体现生态修复技术需求的环境生物学教学模式的设计

布乃顺 姚焱中 刘枫 宋有涛 闫卓君

[摘           要]  随着环境学科的迅猛发展，环境生物学的内涵及前沿快速更新，如何体现生态修复行业的技术与人才需求，将环境生物学有机地融合到环境学科培养体系中探索环境科学与工程创新型人才培养模式，对促进我国环境学科人才培养水平的全面提升具有非常重大的意义。以PBL教学法为理论基础，从现有教学模式出发，结合环境生物学知识特点，根据生态修复产业技术需求，构建了一个新的“理论—过程—需求—實践”的多层教学框架，对环境生物学的教学模式进行了新的设计，为后续开展体现生态修复技术需求的环境生物学的教学实践提供理论及实践支撑，也为其他学科的教学改革提供一个新的视角。

[关    键   词]  生态修复;技术需求;人才培养;环境生物学;教学框架

[中图分类号]  G642                 [文献标志码]  A              [文章编号]  2096-0603（2021）03-0144-02

环保产业被认为是21世纪的“朝阳产业”和战略性新兴产业。全球的环保产业的增长速度远超过同期的经济增长速度，而我国的环保产业更是保持着快速增长的趋势，“十三五”期间，我国环保产业投资额预计超过15万亿元，环保产业投资约占GDP比重的3%。其中，生物技术因其对高效低价、可重复利用等特点在生态修复过程中应用得最为广泛。环境生物学作为生物处理技术的理论基础，主要探讨生物与受损环境之间相互作用和调控机理，涉及环境科学、生态学、环境毒理学、普通生物学及环境化学等多个学科，是从事生态修复工作技术人员的理论基础[4]。

国内外高等院校都将环境生物学作为环境科学与工程学科人才培养的主干课程，重点发展。随着环境学科的迅猛发展，环境生物学的内涵及前沿快速更新，新的研究成果深化了现有的理论知识，环境生物学的知识总量越来越大。如何有的放矢，针对环保产业的发展趋势充分体现生态修复行业的技术与人才需求，将环境生物学有机地融合到环境科学与工程学科本科课程培养体系中去，优化教学及实验内容，探索环境科学与工程创新型人才培养模式，对促进我国环境学科人才培养水平的全面提升，培养能够满足生态修复行业技术需求的专业人才具有非常重大的意义。因此，本研究以PBL教学法为理论基础，从现有教学模式出发，结合环境生物学知识特点，根据生态修复产业技术需求，构建了一个新的“理论—需求—过程—实践”的多层教学框架，对环境生物学的教学模式进行了新的设计，以期为环境生物学的教学改革提供一个新的视角。

一、“理论—过程—需求—实践”多层教学框架

在前人构建的“实验课程翻转课堂-PBL教学框架”的基础上，结合生态修复产业的技术需求，构建出了“理论—过程—需求—实践”的多层教学框架。在该框架中，理论及过程作为“基础层”，是环境专业学生必须具备的知识基础;需求作为“核心层”，是生态修复产业技术与人才需求的重点体现;实践作为“目标层”，是在理论及过程的基础上，以需求为核心，最终将知识应用到实际中去，产生一系列具有现实意义的科创成果。

从理论出发，以过程为手段，结合现实需求，最终将知识应用在实践层面，三层结构中的四个要素相互关联、共同作用，形成了一个系统有机的教学框架。在该框架的基础上，结合现有的教学手段（现场教学、网络教学、专家讲学、企业见习及科创实验等），使环境生物学的教育活动，兼顾通才与专才，基础性与创新性、知识与能力、系统性与前沿性、学术性与应用性、规范化与个性化等特点，为后续开展体现生态修复技术需求的环境生物学的教学实践提供理论支撑。

二、环境生物学教学模式的设计

依据“理论—过程—需求—实践”的多层教学框架，结合现有的教学手段，我们对环境生物学的教学模式进行了系统的设计，以期使环境生物学在教学内容上能够反映相关的基础理论知识体系，又能紧密把握环境生物学发展的前沿趋势，充分体现生态修复技术和人才培养的需求;在教学形式上能够充分激发学生的学习热情和兴趣，提高他们主动思考、主动学习的积极性与能力，培养应用创新型人才。

（一）基于“基础层”的教学模式设计

1.基于“理论”要素的教学模式设计

环境生物学作为环境学科本科生必备的专业知识课程，其教学内容要体现出环境生物学相关的理论基础及结构体系，在深入解析学科领域发展脉络的基础上，结合研究前沿的变化及实际影响，帮助学生对环境生物学这门课程形成全面系统的认识，做到能够基本掌握环境生物学领域的主流发展方向，能够阐明环境生物学的发展现状及研究前沿，为学生架起基础知识与理论创新的桥梁，使学生对科学创新有一个基本的理解与认识。

在教学形式上，要探索多种形式的教学方法，充分利用现有资源及工具，将传统教学与网络教学相结合，解决传统授课受时空限制、教育成本过大等问题，发挥好网络教学的灵活性及高性价比等特点，弥补教学资源上的缺陷。如教师可以安排学生课后在MOOC、雨课堂等网络平台自主学习课程内容，在课堂上就学习内容开展讨论;教师也可以利用多媒体技术，为学生提供表现形式更加多元的授课内容，如音频、视频等，充分调动学生学习的积极性。此外，课件的电子化也方便了学生的保存及调阅，能够为学生的探索性学习提供丰富的资料。

2.基于“过程”要素的教学模式设计

“过程”要素是为了鼓励学生积极探索适合个人的学习方式，通过一系列的工具及思维技巧实现时间的高效化。这就要求教师对现有的学习模式及常见的思维习惯进行全面的梳理，系统介绍其基本原理、特点及使用，通过实际应用案例，引导学生尽可能尝试不同的学习模式，体会常见思维习惯的特点，帮助学生在众多复杂的学习模式中找到适合个人的学习方法。

值得注意的是，在此阶段的教学中，各种学习模式的理论知识固然重要，但如何将这些学习模式付诸行动，用学习模型的理论知识来指导自身的学习显然更为重要。而“过程”要素的目的正是希望通过这种理论知识在实际行为中的应用，帮助学生拓宽视野，克服常见的思维误区，提高学生的学习效率，实现时间的高效化利用。

（二）基于“核心层”的教学模式设计

当前，我国环境保护事业正处在快速发展阶段，拥有极其广阔市场空间，技术与人才缺口都比较大，迫切需要更多高质量的生态修复专业人才参与进来。与行业火热的需求相反的是，高校环境专业毕业生转行现象极其普遍，约六成毕业生3年内转至其他行业，环保行业科班人才流失严重。这主要是由于高校培养制度未充分考虑市场及行业需求，课程知识更新迭代不足，毕业生的质量无法达到产业要求，使应届毕业生待遇偏低，造成了科班人才的流失。

“核心层”提出在设计课程及教学模式的时候，需要以现实需求为导向，充分考虑行业技术与人才的要求，快速迭代课程知识，保证学生能够做到学有所长、学有所用。同时，教师还要主动引导学生在学习的时候保持“一只眼睛看书本，一只眼睛看实际”，能够有的放矢，同时做到“博”与“专”的要求。在这个阶段，高校可以充分利用校企合作平台，邀请企业技术人员对主流生态修复产业技术进行介绍，以技术重难点为导向，提出企业人才需求，使学生有机会了解环境保护工作的一线问题。

（三）基于“目标层”的教学模式设计

激发学生的学习热情与兴趣，提高他们主动思考、主动学习的能力，是培养应用型创新人才重要的一步。“目标层”提出要在理论及过程的基础上，以需求为核心，将知识应用到实际中去解决实际问题，让学生在实践中加深对知识的理解，通过实践活动或科技创新，形成主动思考、主动学习的习惯，帮助学生深入探索，熟练掌握相关的研究方法和实践技能。

因此，“目标层”要求高校不仅要进一步优化实验课程，使实验既全面反映和覆盖环境生物学课程的主要内容，又使学生通过实验了解某一个具体过程的生物学和生态原理、实验原理、步骤，掌握环境生物学实验的技能和仪器操作。还要开展一系列的专家讲学、企业或实验室见习，帮助学生深入理解各种生态修复技术与仪器的工艺原理及运作过程，了解国内外最新的研究动态。此外，目标层还要求教师要引导学生积极开展课外创新活动，促进浓厚学术氛围的形成，利用高校资源、通过科教协同方式全面提升人才的培养质量，使高校培养的环境人才能够满足现有生态修复产业的技术人才需求，为我国环保事业的发展做出长足的贡献。

三、结语

“环境生物学”作为环境科学与工程学科本科生培养的专业课程，既要反映环境生物学相关的基础理论知识体系，又要紧密把握环境生物学发展的最新成果和前沿发展趋势，为学生架起基础知识与创新研究的桥梁，启迪学生理解和开展科学研究的思维。而环境科学与工程又是一个发展最为迅速的一个新兴学科，因此必须对教学内容进行不断改革和提升。

本研究以教学法为理论基础，从现有教学模式出发，结合环境生物学知识特点，根据生态修复产业技术需求，构建了一个新的“理论—过程—需求—实践”的多层教学框架，对环境生物学的教学模式进行了新的设计，为后续开展体现生态修复技术需求的环境生物学的教学实践提供理论及实践支撑，也为其他学科的教学改革提供一个新的视角。

参考文献：

[1]郭朝先，刘艳红，杨晓琰，等.中国环保产业投融资问题与机制创新[J].中國人口·资源与环境，2015，25（8）：92-99.

[2]吴舜泽，逯元堂，赵云皓，等.第四次全国环境保护相关产业综合分析报告[J].中国环保产业，2014（8）：4-17.

编辑 常超波