科研为导向的“环境生物学”研究性教学实践分析*

刘晓燕，严玉波，夏 军，邱忠洋

(淮阴师范学院化学化工学院，江苏 淮安 223300)

生物是生态系统的重要组成成分之一，在生态系统中起到推动物质循环的作用[1]。目前环境生物学应用于环境保护中主要是利用微生物，还有部分利用植物作为环境污染控制的生物。环境生物学在有毒有害物质降解、水污染控制、废物资源化、污染环境修复、环境监测及清洁生产中都有广泛应用。利用生物方法处理污染物通常能一步到位，避免污染物的多次转移，是一种消除污染安全彻底的方法，因此是环境保护及污染处理中最常用的方法。

对于环境科学专业而言，环境生物学是一门重要的学科交叉课程。通过对该课程的学习，学生能够明确掌握环境与自然事物之间相互作用的机理，并应用相应的生物学理论及技术对环境进行监测与治理。与此同时，环境生物学本身的交叉性特征能够使学生的知识结构以及学术视野得到进一步的开拓，对学生综合素质的提升具有非常重要的意义，因此，针对相关教学方法进行深入的研究是很有必要的。

以往环境生物学教学管理模式中，学生通常被动地接收理论知识，提供给学生进行实践和创造性训练的机会很少，或仅限于实验课的几个固定的实验操作，直接限制了对学生创新意识和创新能力的培养和锻炼。因此，原有的教学模式已很难满足对先进应用型人才的需求，进行环境生物学教学改革迫在眉睫。作为一门实践性很高的课程，环境生物学教学与科学研究趋向紧密相关。因此笔者认为，该课程改革的关键在于改变原有纯理论教学模式，实行以科研为导向的研究性教学。鉴于目前环境生物学实验条件不足的缺陷，以科研为导向的教学方式的发展需要依赖教师的良好引导。在课程进行过程中，教师应注重自己的科研深度及广度，以自身科研实践对讲授内容和方法进行整合和提炼，使学生在充分理解基础理论知识的同时，培养学生科学素养，提高学生实践应用能力。笔者在前期授课过程中，对以科研为导向的环境生物学研究性教学实践进行了如下系列方法总结。

1 教学内容应注重科学素养的培养

1.1 要保证教学内容的前瞻性

在应用教材进行教学活动的过程中，应该实现教材知识结构的有效超越。虽然目前的环境生物学教材具有多样性的特点，且各教材的侧重点也会有所差异，但却普遍存在着知识体系陈旧的问题。而随着科技的发展，现代环境生物技术的发展也非常的迅速，因此，需要保证该学科教学内容的先进性与前瞻性，具体可以将相关科研问题与教学内容相结合。例如，在讲解受损环境对于生物的影响时，除了要对污染物的危害进行讲解之外，还要适当增加当代科研问题。如多氯联苯作为有机的持久性污染物，其神经毒性的影响是怎样的？重金属镉胁迫会对植物自身的DNA以及抗氧化性水平造成怎样的影响？又如，在对生物监测以及生物修复技术方面的内容进行讲解时，可以将课堂内容拓展至：“通过灌木的观察对环境中存在的化学元素进行监测”。利用前沿性的内容开展教学活动，不仅能够拓宽学生的知识面，还能使其科学研究兴趣得到有效的提升[1]。

1.2 应注重教学内容中的研究方法

良好的教学方法能够使学生的科学素养得到有效的培养。然而在讲授和指导过程中，通常存在两个容易被忽视的问题。第一是在教学过程中授课教师比较关注课程知识体系的系统性、严谨性、结构安排的合理性等方面，却忽视了学生作为学习主体的特质与将来服务社会的能力取向。因此需结合学生的知识结构让学习主体通过学习掌握基础理论与技能，具备解决实际问题的能力。第二是授课内容对学习主体将来应具备的能力点的具体支撑还不够明晰，即知识点与预期学生的能力对应关系还不明确，导致学生的实践能力呈点状分布，而不能形成完整的知识网络。人们对于科学的理解，最为关键的就是要理解科学方法，并应用这些方法来解决实际问题。所以，在对环境生物学进行讲授的过程中，也要将内容作为载体，对科学的技术及方法进行适当的讲解，而很多科学方法的学习都是通过文献资料的查找和阅读来实现的，因此，教师可以引导学生对相关文献进行有效的阅读，从而对一些科学研究成果加以了解，让学生自己领会教学中的科研问题，主动形成学生独有的网状科学思维和素养。当然也可以组织学生参与特定的实验或者是研究项目，培养其科学实验的习惯，使学生的科学素养能够得到有效的提升。

1.3 要将科学问题作为切入点

通常科学问题的产生往往需要有一定的背景知识，其解答域以及指向性都是非常明确的，从本质上来看，科学研究就是以科学问题为基础的。因此，在教学期间，教师可以通过介绍相关背景知识来实现科学问题的引入，这样一方面可以让学生对科学问题的形成过程加以了解，另一方面可以激发学生的好奇心，使学生能够对解决问题的方法进行认真的思考。例如，在讲解生物对于污染物的抗性时，在介绍完背景以后，可以引入相关问题，如，为什么对抗生素进行过度的使用会使致病菌产生耐药性？如何解决致病菌的耐药性问题？通过这种问题来启发学生，能够帮助其更好的理解生物是怎样通过自身的调整来适应周围环境变化的。然后通过耐药性产生的机理，自主探究如何减少耐药性的产生，如何解决耐药性问题，引导学生对该问题的逐步深入思考与探索。借助这种教学方法，学生的思维能力以及问题解决能力将会得到有效的提升，获得的教学效果也是传统灌输式教学无法比拟的[2]。

1.4 注重实验课内容的更新与创新

实验课程教学是提高学生综合运用知识解决实际问题的能力、培养学生创新能力的重要手段，在以科研为导向的环境生物学课程教学中显得尤为重要。环境生物学实验课通常作为专业基础课程，是学生科研能力培养中不可或缺的环节。然而，目前高校实验教学的管理模式是以行政班为单位安排实验课，实验室则采取手工方式安排实验课，学生无法灵活、自主地选择实验课的时间、地点和实验项目，提供给学生进行创造性训练的机会很少，直接影响对学生创新意识和创新能力的培养和锻炼。同时，由于缺乏学校层面的实验教学管理体系，无法全面及时地调度与掌握实验室教学资源状况，不利于全校实验资源的共享和统筹规划。因此原有的实验教学模式已很难满足先进对应用型人才的需求。因此，国内外高等院校相继进行实验教学改革，改革的重点包括更新实验内容、减少验证性和单一性实验、改革考核方式和强调灵活多样的实验教学方法等。近年来，我校对环境生物学实验的教学内容、实验教学方法和手段、实验开设方式和实验教学评价体系等方面进行了多次探索与实践。在加强并更新实验教学的同时，结合教师的科研强项设计研究课题，对学生进行创新专业训练，在培养学生科学素养方面取得了显著成效。

2 教学方法应注重科研创新

在教学过程中，应该充分尊重学生的主体地位，并对其主观能动性进行有效的激发，也只有让学生积极主动的参与到教学活动当中，学生才会对相关问题进行积极探索，提升其科研创新的动力。因此，教师应该对学生的自主学习意识以及自主学习能力进行不断的强化，在教学过程中充分发挥引导者的作用。具体可以对互动教学的方法进行应用，通过与学生的交流沟通，引导其完成相关学习任务，在此过程中，要让学生对所学内容进行切身的体验，然后与学生探讨一下其中的问题及解决措施，在这种情况，学生与教师往往会产生不同的观点，经过不同观点的论述与碰撞，将会使学生的创新思维以及创新能力得到进一步的提升。而除此之外，教师还可以在课堂当中设置一些具有选择性的问题，并要求学生在课下对问题的产生原因及解决方法进行探寻，然后在下节课对自己的选择以及原因进行阐述，教师则在此基础上给出更为完整的解答方案，学生通过听讲以及答案的对比，能够使其知识结构更加完善，从而为其将来的科研创新活动奠定坚实的基础[3]。

3 教学评价应以科研能力培养作为主要指标

近年来我国在教学理念和教学大纲的制定中正逐步与国际接轨，但仍面临诸多问题，如学生自由度低、教学质量无法监管、目标不明确及考核方式单一等缺点，对教学质量的提高及学生应有科学素养的培养存在巨大障碍。OBE理论是一种关注和侧重学习成果，强调学生对知识掌握和应用的新兴教学理念，在国内外高等院校教学改革中颇具影响力。OBE教学模式在课程教学中的应用是提升教学质量的大胆探索与尝试，能有效地调动学生的积极性，但具体的做法和措施还需要在实践应用中进一步改革和完善。值得关注的是，OBE不是对教学过程的监控，而是对结果的分析与反馈，因此教师对教学过程的把控较为自由，这种评价方式为以科研为导向的环境生物学教学带来良好的契机。笔者前期针对OBE理念导向的环境生物学课程教学已进行了一系列研究和改革，例如对环境生物学课程的考核方式已不单纯局限于理论考试，而是教师提出一个环境学问题，让学生用生物学方法制定解决方案，设计实验步骤，然而进行实验验证。学生根据实验结果，对自己的方案作出修正与改进，并对实验结果作出合理解析。最后，要求学生描述实验过程和方案，并通过查阅文献对实验结果进行分析和讨论，形成一篇完整的实验论文。这就要求教师在教学过程中，不再单纯注重理论教学，更多的是如何实现理论的实践性应用。而学生在这种模式的引导下，也逐渐形成科研思维和实践能力。总体来讲，理论考试培养了学生对基础知识的扎实掌握，而实验论文的撰写则在理论基础上培养学生初步的科研能力。该评价方法的实施，有利于在课程进行过程中形成良好的理论实践互动循环，促进教学与科研素养培养的螺旋式上升。

4 结 语

以科研为导向，针对环境生物学的研究性教学进行分析，对于该学科教学质量的提升具有非常积极的作用，对此相关教师一定要保持高度的重视，在对科研导向进行充分研究的同时，对各种教学方法进行合理的应用，以此来提升相关教学活动的质量和效率。