史振平，解萬(wàn)翠

(青島科技大學(xué) 海洋科學(xué)與生物工程學(xué)院,山東 青島 266042)

當(dāng)今，自然資源過(guò)度開(kāi)發(fā)以及工業(yè)現(xiàn)代化所造成的資源危機(jī)和環(huán)境污染問(wèn)題已成為制約社會(huì)持續(xù)發(fā)展、危害人類(lèi)生活健康的世界性問(wèn)題；而且，這兩個(gè)問(wèn)題之間存在著天然的內(nèi)在聯(lián)系。目前學(xué)術(shù)界已形成共識(shí)，從生物學(xué)的研究與開(kāi)發(fā)應(yīng)用中尋求解決上述問(wèn)題的答案。環(huán)境生物技術(shù)是一門(mén)由現(xiàn)代生物技術(shù)與環(huán)境工程相結(jié)合的交叉學(xué)科，是直接或間接利用完整的生物體或生物體的某些組成部分或某些機(jī)能，建立降低或消除污染物產(chǎn)生的生產(chǎn)工藝，或者能夠高效凈化環(huán)境污染以及同時(shí)生產(chǎn)有用物質(zhì)的人工技術(shù)系統(tǒng)。環(huán)境生物技術(shù)這門(mén)近幾十年發(fā)展起來(lái)的由生物技術(shù)和環(huán)境工程相結(jié)合的新興邊緣交叉學(xué)科，不僅涵蓋了生物領(lǐng)域的高新技術(shù)，而且飛速發(fā)展的生物技術(shù)與環(huán)境領(lǐng)域的各個(gè)方面如環(huán)境污染治理、環(huán)境廢棄物資源化和環(huán)境污染預(yù)防、以及環(huán)境監(jiān)測(cè)等方面深度融合，已經(jīng)表現(xiàn)出顯著的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。因此，《環(huán)境生物技術(shù)》已成為我國(guó)眾多高校環(huán)境類(lèi)專(zhuān)業(yè)的必修課。

然而，對(duì)于未來(lái)將致力于生物學(xué)研究和從事生物技術(shù)的生物類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生而言，開(kāi)設(shè)《環(huán)境生物技術(shù)》課程對(duì)于完善課程體系，跟蹤學(xué)科發(fā)展前沿，拓寬專(zhuān)業(yè)發(fā)展思維都具有重要意義。作者任教本校生物專(zhuān)業(yè)《環(huán)境生物技術(shù)》課程已有十幾年，現(xiàn)將教授該課程的心得體會(huì)與同行分享。

1 《環(huán)境生物技術(shù)》課程的教學(xué)現(xiàn)狀

相對(duì)而言在生物類(lèi)專(zhuān)業(yè)中開(kāi)設(shè)《環(huán)境生物技術(shù)》課程的高校較少。這一點(diǎn)，從已出版的《環(huán)境生物技術(shù)》教材中也可以看出：如周少奇主編的《環(huán)境生物技術(shù)》(科學(xué)出版社，2019)的主要章節(jié)內(nèi)容為生物學(xué)基礎(chǔ)(微生物學(xué)基礎(chǔ)、酶學(xué)基礎(chǔ)和生態(tài)學(xué)基礎(chǔ))，理論基礎(chǔ)(生化反應(yīng)計(jì)量學(xué)、生化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，生化反應(yīng)熱力學(xué))，環(huán)境污染治理基因工程技術(shù)，環(huán)境污染生物治理技術(shù)，環(huán)境污染生物修復(fù)技術(shù)和環(huán)境污染預(yù)防生物技術(shù)等[1]。王建龍主編的《現(xiàn)代環(huán)境生物技術(shù)》(清華大學(xué)出版社，2008)的主要章節(jié)內(nèi)容為酶工程，基因工程，細(xì)胞工程，發(fā)酵工程，污染治理生物技術(shù)，污染預(yù)防生物技術(shù)，生物技術(shù)與能源，廢物資源化生物技術(shù)，環(huán)境生物監(jiān)測(cè)與安全性評(píng)價(jià)等[2]。陳堅(jiān)主編的《環(huán)境生物技術(shù)》(中國(guó)輕工業(yè)出版社，2017)的主要章節(jié)內(nèi)容為傳統(tǒng)的環(huán)境生物技術(shù)即廢水處理，現(xiàn)代環(huán)境生物技術(shù)即危險(xiǎn)性化合物的微生物降解、污染場(chǎng)地的生物修復(fù)等[3]。楊柳燕等主編的《環(huán)境生物技術(shù)》(科學(xué)出版社，2008)的主要章節(jié)內(nèi)容為環(huán)境微生物的基本內(nèi)容和最新成就[4]。

《環(huán)境生物技術(shù)》這門(mén)課程是我校生物工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生在本科期間的專(zhuān)業(yè)選修課，于第三學(xué)年第一學(xué)期開(kāi)課，總學(xué)時(shí)數(shù)為32。課程內(nèi)容包括生物技術(shù)在環(huán)境領(lǐng)域如環(huán)境監(jiān)測(cè)、污染治理、廢棄物資源化處理和污染預(yù)防中的應(yīng)用。通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，使生物專(zhuān)業(yè)學(xué)生在已掌握相關(guān)生物技術(shù)的基礎(chǔ)上了解環(huán)境領(lǐng)域的基本理論與工程知識(shí)，并能加深生物技術(shù)的應(yīng)用理解；從而培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)將生物學(xué)理論、技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境領(lǐng)域的基本素質(zhì)和一定的創(chuàng)新能力；并通過(guò)該課程展示生物技術(shù)的廣闊應(yīng)用前景，擴(kuò)寬學(xué)生專(zhuān)業(yè)視野。

1.1 教學(xué)內(nèi)容

《環(huán)境生物技術(shù)》學(xué)科內(nèi)容散亂且眾多，所涉及的研究領(lǐng)域和研究熱點(diǎn)較多，成熟與不成熟的學(xué)術(shù)成果混雜其中。目前有關(guān)環(huán)境生物技術(shù)出版的教材更新很快，但側(cè)重點(diǎn)大不相同。這主要與作者所在的課題組所注重的研究方向不同以及作者所教授學(xué)生的專(zhuān)業(yè)背景差別較大有很大的關(guān)系，導(dǎo)致不同教師在教學(xué)過(guò)程中所參照的參考書(shū)目差異較大。具體到生物專(zhuān)業(yè)而言，環(huán)境生物技術(shù)涉及到生物學(xué)科的各個(gè)方面，如分子生物學(xué)和基因工程、微生物學(xué)、細(xì)胞工程、酶工程、發(fā)酵工程等，根據(jù)大多數(shù)生物類(lèi)專(zhuān)業(yè)的課程設(shè)置，上述內(nèi)容已經(jīng)單獨(dú)開(kāi)課，因此重點(diǎn)是環(huán)境問(wèn)題以及將生物原理和技術(shù)應(yīng)用于解決環(huán)境問(wèn)題的具體應(yīng)用?；诖耍虒W(xué)內(nèi)容主要集中于環(huán)境的生物監(jiān)測(cè)、污水處理中的生物技術(shù)、大氣污染處理中的生物技術(shù)、固體廢棄物處理中的生物技術(shù)以及環(huán)境污染預(yù)防中的生物技術(shù)。通過(guò)上述內(nèi)容的講述，引導(dǎo)學(xué)生理解生物原理和技術(shù)在環(huán)境領(lǐng)域包括環(huán)境污染監(jiān)測(cè)、環(huán)境污染治理和環(huán)境污染預(yù)防中的具體使用。由此不僅拓寬生物專(zhuān)業(yè)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)視野，而且也可以加深學(xué)生對(duì)本專(zhuān)業(yè)知識(shí)的理解。

1.2 教學(xué)方法和教學(xué)手段

目前高校中大部分課程的授課方式以教師講解為主，本課程也主要采取該方式。但這種授課方式的弊端也十分顯著：一方面有的學(xué)生容易走神，甚至睡覺(jué)；而且，在智能手機(jī)如此普及的當(dāng)下，上課時(shí)學(xué)生瀏覽手機(jī)的情況也時(shí)有發(fā)生，而且很難杜絕。為了提高學(xué)生的興趣并活躍課堂氛圍，采用了分組合作完成某一專(zhuān)題的方式，學(xué)生3～4人自由組合為一組，自主選擇生物技術(shù)在環(huán)境領(lǐng)域中的應(yīng)用情況進(jìn)行文獻(xiàn)檢索和綜述，并以PPT的方式進(jìn)行展示。根據(jù)我們歷年的經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生自主選題時(shí)最突出的問(wèn)題表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是題目過(guò)于寬泛；例如大氣污染控制中的生物技術(shù)；而是題目專(zhuān)業(yè)性較差，流于科普化；如海洋石油污染治理。而且，綜述中大部分內(nèi)容來(lái)自于普通搜索引擎，而非專(zhuān)業(yè)文獻(xiàn)。針對(duì)此種現(xiàn)象，對(duì)學(xué)生的選題進(jìn)行討論指導(dǎo)，啟發(fā)學(xué)生如何避免過(guò)寬過(guò)淺的選題，并引導(dǎo)學(xué)生使用國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)和英文文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行專(zhuān)業(yè)文獻(xiàn)檢索。在此過(guò)程中，學(xué)生的普遍反映是，通過(guò)這種方式的學(xué)習(xí)，不僅可以激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，而且極大的調(diào)動(dòng)了學(xué)生的主動(dòng)性。因?yàn)槊拷M學(xué)生的選題均與課堂內(nèi)容息息相關(guān)，因此避免了學(xué)生因感覺(jué)無(wú)聊、不實(shí)用而導(dǎo)致的課堂氛圍低迷的情況。每組同學(xué)講解時(shí)學(xué)生也參與討論，因主動(dòng)性和參與度的提升，可較好的改善課堂效果。

1.3 考核方式

根據(jù)學(xué)校要求，必修課程的總評(píng)成績(jī)由期末考試成績(jī)和平時(shí)成績(jī)構(gòu)成，對(duì)選修課沒(méi)有平時(shí)成績(jī)的要求。但是，在《環(huán)境生物技術(shù)》課程的長(zhǎng)期授課過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)將上述分組查閱、綜述文獻(xiàn)并以PPT展示的內(nèi)容作為平時(shí)成績(jī)的主要評(píng)價(jià)可以適當(dāng)鼓勵(lì)或獎(jiǎng)勵(lì)在此過(guò)程中取得較好效果的同學(xué)。因此，該課程的總評(píng)成績(jī)?yōu)槠谀┏煽?jī)占比90%，平時(shí)成績(jī)占比10%。平時(shí)成績(jī)以每組學(xué)生對(duì)所選問(wèn)題的闡述情況進(jìn)行評(píng)分。學(xué)生出勤情況也體現(xiàn)在總評(píng)成績(jī)中：無(wú)故曠課、缺勤超過(guò)1/3的學(xué)生取消考試資格，缺勤一次課(2課時(shí))扣100/16=6.25分。在期末考試試題中，題型包括選擇題、填空題、簡(jiǎn)答題、案例分析題和綜合解決問(wèn)題等題型，考察的內(nèi)容不僅涵蓋課程所涉及的環(huán)境生物技術(shù)的理論和方法，而且還有對(duì)熱點(diǎn)環(huán)境問(wèn)題的思索及從生物專(zhuān)業(yè)角度出發(fā)的解決思路和方法。

2 《環(huán)境生物技術(shù)》課程的問(wèn)題與改進(jìn)

環(huán)境生物技術(shù)不僅涵蓋內(nèi)容較多，范圍廣，而且發(fā)展極為迅猛，使得該課程的教學(xué)難度較大。在我們長(zhǎng)期的教學(xué)過(guò)程中面臨的主要問(wèn)題如下：

2.1 教材和參考書(shū)目

環(huán)境生物技術(shù)是一門(mén)內(nèi)容呈現(xiàn)交叉性、散亂性、熱點(diǎn)性的學(xué)科，各種學(xué)術(shù)成果更新很快。目前而言，有關(guān)該領(lǐng)域的教材更新的也很快，但內(nèi)容結(jié)構(gòu)大致相同，但側(cè)重點(diǎn)又各有不同，主要是由于不同編著者所關(guān)注或從事的研究方向有關(guān)。而且目前的主流教材是以面向環(huán)境類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生為閱讀群體，這也是因?yàn)殚_(kāi)設(shè)《環(huán)境生物技術(shù)》課程的專(zhuān)業(yè)以環(huán)境類(lèi)專(zhuān)業(yè)為主。隨著科學(xué)的飛速發(fā)展和學(xué)科交叉的深入融合，生物類(lèi)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生開(kāi)設(shè)《環(huán)境生物技術(shù)》課程的必要性逐步增強(qiáng)。期待著針對(duì)生物類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生所編著的《環(huán)境生物技術(shù)》教材的出現(xiàn)。

2.2 學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力有待提升

環(huán)境生物技術(shù)屬于非常典型的學(xué)科之間的融合領(lǐng)域，對(duì)該課程的透徹理解不僅需要對(duì)生物領(lǐng)域和環(huán)境領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識(shí)、原理和技術(shù)有廣泛深入的理解，而且需要對(duì)工程實(shí)踐領(lǐng)域也要有一定的認(rèn)知。在校大學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握可以通過(guò)課堂教學(xué)加以提高，但是往往缺乏有效的工程知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的積累。這對(duì)于該課程的掌握可能會(huì)產(chǎn)生一定的障礙。另一方面，由于學(xué)科交叉的特性極為顯著，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中容易產(chǎn)生吃力的感覺(jué)，畢竟對(duì)環(huán)境領(lǐng)域的知識(shí)儲(chǔ)備相對(duì)較少；而作為選修課學(xué)時(shí)數(shù)往往較少，因此很難比較系統(tǒng)的為學(xué)生補(bǔ)充環(huán)境領(lǐng)域的知識(shí)。

2.3 環(huán)境熱點(diǎn)問(wèn)題的升級(jí)對(duì)環(huán)境生物技術(shù)學(xué)科的發(fā)展提出了更高的要求

環(huán)境問(wèn)題已經(jīng)成為全球性問(wèn)題，而且在某種意義上來(lái)說(shuō)呈現(xiàn)加劇加速的態(tài)勢(shì)，對(duì)生物學(xué)科的發(fā)展提出了更高的要求。當(dāng)然，從另一個(gè)側(cè)面來(lái)看，這也是生物學(xué)科的發(fā)展的機(jī)遇。但是，對(duì)這些環(huán)境問(wèn)題(如全球氣候變化)的解決目前尚無(wú)有效途徑，學(xué)生可能產(chǎn)生懷疑，需要正確引導(dǎo)。