環境生物學課程建構及走勢

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環境生物學(EnvironmentalBiology)是一門融匯了環境科學、微生物學、植物學、動物學、生態學等基礎性學科,以及應用化學、生物化工、藥理學、化學、材料科學、農藥學等眾多應用性學科的交叉學科,具有現代邊緣交叉學科的特性。[1-3]近年來,隨著環境中化學品污染日趨嚴重,生態平衡和人類健康受到了威脅,生態環境和人類社會的健康可持續發展需要更多的環境生物學知識,這正是該學科快速發展的原動力和內在需求。[4-7]化工類高等院校的本科專業設置、開設課程和教師科研方向絕大多數和化學相關,因而,開設環境生物學課程極其有意義。

華東理工大學資源與環境工程學院所開設的環境生物學大類選修課程(2學分,32學時)深受全校同學歡迎。由于環境生物學課程涉及領域寬泛,任何高校都無法培養出全面涵蓋環境生物學知識的人才,因而我校環境生物學課程建設必須彰顯學校的化工學科特色和優勢。作為上海市重點課程和校精品課程,環境生物學課程教學團隊針對發展目標、教學內容與手段、教學隊伍建設等系統開展了研究,已初步形成了符合我校化工特色的環境生物學人才培養模式,在各方面取得了顯著成效。

一、確定課程發展目標

課程教材是課程的主要依托內容,既是教師授課的主要結構框架,又是學生學習的基本材料。然而,傳統教材由于知識體系的限制性和科技更新的滯后性,已難以滿足學生對教學與時俱進的要求。課程建設團隊結合學校、學生和自身實際,為環境生物學制訂了全新的發展思路:堅持理論知識與實際、廣度與深度、難度和易度相結合的方式,以扎實的化學和生物背景知識為基礎,培養學生專業思想和綜合素質為目標,引入現代信息技術等先進手段,以教材講義編制和多媒體課件開發為主軸,緊密結合社會熱點和典型案例更新課件內容,并借鑒國內外類似課程的成功經驗,推進課程教學體系改革與時俱進,力求實現我校環境生物學課程教學模式與國內外先進水平接軌。

二、構建專職教學團隊

為提高人才隊伍培養質量,教學團隊曾專門選送中青年學術骨干到中科院和清華大學等國內重點科研院所進修,學習他們在環境生物學教學科研領域取得的成果,彌補了自身知識結構的欠缺,也避免了學術近親繁殖導致的研究停滯,從而建立起一支年齡梯隊合理、醉心教學事業、具備較高學術層次的環境生物學教學團隊,使學生僅憑聆聽一校課程即能了解兄弟學校的教學精華。目前,課程教學團隊擁有教授(博導)2人,副教授(碩導)3人,講師2人,他們都常年工作在本科和研究生培養的第一線。團隊中所有教師在教學和科研領域雙肩挑,相輔相成,從而有效促進了課堂教學效果。

課程教學團隊成員主動到學校生工學院、藥學院和化工學院等兄弟院系交流,使自身專業結構更加完善,知識得到實時更新,從而把學科發展前沿和環境生物學課堂教學內容有機聯系起來,將課程中與其他學科相關的重點、難點與兄弟院系老師探討,力求掌握最適合學生理解的授課方式。課程教學團隊成員近年來從國家基金委、科技部、環保部和上海市科委等多個層面連續獲得項目支持,針對多溴聯苯醚(PBDEs)、多環芳烴(PAHs)、氯代烴(CAHs)和含氟化合物(PFCs)等環境中熱點化學污染物的生物毒性和修復技術系統開展了研究,從而為課堂教學提供了良好素材和案例。

三、優化教學手段

課程教學團隊成員學習借鑒其他院校使用多媒體課件教授的課程,購買與環境生物學課程相關的教材、講義、VCD等文本和聲像資料,全程采用多媒體課件講課。PPT課件盡量多采用圖片、視頻和動畫,力求形象生動,以幫助提高聽課學生的興致,促進其對教學內容深入理解。例如,播放“水俁病”、“倫敦煙霧和印度博帕爾事件”、“SARS”、“禽流感”、“甲型流感”、“超級細菌”和“日本地震核輻射”等熱點問題的視頻錄像,能使學生直觀地認識到環境污染對人類社會的傷害,對把握環境問題的本質與原理收效顯著。講述環境激素危害的時候播放《越戰遺孤》視頻片斷,使學生從畸形兒童身上看到環境激素對生物的影響可能是世世代代的深遠問題。中央電視臺科教頻道的《綠色空間》欄目深受同學們歡迎,是良好的視頻資源庫。為了激發和培養學生的學習興趣,主講教師在教學過程中積極引導學生關注近年來全球發生的主要環境問題。例如,討論阿富汗戰爭給全球造成的生態破壞,世博園城市最佳實踐區對國民環保意識的促進和管理者治理水平的借鑒意義,美國墨西哥灣石油泄漏對海洋生物的影響等,變注入式學習為學生主動參與的互動式學習。

老師適當增加和學生的互動,可以活躍課堂氣氛,使學生逐漸成為教學主體。任課教師采用啟發式教學,引導學生參與課堂教學,并借助于綜述討論、讀書報告和專家講座等輔助手段配合執行教學任務。例如,要求學生在課下針對課堂理論在實際中的應用案例寫讀書報告,然后在課堂上分成不同小組進行交流發言;組織學生到崇明生態園區和東灘濕地等景點進行參觀考察;組織與環境生物學相關的課堂演講比賽和野外調查(如垃圾回收、利用和處理)等,豐富多彩的活動形式確保了上課形式的多樣性。[11]環境生物學教學過程中注意突出化工特色,緊緊圍繞學校其他知名教授正在研究的新型危險化學物質,跟蹤學科發展前沿。PPT課件在教學過程中經常收集反饋意見,組織相關專業教學人員不定期聽課,對教學過程進行現場全程錄像,到網上讓廣大師生和家長進行監督、指導,征集意見、要求和建議,在內容和形式上持續進行優化和完善。[12]課程教學團隊成員定期組織業務學習,針對教材重點和難點開展討論,集成學校相關學科老師的知識和經驗。課外熱情回答學生疑問,及時解決教學中暴露的各種問題。科學編制教學日歷能有效指導任課教師安排課堂教學內容,促進教學任務高質量實施。任課教師在編制教學日歷過程中考慮到各章節內容的具體要求和特點,有所側重,分配學時盡量做到客觀科學。

環境生物學是一門實驗性學科,只有結合實驗教學才能更好完成教學任務。2008年,環保部在華東理工大學正式批準成立了以本課程教學團隊成員為學術骨干的“國家環境保護化工過程環境風險評價與控制重點實驗室”,為環保部在上海市所設立的唯一重點實驗室。學校通過“卓越計劃”、“985”平臺、“211”三期和上海市重點學科建設等投入大量資金,初步建立起環保行業標準化實驗室。目前,環境生物學課程相關實驗大綱已經撰寫完畢,正在實踐和完善之中。實驗室現有硬件條件完全能夠保證環境生物學實驗正常進行,有效促進課堂教學目標的實現。

任課老師鼓勵選課學生圍繞課程內容積極申報畢業小設計、USRP和大學生創新性實驗計劃,在實驗中自主思考并親手設計實驗方案。迄今為止,已有10余名學生在老師指導下自主開展課余實驗活動,探索環境生物學基本理論在實踐中的實際應用,研究活動反過來促進了學生對課堂基礎理論知識的理解掌握。[8-10]

四、未來努力方向

資源與環境工程學院的教學科研工作在學校始終處于前列。在學院黨政高度重視下,師生們已經形成了良好的教風和學風。通過20余年的教學實踐,環境生物學課程基本形成了自己的鮮明特色。課堂教學充分依靠信息技術,積極發揮學生主觀能動性和創造性,實現了傳統課堂教學模式與現代多媒體教學方式的有機融合,教學成效提高顯著。當然,教學工作中也存在一定缺陷。例如,實驗教學未能實現同步發展,教學日歷編排不盡科學,學生專業素質有所下降。目前,所有不足之處正在努力改善中。我們相信通過課程教學體系構建與實施的進一步改革,將來必定能有相當大的改善。學校開展精品課程和教風學風建設,其根本目的是要培養出符合社會發展需求的人才。環境生物學課程要持續煥發生機,在國內外相關領域贏得專家肯定,提升認可面,最終得到上海市乃至國家精品課程的立項資助,課程教學團隊成員必須與時俱進,提高課程質量,同時從師資、設施、教學等各方面全方位培養良好的文化氛圍,真正實現能提高學生學習能力和創新意識的高質量教學。