生物科学专业开设“环境科学导论”的教学实践

[摘 要] 通过分析生物科学专业开设“环境科学导论”的教学实践，对其课程设置目的、教学内容调整、教学方法改进和考核体系设置进行了介绍和讨论，尤其对充分利用网络视频资源、丰富教学内容和手段，采用翻转课堂教学模式、引导学生直接参与教学活动，以及鼓励学生进行社会调查、参观和交流的教学方式进行了探索。指出生物科学类专业开设“环境科学导论”课程，有利于学生强化与生物科学专业紧密相关的环境科学基础理论知识，以及技术的学习，增强学生保护自然生态环境意识，巩固专业知识，拓宽就业面。

[关键词] 环境科学;教学实践;课程设置;教学方法

[基金项目] 2011年度國家自然科学基金“多胺诱导一氧化氮合成的理化与分子机理研究”（31171467）

[作者简介] 苏国兴（1962—），男，江苏江阴人，博士，苏州大学医学部基础医学与生物科学学院副教授，硕士生导师，主要从事植物生长发育及植物细胞信号转导和环境生态保护学研究。

[中图分类号] G642   [文献标识码] A   [文章编号] 1674-9324（2021）46-0105-04    [收稿日期] 2021-05-11

一、引言

2016年环境保护部、中宣部、中央文明办等六部部门联合编制了《全国环境宣传教育工作纲要（2016-2020年）》，提出：加强高等院校环境类学科专业建设，鼓励高校开设环境保护选修课，建设或选用环境保护在线开放课程[1]。为落实国家的号召，苏州大学多个专业开设了多门与环境科学专业相关的课程，有“环境生物学”“环境学概论”“环境生态学”“环境科学导论”等。生物科学专业与环境科学密切相关，为了加强学生对自然环境保护知识的学习，近年来开设了“环境科学导论”课程，并作为专业选修课于第6学期开设，设2学分计36学时。在多年的教学实践中，我们对生物科学专业开设“环境科学导论”的教学方法进行了探索，以供大家参考和交流。

二、课程设置目的和时间

环境科学是在人们亟待解决环境问题的社会需求下迅速发展起来的一门学科，其主要研究人类社会发展活动与自然环境演化规律之间的相互关系，目的是探索人类社会与自然环境协同演化、持续发展的途径和方法，以便能动地顺应环境和改造环境，促使环境朝着有利于人类的方向发展[2]。从研究内容来看，“环境科学导论”主要讲授环境污染的基本理论、知识和治理技术，涉及自然科学、社会科学、技术科学等多门综合性基础学科，具体内容包括大气、水体、土壤、固体废物污染、物理性和有毒化合物污染、环境质量评价，及其相关的控制技术[2]。而生物科学专业主要培养学生学习生物科学方面的基本理论和基础知识，进行从事生物科学研究和技术开发方面的科学思维和科学实验的训练，从而获得较好的科学素养和从事生物科学教学、研究、开发与管理的基本能力。学习内容主要包括动物学、植物分类学和形态解剖学、生理生化、细胞学、遗传学和分子生物学等。生物科学与环境科学密切相关，具理学性质。

经过几年的学习，生物科学专业学生基本掌握了生物科学相关的基本理论、知识和基本技能，但对环境科学类知识的学习和掌握往往不够，这与当今社会绿色发展、保护自然生态环境的人才培养要求有差距。为加强学生对自然生态环境保护知识的学习，巩固专业知识，尤其是拓宽就业面，在生物科学专业课程中，增设环境科学类课程如“环境科学导论”的学习显得尤为重要。对于开课时间，第6学期可能最为合适，此时，学生已掌握了一定的普通动物学、微生物学、细胞学、生物化学、普通生态学等生物科学专业的基础知识，且已具备一定的物理学、有机化学和分析化学基础理论，这为开设“环境科学导论”课程，提供了扎实的前期知识储备和铺垫，可获得较好的教学效果。

三、教学内容调整

目前，国内有多个版本的环境科学导论教材。有何康林与裴宗平主编，中国矿业大学出版社出版的《环境科学导论》高等学校教学用书;赵景联主编，机械工业出版社出版的《环境科学导论》教学用书;崔灵周、王传花、肖继波主编，化学工业出版社出版的《环境科学导论》等。我们选用赵景联主编的教材。该教材编写思路清晰，文字精练，观点明确，适合于非环境科学类专业学生的学习。但教材内容编排偏重于工科技术类，为适应生物科学类专业学生的学习，考虑到知识学习的层次性和衔接性，需对教材内容作适当调整，在不偏离教学大纲的前提下，增减了部分内容，突出重点，以保证学生知识的有序过渡和掌握，具体做法为。

由于“生态学”和“普通生态学”是生物科学专业的专业基础课，在“环境科学导论”教学中，我们删除该教材第2章生态学基础的教学任务;在第3章大气污染及其控制技术中，加强了大气污染物入侵途径，尤其是经呼吸系统进入人体的过程和机理教学，另外，增加了大气污染物对植物生长发育的影响及典型病症教学内容;在第4章水体污染及其控制技术中，增加了污染物在水体中相互转化的内容，重点介绍与生物科学专业有关的污水生物处理技术;在第5章节固体废物污染及其控制技术中，重点介绍微生物好氧堆肥技术和城市垃圾卫生填埋技术;在第6章土壤污染及其控制技术中，重点介绍微生物在农药生物转化和降解中的作用，以及重金属污染土壤的生物修复法;在第9章环境质量评价中，重点讲解大气和水体污染的生物监测和评价。另外，增加第10章环境污染对生物的影响，主要讲述环境污染物在生物化学和分子水平、在细胞、器官和个体水平，以及污染物在种群和群落水平的影响及机理。通过对教材内容有目的、有针对性的调整，能使该课程知识在生物科学专业知识点间有序过渡、有机结合和无缝对接，学生普遍反映有较好的教学效果，深得学生的好评。

四、教学方法改进

在纸质和网络媒体上已有大量有关“环境科学导论”教学方法的讨论和介绍。有案例教学法[3-5]、互动教学法[6]、实践教学法[4，7]和翻转课堂教学法[8]等。在我们的教学实践中，也尝试了几种大家较认可的教学方法，并将其巧妙应用、有机结合。以多媒体为基本教学手段，根据教学大纲内容，适时采用上述教学方法，以最大限度地激活学生的思维活动，激发学生的好奇心，吸引学生的注意力，提高学习效率。

（一）充分利用网络视频资源，丰富教学内容和手段

事前我们收集了大量与该课程有关的教学视频资料，如加利福尼亚大学的“环境保护行为”、清华大学公开课“环境保护与可持续发展”、上海交通大学的“重金属污染”“环境污染物的转化”、华中师范大学的“水体污染与健康”等。在教授有关内容前，先播放事先选择好的视频资料（5～15分钟）。这些视频切合主题，直观形象，声情并茂，有较强的视觉冲击力，利于学生的理解和记忆。例如，在讲授有机污染物和重金属污染对生态环境的影响和人体健康危害时，选用了华中师范大学公开课“水体污染与健康”视频，通过该视频的观看，学生可在轻松活跃的氛围中，了解和掌握了多氯联苯、二恶英及Hg、Pb和Cd等重金属对人体健康的危害。通过观看“大气污染与健康”视频，学生较快掌握了可吸入颗粒体如PM2.5、CO、O3和氮氧化物等气体污染物对人体健康的危害机理，以及可诱发的相应病症。通过观看“水资源与我国水污染及治理现状”视频，学生很快掌握了地球水资源分布情况、各国水资源丰缺的原因和我国水资源所面临的问题，以及当下我国水污染的特点和治理现状。这种结合课程内容的视频教学，既活跃了课堂学习气氛，又丰富了教学内容和手段，与传统“满堂灌”的教学方式相比，取得了不错的教学效果，获得了学生的认可和好评。

（二）采用翻转课堂教学模式，引导学生直接参与教学活动

翻转课堂教学模式[8]是指学生在课前或课外观看教师相关教学视频，自主学习，教师不占用课堂时间，将课堂变成了师生之间和生生之间互动的场所，从而达到更好的教学效果。在“环境科学导论”的教学实践中，我们尝试采用翻转课堂教学模式。具体做法是根据大纲要求和教学进度，提前一周向学生（2人/1周）布置授课内容，要求学生在课后利用学校图书馆纸质、网络资源，查看相关文献，并制成8～10分钟PPT/人。在课堂上，学生走上讲台，讲述自己的学习内容和心得，学生根据该同学讲述的内容进行现场提问，由教师答疑解惑，并做出评价，肯定好的方面，指出不足和理解错误的地方，并给出正确答案。这种引导学生直接参与教学活动的教学模式，除了能活跃课堂气氛，起到辅助、督促学习的作用外，还可培养学生课外查资料、自主学习的习惯，提高他们独立分析和解决问题的能力，反过来促进了教学质量的提高。

（三）鼓励学生进行社会调查、参观和交流

环境科学导论是一门与社会生活、生产实践紧密相关，涉及多种环境污染控制技术的技术性学科，有较强的实践性和应用性[2]。该课程的这种特质就决定了对其所开展的各类教学活动应与生产实践相结合。通过各类教学实践活动，如了解各类环境污染相应的处理和处置技术，以及目前的应用现状，可加深学生对环境科学基础理论、知识和治理技术的理解，提高教學质量。常采用野外参观、见习、环保实践活动和生产调查等形式[4，7]。由于生物科学专业为非环境科学类专业，没有实习、参观经费的预算。为了落实“环境科学导论”的实践教学，我们采用学生自主分散调查的方式。先依兴趣，将学生分成若干小组，要求学生利用节假日参观游玩的机会，在一个课程学习期内，完成一份调查报告，并进行课堂交流。建议他们可对苏州七子山生活垃圾填埋场、苏州垃圾分类管理中心、苏州高新区污水处理厂、苏州太湖国家湿地公园等进行参观调查，还可对苏州大学各级各类实验室的实验污染情况进行调查。从他们所撰写的调查报告和随后的课堂交流来看，学生收获满满。如一组学生对我校实验室污染的现状进行调查和分析，发现我校各类各级实验室都存在不同程度的实验室污染问题，存在实验动物试验完后随便抛弃、微生物有毒菌株专人保管不严、随意处理和处置废旧药品等较为个别和严重的问题，同时还存在有些实验室有规不依的执行和管理问题。如到污水处理厂调查参观后，他们切身感受到了什么是生活污水生物处理技术，正常运行的注意事项。来到七子山生活垃圾填埋场参观后，他们为垃圾填埋场宏大的建设规模、前期建设投资、垃圾的日接纳和年处理量所惊叹，加深了他们对生活垃圾卫生填埋技术和污水生物处理技术的理解。

五、考核体系

设计一个科学合理、操作简单的课程考核评价体系，除了能真实反映教学效果外，还可激发学生的学习主观能动性和积极性。本课程考核评价体系由4部分构成（如图1），翻转课堂PPT制作和讲述占15%，调查报告撰写和交流占15%，平时成绩和考勤占10%，期末理论考试成绩占60%。多年来教学质量测评反馈结果表明，学生成绩基本呈正态分布，课程评价总分都在90分以上，达到了预期的教学目的。

六、不足方面

学生虽然知道该课程与生物科学专业密切相关，也知道学习和掌握环境科学这方面的理论和知识对巩固生物科学专业知识，尤其对就业有益，但要求所有学生能全身心地投入到该课程的学习中，总有点差强人意，多年教学实践表明，总有部分学生不能主动地学，只是为了应付。另外，开课时间还有待优化，在第6学期开课可能是最合适的，但有不足，大三学生已开始忙于规划未来，多数学生会选择考研这条路，忙于考研准备，已无更多的时间和精力投入到该课程的学习中。此外，缺少实践教学投入，尤其是对这门实践性和应用性较强的课程教学影响较大，分散自由参观调查，一方面难以保证实习效果，另一方面还存在学生的安全隐患。

参考文献

[1]关于印发《全国环境宣传教育工作纲要（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]赵景联，史小妹.环境科学导论[M].2版.北京：机械工业出版社，2016：21-31.

[3]罗斯，雷鸣，彭亮，等.关于《环境科学导论》课程教学改革的几点思考[J].教育教学论坛，2015（28）：189-190.

[4]周新萍，胡娉婷.就業导向式教学模式的探讨——以《环境科学导论》为例[J].创新与创业教育，2013，4（2）：42-43.

[5]程慎玉，范蕊，曾惠明.非环境专业环境科学导论课程教学的改革与实践[J].教育研究，2014（15）：80.

[6]张媛媛，宋艳群.“环境科学导论”课程教学改革探索[J].大众科技，2015，17（5）：115-117.

[7]张明泉，曾正中，陶燕，等.环境科学专业各实践教学环节的内容与方法研究[J].高等理科教育，2003（5）：28-31.

[8]严磊，邹山花.基于MOOC、SPOC的翻转教学模式的研究与探索[J].高教学刊，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