生物类专业《环境生物技术》课程的教学探讨

2020-02-16史振平解万翠

山东化工 2020年8期

史振平，解万翠

(青岛科技大学海洋科学与生物工程学院,山东青岛 266042)

当今，自然资源过度开发以及工业现代化所造成的资源危机和环境污染问题已成为制约社会持续发展、危害人类生活健康的世界性问题；而且，这两个问题之间存在着天然的内在联系。目前学术界已形成共识，从生物学的研究与开发应用中寻求解决上述问题的答案。环境生物技术是一门由现代生物技术与环境工程相结合的交叉学科，是直接或间接利用完整的生物体或生物体的某些组成部分或某些机能，建立降低或消除污染物产生的生产工艺，或者能够高效净化环境污染以及同时生产有用物质的人工技术系统。环境生物技术这门近几十年发展起来的由生物技术和环境工程相结合的新兴边缘交叉学科，不仅涵盖了生物领域的高新技术，而且飞速发展的生物技术与环境领域的各个方面如环境污染治理、环境废弃物资源化和环境污染预防、以及环境监测等方面深度融合，已经表现出显著的经济效益和环境效益。因此，《环境生物技术》已成为我国众多高校环境类专业的必修课。

然而，对于未来将致力于生物学研究和从事生物技术的生物类专业学生而言，开设《环境生物技术》课程对于完善课程体系，跟踪学科发展前沿，拓宽专业发展思维都具有重要意义。作者任教本校生物专业《环境生物技术》课程已有十几年，现将教授该课程的心得体会与同行分享。

1 《环境生物技术》课程的教学现状

相对而言在生物类专业中开设《环境生物技术》课程的高校较少。这一点，从已出版的《环境生物技术》教材中也可以看出：如周少奇主编的《环境生物技术》(科学出版社，2019)的主要章节内容为生物学基础(微生物学基础、酶学基础和生态学基础)，理论基础(生化反应计量学、生化反应动力学，生化反应热力学)，环境污染治理基因工程技术，环境污染生物治理技术，环境污染生物修复技术和环境污染预防生物技术等[1]。王建龙主编的《现代环境生物技术》(清华大学出版社，2008)的主要章节内容为酶工程，基因工程，细胞工程，发酵工程，污染治理生物技术，污染预防生物技术，生物技术与能源，废物资源化生物技术，环境生物监测与安全性评价等[2]。陈坚主编的《环境生物技术》(中国轻工业出版社，2017)的主要章节内容为传统的环境生物技术即废水处理，现代环境生物技术即危险性化合物的微生物降解、污染场地的生物修复等[3]。杨柳燕等主编的《环境生物技术》(科学出版社，2008)的主要章节内容为环境微生物的基本内容和最新成就[4]。

《环境生物技术》这门课程是我校生物工程专业学生在本科期间的专业选修课，于第三学年第一学期开课，总学时数为32。课程内容包括生物技术在环境领域如环境监测、污染治理、废弃物资源化处理和污染预防中的应用。通过该课程的学习，使生物专业学生在已掌握相关生物技术的基础上了解环境领域的基本理论与工程知识，并能加深生物技术的应用理解；从而培养学生主动将生物学理论、技术应用于环境领域的基本素质和一定的创新能力；并通过该课程展示生物技术的广阔应用前景，扩宽学生专业视野。

1.1 教学内容

《环境生物技术》学科内容散乱且众多，所涉及的研究领域和研究热点较多，成熟与不成熟的学术成果混杂其中。目前有关环境生物技术出版的教材更新很快，但侧重点大不相同。这主要与作者所在的课题组所注重的研究方向不同以及作者所教授学生的专业背景差别较大有很大的关系，导致不同教师在教学过程中所参照的参考书目差异较大。具体到生物专业而言，环境生物技术涉及到生物学科的各个方面，如分子生物学和基因工程、微生物学、细胞工程、酶工程、发酵工程等，根据大多数生物类专业的课程设置，上述内容已经单独开课，因此重点是环境问题以及将生物原理和技术应用于解决环境问题的具体应用。基于此，教学内容主要集中于环境的生物监测、污水处理中的生物技术、大气污染处理中的生物技术、固体废弃物处理中的生物技术以及环境污染预防中的生物技术。通过上述内容的讲述，引导学生理解生物原理和技术在环境领域包括环境污染监测、环境污染治理和环境污染预防中的具体使用。由此不仅拓宽生物专业学生的专业视野，而且也可以加深学生对本专业知识的理解。

1.2 教学方法和教学手段

目前高校中大部分课程的授课方式以教师讲解为主，本课程也主要采取该方式。但这种授课方式的弊端也十分显著：一方面有的学生容易走神，甚至睡觉；而且，在智能手机如此普及的当下，上课时学生浏览手机的情况也时有发生，而且很难杜绝。为了提高学生的兴趣并活跃课堂氛围，采用了分组合作完成某一专题的方式，学生3～4人自由组合为一组，自主选择生物技术在环境领域中的应用情况进行文献检索和综述，并以PPT的方式进行展示。根据我们历年的经验，学生自主选题时最突出的问题表现在两个方面：一是题目过于宽泛；例如大气污染控制中的生物技术；而是题目专业性较差，流于科普化；如海洋石油污染治理。而且，综述中大部分内容来自于普通搜索引擎，而非专业文献。针对此种现象，对学生的选题进行讨论指导，启发学生如何避免过宽过浅的选题，并引导学生使用国内文献数据库和英文文献数据库进行专业文献检索。在此过程中，学生的普遍反映是，通过这种方式的学习，不仅可以激发学习兴趣，而且极大的调动了学生的主动性。因为每组学生的选题均与课堂内容息息相关，因此避免了学生因感觉无聊、不实用而导致的课堂氛围低迷的情况。每组同学讲解时学生也参与讨论，因主动性和参与度的提升，可较好的改善课堂效果。

1.3 考核方式

根据学校要求，必修课程的总评成绩由期末考试成绩和平时成绩构成，对选修课没有平时成绩的要求。但是，在《环境生物技术》课程的长期授课过程中，我们发现将上述分组查阅、综述文献并以PPT展示的内容作为平时成绩的主要评价可以适当鼓励或奖励在此过程中取得较好效果的同学。因此，该课程的总评成绩为期末成绩占比90%，平时成绩占比10%。平时成绩以每组学生对所选问题的阐述情况进行评分。学生出勤情况也体现在总评成绩中：无故旷课、缺勤超过1/3的学生取消考试资格，缺勤一次课(2课时)扣100/16=6.25分。在期末考试试题中，题型包括选择题、填空题、简答题、案例分析题和综合解决问题等题型，考察的内容不仅涵盖课程所涉及的环境生物技术的理论和方法，而且还有对热点环境问题的思索及从生物专业角度出发的解决思路和方法。

2 《环境生物技术》课程的问题与改进

环境生物技术不仅涵盖内容较多，范围广，而且发展极为迅猛，使得该课程的教学难度较大。在我们长期的教学过程中面临的主要问题如下：

2.1 教材和参考书目

环境生物技术是一门内容呈现交叉性、散乱性、热点性的学科，各种学术成果更新很快。目前而言，有关该领域的教材更新的也很快，但内容结构大致相同，但侧重点又各有不同，主要是由于不同编著者所关注或从事的研究方向有关。而且目前的主流教材是以面向环境类专业学生为阅读群体，这也是因为开设《环境生物技术》课程的专业以环境类专业为主。随着科学的飞速发展和学科交叉的深入融合，生物类专业的学生开设《环境生物技术》课程的必要性逐步增强。期待着针对生物类专业学生所编著的《环境生物技术》教材的出现。

2.2 学生解决实际问题的能力有待提升

环境生物技术属于非常典型的学科之间的融合领域，对该课程的透彻理解不仅需要对生物领域和环境领域的基础知识、原理和技术有广泛深入的理解，而且需要对工程实践领域也要有一定的认知。在校大学生对理论知识的掌握可以通过课堂教学加以提高，但是往往缺乏有效的工程知识和经验的积累。这对于该课程的掌握可能会产生一定的障碍。另一方面，由于学科交叉的特性极为显著，学生在学习过程中容易产生吃力的感觉，毕竟对环境领域的知识储备相对较少；而作为选修课学时数往往较少，因此很难比较系统的为学生补充环境领域的知识。