環境生物學研究性教學研究方法
時間:2022-09-09 09:01:25
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摘要:目前環境生物學課程的課堂教學面臨理論性過強、與實踐相脫節的問題,導致了課程內容的較為抽象枯燥,影響了課堂教學氛圍,因此教學效果往往不盡人意。文章針對科研為導向的環境生物學研究性教學實踐進行討論,并從教學內容、教學方法和教學評價等多方面入手,對環境生物學中具體的教學方法進行論述,以期進一步提升該學科的教學質量,更好地培養學生理論與實踐的結合和應用能力。
關鍵詞:科研導向;環境生物學;研究性教學
生物是生態系統的重要組成成分之一,在生態系統中起到推動物質循環的作用[1]。目前環境生物學應用于環境保護中主要是利用微生物,還有部分利用植物作為環境污染控制的生物。環境生物學在有毒有害物質降解、水污染控制、廢物資源化、污染環境修復、環境監測及清潔生產中都有廣泛應用。利用生物方法處理污染物通常能一步到位,避免污染物的多次轉移,是一種消除污染安全徹底的方法,因此是環境保護及污染處理中最常用的方法。對于環境科學專業而言,環境生物學是一門重要的學科交叉課程。通過對該課程的學習,學生能夠明確掌握環境與自然事物之間相互作用的機理,并應用相應的生物學理論及技術對環境進行監測與治理。與此同時,環境生物學本身的交叉性特征能夠使學生的知識結構以及學術視野得到進一步的開拓,對學生綜合素質的提升具有非常重要的意義,因此,針對相關教學方法進行深入的研究是很有必要的。以往環境生物學教學管理模式中,學生通常被動地接收理論知識,提供給學生進行實踐和創造性訓練的機會很少,或僅限于實驗課的幾個固定的實驗操作,直接限制了對學生創新意識和創新能力的培養和鍛煉。因此,原有的教學模式已很難滿足對先進應用型人才的需求,進行環境生物學教學改革迫在眉睫。作為一門實踐性很高的課程,環境生物學教學與科學研究趨向緊密相關。因此筆者認為,該課程改革的關鍵在于改變原有純理論教學模式,實行以科研為導向的研究性教學。鑒于目前環境生物學實驗條件不足的缺陷,以科研為導向的教學方式的發展需要依賴教師的良好引導。在課程進行過程中,教師應注重自己的科研深度及廣度,以自身科研實踐對講授內容和方法進行整合和提煉,使學生在充分理解基礎理論知識的同時,培養學生科學素養,提高學生實踐應用能力。筆者在前期授課過程中,對以科研為導向的環境生物學研究性教學實踐進行了如下系列方法總結。
1教學內容應注重科學素養的培養
1.1要保證教學內容的前瞻性
在應用教材進行教學活動的過程中,應該實現教材知識結構的有效超越。雖然目前的環境生物學教材具有多樣性的特點,且各教材的側重點也會有所差異,但卻普遍存在著知識體系陳舊的問題。而隨著科技的發展,現代環境生物技術的發展也非常的迅速,因此,需要保證該學科教學內容的先進性與前瞻性,具體可以將相關科研問題與教學內容相結合。例如,在講解受損環境對于生物的影響時,除了要對污染物的危害進行講解之外,還要適當增加當代科研問題。如多氯聯苯作為有機的持久性污染物,其神經毒性的影響是怎樣的?重金屬鎘脅迫會對植物自身的DNA以及抗氧化性水平造成怎樣的影響?又如,在對生物監測以及生物修復技術方面的內容進行講解時,可以將課堂內容拓展至:“通過灌木的觀察對環境中存在的化學元素進行監測”。利用前沿性的內容開展教學活動,不僅能夠拓寬學生的知識面,還能使其科學研究興趣得到有效的提升[1]。
1.2應注重教學內容中的研究方法
良好的教學方法能夠使學生的科學素養得到有效的培養。然而在講授和指導過程中,通常存在兩個容易被忽視的問題。第一是在教學過程中授課教師比較關注課程知識體系的系統性、嚴謹性、結構安排的合理性等方面,卻忽視了學生作為學習主體的特質與將來服務社會的能力取向。因此需結合學生的知識結構讓學習主體通過學習掌握基礎理論與技能,具備解決實際問題的能力。第二是授課內容對學習主體將來應具備的能力點的具體支撐還不夠明晰,即知識點與預期學生的能力對應關系還不明確,導致學生的實踐能力呈點狀分布,而不能形成完整的知識網絡。人們對于科學的理解,最為關鍵的就是要理解科學方法,并應用這些方法來解決實際問題。所以,在對環境生物學進行講授的過程中,也要將內容作為載體,對科學的技術及方法進行適當的講解,而很多科學方法的學習都是通過文獻資料的查找和閱讀來實現的,因此,教師可以引導學生對相關文獻進行有效的閱讀,從而對一些科學研究成果加以了解,讓學生自己領會教學中的科研問題,主動形成學生獨有的網狀科學思維和素養。當然也可以組織學生參與特定的實驗或者是研究項目,培養其科學實驗的習慣,使學生的科學素養能夠得到有效的提升。
1.3要將科學問題作為切入點
通常科學問題的產生往往需要有一定的背景知識,其解答域以及指向性都是非常明確的,從本質上來看,科學研究就是以科學問題為基礎的。因此,在教學期間,教師可以通過介紹相關背景知識來實現科學問題的引入,這樣一方面可以讓學生對科學問題的形成過程加以了解,另一方面可以激發學生的好奇心,使學生能夠對解決問題的方法進行認真的思考。例如,在講解生物對于污染物的抗性時,在介紹完背景以后,可以引入相關問題,如,為什么對抗生素進行過度的使用會使致病菌產生耐藥性?如何解決致病菌的耐藥性問題?通過這種問題來啟發學生,能夠幫助其更好的理解生物是怎樣通過自身的調整來適應周圍環境變化的。然后通過耐藥性產生的機理,自主探究如何減少耐藥性的產生,如何解決耐藥性問題,引導學生對該問題的逐步深入思考與探索。借助這種教學方法,學生的思維能力以及問題解決能力將會得到有效的提升,獲得的教學效果也是傳統灌輸式教學無法比擬的[2]。
1.4注重實驗課內容的更新與創新
實驗課程教學是提高學生綜合運用知識解決實際問題的能力、培養學生創新能力的重要手段,在以科研為導向的環境生物學課程教學中顯得尤為重要。環境生物學實驗課通常作為專業基礎課程,是學生科研能力培養中不可或缺的環節。然而,目前高校實驗教學的管理模式是以行政班為單位安排實驗課,實驗室則采取手工方式安排實驗課,學生無法靈活、自主地選擇實驗課的時間、地點和實驗項目,提供給學生進行創造性訓練的機會很少,直接影響對學生創新意識和創新能力的培養和鍛煉。同時,由于缺乏學校層面的實驗教學管理體系,無法全面及時地調度與掌握實驗室教學資源狀況,不利于全校實驗資源的共享和統籌規劃。因此原有的實驗教學模式已很難滿足先進對應用型人才的需求。因此,國內外高等院校相繼進行實驗教學改革,改革的重點包括更新實驗內容、減少驗證性和單一性實驗、改革考核方式和強調靈活多樣的實驗教學方法等。近年來,我校對環境生物學實驗的教學內容、實驗教學方法和手段、實驗開設方式和實驗教學評價體系等方面進行了多次探索與實踐。在加強并更新實驗教學的同時,結合教師的科研強項設計研究課題,對學生進行創新專業訓練,在培養學生科學素養方面取得了顯著成效。
2教學方法應注重科研創新
在教學過程中,應該充分尊重學生的主體地位,并對其主觀能動性進行有效的激發,也只有讓學生積極主動的參與到教學活動當中,學生才會對相關問題進行積極探索,提升其科研創新的動力。因此,教師應該對學生的自主學習意識以及自主學習能力進行不斷的強化,在教學過程中充分發揮引導者的作用。具體可以對互動教學的方法進行應用,通過與學生的交流溝通,引導其完成相關學習任務,在此過程中,要讓學生對所學內容進行切身的體驗,然后與學生探討一下其中的問題及解決措施,在這種情況,學生與教師往往會產生不同的觀點,經過不同觀點的論述與碰撞,將會使學生的創新思維以及創新能力得到進一步的提升。而除此之外,教師還可以在課堂當中設置一些具有選擇性的問題,并要求學生在課下對問題的產生原因及解決方法進行探尋,然后在下節課對自己的選擇以及原因進行闡述,教師則在此基礎上給出更為完整的解答方案,學生通過聽講以及答案的對比,能夠使其知識結構更加完善,從而為其將來的科研創新活動奠定堅實的基礎[3]。
3教學評價應以科研能力培養作為主要指標
近年來我國在教學理念和教學大綱的制定中正逐步與國際接軌,但仍面臨諸多問題,如學生自由度低、教學質量無法監管、目標不明確及考核方式單一等缺點,對教學質量的提高及學生應有科學素養的培養存在巨大障礙。OBE理論是一種關注和側重學習成果,強調學生對知識掌握和應用的新興教學理念,在國內外高等院校教學改革中頗具影響力。OBE教學模式在課程教學中的應用是提升教學質量的大膽探索與嘗試,能有效地調動學生的積極性,但具體的做法和措施還需要在實踐應用中進一步改革和完善。值得關注的是,OBE不是對教學過程的監控,而是對結果的分析與反饋,因此教師對教學過程的把控較為自由,這種評價方式為以科研為導向的環境生物學教學帶來良好的契機。筆者前期針對OBE理念導向的環境生物學課程教學已進行了一系列研究和改革,例如對環境生物學課程的考核方式已不單純局限于理論考試,而是教師提出一個環境學問題,讓學生用生物學方法制定解決方案,設計實驗步驟,然而進行實驗驗證。學生根據實驗結果,對自己的方案作出修正與改進,并對實驗結果作出合理解析。最后,要求學生描述實驗過程和方案,并通過查閱文獻對實驗結果進行分析和討論,形成一篇完整的實驗論文。這就要求教師在教學過程中,不再單純注重理論教學,更多的是如何實現理論的實踐性應用。而學生在這種模式的引導下,也逐漸形成科研思維和實踐能力。總體來講,理論考試培養了學生對基礎知識的扎實掌握,而實驗論文的撰寫則在理論基礎上培養學生初步的科研能力。該評價方法的實施,有利于在課程進行過程中形成良好的理論實踐互動循環,促進教學與科研素養培養的螺旋式上升。
4結語
以科研為導向,針對環境生物學的研究性教學進行分析,對于該學科教學質量的提升具有非常積極的作用,對此相關教師一定要保持高度的重視,在對科研導向進行充分研究的同時,對各種教學方法進行合理的應用,以此來提升相關教學活動的質量和效率。
參考文獻
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作者:劉曉燕 嚴玉波 夏軍 邱忠洋 單位:淮陰師范學院化學化工學院
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