科研為導(dǎo)向的“環(huán)境生物學(xué)”研究性教學(xué)實踐分析*

劉曉燕，嚴(yán)玉波，夏 軍，邱忠洋

(淮陰師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，江蘇 淮安 223300)

生物是生態(tài)系統(tǒng)的重要組成成分之一，在生態(tài)系統(tǒng)中起到推動物質(zhì)循環(huán)的作用[1]。目前環(huán)境生物學(xué)應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)中主要是利用微生物，還有部分利用植物作為環(huán)境污染控制的生物。環(huán)境生物學(xué)在有毒有害物質(zhì)降解、水污染控制、廢物資源化、污染環(huán)境修復(fù)、環(huán)境監(jiān)測及清潔生產(chǎn)中都有廣泛應(yīng)用。利用生物方法處理污染物通常能一步到位，避免污染物的多次轉(zhuǎn)移，是一種消除污染安全徹底的方法，因此是環(huán)境保護(hù)及污染處理中最常用的方法。

對于環(huán)境科學(xué)專業(yè)而言，環(huán)境生物學(xué)是一門重要的學(xué)科交叉課程。通過對該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠明確掌握環(huán)境與自然事物之間相互作用的機(jī)理，并應(yīng)用相應(yīng)的生物學(xué)理論及技術(shù)對環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測與治理。與此同時，環(huán)境生物學(xué)本身的交叉性特征能夠使學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)以及學(xué)術(shù)視野得到進(jìn)一步的開拓，對學(xué)生綜合素質(zhì)的提升具有非常重要的意義，因此，針對相關(guān)教學(xué)方法進(jìn)行深入的研究是很有必要的。

以往環(huán)境生物學(xué)教學(xué)管理模式中，學(xué)生通常被動地接收理論知識，提供給學(xué)生進(jìn)行實踐和創(chuàng)造性訓(xùn)練的機(jī)會很少，或僅限于實驗課的幾個固定的實驗操作，直接限制了對學(xué)生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和鍛煉。因此，原有的教學(xué)模式已很難滿足對先進(jìn)應(yīng)用型人才的需求，進(jìn)行環(huán)境生物學(xué)教學(xué)改革迫在眉睫。作為一門實踐性很高的課程，環(huán)境生物學(xué)教學(xué)與科學(xué)研究趨向緊密相關(guān)。因此筆者認(rèn)為，該課程改革的關(guān)鍵在于改變原有純理論教學(xué)模式，實行以科研為導(dǎo)向的研究性教學(xué)。鑒于目前環(huán)境生物學(xué)實驗條件不足的缺陷，以科研為導(dǎo)向的教學(xué)方式的發(fā)展需要依賴教師的良好引導(dǎo)。在課程進(jìn)行過程中，教師應(yīng)注重自己的科研深度及廣度，以自身科研實踐對講授內(nèi)容和方法進(jìn)行整合和提煉，使學(xué)生在充分理解基礎(chǔ)理論知識的同時，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)，提高學(xué)生實踐應(yīng)用能力。筆者在前期授課過程中，對以科研為導(dǎo)向的環(huán)境生物學(xué)研究性教學(xué)實踐進(jìn)行了如下系列方法總結(jié)。

1 教學(xué)內(nèi)容應(yīng)注重科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)

1.1 要保證教學(xué)內(nèi)容的前瞻性

在應(yīng)用教材進(jìn)行教學(xué)活動的過程中，應(yīng)該實現(xiàn)教材知識結(jié)構(gòu)的有效超越。雖然目前的環(huán)境生物學(xué)教材具有多樣性的特點，且各教材的側(cè)重點也會有所差異，但卻普遍存在著知識體系陳舊的問題。而隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)代環(huán)境生物技術(shù)的發(fā)展也非常的迅速，因此，需要保證該學(xué)科教學(xué)內(nèi)容的先進(jìn)性與前瞻性，具體可以將相關(guān)科研問題與教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合。例如，在講解受損環(huán)境對于生物的影響時，除了要對污染物的危害進(jìn)行講解之外，還要適當(dāng)增加當(dāng)代科研問題。如多氯聯(lián)苯作為有機(jī)的持久性污染物，其神經(jīng)毒性的影響是怎樣的？重金屬鎘脅迫會對植物自身的DNA以及抗氧化性水平造成怎樣的影響？又如，在對生物監(jiān)測以及生物修復(fù)技術(shù)方面的內(nèi)容進(jìn)行講解時，可以將課堂內(nèi)容拓展至：“通過灌木的觀察對環(huán)境中存在的化學(xué)元素進(jìn)行監(jiān)測”。利用前沿性的內(nèi)容開展教學(xué)活動，不僅能夠拓寬學(xué)生的知識面，還能使其科學(xué)研究興趣得到有效的提升[1]。

1.2 應(yīng)注重教學(xué)內(nèi)容中的研究方法

良好的教學(xué)方法能夠使學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)得到有效的培養(yǎng)。然而在講授和指導(dǎo)過程中，通常存在兩個容易被忽視的問題。第一是在教學(xué)過程中授課教師比較關(guān)注課程知識體系的系統(tǒng)性、嚴(yán)謹(jǐn)性、結(jié)構(gòu)安排的合理性等方面，卻忽視了學(xué)生作為學(xué)習(xí)主體的特質(zhì)與將來服務(wù)社會的能力取向。因此需結(jié)合學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)讓學(xué)習(xí)主體通過學(xué)習(xí)掌握基礎(chǔ)理論與技能，具備解決實際問題的能力。第二是授課內(nèi)容對學(xué)習(xí)主體將來應(yīng)具備的能力點的具體支撐還不夠明晰，即知識點與預(yù)期學(xué)生的能力對應(yīng)關(guān)系還不明確，導(dǎo)致學(xué)生的實踐能力呈點狀分布，而不能形成完整的知識網(wǎng)絡(luò)。人們對于科學(xué)的理解，最為關(guān)鍵的就是要理解科學(xué)方法，并應(yīng)用這些方法來解決實際問題。所以，在對環(huán)境生物學(xué)進(jìn)行講授的過程中，也要將內(nèi)容作為載體，對科學(xué)的技術(shù)及方法進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹v解，而很多科學(xué)方法的學(xué)習(xí)都是通過文獻(xiàn)資料的查找和閱讀來實現(xiàn)的，因此，教師可以引導(dǎo)學(xué)生對相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行有效的閱讀，從而對一些科學(xué)研究成果加以了解，讓學(xué)生自己領(lǐng)會教學(xué)中的科研問題，主動形成學(xué)生獨(dú)有的網(wǎng)狀科學(xué)思維和素養(yǎng)。當(dāng)然也可以組織學(xué)生參與特定的實驗或者是研究項目，培養(yǎng)其科學(xué)實驗的習(xí)慣，使學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)能夠得到有效的提升。

1.3 要將科學(xué)問題作為切入點

通?？茖W(xué)問題的產(chǎn)生往往需要有一定的背景知識，其解答域以及指向性都是非常明確的，從本質(zhì)上來看，科學(xué)研究就是以科學(xué)問題為基礎(chǔ)的。因此，在教學(xué)期間，教師可以通過介紹相關(guān)背景知識來實現(xiàn)科學(xué)問題的引入，這樣一方面可以讓學(xué)生對科學(xué)問題的形成過程加以了解，另一方面可以激發(fā)學(xué)生的好奇心，使學(xué)生能夠?qū)鉀Q問題的方法進(jìn)行認(rèn)真的思考。例如，在講解生物對于污染物的抗性時，在介紹完背景以后，可以引入相關(guān)問題，如，為什么對抗生素進(jìn)行過度的使用會使致病菌產(chǎn)生耐藥性？如何解決致病菌的耐藥性問題？通過這種問題來啟發(fā)學(xué)生，能夠幫助其更好的理解生物是怎樣通過自身的調(diào)整來適應(yīng)周圍環(huán)境變化的。然后通過耐藥性產(chǎn)生的機(jī)理，自主探究如何減少耐藥性的產(chǎn)生，如何解決耐藥性問題，引導(dǎo)學(xué)生對該問題的逐步深入思考與探索。借助這種教學(xué)方法，學(xué)生的思維能力以及問題解決能力將會得到有效的提升，獲得的教學(xué)效果也是傳統(tǒng)灌輸式教學(xué)無法比擬的[2]。

1.4 注重實驗課內(nèi)容的更新與創(chuàng)新

實驗課程教學(xué)是提高學(xué)生綜合運(yùn)用知識解決實際問題的能力、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的重要手段，在以科研為導(dǎo)向的環(huán)境生物學(xué)課程教學(xué)中顯得尤為重要。環(huán)境生物學(xué)實驗課通常作為專業(yè)基礎(chǔ)課程，是學(xué)生科研能力培養(yǎng)中不可或缺的環(huán)節(jié)。然而，目前高校實驗教學(xué)的管理模式是以行政班為單位安排實驗課，實驗室則采取手工方式安排實驗課，學(xué)生無法靈活、自主地選擇實驗課的時間、地點和實驗項目，提供給學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)造性訓(xùn)練的機(jī)會很少，直接影響對學(xué)生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和鍛煉。同時，由于缺乏學(xué)校層面的實驗教學(xué)管理體系，無法全面及時地調(diào)度與掌握實驗室教學(xué)資源狀況，不利于全校實驗資源的共享和統(tǒng)籌規(guī)劃。因此原有的實驗教學(xué)模式已很難滿足先進(jìn)對應(yīng)用型人才的需求。因此，國內(nèi)外高等院校相繼進(jìn)行實驗教學(xué)改革，改革的重點包括更新實驗內(nèi)容、減少驗證性和單一性實驗、改革考核方式和強(qiáng)調(diào)靈活多樣的實驗教學(xué)方法等。近年來，我校對環(huán)境生物學(xué)實驗的教學(xué)內(nèi)容、實驗教學(xué)方法和手段、實驗開設(shè)方式和實驗教學(xué)評價體系等方面進(jìn)行了多次探索與實踐。在加強(qiáng)并更新實驗教學(xué)的同時，結(jié)合教師的科研強(qiáng)項設(shè)計研究課題，對學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新專業(yè)訓(xùn)練，在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)方面取得了顯著成效。

2 教學(xué)方法應(yīng)注重科研創(chuàng)新

在教學(xué)過程中，應(yīng)該充分尊重學(xué)生的主體地位，并對其主觀能動性進(jìn)行有效的激發(fā)，也只有讓學(xué)生積極主動的參與到教學(xué)活動當(dāng)中，學(xué)生才會對相關(guān)問題進(jìn)行積極探索，提升其科研創(chuàng)新的動力。因此，教師應(yīng)該對學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識以及自主學(xué)習(xí)能力進(jìn)行不斷的強(qiáng)化，在教學(xué)過程中充分發(fā)揮引導(dǎo)者的作用。具體可以對互動教學(xué)的方法進(jìn)行應(yīng)用，通過與學(xué)生的交流溝通，引導(dǎo)其完成相關(guān)學(xué)習(xí)任務(wù)，在此過程中，要讓學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行切身的體驗，然后與學(xué)生探討一下其中的問題及解決措施，在這種情況，學(xué)生與教師往往會產(chǎn)生不同的觀點，經(jīng)過不同觀點的論述與碰撞，將會使學(xué)生的創(chuàng)新思維以及創(chuàng)新能力得到進(jìn)一步的提升。而除此之外，教師還可以在課堂當(dāng)中設(shè)置一些具有選擇性的問題，并要求學(xué)生在課下對問題的產(chǎn)生原因及解決方法進(jìn)行探尋，然后在下節(jié)課對自己的選擇以及原因進(jìn)行闡述，教師則在此基礎(chǔ)上給出更為完整的解答方案，學(xué)生通過聽講以及答案的對比，能夠使其知識結(jié)構(gòu)更加完善，從而為其將來的科研創(chuàng)新活動奠定堅實的基礎(chǔ)[3]。

3 教學(xué)評價應(yīng)以科研能力培養(yǎng)作為主要指標(biāo)

近年來我國在教學(xué)理念和教學(xué)大綱的制定中正逐步與國際接軌，但仍面臨諸多問題，如學(xué)生自由度低、教學(xué)質(zhì)量無法監(jiān)管、目標(biāo)不明確及考核方式單一等缺點，對教學(xué)質(zhì)量的提高及學(xué)生應(yīng)有科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)存在巨大障礙。OBE理論是一種關(guān)注和側(cè)重學(xué)習(xí)成果，強(qiáng)調(diào)學(xué)生對知識掌握和應(yīng)用的新興教學(xué)理念，在國內(nèi)外高等院校教學(xué)改革中頗具影響力。OBE教學(xué)模式在課程教學(xué)中的應(yīng)用是提升教學(xué)質(zhì)量的大膽探索與嘗試，能有效地調(diào)動學(xué)生的積極性，但具體的做法和措施還需要在實踐應(yīng)用中進(jìn)一步改革和完善。值得關(guān)注的是，OBE不是對教學(xué)過程的監(jiān)控，而是對結(jié)果的分析與反饋，因此教師對教學(xué)過程的把控較為自由，這種評價方式為以科研為導(dǎo)向的環(huán)境生物學(xué)教學(xué)帶來良好的契機(jī)。筆者前期針對OBE理念導(dǎo)向的環(huán)境生物學(xué)課程教學(xué)已進(jìn)行了一系列研究和改革，例如對環(huán)境生物學(xué)課程的考核方式已不單純局限于理論考試，而是教師提出一個環(huán)境學(xué)問題，讓學(xué)生用生物學(xué)方法制定解決方案，設(shè)計實驗步驟，然而進(jìn)行實驗驗證。學(xué)生根據(jù)實驗結(jié)果，對自己的方案作出修正與改進(jìn)，并對實驗結(jié)果作出合理解析。最后，要求學(xué)生描述實驗過程和方案，并通過查閱文獻(xiàn)對實驗結(jié)果進(jìn)行分析和討論，形成一篇完整的實驗論文。這就要求教師在教學(xué)過程中，不再單純注重理論教學(xué)，更多的是如何實現(xiàn)理論的實踐性應(yīng)用。而學(xué)生在這種模式的引導(dǎo)下，也逐漸形成科研思維和實踐能力?？傮w來講，理論考試培養(yǎng)了學(xué)生對基礎(chǔ)知識的扎實掌握，而實驗論文的撰寫則在理論基礎(chǔ)上培養(yǎng)學(xué)生初步的科研能力。該評價方法的實施，有利于在課程進(jìn)行過程中形成良好的理論實踐互動循環(huán)，促進(jìn)教學(xué)與科研素養(yǎng)培養(yǎng)的螺旋式上升。

4 結(jié) 語

以科研為導(dǎo)向，針對環(huán)境生物學(xué)的研究性教學(xué)進(jìn)行分析，對于該學(xué)科教學(xué)質(zhì)量的提升具有非常積極的作用，對此相關(guān)教師一定要保持高度的重視，在對科研導(dǎo)向進(jìn)行充分研究的同時，對各種教學(xué)方法進(jìn)行合理的應(yīng)用，以此來提升相關(guān)教學(xué)活動的質(zhì)量和效率。