的影響”，可以讓同學(xué)在教師的指導(dǎo)下，通過(guò)自主查閱資料并且根據(jù)校園中實(shí)際生長(zhǎng)的植物選取實(shí)驗(yàn)材料，既激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又鍛煉了學(xué)生的思考能力，也提高了學(xué)生分析、解決問(wèn)題的能力。

對(duì)于教師而言，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中必須具備高度的責(zé)任感，從實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)開(kāi)始全程參與，對(duì)學(xué)生提出來(lái)的問(wèn)題及時(shí)指導(dǎo)，鼓勵(lì)學(xué)生大膽嘗試，正視學(xué)生的“異想天開(kāi)”。對(duì)學(xué)生提出的想法和問(wèn)題“寬”，對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作與數(shù)據(jù)分析“嚴(yán)”。在學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程中強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性，及時(shí)糾正學(xué)生的不規(guī)范操作，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)觀察記錄表，培養(yǎng)學(xué)生良好的實(shí)驗(yàn)操作與實(shí)驗(yàn)記錄習(xí)慣，鍛煉學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的作風(fēng)。對(duì)于實(shí)驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象，教師應(yīng)該同學(xué)生探討，分析實(shí)驗(yàn)失敗原因，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)與解決問(wèn)題的能力。對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告在規(guī)范性和完整性上，教師應(yīng)該嚴(yán)格要求，要求實(shí)驗(yàn)報(bào)告能夠客觀反映學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的理解及思考、對(duì)數(shù)據(jù)的正確處理和對(duì)結(jié)論的嚴(yán)謹(jǐn)分析。相較于實(shí)驗(yàn)結(jié)果的正確性，教師需要更加注重考察學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析思考能力。這樣既能夠讓學(xué)生提高實(shí)驗(yàn)興趣，使學(xué)生深入理解一個(gè)實(shí)驗(yàn)從設(shè)計(jì)思路到最終實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，每一個(gè)過(guò)程均是關(guān)鍵，從而提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)與實(shí)際動(dòng)手能力，體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中教師的主導(dǎo)作用與學(xué)生的主體地位。

2.3 開(kāi)放的教學(xué)環(huán)境與問(wèn)題解決的教學(xué)模式開(kāi)放的教學(xué)環(huán)境主要指實(shí)驗(yàn)環(huán)境的開(kāi)放上，讓實(shí)驗(yàn)教學(xué)不再拘泥于實(shí)驗(yàn)室之內(nèi)，在打破教學(xué)的空間壁壘基礎(chǔ)上提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生切實(shí)體會(huì)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)與現(xiàn)實(shí)問(wèn)題間的密切聯(lián)系。分析117份學(xué)生調(diào)查問(wèn)卷發(fā)現(xiàn)，96名受調(diào)查學(xué)生認(rèn)為實(shí)驗(yàn)課程的開(kāi)設(shè)場(chǎng)所對(duì)學(xué)習(xí)效果會(huì)有一定的促進(jìn)作用，占總調(diào)查人數(shù)的82.05%；當(dāng)實(shí)驗(yàn)課程既可以在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)開(kāi)設(shè)又能在室外開(kāi)設(shè)時(shí)，有74.36%的受調(diào)查學(xué)生更傾向于在實(shí)驗(yàn)室外進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。因此，在“二氧化硫?qū)χ参锶~片的影響”實(shí)驗(yàn)中，教師把整個(gè)實(shí)驗(yàn)搬至室外進(jìn)行，讓學(xué)生除教師提供的植物材料外，還可自主選取校園內(nèi)生長(zhǎng)的植物作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，更加真實(shí)地模擬實(shí)際自然環(huán)境；“沉降法檢測(cè)空氣中的微生物”讓學(xué)生根據(jù)實(shí)際情況，在校園內(nèi)自主選取受試環(huán)境，一方面讓學(xué)生對(duì)于整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程產(chǎn)生更加濃厚的興趣，同時(shí)也對(duì)實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行了極大的豐富和擴(kuò)展，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，對(duì)學(xué)生綜合素質(zhì)的提高也有促進(jìn)作用。

“問(wèn)題解決”是以學(xué)生為中心，針對(duì)教學(xué)中不同情景提出問(wèn)題，通過(guò)對(duì)問(wèn)題的分析解決，使學(xué)生理解和掌握知識(shí)，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力〔6-7〕。在環(huán)境生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，“問(wèn)題解決”的教學(xué)模式可以：一是讓學(xué)生認(rèn)真預(yù)習(xí)，教師對(duì)關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行提問(wèn)，學(xué)生對(duì)問(wèn)題進(jìn)行解答，最后由教師進(jìn)行歸納總結(jié)；二是學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，教師針對(duì)性地就實(shí)驗(yàn)過(guò)程中與理論知識(shí)點(diǎn)相聯(lián)系的部分進(jìn)行提問(wèn)，讓學(xué)生互相討論，最終分析及解決問(wèn)題。例如“二氧化硫?qū)χ参锶~片的影響”實(shí)驗(yàn)，課前學(xué)生圍繞“植物葉片選取應(yīng)注意什么問(wèn)題”“二氧化硫應(yīng)該選擇多少濃度”；在實(shí)驗(yàn)操作中，提出“陽(yáng)光是否會(huì)成為影響因素”；實(shí)驗(yàn)結(jié)果觀察時(shí)，提出“葉片受二氧化硫影響的變化過(guò)程是怎么樣的”。通過(guò)問(wèn)題激發(fā)學(xué)生的自主思考，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)相關(guān)理論知識(shí)點(diǎn)的掌握。

2.4 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)考核方式由于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)考核過(guò)多地依賴于最終的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，導(dǎo)致學(xué)生忽視了實(shí)驗(yàn)過(guò)程，甚至為了追求實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性與正確性而偽造或是抄襲他人實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要目標(biāo)是提高學(xué)生的動(dòng)手能力，加深理論知識(shí)點(diǎn)的理解，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)與能力。因此，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核上應(yīng)主要從學(xué)生的實(shí)驗(yàn)出勤、實(shí)驗(yàn)態(tài)度、對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析與討論、實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫(xiě)多維度地進(jìn)行全方位的考核。實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核中，本課程注重實(shí)驗(yàn)過(guò)程中學(xué)生的表現(xiàn)，改變了以往“結(jié)果導(dǎo)向”的衡量標(biāo)準(zhǔn)，讓學(xué)生積極參與到實(shí)驗(yàn)過(guò)程中。同時(shí)，本課程實(shí)驗(yàn)考核注重學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程解決問(wèn)題，以及實(shí)驗(yàn)后分析問(wèn)題的能力，重點(diǎn)考查學(xué)生獨(dú)立思考與對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的運(yùn)用能力。通過(guò)全面的考核方式，培養(yǎng)學(xué)生良好的實(shí)驗(yàn)及操作習(xí)慣，讓學(xué)生意識(shí)到實(shí)驗(yàn)過(guò)程的重要性，同時(shí)也提高學(xué)生的主觀能動(dòng)性。

3 教學(xué)效果

通過(guò)學(xué)生對(duì)課程教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn)，環(huán)境生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革后，學(xué)生對(duì)課程評(píng)分由改革前的88.82分上升為92.64分，提高了3.82分。實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為課堂理論教學(xué)的重要組成部分，也對(duì)學(xué)生的課程成績(jī)有一定的促進(jìn)作用。分析學(xué)生成績(jī)發(fā)現(xiàn)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革后，學(xué)生成績(jī)平均分由改革前的70.88提高到73.13。雖然平均分提高幅度較小，但分析分?jǐn)?shù)段后發(fā)現(xiàn)，80至100分?jǐn)?shù)段學(xué)生所占比例由改革前的23.1%提升為26.1%，60至80分?jǐn)?shù)段學(xué)生所占比例由57.7%提高到60.8%，不及格率由改革前19.3%降為13.1%，下降了6.2個(gè)百分點(diǎn)。說(shuō)明環(huán)境生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革后，一方面提升了學(xué)生對(duì)課程的學(xué)習(xí)興趣，另一方面也通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)將理論與實(shí)際有效聯(lián)系，進(jìn)一步加深了學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握。此外，環(huán)境生物學(xué)教學(xué)團(tuán)隊(duì)也先后有6人次在省、校、院級(jí)各類講課比賽中獲獎(jiǎng)。

4 結(jié)語(yǔ)

實(shí)驗(yàn)課程是課堂教學(xué)的延續(xù)，是理論課程的重要組成部分，也是培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才的重要環(huán)節(jié)〔8〕。本文通過(guò)對(duì)環(huán)境生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在內(nèi)容、環(huán)節(jié)、模式與考核方式進(jìn)行了積極的探索與實(shí)踐，增強(qiáng)了環(huán)境生物學(xué)課程的教學(xué)效果，也提高了學(xué)生的專業(yè)技能與創(chuàng)新精神。同時(shí)上述經(jīng)驗(yàn)也為其他環(huán)境類實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)提供了參考。

〔1〕王雯，李愛(ài)愛(ài)，馮雅健，等.環(huán)境生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革探索〔J〕.中國(guó)輕工教育，2016（5）：67-70．

〔2〕李雪，常國(guó)華，陳宏彬，等.環(huán)境生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的探索〔J〕.實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2015，18（4）：122-124．

〔3〕陳明利，陳傳勝.環(huán)境生物學(xué)創(chuàng)新型教學(xué)體系探討〔J〕.科教文匯，2015（11）：42-43．

〔4〕孔志明，楊柳燕，尹大強(qiáng)，等.現(xiàn)代環(huán)境生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)與方法〔M〕.北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2005．

〔5〕李雪，常國(guó)華，米璇，等.環(huán)境生物學(xué)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)實(shí)踐：“以蠶豆根尖微核檢測(cè)技術(shù)為例”〔J〕.甘肅高師學(xué)報(bào)，2015，20（2）：101-103．

〔6〕劉歡歡，王偉.問(wèn)題解決教學(xué)的四種模式〔J〕.教育與教學(xué)研究，2012，26（1）：49-51．

〔7〕連蓮.國(guó)外問(wèn)題式學(xué)習(xí)教學(xué)模式述評(píng)〔J〕.福建師范大學(xué)學(xué)報(bào)（哲學(xué)社會(huì)科學(xué)版），2013（4）：126-133．

〔8〕付曉萍，黃愛(ài)祥，李凌飛，等．“食品化學(xué)”實(shí)驗(yàn)課程的改革與探索實(shí)踐〔J〕.大理學(xué)院學(xué)報(bào)，2015，14（12）：56-58.