生物科學專業水環境生態修復特色人才培養模式探索與實踐

季高華 王麗卿 張瑞雷 潘宏博

摘要：水環境生態修復是近年來生物科學新發展的一個分支，也是建設社會主義生態文明的重要組成部分。為順應社會發展，滿足社會對水環境生態修復特色人才的需要，上海海洋大學建設了生物科學專業水環境生態修復特色方向，以傳承本校近六十年在水生生物學科上的發展。我們從設置特色課程、優化培養方案、依托工程項目、強化實踐教學、行業專家領銜、打造強大教學團隊、完善培養體系、注重創新能力等方面入手，取得了一系列建設效果，教學效果顯著提高，學生素質得到提升，畢業生就業競爭力增強，輸送了大批水環境修復專業人才，建設了專業方向課程體系并新編和修訂了一些教材和講義。成果的特色在于依托學科優勢，首創水環境生態修復培養方向，根據定位調整培養方案，開設特色課程，依托工程項目，強化實踐教學。

關鍵詞：生物科學;水環境;生態修復;人才培養

doi：10.16083/j .cnki.1671-1580.2019.03.006

中圖分類號：G642

文獻標識碼：A

文章編號：1671-1580（2019）03-0026-04

一、教改背景

上海海洋大學于1952年創辦水生生物學本科專業，主要作為水產學的一個基礎學科而設立。專業開設之初的教學內容是魚類、水生植物、水生無脊椎動物的形態特征及其分類系統，并闡明水生生物多樣性及其生命活動規律，為合理利用水生生物資源、促進漁業可持續發展、維護國家生態安全提供理論和實踐知識。隨著國家教學目錄調整，1998年，我校水生生物學專業更名為生物科學專業。近年來，很多高校對生物科學專業進行了教學改革[1-2]。20世紀80年代以來，隨著經濟的快速發展，水體富營養化問題日趨嚴重，水生態系統受到嚴重破壞，生態修復逐漸成為研究熱點和難點，也是人民日益增長的建設美好生活的需要。黨的十八大通過的《中國共產黨章程（修正案）》，把“中國共產黨領導人民建設社會主義生態文明”寫入黨章，提出“綠水青山就是金山銀山”的論斷，為我國生態文明建設指明了方向，水域生態修復成為我國近一段時間以來重要的建設方向。近十年來，現代水生生物學在微觀研究領域趨向分子分類、分子進化以及發育、生理等方面，在宏觀生態方向上更趨向于研究各類水生生物與環境因子的關系以及各類水生生物在水域生態系統結構和功能中所起的作用。但作為一門交叉學科，水生態修復涉及化學、生物及物理等多方面的知識，同時由于人才培養較為滯后，相關方面的應用型專業人才較為匱乏。

本項目以生物學科專業建設為基礎，依托上海海洋大學水生生物學、魚類學等國內特色與優勢學科，從本科生教育（生物科學專業）改革抓起，延續碩士、博士教育（生物學專業），通過實踐環節強化學生的實際應用能力，讓學生具體參與到水環境生態修復科研項目中，讓學生蹲守在水環境生態修復工程項目工地現場，在實踐中整合所學理論知識。以“水環境生態與修復實驗室”等科研平臺為基礎，努力將本專業建設成為特色明顯、在國內外具有較高影響力的水環境生態修復專業人才培養基地，注重學生的創新能力培養，讓他們不僅僅做一名操作員，更具備一定的創新能力。

本項目主要從以下幾個方面進行生物科學的專業建設：優化培養方案，明確特色培養目標，強化實踐環節，提升師資力量，完善培養體系。

二、教改內容

（一）設置特色課程，優化培養方案

水環境生態修復是現代生物科學的一個分支。為了使我校部分生物科學專業的學生能向水環境生態修復應用型人才發展，我們對生物科學的培養方案進行了優化，在本科專業注重“寬口徑、厚基礎、重能力、廣適應”的基礎上，設置了兩個培養方向，其中一個就是水域環境生態方向。在課程設置上，除了一般生物學的基礎課程外，我們更側重于安排水生生物多樣性與保護、水域環境生態學等方面的專業課程，以傳承本專業近60年來形成的水生生物學（生態方向）特色優勢。課程中不僅有水生生物學、水環境化學、魚類學、藻類學等傳統涉水優勢特色課程，還增設了水草栽培學、水處理原理與技術、水生野生動植物保護學、環境科學概論、景觀生態工程等水生態修復方向的專業課程，為培養應用創新型專業人才奠定了堅實的理論基礎。我校是國內首個開設水草栽培學課程的大學，在我校影響下，湖南農業大學、華中農業大學、淮陰工學院等其他院校也開設了該課程。在學科發展過程中，我們對相關教材也進行了編寫和修訂，如新編水生生物學實驗指導書、水草栽培學講義，修訂淡水生物調查實習指導書等，這些教材、講義、實驗實習指導書的編寫為相關系列教材提供了良好的補充。

（二）依托工程項目，強化實踐環節

水生態環境修復過程中需要用到大量的水生生物材料，這要求學生不僅要在實驗室認識它們，而且要在各類水域、項目現場進行觀察和認識實踐。為此，我們從大一到大三，為學生先后開設了植物認知實習、水生生物調查實習、海洋生物多樣性調查、水環境生態保護實習等課程。這些實踐課程都是我校的特色實踐課程。專業實踐合計為24周，超過本科生全部學習時間的八分之一。在水環境保護實習中，學生會到生態修復項目的現場參與水草栽培，進行水環境監測等操作。同時，一個新的具有良好環境設施的校內基地——“上海海洋大學象山科教實習基地”已于2010年5月正式啟用，位于蘇州市陽澄湖漁政管理站和青島市黃海水產研究所的“上海海洋大學校外實習基地”（校外基地）也已分別于2008年和2010年建立。

水生態環境修復過程中還需要大量的工程現場實踐。由項目團隊教師承接的重大水環境生態建設項目主要有上海辰山植物園水環境生態建設、上海青浦大淀湖水環境生態修復和水質保護工程、淀山湖藍藻水華控制和水體富營養化防治示范工程、陳行水庫和青草沙水庫藍藻水華防治、上海東方體育中心湖水生態凈化工程、奉賢區上海之魚人工湖水環境生態構建、合肥南湖生態恢復工程（2017年獲國家“住建部人居環境獎”）、制定上海市河道生態治理設計指南等。這些項目為本科生、碩士生提供了良好的學習機會與實踐內容。王麗卿教授創設的相關企業也為致力水環境生態修復的學生提供暑期社會實踐機會，并為生物科學專業的本科生設立了獎學金。

在實踐教學平臺建設和有關水生生物的檢測儀器、設備配置方面，近年來，學校新購置了24臺（套）研究級顯微鏡、11臺水質測定儀和多套水草培養設施，配備了可供60人使用的先進野外實習裝備，極大地改善了實驗、實習條件。同時，與其他專業共同參與了“水產學科國家級實驗教學示范中心”建設，一個多功能、現代化、開放式的實驗教學基地已初步形成，為開展各類基礎性、綜合性和科技創新性實驗提供了具有國家實驗教學示范中心水平的良好實驗條件。我校成立的“水域生態環境上海市高校工程研究中心”也為學生提供了良好的實踐平臺。

在實習管理組織上，注重獨立能力與團隊精神的培養兩者并重。實習教學以小組為單位白行安排工作，充分調動學生參與的積極性。同時，采用以引導探究為主的“合作學習模式”，培養學生的團隊精神。

生物學（水生態方向）的研究生在三年的學習中，至少有半年蹲守在項目現場，或進入公司參與水環境生態建設實踐管理，或參與水生態項目建設效果的評估（水生態健康評估）工作。

（三）行業專家領銜，打造強大教學團隊

就生物科學專業整體而言，教師數量和能力近年來都有大幅提升。王麗卿教授、唐文喬教授等都是國內水生態修復方面有影響力的專家。水生態修復方向團隊有教師8人，全部具有博士學位，6人具有一年以上海外留學經歷。各位教師承接了國內近1000項的水環境生態治理的工程設計、工程建設、管理維護等項目，為學生的學習、實習、就業提供了很好的平臺。

在專業基礎課程上，由唐文喬教授領銜的魚類學教學團隊獲得市級教學團隊稱號。目前，已經形成了一支由多名水生態修復領域權威專家領銜、主講教師全部為博士、結構合理、愛崗敬業、素質優良、具有較強教學與科研能力的專業方向師資隊伍，為進一步發展奠定了良好的師資基礎。

項目實施期間，張瑞雷副教授到美國明尼蘇達大學、季高華博士到佛羅里達大學進行學術交流活動，有38人次參加了國際學術會議。王麗卿獲得“2015年上海市優秀技術帶頭人”。唐文喬被評為市重點學科水生生物學帶頭人，并獲得第四屆“上海高等學校教學名師”稱號。

（四）完善培養體系，注重創新能力

項目組組織申報了生物學一級學科博士點和碩士點，以提高人才培養的層次。體制上，嘗試改革之前完全分離的本科、碩士、博士招生和培養模式，將本科的招生、課程設置和教學內容與碩士、博士的招生和培養過程結合起來，涉及水生態修復方向的課程也延續到研究生。白2008年以來，專業共招收生物科學本科生345人，水生態修復方向研究生近40人，博士生5人。在培養環節上，增加了班導師，實施了導師制，開展了創新項目制，邀請高水平國外學者開展學術講座等創新性教學，提升科技創新能力與學術氣氛，拓展專業技能和視野。

在教學模式上，專業必修課一般采用以語言傳遞信息為主的“傳遞一接受式”和“自學一輔導式”教學模式。專業選修課一般采用以直接感知為主的“自主學習模式”。實驗課則采用以實訓為主的“探究式教學”，并鼓勵開設創新性、實踐性實驗，以提高實驗的教學效能。實習教學多采用以引導探究為主的“合作學習模式”，培養學生的團隊精神。在教學方法和手段上，除了傳統的課堂教學，我們還將每門課的教學模式、考核方式、課程簡介、教學日歷、授課課件等課程信息都上傳到EOL網絡教學系統，為學生的自主學習提供平臺。

三、特色與創新

水環境生態修復作為我校生物科學的特色專業方向，在人才培養模式以及實踐教學等方面已形成獨特風格，堅持既服務于生態修復工程，又深入到理論的核心領域是本專業方向最鮮明的特色，歸納如下。

（一）新設專業方向，保持特色優勢

水環境生態修復方向沒有現成的經驗可以借鑒。為適應時代需要，項目組根據科研和工程項目實踐經驗開設了生物科學本科生專業發展新方向，為國內首創。此方向傳承了我校水生生物專業的特色優勢，充分發揚和壯大了我校在涉及水環境生態方面的專業優勢。

（二）調整教學內容，強化特色課程

隨著本專業方向的新增，教學內容和課程體系也進行了相應的調整，對涉及水生態修復方向的課程進行重點建設，不僅保持了傳統的優勢課程，還新開設了一批與實踐緊密結合的特色課程和實習，使專業發展方向更為明確。以豐富的知識積淀為基礎，形成了完整的教學體系，創造了精良的實驗、實習條件。水生生物學成為上海市精品課程，魚類學被評為我國水產類第一門國家精品課程，成為具有全國聲譽的特色課程。

（三）充實教學環節，提供創新環境

針對大學生學習能動性不夠、學校教學環節又較松散，大學教學出現“空心化”的現象，我們在新生階段即選派責任心強的著名教授擔任班導師，接受業務咨詢。并在低年級階段實施導師制，引導學生申報創新項目，進行白主研究。同時，通過舉辦一些高水平的學術會議、邀請著名專家開展高水平的學術報告和專業講座，拓展學生的創新性思維，取得了較好的效果。

四、教改效果

（一）教學效果顯著提高，學生素質得到提升

團隊編寫了《水生生物學實驗指導》并出版。由于所取得的明顯成效，生物科學2008年被評為國家特色專業，被學校選為市085內涵建設重點項目，2009年“魚類學課程建設”獲得上海市教學成果一等獎。

建設期間，學生中有10人次獲得國家獎學金或國家勵志獎學金，3位同學分別赴美國、日本交流，40多位研究生參與水生態修復實驗或工程項目，發表論文近100篇。本科生在讀期間申請創新項目34項，其中國家級6項，市級16項。從2012級開始，本科生有21人從大二開始進入實驗室參與科研，3人以第一作者發表論文，取得5項實用新型專利，獲得3項省部級獎勵。

（二）畢業生就業競爭力增強

生物科學專業的畢業生，特別是本科畢業生在國內高校普遍存在“高不成，低不就”現象[3-4]。而我校畢業生有很多成為水環境生態修復領域的技術骨干。在近兩屆的畢業生中，有10%的本科生從事與專業有關的工作或研究，研究生共20人，畢業后也成為行業領域的專業骨干。

嘉興水務集團、上海市水利設計研究院、上海市政總院、安徽國楨環保（上市公司）、無錫美尚（上市公司）等很多有關水環境生態建設的企業、設計院、水環境監測公司都希望能招收我專業的畢業生。

[參考文獻]

[1]馬香，唐燕瓊，羅麗娟，等.生物科學創新人才培養課程教學模式的改革與實踐[J].高等理科教育，2018（05）.

[2]謝進金.生物專業課程體系改革與加強學生能力的培養[J]高教論壇，2003（04）

[3]牛顏冰，溫娟，王向英.生物科學專業本科生就業現狀分析與對策思考[J].高教論壇，2016（01）.

[4]金冶.地方高校生物科學專業轉型發展的困境、動因與路徑[J]吉林省教育學院學報（下旬），2015（05）.