污染生態(tài)學(xué)“理論+實(shí)踐+能力”教學(xué)體系構(gòu)建與實(shí)踐

1、污染生態(tài)學(xué)“理論+實(shí)踐+能力”教學(xué)體系構(gòu)建與實(shí)踐摘要：污染生態(tài)學(xué)是生態(tài)學(xué)專(zhuān)業(yè)本科生的專(zhuān)業(yè)核心課程，課程綜合性強(qiáng)、學(xué)習(xí)難度大（為更好地展開(kāi)污染生 態(tài)學(xué)的教學(xué)，提升教學(xué)質(zhì)量，本文以東北農(nóng)業(yè)大學(xué)生態(tài)學(xué)專(zhuān)業(yè)為例，探討了污染生態(tài)學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)體 系的調(diào)整，構(gòu)建“理論+實(shí)踐+能力”三維立體教學(xué)模式（其中，教學(xué)內(nèi)容以污染物在生物體內(nèi)的遷移轉(zhuǎn)運(yùn)為 主線，將污染物對(duì)生物的影響與生物對(duì)污染物的解毒與適應(yīng)結(jié)合成一個(gè)整體；實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以虛擬仿真模擬和室 內(nèi)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合（UV 3年的教學(xué)實(shí)施，學(xué)生的污染生態(tài)學(xué)理論更為扎實(shí)，實(shí)踐運(yùn)用能力得到提升，生態(tài)學(xué)的整 體性思維更為清晰，實(shí)現(xiàn)傳授知識(shí)、夯實(shí)技能、提升能力的綜合目標(biāo)（關(guān)

2、鍵詞：污染生態(tài)學(xué)&V維立體教學(xué)模式；實(shí)踐；能力提升污染生態(tài)學(xué)（Pollution Ecology）是一門(mén)研究 生物及其受污染環(huán)境之間相互作用規(guī)律的科 學(xué)，隸屬于應(yīng)用生態(tài)學(xué)，具有較強(qiáng)的綜合性、實(shí) 踐性,學(xué)習(xí)難度較大*近年來(lái)，隨著相關(guān)學(xué)科，包 括化學(xué)、環(huán)境科學(xué)、毒理學(xué)等學(xué)科的發(fā)展，污染生 態(tài)學(xué)的多視角、整體性、立體研究等特征逐漸增 強(qiáng)，逐漸形成了特色的理論體系和研究方法，在生 態(tài)學(xué)人才培養(yǎng)中的重要性也逐漸上升*目前，污 染生態(tài)學(xué)已經(jīng)成為高等院校生態(tài)學(xué)、環(huán)境學(xué)、植物 學(xué)等專(zhuān)業(yè)的必修課程$3%*東北農(nóng)業(yè)大學(xué)生態(tài)學(xué)專(zhuān)業(yè)的污染生態(tài)學(xué)課程 在國(guó)內(nèi)同類(lèi)院校設(shè)立較早由，經(jīng)過(guò)十余年的教學(xué) 摸索，克服傳統(tǒng)教學(xué)體系中

3、重理論、輕實(shí)踐的弊 端，逐漸形成較為成熟的教學(xué)模式*因此,本文分 析了污染生態(tài)學(xué)教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題，結(jié)合東 北農(nóng)業(yè)大學(xué)污染生態(tài)學(xué)的教學(xué)過(guò)程，根據(jù)教學(xué)目 標(biāo)重新梳理教學(xué)內(nèi)容，將知識(shí)點(diǎn)凝練成知識(shí)體系 中的一環(huán)，讓知識(shí)點(diǎn)易于理解，同時(shí)，加強(qiáng)實(shí)踐環(huán) 節(jié)，保證課內(nèi)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)上增加虛擬實(shí)驗(yàn)平 臺(tái)的體驗(yàn),讓學(xué)生不僅學(xué)會(huì)知識(shí)，更學(xué)會(huì)用知識(shí)設(shè) 計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題*本文以東北農(nóng)業(yè)大學(xué)生 態(tài)學(xué)專(zhuān)業(yè)為例，指出污染生態(tài)學(xué)課程教學(xué)存在的問(wèn)題,構(gòu)建了“理論+實(shí)踐+能力”三維立體的教 學(xué)模式，評(píng)估其教學(xué)效果，并進(jìn)行了展望，為進(jìn)一 步提升污染生態(tài)學(xué)的教學(xué)質(zhì)量提供參考*1污染生態(tài)學(xué)課程教學(xué)存在的問(wèn)題污染生態(tài)學(xué)是一門(mén)實(shí)踐性

4、較強(qiáng)的課程，但在 傳統(tǒng)教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生的參與程度較弱，導(dǎo)致學(xué)習(xí) 效果達(dá)不到預(yù)期*1.1學(xué)生參與度較低傳統(tǒng)的教學(xué)方法是教師以幻燈片+板書(shū)的形 式向?qū)W生講授污染生態(tài)學(xué)的基礎(chǔ)理論知識(shí)，學(xué)生 被動(dòng)接受知識(shí)，僅能對(duì)知識(shí)點(diǎn)形成一定的記憶，參 與的主動(dòng)性和積極性均未得到調(diào)動(dòng)，教師也難以 掌握學(xué)生對(duì)知識(shí)的認(rèn)知程度和理解程度，特別是 沒(méi)有良好溝通機(jī)制建立的條件下，課程的教學(xué)效 果很難實(shí)現(xiàn)*1.2教學(xué)內(nèi)容脈絡(luò)不清導(dǎo)致學(xué)生理解記憶困難以污染物對(duì)生物的毒害作用為例，學(xué)生要擁 有植物生理學(xué)、生物化學(xué)等知識(shí)背景，才能清晰地 理解污染物對(duì)生物葉片、細(xì)胞、蛋白質(zhì)等方面的毒 害及機(jī)理,但該部分的內(nèi)容又未與其他章節(jié)建立 起聯(lián)系，

5、學(xué)生不知道這一章節(jié)在課程中的作用，思 路的含糊不清導(dǎo)致學(xué)生的抵觸情緒，對(duì)知識(shí)的理 解產(chǎn)生障礙*1.3相關(guān)案例過(guò)于陳舊污染生態(tài)學(xué)是一門(mén)與實(shí)際聯(lián)系緊密的學(xué)科! 但傳統(tǒng)的教學(xué)案例多集中于世界性公害事件，污 染事件發(fā)生的年代較為久遠(yuǎn)，對(duì)學(xué)生的沖擊性較 弱，不利于學(xué)生將理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合*1.4考核體系過(guò)度重視結(jié)果而輕視過(guò)程污染生態(tài)學(xué)以“平時(shí)成績(jī)+期末考試”為考核 方式，一般平時(shí)成績(jī)占30%，期末考試占70% $ 這就很難讓學(xué)生以評(píng)價(jià)主體的身份更多地參與課 程學(xué)習(xí)的過(guò)程，更未有自我評(píng)價(jià)、自我調(diào)控等方面 的考核$學(xué)生的個(gè)性發(fā)展和個(gè)人主觀能動(dòng)性得不 到發(fā)揮和培養(yǎng)，教師難以對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程展開(kāi) 激勵(lì)措施，對(duì)

6、整體教學(xué)效果的實(shí)現(xiàn)不利。2污染生態(tài)學(xué)課程教學(xué)體系的建立 2.1污染生態(tài)學(xué)課程體系建立的基本原則污染生態(tài)學(xué)是基于污染事件的出現(xiàn)而逐漸形 成的學(xué)科門(mén)類(lèi)，而污染事件的出現(xiàn)并非是單一因 素造成的，涉及社會(huì)、環(huán)境、生物等諸多因素$因 此，在設(shè)計(jì)課程體系時(shí)，整體性、綜合性是課程內(nèi) 容的基本原則$圍繞“透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)”這一生態(tài) 學(xué)思維，以實(shí)際問(wèn)題為導(dǎo)向，設(shè)計(jì)教學(xué)體系，培養(yǎng) 學(xué)生從不同角度發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題 的能力，實(shí)現(xiàn)能力的綜合提升$2.2污染生態(tài)學(xué)課程體系構(gòu)建的總體目標(biāo)在厚理論、強(qiáng)實(shí)踐、提能力的總體目標(biāo)下，將 污染生態(tài)學(xué)課程的目標(biāo)體系解析為3個(gè)部分：一 是對(duì)污染生態(tài)過(guò)程的掌握，主要包括污染物在生

7、 物體內(nèi)的遷移轉(zhuǎn)化和生物對(duì)污染物的解毒和抗性 兩方面，需要學(xué)生掌握污染生態(tài)過(guò)程的相關(guān)因子， 梳理因子間的關(guān)系，這是對(duì)課解析的第一層次，實(shí) 現(xiàn)學(xué)生基礎(chǔ)性理論知識(shí)扎實(shí)、綜合分析能力得到 提升的目標(biāo)二是生態(tài)系統(tǒng)污染控制相關(guān)原理和 方法的掌握，需要學(xué)生能夠進(jìn)行相關(guān)驗(yàn)證性、綜合 性和設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)化實(shí)踐動(dòng)手能力，這是對(duì)課 程解析的第二層次，將理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合，激 發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性和參與性，提升學(xué)生綜合實(shí)踐能 力三是生物對(duì)污染環(huán)境的適應(yīng)進(jìn)化，適應(yīng)是過(guò) 程，也是結(jié)果，最終實(shí)現(xiàn)的是生命和物種的繁衍， 需要學(xué)生理解“生物只有適應(yīng)環(huán)境才能生存進(jìn)而 延續(xù)”，構(gòu)建清晰的生態(tài)學(xué)思維，這是對(duì)課程題解 析的第三個(gè)層次，

8、學(xué)生逐步建立對(duì)問(wèn)題的探究意 識(shí)，同時(shí)，搭建整體性、層次性等生態(tài)思維模式，實(shí) 現(xiàn)學(xué)生綜合能力的提升$通過(guò)層層解析，實(shí)現(xiàn)污 染生態(tài)學(xué)理論、實(shí)踐的有機(jī)融合，最終達(dá)到學(xué)生能 力的全面提升$2.3 污染生態(tài)學(xué)課程體系構(gòu)建東北農(nóng)業(yè)大學(xué)污染生態(tài)學(xué)理論教學(xué)40學(xué)時(shí)， 課內(nèi)實(shí)驗(yàn)16學(xué)時(shí)$污染生態(tài)學(xué)課程體系包括理 論篇和應(yīng)用篇兩部分，涵蓋污染生態(tài)過(guò)程和生態(tài) 系統(tǒng)污染控制兩方面$其中，理論篇5個(gè)內(nèi)容，包 括生物對(duì)污染物的吸收和遷移、生物富集、污染物 對(duì)生物的毒害作用及機(jī)理、生物對(duì)污染物的解毒 作用及生物對(duì)長(zhǎng)期污染的適應(yīng)進(jìn)化（；實(shí)踐篇4 個(gè)內(nèi)容，包括污染生態(tài)診斷與監(jiān)測(cè)、大氣污染及防 治、水體污染及防治、土壤污染及防治

9、$2. 3. 1 理論篇教學(xué)思路及：容的凝練 理論篇 是探討污染生態(tài)過(guò)程，即以污染物在生物體內(nèi)的 遷移轉(zhuǎn)運(yùn)為主線，分別從污染物和生物兩個(gè)視角 探討污染生態(tài)過(guò)程及其機(jī)理$在教學(xué)過(guò)程中將獨(dú) 立的4個(gè)章節(jié)即污染物在生物體內(nèi)的遷移規(guī)律、 生物富集、污染物的毒害作用和生物對(duì)污染物的 解毒和抗性機(jī)制等進(jìn)行有機(jī)融合，構(gòu)建污染物-生 物-環(huán)境系統(tǒng)，在系統(tǒng)框架下進(jìn)行內(nèi)容的梳理$具 體來(lái)說(shuō)，污染物和生物通過(guò)污染物的遷移轉(zhuǎn)運(yùn)建 立聯(lián)系，污染物在生物體內(nèi)實(shí)現(xiàn)積累（即生物富 集）且生物能夠完成正常生命周期$在此基礎(chǔ)上， 污染物對(duì)生物產(chǎn)生毒害作用，生物對(duì)污染物通過(guò) 外部排斥、內(nèi)部忍耐并通過(guò)長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程形成抗 性$至此，生

10、物通過(guò)在植物的根、葉片等關(guān)鍵部位 與污染物的“對(duì)抗”建立污染生態(tài)學(xué)的基礎(chǔ)理論框 架$以鉛（Pb）為例的理論框架如圖1所示*5+$ 將基礎(chǔ)理論部分圍繞“污染物在生物體內(nèi)的遷移 轉(zhuǎn)運(yùn)”這條主線，融合成一個(gè)污染物左物-環(huán)境的 整體，其中，污染物對(duì)生物的毒害程度是基礎(chǔ)，污 染物的毒害和生物的解毒是污染事件的表現(xiàn)，生 物對(duì)污染物的抗性機(jī)制是“本質(zhì)$可見(jiàn)，融合后 的內(nèi)容更為凝練，知識(shí)脈絡(luò)更為清晰，奠定理論基 礎(chǔ)的同時(shí)為學(xué)生搭建整體性思維方式，分析問(wèn)題 的能力得到提升$2. 3. 2實(shí)踐篇教學(xué)思路及：容的設(shè)計(jì) 實(shí)踐篇 主要分析不同介質(zhì)，即大氣、水體、土壤的污染及 生物防治，因各自具有不同的污染特點(diǎn)，需要有針

11、 對(duì)性地分析及防治。該部分內(nèi)容以案例教學(xué)為主 要教學(xué)方法*6+，不僅引用歷史上的公害污染事件， 如大氣污染的馬斯河谷煙霧事件、水體污染的日 本油輪毛里求斯泄露事件、土壤污染的日本米糠 油事件、痛痛病事件（$更從實(shí)際出發(fā)增加國(guó)內(nèi) 國(guó)際污染事件，如日本福島核泄漏事故、某市濱海 新區(qū)危險(xiǎn)品爆炸事故、某省龍江河鎘污染事故、 2007年太湖、滇池藍(lán)藻爆發(fā)等，從污染的概念出 發(fā)，介紹大氣、水體和土壤污染的特點(diǎn)、存在問(wèn)題 及生物防治方法$通過(guò)案例講解，使學(xué)生掌握從 問(wèn)題出發(fā)，探究問(wèn)題背后驅(qū)動(dòng)機(jī)制，尋找解決辦法 的思路和能力，特別是引入最新的監(jiān)測(cè)、修復(fù)（ 例，利用國(guó)家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，如大氣污染 物監(jiān)測(cè)與

12、處理虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目、農(nóng)田土壤 重金屬污染生態(tài)修復(fù)虛擬仿真綜合實(shí)驗(yàn)、湖泊富 營(yíng)養(yǎng)化與水華防控虛擬仿真實(shí)驗(yàn)、污水生物處理 過(guò)程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)、地下水污染原位修復(fù)虛擬仿真等，提升學(xué)生實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力，掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原 則、原理，結(jié)合室內(nèi)實(shí)驗(yàn),掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原理，實(shí) 驗(yàn)內(nèi)容的操作實(shí)施，培養(yǎng)學(xué)生懂原理、會(huì)設(shè)計(jì)、能實(shí) 施的動(dòng)手動(dòng)腦能力。另外，不斷更新的研究進(jìn)展介 紹3句為同學(xué)們提供新的研究方法和學(xué)習(xí)思路，更 有助于了解領(lǐng)域前沿，為以后的深造播下種子。1以鉛為例的污染物對(duì)生物的毒害作用和生物對(duì)污染物的解毒和抗性機(jī)制2.4污染生態(tài)學(xué)的考核體系污染生態(tài)學(xué)的課程考核，以平時(shí)成績(jī)+期末 考試為基礎(chǔ)，增加平時(shí)成績(jī)的比

13、重，從30%調(diào)整 為50%，變?yōu)椤俺銮?0%+課堂討論10%+試驗(yàn) 設(shè)計(jì)20%”模式，學(xué)生參與課程的主動(dòng)性和積極 性得到提升，教學(xué)效果顯著#3三維立體教學(xué)模式在東北農(nóng)業(yè)大學(xué)的 實(shí)施效果東北農(nóng)業(yè)大學(xué)生態(tài)學(xué)專(zhuān)業(yè)的污染生態(tài)學(xué)課程 通過(guò)構(gòu)建“理論+實(shí)踐+能力”三維立體教學(xué)模 式!學(xué)生對(duì)課程學(xué)習(xí)的參與程度越來(lái)越高!對(duì)基礎(chǔ) 理論的認(rèn)知和理解能力逐漸提升，對(duì)實(shí)際應(yīng)用污 染生態(tài)學(xué)理論的興趣越來(lái)越濃，特別是通過(guò)虛擬 仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和線下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的參與，學(xué)生能夠 自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，如大氣污染對(duì)植物生長(zhǎng)影響 的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生自主設(shè)計(jì)不同pH的酸雨，其 中有學(xué)生增加持續(xù)時(shí)間和雨量?jī)蓚€(gè)因子，在獲得 結(jié)果之后教師指導(dǎo)學(xué)生分析不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，比 對(duì)不同雨量和不同時(shí)長(zhǎng)對(duì)植物的影響，分析造成 差異的原因及影響因素，最終合