基于“厚生物學”的環境實驗教學體系研究

王丹+許仁鑫+石先陽+李元娜

[摘 要]安徽大學資源與環境工程學院環境專業依托“國家級生態與環境實驗教學示范中心”平臺，以完善的制度為保障、以先進的儀器設備為后盾，以培養“安徽生態強省建設和環境保護亟須的高素質復合型創新人才”為目標，以“重基礎，多方向，精特色，提能力”的教育教學理念為指導，探索從“基礎類實驗”“專業類實驗”“應用型實驗”“創新型實驗”到“實習實訓”五階梯型實驗教學體系，突出“厚生物學”背景特色，進一步優化人才培養模式，突出實驗教學地位。目前，環境專業完善特色實驗體系，不僅提升了學生綜合素質和社會競爭力，也為其他院系實驗教學體系的建立提供了有益經驗。

[關鍵詞]環境；特色；實驗教學；體系

[中圖分類號] G64 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2017）04-0154-03

高等教育最本質的職能是人才培養。[1]實驗教學不僅讓學生更加直觀深入的理解和學習相關理論知識，也是學生解決科學研究最直接、最有效、最科學的渠道。[1]現階段，高校招生規模不斷擴大，各學科蓬勃發展，但實驗教學進展緩慢，內容單一，本科生實踐動手能力不強、科研素質能力不高等問題日益凸顯出來。[2]環境專業是由多個學科組成的交叉科學，它圍繞環境問題的預防、發生、治理以及評價等方面進行研究與應用，突出強調學生的應用以及創新能力，因此，完善實驗教學系統在環境專業體系建設中尤為重要。[3]但目前研究發現，環境專業涉及范圍廣，課程體系關聯度相對較弱，且實驗教學缺乏相應的體系規劃，這些問題致使實驗教學內容相對片面化與碎片化[4]，致使學生缺少獨立解決實際問題的能力，因此構建與實踐環境專業實驗教學體系具有重要意義。

安徽大學環境專業以“厚生物學”背景為基礎，以“國家級生態與環境實驗教學中心”為依托，以培養“安徽生態強省建設和環境保護亟須的高素質復合型創新人才”為目標，以“重基礎，多方向，精特色，提能力”的教育教學理念為指導，積極探索，不斷前進，建立了以“厚生物學”為基礎的環境科學實驗教學體系。體系的建立使學生將理論與實踐相結合，培養學生分析環境問題、解決環境問題的能力，為社會輸送了一大批新生力量，也為其他院校環境科學實驗體系建設提供有益參考。

一、循序漸進的實驗體系建設

環境專業以“層次遞進，因材施教”為原則，精選實驗項目，建立了“公共基礎型實驗”“專業基礎型實驗”“綜合應用型實驗”“創新型實驗”以及“實習實訓”五個層次的實驗教學體系（見圖1），循序漸進的提升學生的綜合能力。

（一）嚴謹授課，夯實基礎

扎實的實驗素養是學生今后進行科研工作的重要基礎。環境專業在本科基礎年級開設“公共基礎型實驗”以及“專業基礎型實驗”，這兩類實驗開設的目的主要是幫助學生驗證課堂所學理論知識，掌握基本的實驗技能以及常規儀器的操作與維護，前一類實驗是每個理工科學生必須掌握的基本技能，而后一類實驗更加偏重于環境專業實驗特色技能。教師在講授這兩類實驗時，更重要的是培養學生科學嚴謹的實驗態度以及基本的實驗素養，為今后的實驗打下堅實的基礎。

環境科學專業覆蓋面廣，研究方向復雜，本科階段需開展不同方向的基礎實驗，讓學生接觸到不同類型實驗，為以后學生進行“綜合應用型實驗”以及“創新型實驗”奠定基礎，進一步培養出具有較高綜合素質的人才。為此，環境專業開展了環境化學類實驗、環境生態學類實驗、環境生物學類實驗等不同方向的實驗，保證學生對傳統學科能夠做到整體把握，夯實基礎。

（二）學科交叉，提高能力

“綜合應用型實驗”是在本科生具有一定理論及實驗操作能力后開設的，主要是讓學生運用多方向的知識綜合考慮、設計并解決實際問題，以培養學生的綜合實踐及獨立操作等方面的能力。實驗過程中，學生需先行提交可行性報告及實驗計劃書，教師提出修改意見，并根據實驗計劃書，供給實驗所需物品，確認無誤后方可進行實驗。如“大氣中苯系物的監測與評價”這個實驗項目，主要針對汽油中芳香烴化合物的加入增加了汽車尾氣中苯的污染。本校周邊機動車流量大，其排放的尾氣對校園空氣質量有一定影響，因此要求學生對校園空氣中苯系物進行監測。此實驗項目涉及環境監測這門理論課中大氣采樣點的布設、采樣時間的確定方法，環境影響評價課程中利用監測數據對研究區域污染狀況進行評價的方法，以及相色譜等大型儀器的使用等問題，需要學生們進行獨立思考以及調度，并相互配合。此實驗鍛煉了學生搜集資料、調研環境、團隊協作等多方面的能力。通過環境科學綜合實驗的開設，加強了各課程之間的交叉滲透性，讓學生能夠掌握實驗課程的內容，具備應用綜合性課程知識簡單解決環境問題的能力，促使學生融匯專業基礎平臺課程的理論知識，嘗試應用理論分析、解決復雜環境的問題，培養學生辨證、聯系、全面地看待問題的思維方式，從而為今后的科研工作奠定堅實基礎。

近年來，環境科學領域不斷涌現出新的研究成果，但傳統的實驗教學明顯滯后于學科領域的發展，很難滿足學生創新意識的培養。因此，實驗專業需不斷更新實驗教學理念，將先進的大型儀器運用于“綜合應用型實驗”以及“創新型實驗”中。如利用分子熒光分析法測定環境水體中的抗生素，利用氣相色譜法測定揮發性脂肪酸，運用火焰分光光度計對水以及沉積物中重金屬的形態進行分析等，大型實驗儀器的引入，拓寬了學生的視野，豐富了教學內容。

（三）緊跟時代，創新高地

高校教育既要滿足大眾教育，又要適應學生的個性化發展。教學過程中發現，有些學生資質高，能力強，普通的實驗教學已不能滿足他們對知識的渴求，對于這一類學生，環境專業鼓勵他們參與到教師的科研項目中。學院教師有著豐富的經驗，有國家級、省級自然科學基金以及國家級、省級重大科研項目等前沿課題。本科生進入實驗室，跟隨導師或者研究生進行學習，此做法讓學生更加直觀的認識到前沿的科學進展，并為科研崗位的教師輸送大量的有生力量。

此外，學校及學院每年還為本科生開展大量的諸如大學生創新創業訓練計劃、動植物標本制作大賽等活動，在環境科學的學生中得到了積極響應。研究中發現，許多學生對開展創新活動的興趣都特別高。[5][6]學生將所學知識應用于解決自身所好奇的問題，能夠讓學生體驗學習中的樂趣，提升學生素質。僅在2015年，環境科學專業學生共申請大學生創新創業訓練計劃6項，其中國家級項目4項。這些活動為學生今后的學習和工作提供了寶貴經驗。

二、特色實驗平臺建設體系

環境專業實驗體系中開設了不同方向的實驗項目，讓學生充分接觸到不同類型實驗，掌握不同實驗的技巧的同時，也保持著自己的學科特色方向。安徽大學環境科學專業在2010年由生命科學學院獨立出來，有著深厚的生物學背景。隨著國家對“生態環境”的日益重視，這一特色顯得尤為重要。現今，人們越來越關注生物多樣性保護、環境污染對生態系統和人體健康的損害等問題，生物學背景顯得更為必要。環境專業篩選或改進了實驗項目，使學生從宏觀和微觀兩個方向（環境微生物學、環境生態學）進行學習。

環境微生物實驗注重各實驗內容的銜接，從最基礎的培養基的制備、消毒與滅菌、微生物的純種分離培養及生理生化反應，由淺入深，使學生熟練掌握微生物實驗的基本操作。而后進行“水中細菌總數和大腸菌群的測定”“環境因素對微生物生長的影響”等綜合實驗項目的學習，進一步強化學生微生物實驗的基本技能，激發學生對于環境微生物的興趣，培養學生利用生物手段進行環境監測與治理的技能。

環境生態學實驗包括顯微鏡構造與使用、生物繪圖、植物分類、簡單動物的解剖等經典實驗，為環境專業學生奠定生態學基礎背景。而后將生態學實驗聯系實際，如“水體中浮游生物的采集、觀察與鑒定”項目，浮游生物是水體生態系統重要的組成成分，通過對浮游生物多樣性的分析，可以客觀地反映水環境質量狀況。而水體富營養化嚴重影響浮游生物的生存環境，致使浮游生物多樣性指數下降。在生態學原理指導下，加強對浮游生物多樣性的方法研究，從治理水體污染、維護水生生態系統平衡、保護水環境等應用方面給予學生一定思路。

三、實習基地建設

理論學習必不可少，但是實習實踐亦是不可或缺的環節。環境專業積極響應學校號召，組織學生投身于實習基地中去。

（一）親近大自然，增強“環保人”的自豪感——野外認知實習以及野外調查實習

野外實習比課堂實習更具有直觀性、實踐性和綜合性，通過野外實習使學生深入地理解課堂所學知識。[3]前人經驗告訴我們：選擇一個好的實習地點，是保證實習質量的首要條件，建立一個高質量的實習基地對于保證野外實習的效果非常重要。[7][8]安徽大學環境專業的野外實習一般定于黃山浮溪野猴谷或鷂落坪國家級自然保護區，這兩個地點均具有環境優美，生態環境復雜，動物資源豐富，交通、食宿及醫療條件便利等條件，適合環境科學專業長期定點實習。野外實習過程中，學生置身于大自然，了解生物生活習性與行為和它們對環境的適應性，掌握動、植物標本的采集、鑒定和保存方法，讓學生充分感受到自然界的神奇和美麗，激發學生保護自然資源的責任感與使命感。同時，在教師的引導下，學生還對實習所在地區的環境樣品進行監測，讓學生可以把在課堂所學習到的知識運用到實際中去，提高學生的自豪感。野外環境地形復雜，工作量較大，跋山涉水，對磨練學生意志，增強學生之間的友誼也起到了積極的作用。

（二）科學理論與工程應用相結合——工程實踐實習

為提高學生的綜合素質及專業知識應用能力，環境專業不斷探索校企協同的工程實踐教學模式，讓學生真正能將理論知識運用于解決工程實際問題。目前，環境專業合作的企業有塘西河再生水廠、中國節能可再生能源有限公司合肥分公司以及合肥市循環經濟園區的工業污水處理廠、合肥市久易化工廠、合肥市望塘污水處理廠等。接觸不同的廢物類型，不同的工藝類型，可以讓學生更加生動直觀的了解不同的處理工藝，而非只是學習枯燥的理論知識。

四、結語

環境專業是一門綜合性的學科，研究對象涉及范圍廣，學科涉及領域多，技術性和實踐性強，這對環境專業的教學，尤其是實驗教學提出了更高的要求。我院環境專業以“重基礎，多方向，精特色，提能力”的教育教學理念為指導，通過合理安排的“五階梯，重特色”環境專業實驗教學體系，以不斷“提升學生競爭力”為目標，積極探索，不斷前進，加快建設具有區域特色的實驗示范中心。

[ 參 考 文 獻 ]

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[3] 趙建華.大學生實踐能力的概念、結構與影響因素分析[J].中國大學教學，2009（1）：36-37.

[4] 石輝，葛碧洲，張軍.環境科學專業實驗教學體系重建與實踐[J].實驗技術與管理，2015（12）：5-8.

[5] 趙玉紅，李欣，崔建林，等.MOOC環境下基礎實驗教學中學生創新能力的培養[J].實驗技術與管理， 2016（3）：13-15.

[6] 施建華，馬浩統，江文杰，等.“理論—實踐—創新”三位一體網絡課程改革探索[J].高等教育研究學報，2014（4）： 84-87.

[7] 向玉勇，諸立新，張元昶，等.新建本科院校動物學野外實習現狀分析及對策[J].滁州學院學報，2012（5）：113-115.

[8] 齊龍.動物學野外實習教學的現狀、問題與對策[J].陜西農業科學，2008（5）：135-137.

[9] 修立輝，楊劍.動植物學實驗室管理模式的改革與探索[J].大學教育，2012（4）：76.

[責任編輯：鐘 嵐]