以“农”为特色的递进式《生态毒理学实验》教学的思考

李明堂，杨靖民

(吉林农业大学 资源与环境学院，长春 130118)

环境教育是实施资源节约和环境保护基本国策的基础工程，是贯彻落实科学发展观和建设生态文明社会的重要内容之一。其中，环境科学学科主要是运用自然科学、社会科学和技术科学等相关学科的理论、技术及方法研究和解决人类活动导致的环境污染和生态破坏问题。由于早期的环境科学专业是在化学、地学、生物和医学等学科的基础上产生并逐渐发展发展起来的，因此各高校的环境科学专业特色非常明显。但随着自身的发展壮大和生命科学及信息科学的不断渗透，环境科学专业不仅有了自己的独到基础理论，而且可开设的课程门数和内容也在迅速增加。因此对于近几年刚开设环境科学专业的学校而言，环境科学专业的研究内容又显得十分丰富，涉及面非常广泛。并且在实际的教学过程中，这些高校往往过分追求厚基础、宽口径和高素质的办学模式，不仅导致学生的学业负担增加，而且由于课时的限制，学生还会感觉什么都学了，但什么都没学明白，结果不仅降低了人才培养质量，还在一定程度上影响了特色专业和特色教学的实现。

环境科学专业开设的《生态毒理学》是一门研究环境中有害有毒因子对生态系统中非人类生物的危害及其机制的课程，是生态学、毒理学和环境学相互交叉融合形成的一门新的边缘课程。该课程不仅在研究生的教学中起着越来越重要的作用，而且代表着环境科学领域的一个重要研究和发展方向。［1］《生态毒理学》是一门偏重实验技术和方法的课程，理论教学内容几乎全来自于实验研究，因此实验课程的开设质量将会直接影响本门课程的教学效果。从目前统编的实验教材来看，教学内容往往是“大而全”、“浅而广”，在有限的教学时数下不可能把所有的实验方法和技术全部传授给学生。［2］因此，如何从生态毒理学实验教材中精选合适的实验教学内容，以什么样的方式进行实验教学活动是提高《生态毒理学》课程教学质量必然面对和必须解决的问题。鉴于以上考虑，本文针对农业院校的办学条件和学生培养目标，对环境科学专业开设的《生态毒理学实验》的教学改革提出了几点建议，以期为实现以“农”为特色的办学目标提供参考。

1 整合实验内容，区分对待各实验步骤，注重培养学生对基本操作技能的应用能力

在环境类教育的课程设置上，与毒理学有关的课程主要包括环境毒理学和生态毒理学。其中环境毒理学主要是研究环境污染物对人体和人群健康危害及其规律的科学;而生态毒理学则是以生态学和毒理学交叉为主的学科，生态平衡失调、生物富集和生态毒性等问题是生态毒理学主要学习和研究的范畴。由此可见，生态毒理学和环境毒理学在研究范畴、内容及任务上是有所不同的。但由于二者都以毒理学理论作为主要基础的学科，所以二者在基础理论方面有很多一致或相似之处;同时，二者往往都是同一生态系统的成员，信息流、能量流及物质流，尤其是食物链，把非人类生物和人类紧密相连，使之成为一个不可分割的统一体，所以这两种毒理学在特定情况下不可避免地会发生交叉和重叠［3］。在实际的教学过程中，由于受到学时的限制，生态毒理学和环境毒理学往往很难对同一个专业同时开设，因此如何针对具体学校具体专业将环境毒理学和生态学进行有机整合，既能达到该课程的教学目标，又不浪费学时是教学过程中应该注意的问题。我们针对吉林农业大学环境科学专业的办学特色，将环境毒理学和生态毒理学的实验教学内容进行了整合，并努力做到突出重点，兼顾基础。生态毒理学实验的教学目标既包括让学生学习一定的实验操作技能和方法，又包括培养学生对基本技能的应用能力。在实际教学过程中，根据实验目的对每个实验的各操作过程进行区别对待，如对以培养基本技能为主的实验，强化关键操作技能的训练，弱化实验过程的连续性;以锻炼学生对基本技能的应用能力的实验，注重实验的连续性，培养学生正确和综合运用基本技能的能力。我们借助于信息技术，通过演示实验录像或播放3D动画来辅助学生基本操作技能的学习，当播放到重要实验技能时，采取教师精讲-重复播放-学生操作-再播放的程序来强化学生的学习效果，这样不仅节约了课时，而且在后续的完整实验操作过程中还可锻炼学生对基本实验技能的思考分析和应用能力。

2 从众多的教材中精选出与“农”相关的综合性实验，并进行模块划分

国内外关于毒理学实验的教材很多，并且涉及到不同的学科，如医学、食品科学、农药学、药理学等。因此，应该根据学生自身和基本实验条件来合理选取实验教学内容。吉林农业大学的环境科学专业是在农业化学和仪器分析的基础上发展起来的，因此选取的实验内容应该以“农”为特色，并且学生通过实验操作的训练后能够为“农”服务。我们围绕农业产前、产中和产后产生的环境污染物对农田及可能影响的其他生态系统的毒性特征开设相应的实验内容，并通过再设计将零散和独立的实验内容进行整合，形成新的综合性实验。如将重金属毒性实验、水环境毒性实验、土壤环境毒性实验和分子毒性实验的部分内容进行重组，形成了能从不同层面和不同中毒症状反映重金属对环境的毒性特征的综合性实验。为了体现不同实验内容之间的相关性、连续性和递进性，使学生能从整体性角度对实验内容进行理解和分析，我们将所有的实验分成不同的模块，如分为模块表观分析实验模块、酶学分析模块和分子水平分析模块。

3 以好奇心为动力，教师导向为辅的递进式实验教学模式

大学教育不应仅仅让学生了解和记住“是什么”，更应该培养他们的质疑和探索精神，敢于问“为什么”和“为什么不”。因此实验课程在加深学生对基本理论和原理的理解的同时，更应该成为学生为验证质疑和满足好奇心而不断进行思考与实践的平台，不断发挥主观能动性的主战场。生态毒理学课程是基础与方向兼重的课程，是实验-理论-实验型课程，实验教学对学生理解和应用基础理论具有不可替代的作用。因此，生态毒理学实验内容的组织和编排，不仅能让学生学到基本的实验技能与方法，而且随着实验课程的进行学生能够不断进行思考，有新的不同的想法，进而产生迫切想要进行下一步实验的内在动力。为完成上述的教学任务，生态毒理学实验不仅整合了吉林农业大学实验教学中心的资源，而且我们实验课程的教学放在理论课教学之后，并且分三个步骤来完成。第一步为播放反映由于人为污染导致的各种生态系统污染和破坏问题的的录像或纪录片，激发学生保护生态环境的责任感和使命感;第二步为让学生结合学过的理论和以“农”为话题的方式进行讨论，教师参考学生的讨论结果，并结合学校的实际情况，进行实验内容的组织和安排;第三步为教师指导，学生亲手完成相关的实验内容。例如在重金属对农田生态系统的毒性效应这部分内容，首先进行不同浓度梯度的土培和水培实验，让学生进行表观指标的观察与分析，推测可能导致这种毒性的微观机制，进而设计下一步实验来验证假设，同时设定分子水平上的测定指标。通过一整套实验，让学生不仅明白生物个体表现出来的受害特征是机体内部的各种中毒机制的综合和最终表现，而且还知道通过表面观察来判断生态系统是否受到污染无异于亡羊补牢，从预防污染和生态系统保护方面看，应该更注重一些分子或组织层次上的毒性指标。

4 通过集中实验和分项打分来加强实验教学效果

传统的分散式实验教学模式是根据理论课程的教学进度将相应的实验内容安排于理论教学之后，这样虽然能紧密结合理论教学内容，但是由于学时分散，单个实验学时有限和实验内容之间相对独立，难以在实验教学过程中进行综合的实验技能训练，不利于学生对生态毒理学实验的系统性和连贯性的理解与应用，从而降低了对学生综合实践能力的培养力度。因此，在实际教学过程中，我们将生态毒理学实验从理论教学中分离出来，单独设课，不仅突出了实验教学的重要性，而且通过集中有序的实验教学活动，让学生从系统的角度加深对理论知识进行理解并将其运用到实验中，从而提高了实验教学的质量。

与理论教学相比，实验教学的不同之处在于课堂组织表面上比较松散，教学秩序较难维持，动手能力的差异对实验结果的影响较大。为此我们根据以往的实验教学经验和本课程的教学目标，将整个实验教学的各个环节进行拆分，在给学生实验成绩时赋予其不同的权重，最终从多个环节上监控实验教学质量。操作技能和实验数据的记录与分析不仅是学生综合能力的有力体现，还是学生日后进行科学研究的基础，因此学生操作技能的准确与娴熟程度，对实验数据正确与否的分析和计算，对实验结果的综合分析能力是实验教学主要培养目标，为此我们将操作技能和实验数据的记录与分析这两部分的权重各定为35%。撰写实验报告是学生回顾实验操作，总结经验，反思教训，系统理解实验教学内容与任务及升华实践成果的重要过程，因此权重占到了20%。在学生看来实验课比理论课轻松多了，做实验就是照着实验指导书动动手而已，导致其无法深入理解实验教学的目的和自身应该获得的知识与能力。为此我们将课前预习和实验课上的纪律表现单独打分，各占总成绩的5%。

5 结语

《生态毒理学》是一门交叉性和边缘性较强的新兴学科，从宏观的地球生态到生物个体内的微生态，从整体意义上的不同层次的生态系统到这些生态系统的各级组成和结构，研究内容可谓包罗万象，无处不在，无所不及。因此，如何取舍适合自身情况的实验教学内容，如何在生态毒理学迅速发展的浪潮中瞅准并抓住科学前沿是每位从事教学活动的专家学者需要不断思考的问题。以上是我们在教学过程中以“农”为主线，优化知识结构，实现各教学环节的有机统一，走“教学为科研服务，科研促进教学”的教学与科研相辅相成之路的过程中，结合学科和学生课程体系的组成特点对如何体现《生态毒理学》的教学特色和提高教学质量的一些思考与探索实践。当然，教学有法，教无定法，教无止境，我们还应该完善实验教学效果的反馈体系，并且根据社会发展的需要和科学前沿不断对教学内容和方法进行探索和研究。

［1］孟紫强.生态毒理学［M］.北京:高等教育出版社，2009.

［2］孟紫强.生态毒理学原理与方法［M］.北京:科学出版社，2006.

［3］孟紫强.环境毒理学［M］.北京:高等教育出版社，2010.