生物科學專業開設“環境科學導論”的教學實踐

[摘 要] 通過分析生物科學專業開設“環境科學導論”的教學實踐，對其課程設置目的、教學內容調整、教學方法改進和考核體系設置進行了介紹和討論，尤其對充分利用網絡視頻資源、豐富教學內容和手段，采用翻轉課堂教學模式、引導學生直接參與教學活動，以及鼓勵學生進行社會調查、參觀和交流的教學方式進行了探索。指出生物科學類專業開設“環境科學導論”課程，有利于學生強化與生物科學專業緊密相關的環境科學基礎理論知識，以及技術的學習，增強學生保護自然生態環境意識，鞏固專業知識，拓寬就業面。

[關鍵詞] 環境科學;教學實踐;課程設置;教學方法

[基金項目] 2011年度國家自然科學基金“多胺誘導一氧化氮合成的理化與分子機理研究”（31171467）

[作者簡介] 蘇國興（1962—），男，江蘇江陰人，博士，蘇州大學醫學部基礎醫學與生物科學學院副教授，碩士生導師，主要從事植物生長發育及植物細胞信號轉導和環境生態保護學研究。

[中圖分類號] G642? ?[文獻標識碼] A? ?[文章編號] 1674-9324（2021）46-0105-04? ? [收稿日期] 2021-05-11

一、引言

2016年環境保護部、中宣部、中央文明辦等六部部門聯合編制了《全國環境宣傳教育工作綱要（2016-2020年）》，提出：加強高等院校環境類學科專業建設，鼓勵高校開設環境保護選修課，建設或選用環境保護在線開放課程[1]。為落實國家的號召，蘇州大學多個專業開設了多門與環境科學專業相關的課程，有“環境生物學”“環境學概論”“環境生態學”“環境科學導論”等。生物科學專業與環境科學密切相關，為了加強學生對自然環境保護知識的學習，近年來開設了“環境科學導論”課程，并作為專業選修課于第6學期開設，設2學分計36學時。在多年的教學實踐中，我們對生物科學專業開設“環境科學導論”的教學方法進行了探索，以供大家參考和交流。

二、課程設置目的和時間

環境科學是在人們亟待解決環境問題的社會需求下迅速發展起來的一門學科，其主要研究人類社會發展活動與自然環境演化規律之間的相互關系，目的是探索人類社會與自然環境協同演化、持續發展的途徑和方法，以便能動地順應環境和改造環境，促使環境朝著有利于人類的方向發展[2]。從研究內容來看，“環境科學導論”主要講授環境污染的基本理論、知識和治理技術，涉及自然科學、社會科學、技術科學等多門綜合性基礎學科，具體內容包括大氣、水體、土壤、固體廢物污染、物理性和有毒化合物污染、環境質量評價，及其相關的控制技術[2]。而生物科學專業主要培養學生學習生物科學方面的基本理論和基礎知識，進行從事生物科學研究和技術開發方面的科學思維和科學實驗的訓練，從而獲得較好的科學素養和從事生物科學教學、研究、開發與管理的基本能力。學習內容主要包括動物學、植物分類學和形態解剖學、生理生化、細胞學、遺傳學和分子生物學等。生物科學與環境科學密切相關，具理學性質。

經過幾年的學習，生物科學專業學生基本掌握了生物科學相關的基本理論、知識和基本技能，但對環境科學類知識的學習和掌握往往不夠，這與當今社會綠色發展、保護自然生態環境的人才培養要求有差距。為加強學生對自然生態環境保護知識的學習，鞏固專業知識，尤其是拓寬就業面，在生物科學專業課程中，增設環境科學類課程如“環境科學導論”的學習顯得尤為重要。對于開課時間，第6學期可能最為合適，此時，學生已掌握了一定的普通動物學、微生物學、細胞學、生物化學、普通生態學等生物科學專業的基礎知識，且已具備一定的物理學、有機化學和分析化學基礎理論，這為開設“環境科學導論”課程，提供了扎實的前期知識儲備和鋪墊，可獲得較好的教學效果。

三、教學內容調整

目前，國內有多個版本的環境科學導論教材。有何康林與裴宗平主編，中國礦業大學出版社出版的《環境科學導論》高等學校教學用書;趙景聯主編，機械工業出版社出版的《環境科學導論》教學用書;崔靈周、王傳花、肖繼波主編，化學工業出版社出版的《環境科學導論》等。我們選用趙景聯主編的教材。該教材編寫思路清晰，文字精練，觀點明確，適合于非環境科學類專業學生的學習。但教材內容編排偏重于工科技術類，為適應生物科學類專業學生的學習，考慮到知識學習的層次性和銜接性，需對教材內容作適當調整，在不偏離教學大綱的前提下，增減了部分內容，突出重點，以保證學生知識的有序過渡和掌握，具體做法為。

由于“生態學”和“普通生態學”是生物科學專業的專業基礎課，在“環境科學導論”教學中，我們刪除該教材第2章生態學基礎的教學任務;在第3章大氣污染及其控制技術中，加強了大氣污染物入侵途徑，尤其是經呼吸系統進入人體的過程和機理教學，另外，增加了大氣污染物對植物生長發育的影響及典型病癥教學內容;在第4章水體污染及其控制技術中，增加了污染物在水體中相互轉化的內容，重點介紹與生物科學專業有關的污水生物處理技術;在第5章節固體廢物污染及其控制技術中，重點介紹微生物好氧堆肥技術和城市垃圾衛生填埋技術;在第6章土壤污染及其控制技術中，重點介紹微生物在農藥生物轉化和降解中的作用，以及重金屬污染土壤的生物修復法;在第9章環境質量評價中，重點講解大氣和水體污染的生物監測和評價。另外，增加第10章環境污染對生物的影響，主要講述環境污染物在生物化學和分子水平、在細胞、器官和個體水平，以及污染物在種群和群落水平的影響及機理。通過對教材內容有目的、有針對性的調整，能使該課程知識在生物科學專業知識點間有序過渡、有機結合和無縫對接，學生普遍反映有較好的教學效果，深得學生的好評。

四、教學方法改進

在紙質和網絡媒體上已有大量有關“環境科學導論”教學方法的討論和介紹。有案例教學法[3-5]、互動教學法[6]、實踐教學法[4，7]和翻轉課堂教學法[8]等。在我們的教學實踐中，也嘗試了幾種大家較認可的教學方法，并將其巧妙應用、有機結合。以多媒體為基本教學手段，根據教學大綱內容，適時采用上述教學方法，以最大限度地激活學生的思維活動，激發學生的好奇心，吸引學生的注意力，提高學習效率。

（一）充分利用網絡視頻資源，豐富教學內容和手段

事前我們收集了大量與該課程有關的教學視頻資料，如加利福尼亞大學的“環境保護行為”、清華大學公開課“環境保護與可持續發展”、上海交通大學的“重金屬污染”“環境污染物的轉化”、華中師范大學的“水體污染與健康”等。在教授有關內容前，先播放事先選擇好的視頻資料（5～15分鐘）。這些視頻切合主題，直觀形象，聲情并茂，有較強的視覺沖擊力，利于學生的理解和記憶。例如，在講授有機污染物和重金屬污染對生態環境的影響和人體健康危害時，選用了華中師范大學公開課“水體污染與健康”視頻，通過該視頻的觀看，學生可在輕松活躍的氛圍中，了解和掌握了多氯聯苯、二惡英及Hg、Pb和Cd等重金屬對人體健康的危害。通過觀看“大氣污染與健康”視頻，學生較快掌握了可吸入顆粒體如PM2.5、CO、O3和氮氧化物等氣體污染物對人體健康的危害機理，以及可誘發的相應病癥。通過觀看“水資源與我國水污染及治理現狀”視頻，學生很快掌握了地球水資源分布情況、各國水資源豐缺的原因和我國水資源所面臨的問題，以及當下我國水污染的特點和治理現狀。這種結合課程內容的視頻教學，既活躍了課堂學習氣氛，又豐富了教學內容和手段，與傳統“滿堂灌”的教學方式相比，取得了不錯的教學效果，獲得了學生的認可和好評。

（二）采用翻轉課堂教學模式，引導學生直接參與教學活動

翻轉課堂教學模式[8]是指學生在課前或課外觀看教師相關教學視頻，自主學習，教師不占用課堂時間，將課堂變成了師生之間和生生之間互動的場所，從而達到更好的教學效果。在“環境科學導論”的教學實踐中，我們嘗試采用翻轉課堂教學模式。具體做法是根據大綱要求和教學進度，提前一周向學生（2人/1周）布置授課內容，要求學生在課后利用學校圖書館紙質、網絡資源，查看相關文獻，并制成8～10分鐘PPT/人。在課堂上，學生走上講臺，講述自己的學習內容和心得，學生根據該同學講述的內容進行現場提問，由教師答疑解惑，并做出評價，肯定好的方面，指出不足和理解錯誤的地方，并給出正確答案。這種引導學生直接參與教學活動的教學模式，除了能活躍課堂氣氛，起到輔助、督促學習的作用外，還可培養學生課外查資料、自主學習的習慣，提高他們獨立分析和解決問題的能力，反過來促進了教學質量的提高。

（三）鼓勵學生進行社會調查、參觀和交流

環境科學導論是一門與社會生活、生產實踐緊密相關，涉及多種環境污染控制技術的技術性學科，有較強的實踐性和應用性[2]。該課程的這種特質就決定了對其所開展的各類教學活動應與生產實踐相結合。通過各類教學實踐活動，如了解各類環境污染相應的處理和處置技術，以及目前的應用現狀，可加深學生對環境科學基礎理論、知識和治理技術的理解，提高教學質量。常采用野外參觀、見習、環保實踐活動和生產調查等形式[4，7]。由于生物科學專業為非環境科學類專業，沒有實習、參觀經費的預算。為了落實“環境科學導論”的實踐教學，我們采用學生自主分散調查的方式。先依興趣，將學生分成若干小組，要求學生利用節假日參觀游玩的機會，在一個課程學習期內，完成一份調查報告，并進行課堂交流。建議他們可對蘇州七子山生活垃圾填埋場、蘇州垃圾分類管理中心、蘇州高新區污水處理廠、蘇州太湖國家濕地公園等進行參觀調查，還可對蘇州大學各級各類實驗室的實驗污染情況進行調查。從他們所撰寫的調查報告和隨后的課堂交流來看，學生收獲滿滿。如一組學生對我校實驗室污染的現狀進行調查和分析，發現我校各類各級實驗室都存在不同程度的實驗室污染問題，存在實驗動物試驗完后隨便拋棄、微生物有毒菌株專人保管不嚴、隨意處理和處置廢舊藥品等較為個別和嚴重的問題，同時還存在有些實驗室有規不依的執行和管理問題。如到污水處理廠調查參觀后，他們切身感受到了什么是生活污水生物處理技術，正常運行的注意事項。來到七子山生活垃圾填埋場參觀后，他們為垃圾填埋場宏大的建設規模、前期建設投資、垃圾的日接納和年處理量所驚嘆，加深了他們對生活垃圾衛生填埋技術和污水生物處理技術的理解。

五、考核體系

設計一個科學合理、操作簡單的課程考核評價體系，除了能真實反映教學效果外，還可激發學生的學習主觀能動性和積極性。本課程考核評價體系由4部分構成（如圖1），翻轉課堂PPT制作和講述占15%，調查報告撰寫和交流占15%，平時成績和考勤占10%，期末理論考試成績占60%。多年來教學質量測評反饋結果表明，學生成績基本呈正態分布，課程評價總分都在90分以上，達到了預期的教學目的。

六、不足方面

學生雖然知道該課程與生物科學專業密切相關，也知道學習和掌握環境科學這方面的理論和知識對鞏固生物科學專業知識，尤其對就業有益，但要求所有學生能全身心地投入到該課程的學習中，總有點差強人意，多年教學實踐表明，總有部分學生不能主動地學，只是為了應付。另外，開課時間還有待優化，在第6學期開課可能是最合適的，但有不足，大三學生已開始忙于規劃未來，多數學生會選擇考研這條路，忙于考研準備，已無更多的時間和精力投入到該課程的學習中。此外，缺少實踐教學投入，尤其是對這門實踐性和應用性較強的課程教學影響較大，分散自由參觀調查，一方面難以保證實習效果，另一方面還存在學生的安全隱患。

參考文獻

[1]關于印發《全國環境宣傳教育工作綱要（2016—2020年）》的通知.[EB/OL].（2016-04-06）[2021-04-05].https：//www.mee.gov.cn/gkml/hbb/bwj/201604/t20160418_335307.htm.

[2]趙景聯，史小妹.環境科學導論[M].2版.北京：機械工業出版社，2016：21-31.

[3]羅斯，雷鳴，彭亮，等.關于《環境科學導論》課程教學改革的幾點思考[J].教育教學論壇，2015（28）：189-190.

[4]周新萍，胡娉婷.就業導向式教學模式的探討——以《環境科學導論》為例[J].創新與創業教育，2013，4（2）：42-43.

[5]程慎玉，范蕊，曾惠明.非環境專業環境科學導論課程教學的改革與實踐[J].教育研究，2014（15）：80.

[6]張媛媛，宋艷群.“環境科學導論”課程教學改革探索[J].大眾科技，2015，17（5）：115-117.

[7]張明泉，曾正中，陶燕，等.環境科學專業各實踐教學環節的內容與方法研究[J].高等理科教育，2003（5）：28-31.

[8]嚴磊，鄒山花.基于MOOC、SPOC的翻轉教學模式的研究與探索[J].高教學刊，2016（17）：86-87+90.

Teaching Practice of Offering the Course of Introduction to Environmental Science in the Biological Science Major

SU Guo-xing

（School of Basic Medicine and Biology， Soochow University， Suzhou， Jiangsu 215123， China）

Abstract： This paper introduces the teaching practice of offering the course of Introduction to Environmental Science for biological science majors， introduces and discusses the purpose of curriculum setting， the targeted adjustment of teaching content， the improvement of teaching methods and the setting of assessment system. In particular， it explores the teaching methods， such as making full use of network video resources to enrich the teaching contents and means， adopting flipped classroom teaching model to guide students to directly participate in teaching activities， and encouraging students to conduct social investigation， visit and exchange. The paper points out that offering the course of Introduction to Environmental Science for biological science majors is helpful for students to strengthen the study of basic theoretical knowledge and technology of environmental sciences closely related to the biological science major， enhance students consciousness of protecting ecological environment， consolidate the professional knowledge， and broaden students employment scope.

Key words： environmental science; teaching practice; curriculum setting; teaching method