生物科學(xué)專業(yè)開設(shè)“環(huán)境科學(xué)導(dǎo)論”的教學(xué)實(shí)踐

[摘 要] 通過分析生物科學(xué)專業(yè)開設(shè)“環(huán)境科學(xué)導(dǎo)論”的教學(xué)實(shí)踐，對(duì)其課程設(shè)置目的、教學(xué)內(nèi)容調(diào)整、教學(xué)方法改進(jìn)和考核體系設(shè)置進(jìn)行了介紹和討論，尤其對(duì)充分利用網(wǎng)絡(luò)視頻資源、豐富教學(xué)內(nèi)容和手段，采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式、引導(dǎo)學(xué)生直接參與教學(xué)活動(dòng)，以及鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行社會(huì)調(diào)查、參觀和交流的教學(xué)方式進(jìn)行了探索。指出生物科學(xué)類專業(yè)開設(shè)“環(huán)境科學(xué)導(dǎo)論”課程，有利于學(xué)生強(qiáng)化與生物科學(xué)專業(yè)緊密相關(guān)的環(huán)境科學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)，以及技術(shù)的學(xué)習(xí)，增強(qiáng)學(xué)生保護(hù)自然生態(tài)環(huán)境意識(shí)，鞏固專業(yè)知識(shí)，拓寬就業(yè)面。

[關(guān)鍵詞] 環(huán)境科學(xué);教學(xué)實(shí)踐;課程設(shè)置;教學(xué)方法

[基金項(xiàng)目] 2011年度國(guó)家自然科學(xué)基金“多胺誘導(dǎo)一氧化氮合成的理化與分子機(jī)理研究”（31171467）

[作者簡(jiǎn)介] 蘇國(guó)興（1962—），男，江蘇江陰人，博士，蘇州大學(xué)醫(yī)學(xué)部基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與生物科學(xué)學(xué)院副教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事植物生長(zhǎng)發(fā)育及植物細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和環(huán)境生態(tài)保護(hù)學(xué)研究。

[中圖分類號(hào)] G642? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A? ?[文章編號(hào)] 1674-9324（2021）46-0105-04? ? [收稿日期] 2021-05-11

一、引言

2016年環(huán)境保護(hù)部、中宣部、中央文明辦等六部部門聯(lián)合編制了《全國(guó)環(huán)境宣傳教育工作綱要（2016-2020年）》，提出：加強(qiáng)高等院校環(huán)境類學(xué)科專業(yè)建設(shè)，鼓勵(lì)高校開設(shè)環(huán)境保護(hù)選修課，建設(shè)或選用環(huán)境保護(hù)在線開放課程[1]。為落實(shí)國(guó)家的號(hào)召，蘇州大學(xué)多個(gè)專業(yè)開設(shè)了多門與環(huán)境科學(xué)專業(yè)相關(guān)的課程，有“環(huán)境生物學(xué)”“環(huán)境學(xué)概論”“環(huán)境生態(tài)學(xué)”“環(huán)境科學(xué)導(dǎo)論”等。生物科學(xué)專業(yè)與環(huán)境科學(xué)密切相關(guān)，為了加強(qiáng)學(xué)生對(duì)自然環(huán)境保護(hù)知識(shí)的學(xué)習(xí)，近年來(lái)開設(shè)了“環(huán)境科學(xué)導(dǎo)論”課程，并作為專業(yè)選修課于第6學(xué)期開設(shè)，設(shè)2學(xué)分計(jì)36學(xué)時(shí)。在多年的教學(xué)實(shí)踐中，我們對(duì)生物科學(xué)專業(yè)開設(shè)“環(huán)境科學(xué)導(dǎo)論”的教學(xué)方法進(jìn)行了探索，以供大家參考和交流。

二、課程設(shè)置目的和時(shí)間

環(huán)境科學(xué)是在人們亟待解決環(huán)境問題的社會(huì)需求下迅速發(fā)展起來(lái)的一門學(xué)科，其主要研究人類社會(huì)發(fā)展活動(dòng)與自然環(huán)境演化規(guī)律之間的相互關(guān)系，目的是探索人類社會(huì)與自然環(huán)境協(xié)同演化、持續(xù)發(fā)展的途徑和方法，以便能動(dòng)地順應(yīng)環(huán)境和改造環(huán)境，促使環(huán)境朝著有利于人類的方向發(fā)展[2]。從研究?jī)?nèi)容來(lái)看，“環(huán)境科學(xué)導(dǎo)論”主要講授環(huán)境污染的基本理論、知識(shí)和治理技術(shù)，涉及自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)、技術(shù)科學(xué)等多門綜合性基礎(chǔ)學(xué)科，具體內(nèi)容包括大氣、水體、土壤、固體廢物污染、物理性和有毒化合物污染、環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)，及其相關(guān)的控制技術(shù)[2]。而生物科學(xué)專業(yè)主要培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)生物科學(xué)方面的基本理論和基礎(chǔ)知識(shí)，進(jìn)行從事生物科學(xué)研究和技術(shù)開發(fā)方面的科學(xué)思維和科學(xué)實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練，從而獲得較好的科學(xué)素養(yǎng)和從事生物科學(xué)教學(xué)、研究、開發(fā)與管理的基本能力。學(xué)習(xí)內(nèi)容主要包括動(dòng)物學(xué)、植物分類學(xué)和形態(tài)解剖學(xué)、生理生化、細(xì)胞學(xué)、遺傳學(xué)和分子生物學(xué)等。生物科學(xué)與環(huán)境科學(xué)密切相關(guān)，具理學(xué)性質(zhì)。

經(jīng)過幾年的學(xué)習(xí)，生物科學(xué)專業(yè)學(xué)生基本掌握了生物科學(xué)相關(guān)的基本理論、知識(shí)和基本技能，但對(duì)環(huán)境科學(xué)類知識(shí)的學(xué)習(xí)和掌握往往不夠，這與當(dāng)今社會(huì)綠色發(fā)展、保護(hù)自然生態(tài)環(huán)境的人才培養(yǎng)要求有差距。為加強(qiáng)學(xué)生對(duì)自然生態(tài)環(huán)境保護(hù)知識(shí)的學(xué)習(xí)，鞏固專業(yè)知識(shí)，尤其是拓寬就業(yè)面，在生物科學(xué)專業(yè)課程中，增設(shè)環(huán)境科學(xué)類課程如“環(huán)境科學(xué)導(dǎo)論”的學(xué)習(xí)顯得尤為重要。對(duì)于開課時(shí)間，第6學(xué)期可能最為合適，此時(shí)，學(xué)生已掌握了一定的普通動(dòng)物學(xué)、微生物學(xué)、細(xì)胞學(xué)、生物化學(xué)、普通生態(tài)學(xué)等生物科學(xué)專業(yè)的基礎(chǔ)知識(shí)，且已具備一定的物理學(xué)、有機(jī)化學(xué)和分析化學(xué)基礎(chǔ)理論，這為開設(shè)“環(huán)境科學(xué)導(dǎo)論”課程，提供了扎實(shí)的前期知識(shí)儲(chǔ)備和鋪墊，可獲得較好的教學(xué)效果。

三、教學(xué)內(nèi)容調(diào)整

目前，國(guó)內(nèi)有多個(gè)版本的環(huán)境科學(xué)導(dǎo)論教材。有何康林與裴宗平主編，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社出版的《環(huán)境科學(xué)導(dǎo)論》高等學(xué)校教學(xué)用書;趙景聯(lián)主編，機(jī)械工業(yè)出版社出版的《環(huán)境科學(xué)導(dǎo)論》教學(xué)用書;崔靈周、王傳花、肖繼波主編，化學(xué)工業(yè)出版社出版的《環(huán)境科學(xué)導(dǎo)論》等。我們選用趙景聯(lián)主編的教材。該教材編寫思路清晰，文字精練，觀點(diǎn)明確，適合于非環(huán)境科學(xué)類專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)。但教材內(nèi)容編排偏重于工科技術(shù)類，為適應(yīng)生物科學(xué)類專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)，考慮到知識(shí)學(xué)習(xí)的層次性和銜接性，需對(duì)教材內(nèi)容作適當(dāng)調(diào)整，在不偏離教學(xué)大綱的前提下，增減了部分內(nèi)容，突出重點(diǎn)，以保證學(xué)生知識(shí)的有序過渡和掌握，具體做法為。

由于“生態(tài)學(xué)”和“普通生態(tài)學(xué)”是生物科學(xué)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，在“環(huán)境科學(xué)導(dǎo)論”教學(xué)中，我們刪除該教材第2章生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)的教學(xué)任務(wù);在第3章大氣污染及其控制技術(shù)中，加強(qiáng)了大氣污染物入侵途徑，尤其是經(jīng)呼吸系統(tǒng)進(jìn)入人體的過程和機(jī)理教學(xué)，另外，增加了大氣污染物對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響及典型病癥教學(xué)內(nèi)容;在第4章水體污染及其控制技術(shù)中，增加了污染物在水體中相互轉(zhuǎn)化的內(nèi)容，重點(diǎn)介紹與生物科學(xué)專業(yè)有關(guān)的污水生物處理技術(shù);在第5章節(jié)固體廢物污染及其控制技術(shù)中，重點(diǎn)介紹微生物好氧堆肥技術(shù)和城市垃圾衛(wèi)生填埋技術(shù);在第6章土壤污染及其控制技術(shù)中，重點(diǎn)介紹微生物在農(nóng)藥生物轉(zhuǎn)化和降解中的作用，以及重金屬污染土壤的生物修復(fù)法;在第9章環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)中，重點(diǎn)講解大氣和水體污染的生物監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)。另外，增加第10章環(huán)境污染對(duì)生物的影響，主要講述環(huán)境污染物在生物化學(xué)和分子水平、在細(xì)胞、器官和個(gè)體水平，以及污染物在種群和群落水平的影響及機(jī)理。通過對(duì)教材內(nèi)容有目的、有針對(duì)性的調(diào)整，能使該課程知識(shí)在生物科學(xué)專業(yè)知識(shí)點(diǎn)間有序過渡、有機(jī)結(jié)合和無(wú)縫對(duì)接，學(xué)生普遍反映有較好的教學(xué)效果，深得學(xué)生的好評(píng)。

四、教學(xué)方法改進(jìn)

在紙質(zhì)和網(wǎng)絡(luò)媒體上已有大量有關(guān)“環(huán)境科學(xué)導(dǎo)論”教學(xué)方法的討論和介紹。有案例教學(xué)法[3-5]、互動(dòng)教學(xué)法[6]、實(shí)踐教學(xué)法[4，7]和翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法[8]等。在我們的教學(xué)實(shí)踐中，也嘗試了幾種大家較認(rèn)可的教學(xué)方法，并將其巧妙應(yīng)用、有機(jī)結(jié)合。以多媒體為基本教學(xué)手段，根據(jù)教學(xué)大綱內(nèi)容，適時(shí)采用上述教學(xué)方法，以最大限度地激活學(xué)生的思維活動(dòng)，激發(fā)學(xué)生的好奇心，吸引學(xué)生的注意力，提高學(xué)習(xí)效率。

（一）充分利用網(wǎng)絡(luò)視頻資源，豐富教學(xué)內(nèi)容和手段

事前我們收集了大量與該課程有關(guān)的教學(xué)視頻資料，如加利福尼亞大學(xué)的“環(huán)境保護(hù)行為”、清華大學(xué)公開課“環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展”、上海交通大學(xué)的“重金屬污染”“環(huán)境污染物的轉(zhuǎn)化”、華中師范大學(xué)的“水體污染與健康”等。在教授有關(guān)內(nèi)容前，先播放事先選擇好的視頻資料（5～15分鐘）。這些視頻切合主題，直觀形象，聲情并茂，有較強(qiáng)的視覺沖擊力，利于學(xué)生的理解和記憶。例如，在講授有機(jī)污染物和重金屬污染對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響和人體健康危害時(shí)，選用了華中師范大學(xué)公開課“水體污染與健康”視頻，通過該視頻的觀看，學(xué)生可在輕松活躍的氛圍中，了解和掌握了多氯聯(lián)苯、二惡英及Hg、Pb和Cd等重金屬對(duì)人體健康的危害。通過觀看“大氣污染與健康”視頻，學(xué)生較快掌握了可吸入顆粒體如PM2.5、CO、O3和氮氧化物等氣體污染物對(duì)人體健康的危害機(jī)理，以及可誘發(fā)的相應(yīng)病癥。通過觀看“水資源與我國(guó)水污染及治理現(xiàn)狀”視頻，學(xué)生很快掌握了地球水資源分布情況、各國(guó)水資源豐缺的原因和我國(guó)水資源所面臨的問題，以及當(dāng)下我國(guó)水污染的特點(diǎn)和治理現(xiàn)狀。這種結(jié)合課程內(nèi)容的視頻教學(xué)，既活躍了課堂學(xué)習(xí)氣氛，又豐富了教學(xué)內(nèi)容和手段，與傳統(tǒng)“滿堂灌”的教學(xué)方式相比，取得了不錯(cuò)的教學(xué)效果，獲得了學(xué)生的認(rèn)可和好評(píng)。

（二）采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，引導(dǎo)學(xué)生直接參與教學(xué)活動(dòng)

翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式[8]是指學(xué)生在課前或課外觀看教師相關(guān)教學(xué)視頻，自主學(xué)習(xí)，教師不占用課堂時(shí)間，將課堂變成了師生之間和生生之間互動(dòng)的場(chǎng)所，從而達(dá)到更好的教學(xué)效果。在“環(huán)境科學(xué)導(dǎo)論”的教學(xué)實(shí)踐中，我們嘗試采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式。具體做法是根據(jù)大綱要求和教學(xué)進(jìn)度，提前一周向?qū)W生（2人/1周）布置授課內(nèi)容，要求學(xué)生在課后利用學(xué)校圖書館紙質(zhì)、網(wǎng)絡(luò)資源，查看相關(guān)文獻(xiàn)，并制成8～10分鐘PPT/人。在課堂上，學(xué)生走上講臺(tái)，講述自己的學(xué)習(xí)內(nèi)容和心得，學(xué)生根據(jù)該同學(xué)講述的內(nèi)容進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)提問，由教師答疑解惑，并做出評(píng)價(jià)，肯定好的方面，指出不足和理解錯(cuò)誤的地方，并給出正確答案。這種引導(dǎo)學(xué)生直接參與教學(xué)活動(dòng)的教學(xué)模式，除了能活躍課堂氣氛，起到輔助、督促學(xué)習(xí)的作用外，還可培養(yǎng)學(xué)生課外查資料、自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣，提高他們獨(dú)立分析和解決問題的能力，反過來(lái)促進(jìn)了教學(xué)質(zhì)量的提高。

（三）鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行社會(huì)調(diào)查、參觀和交流

環(huán)境科學(xué)導(dǎo)論是一門與社會(huì)生活、生產(chǎn)實(shí)踐緊密相關(guān)，涉及多種環(huán)境污染控制技術(shù)的技術(shù)性學(xué)科，有較強(qiáng)的實(shí)踐性和應(yīng)用性[2]。該課程的這種特質(zhì)就決定了對(duì)其所開展的各類教學(xué)活動(dòng)應(yīng)與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合。通過各類教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)，如了解各類環(huán)境污染相應(yīng)的處理和處置技術(shù)，以及目前的應(yīng)用現(xiàn)狀，可加深學(xué)生對(duì)環(huán)境科學(xué)基礎(chǔ)理論、知識(shí)和治理技術(shù)的理解，提高教學(xué)質(zhì)量。常采用野外參觀、見習(xí)、環(huán)保實(shí)踐活動(dòng)和生產(chǎn)調(diào)查等形式[4，7]。由于生物科學(xué)專業(yè)為非環(huán)境科學(xué)類專業(yè)，沒有實(shí)習(xí)、參觀經(jīng)費(fèi)的預(yù)算。為了落實(shí)“環(huán)境科學(xué)導(dǎo)論”的實(shí)踐教學(xué)，我們采用學(xué)生自主分散調(diào)查的方式。先依興趣，將學(xué)生分成若干小組，要求學(xué)生利用節(jié)假日參觀游玩的機(jī)會(huì)，在一個(gè)課程學(xué)習(xí)期內(nèi)，完成一份調(diào)查報(bào)告，并進(jìn)行課堂交流。建議他們可對(duì)蘇州七子山生活垃圾填埋場(chǎng)、蘇州垃圾分類管理中心、蘇州高新區(qū)污水處理廠、蘇州太湖國(guó)家濕地公園等進(jìn)行參觀調(diào)查，還可對(duì)蘇州大學(xué)各級(jí)各類實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)污染情況進(jìn)行調(diào)查。從他們所撰寫的調(diào)查報(bào)告和隨后的課堂交流來(lái)看，學(xué)生收獲滿滿。如一組學(xué)生對(duì)我校實(shí)驗(yàn)室污染的現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查和分析，發(fā)現(xiàn)我校各類各級(jí)實(shí)驗(yàn)室都存在不同程度的實(shí)驗(yàn)室污染問題，存在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物試驗(yàn)完后隨便拋棄、微生物有毒菌株專人保管不嚴(yán)、隨意處理和處置廢舊藥品等較為個(gè)別和嚴(yán)重的問題，同時(shí)還存在有些實(shí)驗(yàn)室有規(guī)不依的執(zhí)行和管理問題。如到污水處理廠調(diào)查參觀后，他們切身感受到了什么是生活污水生物處理技術(shù)，正常運(yùn)行的注意事項(xiàng)。來(lái)到七子山生活垃圾填埋場(chǎng)參觀后，他們?yōu)槔盥駡?chǎng)宏大的建設(shè)規(guī)模、前期建設(shè)投資、垃圾的日接納和年處理量所驚嘆，加深了他們對(duì)生活垃圾衛(wèi)生填埋技術(shù)和污水生物處理技術(shù)的理解。

五、考核體系

設(shè)計(jì)一個(gè)科學(xué)合理、操作簡(jiǎn)單的課程考核評(píng)價(jià)體系，除了能真實(shí)反映教學(xué)效果外，還可激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主觀能動(dòng)性和積極性。本課程考核評(píng)價(jià)體系由4部分構(gòu)成（如圖1），翻轉(zhuǎn)課堂PPT制作和講述占15%，調(diào)查報(bào)告撰寫和交流占15%，平時(shí)成績(jī)和考勤占10%，期末理論考試成績(jī)占60%。多年來(lái)教學(xué)質(zhì)量測(cè)評(píng)反饋結(jié)果表明，學(xué)生成績(jī)基本呈正態(tài)分布，課程評(píng)價(jià)總分都在90分以上，達(dá)到了預(yù)期的教學(xué)目的。

六、不足方面

學(xué)生雖然知道該課程與生物科學(xué)專業(yè)密切相關(guān)，也知道學(xué)習(xí)和掌握環(huán)境科學(xué)這方面的理論和知識(shí)對(duì)鞏固生物科學(xué)專業(yè)知識(shí)，尤其對(duì)就業(yè)有益，但要求所有學(xué)生能全身心地投入到該課程的學(xué)習(xí)中，總有點(diǎn)差強(qiáng)人意，多年教學(xué)實(shí)踐表明，總有部分學(xué)生不能主動(dòng)地學(xué)，只是為了應(yīng)付。另外，開課時(shí)間還有待優(yōu)化，在第6學(xué)期開課可能是最合適的，但有不足，大三學(xué)生已開始忙于規(guī)劃未來(lái)，多數(shù)學(xué)生會(huì)選擇考研這條路，忙于考研準(zhǔn)備，已無(wú)更多的時(shí)間和精力投入到該課程的學(xué)習(xí)中。此外，缺少實(shí)踐教學(xué)投入，尤其是對(duì)這門實(shí)踐性和應(yīng)用性較強(qiáng)的課程教學(xué)影響較大，分散自由參觀調(diào)查，一方面難以保證實(shí)習(xí)效果，另一方面還存在學(xué)生的安全隱患。

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Teaching Practice of Offering the Course of Introduction to Environmental Science in the Biological Science Major

SU Guo-xing

（School of Basic Medicine and Biology， Soochow University， Suzhou， Jiangsu 215123， China）

Abstract： This paper introduces the teaching practice of offering the course of Introduction to Environmental Science for biological science majors， introduces and discusses the purpose of curriculum setting， the targeted adjustment of teaching content， the improvement of teaching methods and the setting of assessment system. In particular， it explores the teaching methods， such as making full use of network video resources to enrich the teaching contents and means， adopting flipped classroom teaching model to guide students to directly participate in teaching activities， and encouraging students to conduct social investigation， visit and exchange. The paper points out that offering the course of Introduction to Environmental Science for biological science majors is helpful for students to strengthen the study of basic theoretical knowledge and technology of environmental sciences closely related to the biological science major， enhance students consciousness of protecting ecological environment， consolidate the professional knowledge， and broaden students employment scope.

Key words： environmental science; teaching practice; curriculum setting; teaching method