“污染生态学”的多学科交叉与开放性行为教学研究

2022-09-10

《污染生态学》是研究生物系统与被污染的环境系统之间的相互作用规律及采用生态学原理和方法对污染环境进行控制和修复的科学, 是应用生态学的最重要组成部分, 是环境生物学的一个分支, 该课程的突出特点就是内容体现了多学科交叉, 融合了生物学、生态学和环境学等的基本知识和原理[1,2]。

20世纪60年代末和70年代初, 由于环境污染的日益严重和生态破坏的不断加剧, 污染生态学研究开始兴起, 且这些研究是在国内科研、教学领域学科交叉和国际合作与交流的层次进行的, 因而体现出污染生态学研究的前沿性和多学科交叉的学科特色, 随着继续拓宽和深化这几方面研究, 不断促进新的分支学科发展与新学科生长点的创新、成长[3]。经过近3 0年的发展历程, 污染生态学已经形成了具有自己特色的理论体系和研究的方法论。

该课程是北京林业大学环境科学专业的一门专业必修课。在2001～2002年学校进行了环境科学学科的课程体系改革, 本次课程改革是基于21世纪环境科学专业的发展趋势和目前社会对环境科学专业学生的需求标准, 开设了《污染生态学》课程。自从该课程开设以来, 授课教师经过教学实践, 围绕课程内容、教材、教学方法与手段、师资队伍与本科生科研能力培养等方面开展了一些探索。以王焕校编著的《污染生态学》 (高教/国防工业出版社, 2001版) 为主要教材, 共30个学时, 教学的方法与手段主要是课堂理论讲授, 由于实验和实践条件的限制, 这些环节比较薄弱。主要授课内容是以教材为主。

2007年新的环境学院成立了, 并且致力于建立科研创新型的学院。本人在教该课程三年以来, 在实践过程中也在不断地思考, 并结合2 0 0 7年下半年开展的新教学大纲的编写, 从教学理念、教学内容、教学方法等方面进行了大量有益的改革尝试, 逐渐体会到。

(1) 教学理念上, 教材不仅是知识的载体, 更是知识认知过程的载体。对教学体系和内容进行科学地组织, 内容和叙述方面循序渐进、深入浅出, 使之更加符合学习的认知过程, 在获取知识的同时, 锻炼学习能力。引导学生从学会知识到会学知识转变。

(2) 教学内容上, 不是只作简单的加减法进行内容的增删, 而是要从加强重点、提炼核心、抓住课程的三基 (基本概念、基本原理和基本方法) 与三新 (新知识、新方法和新技术) 的高度上去组织内容、突出重点、把握难点。同时, 突出该课程的学科交叉性, 稳妥地处理好经典内容和现代内容、基础性与先进性的关系, 逐步作到两者的和谐统一。

(3) 教学方法上, 实现教学现代化。首先, 课程组的主讲教师计划和设计问题, 引导学生自主学习、自己解决问题。另外, 把多媒体教学、网络教学资源和课程内容融合在一起, 将课内与课外教学有机配合, 不断改进教学环境和教学手段、以提高学习效率, 训练学生综合应用所学知识进行科学观察和新知识探求的思维能力。向“以教为中心转为以学为中心”的资源建设转变。

根据2 1世纪环境科学专业的发展动向和我国人才市场的需求, 以及该课程环境学、生态学、生物学多学科交叉的特点, 在教学研究立项的基础上, 该课程的教学改革与研究围绕课程内容、教材、教学方法与手段、教学实践、师资队伍与本科生科研能力培养等几个方面开展。

1 课程内容与大纲的整合和优化

课程内容改革突出多学科交叉的课程特点, 并依据人才市场需求, 优化课程的内容结构, 增加工业生态学的内容, 为解决环境问题提供的一系列概念性框架。具体包括区域层面上的工业代谢分析 (SFA、M F A) 、生态足迹, 企业层面上的工业共生与生态工业园、生产者责任延伸制度, 产品层面上的生命周期分析、生态效率、生态设计 (为环境而设计) 等。本着理论教学与实务训练相结合的原则, 加大实践环节的课时分配。

2 教学方法与教学模式的改革, 开展开放式教学

教学过程应是学生主动学习的过程, 它不仅是一个认识过程, 而且也是一个交流合作的过程。这就要求在教学中, 教师要为学生的主动学习提供开放的活动方式、宽松和民主的学习氛围, 促进学生智力、情感、社会技能和创造能力的全面发展。因此, 我们以强化小组交流与合作学习为核心, 彻底改变课堂教学中“教师主讲, 学生主听”单一的教学组织形式, 实施小组学习, 促进了全体学生的共同发展。

课程组根据课程发展的需要, 充分利用每两周一次的业务学习时间, 研讨《污染生态学》课程的教学方法与教学模式。多次到兄弟学校参观学习, 在不断探索的基础上, 先后开发并使用了多媒体教学、双语教学、案例教学等有效的教学方法。运用现代信息技术, 探索以学生为主体的多元化污染生态学课程教学模式。该学科的开放性不仅体现在教材的编排结构方面, 而且还体现为教材中大量开放性教学活动的存在。

1) 以PowerPoint做成电子教案, 将课件与教学内容整合成优秀案例, 体现教学的思路, 并引导学生上网自学。

2) 以动画示教方式展示学生难于理解的重点, 难点内容, 提高学生的学习兴趣, 在某些知识点上达到传统教学难于达到的教学目的。

3) 以网站的形式建立教师答疑、学习讨论、网站镜象、相关连接等, 最终形成一个立体化的学习环境。把学生从“死读书, 读死书”中解放出来;通过网站镜像和相关连接将最新的发展、方法、概念、技术和器件等知识重组过滤然后, 及时地展示给学生, 培养学生的创新能力, 从而带给学生量的积累与质的飞跃。

4) 加强课外的教学组织形式环节, 包括举办讲座、播放录像、制作软件等。

5) 开展开放式教学。为使理论授课达到最好的效果, 开展案例教学等有效的教学方法。运用现代信息技术, 探索以学生为主体的多元化教学模式。例如安排一定的课时, 对学生进行“产品”的“生命周期分析、生态设计”方面的训练 (如, 宿舍电话机、废旧电脑) 。

3 课程实践教学平台的创建

创新教育观认为, 仅有封闭式的班级授课制已不能满足创新教育的需要, 它要求有开放性的新的教学组织形式, 根据学生的特点和创新素质发展的要求有针对性地选择教学组织形式。联系功能齐全的实习基地, 安排学生参观“国家/省级生态工业示范园区”, 加深对生产和技术层面概念的直观认识。安排学生到翠湖湿地公园污水处理示范工程参观, 进行实地采样, 室内分析。从生态学的角度, 探讨湿地植物 (地上和地下、枯落物) 和土壤 (沉积物) 对水体污染物的转化和吸附作用, 以及环境因子对湿地净化能力的影响, 评价几种湿地生态系统对污染物的净化效果。在实践活动中解放眼睛、解放双手、解放双脚, 大胆地用脑加以创新, 真正使学生的创新素质得到提高。

4 科研与教学的良性互动, 鼓励学生开展与本课程相关的创新性实验, 培养了学生的创新思维能力和独立地分析问题、解决问题的能力

有三个学生在学习本课程的基础上, 申请了一项大学生创新性试验项目:北京翠湖湿地土——水——植物系统中N、P的含量研究, 在老师的指导下顺利地开展。

5 师资队伍建设

围绕课程建设, 课程组每位教师根据自身情况, 制定了3～5年的进修、提高计划。课程组统筹考虑, 分步安排实施, 使教师队伍进一步优化, 形成了年龄、职称、个人优势结构合理、教学与科研双强的教研团队。

《污染生态学》课程组的教师基本都是本专业的骨干教师, 均承担着多项国家、省部级教学、科研课题, 取得了丰硕的研究成果。但教师们并未因此而影响教学, 相反是及时把教改教研成果或学科最新发展成果引入教学过程。对课程内容进行及时补充, 课程内容的技术性、综合性和探索性的关系得到了进一步加强, 既保证了课程的经典内容又给学生介绍了课程的最新发展和前沿内容。使学生对本课程的学习兴趣大为提高。

6 学生职业素质的培养

《污染生态学》作为学科基础课, 是学生进一步学习的基础。为此, 我们在教授污染生态学专业知识到同时, 将职业素质培养融入其中。除了课堂教学、实务训练、导师制之外, 我们还经常聘请专家和已经毕业的学生等来校讲座。鼓励并资助学生发表论文、参加竞赛及国内外学术会议等, 使学生的职业素质得到了很好的锻炼与提升。真正实现“教学与实践零距离, 教师与学生零间隙, 毕业与上岗零过渡”的专业培养要求。

总之, 污染生态学的教学改革以开放性教育为视角, 理论与实践相结合, 加强该课程工业生态学的内容、实验和实践环节, 创建实践教学平台, 规定实验与设计实验相结合, 提高工程设计实践和创新能力。真正贯彻陶行知先生的开放式教学:一是要解放学生的头脑;二是要解放学生的双手;三是要解放学生的嘴;四是要解放学生的空间;五是要解放学生的时间。

摘要：该文论述了在“污染生态学”课程的教学方法和手段的改革中, 遵循以培养学生学习能力、基本技能、操作能力和综合素质为中心的教学理念进行教学设计的过程;提出通过优化教学方法、实现教学形式多样化、充分利用现代教育技术以实现教学手段现代化等措施, 取得良好的课程教学效果。

关键词：污染生态学,多学科交叉,开放性行为教学,教学改革