體現生態修復技術需求的環境生物學教學模式的設計

布乃順 姚焱中 劉楓 宋有濤 閆卓君

[摘? ? ? ? ? ?要]? 隨著環境學科的迅猛發展，環境生物學的內涵及前沿快速更新，如何體現生態修復行業的技術與人才需求，將環境生物學有機地融合到環境學科培養體系中探索環境科學與工程創新型人才培養模式，對促進我國環境學科人才培養水平的全面提升具有非常重大的意義。以PBL教學法為理論基礎，從現有教學模式出發，結合環境生物學知識特點，根據生態修復產業技術需求，構建了一個新的“理論—過程—需求—實踐”的多層教學框架，對環境生物學的教學模式進行了新的設計，為后續開展體現生態修復技術需求的環境生物學的教學實踐提供理論及實踐支撐，也為其他學科的教學改革提供一個新的視角。

[關? ? 鍵? ?詞]? 生態修復;技術需求;人才培養;環境生物學;教學框架

[中圖分類號]? G642? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2021）03-0144-02

環保產業被認為是21世紀的“朝陽產業”和戰略性新興產業。全球的環保產業的增長速度遠超過同期的經濟增長速度，而我國的環保產業更是保持著快速增長的趨勢，“十三五”期間，我國環保產業投資額預計超過15萬億元，環保產業投資約占GDP比重的3%。其中，生物技術因其對高效低價、可重復利用等特點在生態修復過程中應用得最為廣泛。環境生物學作為生物處理技術的理論基礎，主要探討生物與受損環境之間相互作用和調控機理，涉及環境科學、生態學、環境毒理學、普通生物學及環境化學等多個學科，是從事生態修復工作技術人員的理論基礎[4]。

國內外高等院校都將環境生物學作為環境科學與工程學科人才培養的主干課程，重點發展。隨著環境學科的迅猛發展，環境生物學的內涵及前沿快速更新，新的研究成果深化了現有的理論知識，環境生物學的知識總量越來越大。如何有的放矢，針對環保產業的發展趨勢充分體現生態修復行業的技術與人才需求，將環境生物學有機地融合到環境科學與工程學科本科課程培養體系中去，優化教學及實驗內容，探索環境科學與工程創新型人才培養模式，對促進我國環境學科人才培養水平的全面提升，培養能夠滿足生態修復行業技術需求的專業人才具有非常重大的意義。因此，本研究以PBL教學法為理論基礎，從現有教學模式出發，結合環境生物學知識特點，根據生態修復產業技術需求，構建了一個新的“理論—需求—過程—實踐”的多層教學框架，對環境生物學的教學模式進行了新的設計，以期為環境生物學的教學改革提供一個新的視角。

一、“理論—過程—需求—實踐”多層教學框架

在前人構建的“實驗課程翻轉課堂-PBL教學框架”的基礎上，結合生態修復產業的技術需求，構建出了“理論—過程—需求—實踐”的多層教學框架。在該框架中，理論及過程作為“基礎層”，是環境專業學生必須具備的知識基礎;需求作為“核心層”，是生態修復產業技術與人才需求的重點體現;實踐作為“目標層”，是在理論及過程的基礎上，以需求為核心，最終將知識應用到實際中去，產生一系列具有現實意義的科創成果。

從理論出發，以過程為手段，結合現實需求，最終將知識應用在實踐層面，三層結構中的四個要素相互關聯、共同作用，形成了一個系統有機的教學框架。在該框架的基礎上，結合現有的教學手段（現場教學、網絡教學、專家講學、企業見習及科創實驗等），使環境生物學的教育活動，兼顧通才與專才，基礎性與創新性、知識與能力、系統性與前沿性、學術性與應用性、規范化與個性化等特點，為后續開展體現生態修復技術需求的環境生物學的教學實踐提供理論支撐。

二、環境生物學教學模式的設計

依據“理論—過程—需求—實踐”的多層教學框架，結合現有的教學手段，我們對環境生物學的教學模式進行了系統的設計，以期使環境生物學在教學內容上能夠反映相關的基礎理論知識體系，又能緊密把握環境生物學發展的前沿趨勢，充分體現生態修復技術和人才培養的需求;在教學形式上能夠充分激發學生的學習熱情和興趣，提高他們主動思考、主動學習的積極性與能力，培養應用創新型人才。

（一）基于“基礎層”的教學模式設計

1.基于“理論”要素的教學模式設計

環境生物學作為環境學科本科生必備的專業知識課程，其教學內容要體現出環境生物學相關的理論基礎及結構體系，在深入解析學科領域發展脈絡的基礎上，結合研究前沿的變化及實際影響，幫助學生對環境生物學這門課程形成全面系統的認識，做到能夠基本掌握環境生物學領域的主流發展方向，能夠闡明環境生物學的發展現狀及研究前沿，為學生架起基礎知識與理論創新的橋梁，使學生對科學創新有一個基本的理解與認識。

在教學形式上，要探索多種形式的教學方法，充分利用現有資源及工具，將傳統教學與網絡教學相結合，解決傳統授課受時空限制、教育成本過大等問題，發揮好網絡教學的靈活性及高性價比等特點，彌補教學資源上的缺陷。如教師可以安排學生課后在MOOC、雨課堂等網絡平臺自主學習課程內容，在課堂上就學習內容開展討論;教師也可以利用多媒體技術，為學生提供表現形式更加多元的授課內容，如音頻、視頻等，充分調動學生學習的積極性。此外，課件的電子化也方便了學生的保存及調閱，能夠為學生的探索性學習提供豐富的資料。

2.基于“過程”要素的教學模式設計

“過程”要素是為了鼓勵學生積極探索適合個人的學習方式，通過一系列的工具及思維技巧實現時間的高效化。這就要求教師對現有的學習模式及常見的思維習慣進行全面的梳理，系統介紹其基本原理、特點及使用，通過實際應用案例，引導學生盡可能嘗試不同的學習模式，體會常見思維習慣的特點，幫助學生在眾多復雜的學習模式中找到適合個人的學習方法。

值得注意的是，在此階段的教學中，各種學習模式的理論知識固然重要，但如何將這些學習模式付諸行動，用學習模型的理論知識來指導自身的學習顯然更為重要。而“過程”要素的目的正是希望通過這種理論知識在實際行為中的應用，幫助學生拓寬視野，克服常見的思維誤區，提高學生的學習效率，實現時間的高效化利用。

（二）基于“核心層”的教學模式設計

當前，我國環境保護事業正處在快速發展階段，擁有極其廣闊市場空間，技術與人才缺口都比較大，迫切需要更多高質量的生態修復專業人才參與進來。與行業火熱的需求相反的是，高校環境專業畢業生轉行現象極其普遍，約六成畢業生3年內轉至其他行業，環保行業科班人才流失嚴重。這主要是由于高校培養制度未充分考慮市場及行業需求，課程知識更新迭代不足，畢業生的質量無法達到產業要求，使應屆畢業生待遇偏低，造成了科班人才的流失。

“核心層”提出在設計課程及教學模式的時候，需要以現實需求為導向，充分考慮行業技術與人才的要求，快速迭代課程知識，保證學生能夠做到學有所長、學有所用。同時，教師還要主動引導學生在學習的時候保持“一只眼睛看書本，一只眼睛看實際”，能夠有的放矢，同時做到“博”與“專”的要求。在這個階段，高校可以充分利用校企合作平臺，邀請企業技術人員對主流生態修復產業技術進行介紹，以技術重難點為導向，提出企業人才需求，使學生有機會了解環境保護工作的一線問題。

（三）基于“目標層”的教學模式設計

激發學生的學習熱情與興趣，提高他們主動思考、主動學習的能力，是培養應用型創新人才重要的一步。“目標層”提出要在理論及過程的基礎上，以需求為核心，將知識應用到實際中去解決實際問題，讓學生在實踐中加深對知識的理解，通過實踐活動或科技創新，形成主動思考、主動學習的習慣，幫助學生深入探索，熟練掌握相關的研究方法和實踐技能。

因此，“目標層”要求高校不僅要進一步優化實驗課程，使實驗既全面反映和覆蓋環境生物學課程的主要內容，又使學生通過實驗了解某一個具體過程的生物學和生態原理、實驗原理、步驟，掌握環境生物學實驗的技能和儀器操作。還要開展一系列的專家講學、企業或實驗室見習，幫助學生深入理解各種生態修復技術與儀器的工藝原理及運作過程，了解國內外最新的研究動態。此外，目標層還要求教師要引導學生積極開展課外創新活動，促進濃厚學術氛圍的形成，利用高校資源、通過科教協同方式全面提升人才的培養質量，使高校培養的環境人才能夠滿足現有生態修復產業的技術人才需求，為我國環保事業的發展做出長足的貢獻。

三、結語

“環境生物學”作為環境科學與工程學科本科生培養的專業課程，既要反映環境生物學相關的基礎理論知識體系，又要緊密把握環境生物學發展的最新成果和前沿發展趨勢，為學生架起基礎知識與創新研究的橋梁，啟迪學生理解和開展科學研究的思維。而環境科學與工程又是一個發展最為迅速的一個新興學科，因此必須對教學內容進行不斷改革和提升。

本研究以教學法為理論基礎，從現有教學模式出發，結合環境生物學知識特點，根據生態修復產業技術需求，構建了一個新的“理論—過程—需求—實踐”的多層教學框架，對環境生物學的教學模式進行了新的設計，為后續開展體現生態修復技術需求的環境生物學的教學實踐提供理論及實踐支撐，也為其他學科的教學改革提供一個新的視角。

參考文獻：

[1]郭朝先，劉艷紅，楊曉琰，等.中國環保產業投融資問題與機制創新[J].中國人口·資源與環境，2015，25（8）：92-99.

[2]吳舜澤，逯元堂，趙云皓，等.第四次全國環境保護相關產業綜合分析報告[J].中國環保產業，2014（8）：4-17.

編輯 常超波