基于“厚生物学”的环境实验教学体系研究
王丹+许仁鑫+石先阳+李元娜
[摘 要]安徽大学资源与环境工程学院环境专业依托“国家级生态与环境实验教学示范中心”平台，以完善的制度为保障、以先进的仪器设备为后盾，以培养“安徽生态强省建设和环境保护亟须的高素质复合型创新人才”为目标，以“重基础，多方向，精特色，提能力”的教育教学理念为指导，探索从“基础类实验”“专业类实验”“应用型实验”“创新型实验”到“实习实训”五阶梯型实验教学体系，突出“厚生物学”背景特色，进一步优化人才培养模式，突出实验教学地位。目前，环境专业完善特色实验体系，不仅提升了学生综合素质和社会竞争力，也为其他院系实验教学体系的建立提供了有益经验。
[关键词]环境；特色；实验教学；体系
[中图分类号] G64 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2017）04-0154-03
高等教育最本质的职能是人才培养。[1]实验教学不仅让学生更加直观深入的理解和学习相关理论知识，也是学生解决科学研究最直接、最有效、最科学的渠道。[1]现阶段，高校招生规模不断扩大，各学科蓬勃发展，但实验教学进展缓慢，内容单一，本科生实践动手能力不强、科研素质能力不高等问题日益凸显出来。[2]环境专业是由多个学科组成的交叉科学，它围绕环境问题的预防、发生、治理以及评价等方面进行研究与应用，突出强调学生的应用以及创新能力，因此，完善实验教学系统在环境专业体系建设中尤为重要。[3]但目前研究发现，环境专业涉及范围广，课程体系关联度相对较弱，且实验教学缺乏相应的体系规划，这些问题致使实验教学内容相对片面化与碎片化[4]，致使学生缺少独立解决实际问题的能力，因此构建与实践环境专业实验教学体系具有重要意义。
安徽大学环境专业以“厚生物学”背景为基础，以“国家级生态与环境实验教学中心”为依托，以培养“安徽生态强省建设和环境保护亟须的高素质复合型创新人才”为目标，以“重基础，多方向，精特色，提能力”的教育教学理念为指导，积极探索，不断前进，建立了以“厚生物学”为基础的环境科学实验教学体系。体系的建立使学生将理论与实践相结合，培养学生分析环境问题、解决环境问题的能力，为社会输送了一大批新生力量，也为其他院校环境科学实验体系建设提供有益参考。
一、循序渐进的实验体系建设
环境专业以“层次递进，因材施教”为原则，精选实验项目，建立了“公共基础型实验”“专业基础型实验”“综合应用型实验”“创新型实验”以及“实习实训”五个层次的实验教学体系（见图1），循序渐进的提升学生的综合能力。
（一）严谨授课，夯实基础
扎实的实验素养是学生今后进行科研工作的重要基础。环境专业在本科基础年級开设“公共基础型实验”以及“专业基础型实验”，这两类实验开设的目的主要是帮助学生验证课堂所学理论知识，掌握基本的实验技能以及常规仪器的操作与维护，前一类实验是每个理工科学生必须掌握的基本技能，而后一类实验更加偏重于环境专业实验特色技能。教师在讲授这两类实验时，更重要的是培养学生科学严谨的实验态度以及基本的实验素养，为今后的实验打下坚实的基础。
环境科学专业覆盖面广，研究方向复杂，本科阶段需开展不同方向的基础实验，让学生接触到不同类型实验，为以后学生进行“综合应用型实验”以及“创新型实验”奠定基础，进一步培养出具有较高综合素质的人才。为此，环境专业开展了环境化学类实验、环境生态学类实验、环境生物学类实验等不同方向的实验，保证学生对传统学科能够做到整体把握，夯实基础。
（二）学科交叉，提高能力
“综合应用型实验”是在本科生具有一定理论及实验操作能力后开设的，主要是让学生运用多方向的知识综合考虑、设计并解决实际问题，以培养学生的综合实践及独立操作等方面的能力。实验过程中，学生需先行提交可行性报告及实验计划书，教师提出修改意见，并根据实验计划书，供给实验所需物品，确认无误后方可进行实验。如“大气中苯系物的监测与评价”这个实验项目，主要针对汽油中芳香烃化合物的加入增加了汽车尾气中苯的污染。本校周边机动车流量大，其排放的尾气对校园空气质量有一定影响，因此要求学生对校园空气中苯系物进行监测。此实验项目涉及环境监测这门理论课中大气采样点的布设、采样时间的确定方法，环境影响评价课程中利用监测数据对研究区域污染状况进行评价的方法，以及相色谱等大型仪器的使用等问题，需要学生们进行独立思考以及调度，并相互配合。此实验锻炼了学生搜集资料、调研环境、团队协作等多方面的能力。通过环境科学综合实验的开设，加强了各课程之间的交叉渗透性，让学生能够掌握实验课程的内容，具备应用综合性课程知识简单解决环境问题的能力，促使学生融汇专业基础平台课程的理论知识，尝试应用理论分析、解决复杂环境的问题，培养学生辨证、联系、全面地看待问题的思维方式，从而为今后的科研工作奠定坚实基础。
近年来，环境科学领域不断涌现出新的研究成果，但传统的实验教学明显滞后于学科领域的发展，很难满足学生创新意识的培养。因此，实验专业需不断更新实验教学理念，将先进的大型仪器运用于“综合应用型实验”以及“创新型实验”中。如利用分子荧光分析法测定环境水体中的抗生素，利用气相色谱法测定挥发性脂肪酸，运用火焰分光光度计对水以及沉积物中重金属的形态进行分析等，大型实验仪器的引入，拓宽了学生的视野，丰富了教学内容。
（三）紧跟时代，创新高地
高校教育既要满足大众教育，又要适应学生的个性化发展。教学过程中发现，有些学生资质高，能力强，普通的实验教学已不能满足他们对知识的渴求，对于这一类学生，环境专业鼓励他们参与到教师的科研项目中。学院教师有着丰富的经验，有国家级、省级自然科学基金以及国家级、省级重大科研项目等前沿课题。本科生进入实验室，跟随导师或者研究生进行学习，此做法让学生更加直观的认识到前沿的科学进展，并为科研岗位的教师输送大量的有生力量。
此外，学校及学院每年还为本科生开展大量的诸如大学生创新创业训练计划、动植物标本制作大赛等活动，在环境科学的学生中得到了积极响应。研究中发现，许多学生对开展创新活动的兴趣都特别高。[5][6]学生将所学知识应用于解决自身所好奇的问题，能够让学生体验学习中的乐趣，提升学生素质。仅在2015年，环境科学专业学生共申请大学生创新创业训练计划6项，其中国家级项目4项。这些活动为学生今后的学习和工作提供了宝贵经验。
二、特色实验平台建设体系
环境专业实验体系中开设了不同方向的实验项目，让学生充分接触到不同类型实验，掌握不同实验的技巧的同时，也保持着自己的学科特色方向。安徽大学环境科学专业在2010年由生命科学学院独立出来，有着深厚的生物学背景。随着国家对“生态环境”的日益重视，这一特色显得尤为重要。现今，人们越来越关注生物多样性保护、环境污染对生态系统和人体健康的损害等问题，生物学背景显得更为必要。环境专业筛选或改进了实验项目，使学生从宏观和微观两个方向（环境微生物学、环境生态学）进行学习。
环境微生物实验注重各实验内容的衔接，从最基础的培养基的制备、消毒与灭菌、微生物的纯种分离培养及生理生化反应，由浅入深，使学生熟练掌握微生物实验的基本操作。而后进行“水中细菌总数和大肠菌群的测定”“环境因素对微生物生长的影响”等综合实验项目的学习，进一步强化学生微生物实验的基本技能，激发学生对于环境微生物的兴趣，培养学生利用生物手段进行环境监测与治理的技能。
环境生态学实验包括显微镜构造与使用、生物绘图、植物分类、简单动物的解剖等经典实验，为环境专业学生奠定生态学基础背景。而后将生态学实验联系实际，如“水体中浮游生物的采集、观察与鉴定”项目，浮游生物是水体生态系统重要的组成成分，通过对浮游生物多样性的分析，可以客观地反映水环境质量状况。而水体富营养化严重影响浮游生物的生存环境，致使浮游生物多样性指数下降。在生态学原理指导下，加强对浮游生物多样性的方法研究，从治理水体污染、维护水生生态系统平衡、保护水环境等应用方面给予学生一定思路。
三、实习基地建设
理论学习必不可少，但是实习实践亦是不可或缺的环节。环境专业积极响应学校号召，组织学生投身于实习基地中去。
（一）亲近大自然，增强“环保人”的自豪感——野外认知实习以及野外调查实习
野外实习比课堂实习更具有直观性、实践性和综合性，通过野外实习使学生深入地理解课堂所学知识。[3]前人经验告诉我们：选择一个好的实习地点，是保证实习质量的首要条件，建立一个高质量的实习基地对于保证野外实习的效果非常重要。[7][8]安徽大学环境专业的野外实习一般定于黄山浮溪野猴谷或鹞落坪国家级自然保护区，这两个地点均具有环境优美，生態环境复杂，动物资源丰富，交通、食宿及医疗条件便利等条件，适合环境科学专业长期定点实习。野外实习过程中，学生置身于大自然，了解生物生活习性与行为和它们对环境的适应性，掌握动、植物标本的采集、鉴定和保存方法，让学生充分感受到自然界的神奇和美丽，激发学生保护自然资源的责任感与使命感。同时，在教师的引导下，学生还对实习所在地区的环境样品进行监测，让学生可以把在课堂所学习到的知识运用到实际中去，提高学生的自豪感。野外环境地形复杂，工作量较大，跋山涉水，对磨练学生意志，增强学生之间的友谊也起到了积极的作用。
（二）科学理论与工程应用相结合——工程实践实习
为提高学生的综合素质及专业知识应用能力，环境专业不断探索校企协同的工程实践教学模式，让学生真正能将理论知识运用于解决工程实际问题。目前，环境专业合作的企业有塘西河再生水厂、中国节能可再生能源有限公司合肥分公司以及合肥市循环经济园区的工业污水处理厂、合肥市久易化工厂、合肥市望塘污水处理厂等。接触不同的废物类型，不同的工艺类型，可以让学生更加生动直观的了解不同的处理工艺，而非只是学习枯燥的理论知识。
四、结语
环境专业是一门综合性的学科，研究对象涉及范围广，学科涉及领域多，技术性和实践性强，这对环境专业的教学，尤其是实验教学提出了更高的要求。我院环境专业以“重基础，多方向，精特色，提能力”的教育教学理念为指导，通过合理安排的“五阶梯，重特色”环境专业实验教学体系，以不断“提升学生竞争力”为目标，积极探索，不断前进，加快建设具有区域特色的实验示范中心。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 浦玉忠.高校实验室资源共享的实践路径研究[J].实验技术与管理，2015（9）：11-13.
[2] 刘雪萍，张进军.地方高校实验室建设的改革与实践[J]. 山西师大学报（社会科学版），2015（5）：143-145.
[3] 赵建华.大学生实践能力的概念、结构与影响因素分析[J].中国大学教学，2009（1）：36-37.
[4] 石辉，葛碧洲，张军.环境科学专业实验教学体系重建与实践[J].实验技术与管理，2015（12）：5-8.
[5] 赵玉红，李欣，崔建林，等.MOOC环境下基础实验教学中学生创新能力的培养[J].实验技术与管理， 2016（3）：13-15.
[6] 施建华，马浩统，江文杰，等.“理论—实践—创新”三位一体网络课程改革探索[J].高等教育研究学报，2014（4）： 84-87.
[7] 向玉勇，诸立新，张元昶，等.新建本科院校动物学野外实习现状分析及对策[J].滁州学院学报，2012（5）：113-115.
[8] 齐龙.动物学野外实习教学的现状、问题与对策[J].陕西农业科学，2008（5）：135-137.
[9] 修立辉，杨剑.动植物学实验室管理模式的改革与探索[J].大学教育，2012（4）：76.
[责任编辑：钟 岚]
[摘 要]安徽大学资源与环境工程学院环境专业依托“国家级生态与环境实验教学示范中心”平台，以完善的制度为保障、以先进的仪器设备为后盾，以培养“安徽生态强省建设和环境保护亟须的高素质复合型创新人才”为目标，以“重基础，多方向，精特色，提能力”的教育教学理念为指导，探索从“基础类实验”“专业类实验”“应用型实验”“创新型实验”到“实习实训”五阶梯型实验教学体系，突出“厚生物学”背景特色，进一步优化人才培养模式，突出实验教学地位。目前，环境专业完善特色实验体系，不仅提升了学生综合素质和社会竞争力，也为其他院系实验教学体系的建立提供了有益经验。
[关键词]环境；特色；实验教学；体系
[中图分类号] G64 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2017）04-0154-03
高等教育最本质的职能是人才培养。[1]实验教学不仅让学生更加直观深入的理解和学习相关理论知识，也是学生解决科学研究最直接、最有效、最科学的渠道。[1]现阶段，高校招生规模不断扩大，各学科蓬勃发展，但实验教学进展缓慢，内容单一，本科生实践动手能力不强、科研素质能力不高等问题日益凸显出来。[2]环境专业是由多个学科组成的交叉科学，它围绕环境问题的预防、发生、治理以及评价等方面进行研究与应用，突出强调学生的应用以及创新能力，因此，完善实验教学系统在环境专业体系建设中尤为重要。[3]但目前研究发现，环境专业涉及范围广，课程体系关联度相对较弱，且实验教学缺乏相应的体系规划，这些问题致使实验教学内容相对片面化与碎片化[4]，致使学生缺少独立解决实际问题的能力，因此构建与实践环境专业实验教学体系具有重要意义。
安徽大学环境专业以“厚生物学”背景为基础，以“国家级生态与环境实验教学中心”为依托，以培养“安徽生态强省建设和环境保护亟须的高素质复合型创新人才”为目标，以“重基础，多方向，精特色，提能力”的教育教学理念为指导，积极探索，不断前进，建立了以“厚生物学”为基础的环境科学实验教学体系。体系的建立使学生将理论与实践相结合，培养学生分析环境问题、解决环境问题的能力，为社会输送了一大批新生力量，也为其他院校环境科学实验体系建设提供有益参考。
一、循序渐进的实验体系建设
环境专业以“层次递进，因材施教”为原则，精选实验项目，建立了“公共基础型实验”“专业基础型实验”“综合应用型实验”“创新型实验”以及“实习实训”五个层次的实验教学体系（见图1），循序渐进的提升学生的综合能力。
（一）严谨授课，夯实基础
扎实的实验素养是学生今后进行科研工作的重要基础。环境专业在本科基础年級开设“公共基础型实验”以及“专业基础型实验”，这两类实验开设的目的主要是帮助学生验证课堂所学理论知识，掌握基本的实验技能以及常规仪器的操作与维护，前一类实验是每个理工科学生必须掌握的基本技能，而后一类实验更加偏重于环境专业实验特色技能。教师在讲授这两类实验时，更重要的是培养学生科学严谨的实验态度以及基本的实验素养，为今后的实验打下坚实的基础。
环境科学专业覆盖面广，研究方向复杂，本科阶段需开展不同方向的基础实验，让学生接触到不同类型实验，为以后学生进行“综合应用型实验”以及“创新型实验”奠定基础，进一步培养出具有较高综合素质的人才。为此，环境专业开展了环境化学类实验、环境生态学类实验、环境生物学类实验等不同方向的实验，保证学生对传统学科能够做到整体把握，夯实基础。
（二）学科交叉，提高能力
“综合应用型实验”是在本科生具有一定理论及实验操作能力后开设的，主要是让学生运用多方向的知识综合考虑、设计并解决实际问题，以培养学生的综合实践及独立操作等方面的能力。实验过程中，学生需先行提交可行性报告及实验计划书，教师提出修改意见，并根据实验计划书，供给实验所需物品，确认无误后方可进行实验。如“大气中苯系物的监测与评价”这个实验项目，主要针对汽油中芳香烃化合物的加入增加了汽车尾气中苯的污染。本校周边机动车流量大，其排放的尾气对校园空气质量有一定影响，因此要求学生对校园空气中苯系物进行监测。此实验项目涉及环境监测这门理论课中大气采样点的布设、采样时间的确定方法，环境影响评价课程中利用监测数据对研究区域污染状况进行评价的方法，以及相色谱等大型仪器的使用等问题，需要学生们进行独立思考以及调度，并相互配合。此实验锻炼了学生搜集资料、调研环境、团队协作等多方面的能力。通过环境科学综合实验的开设，加强了各课程之间的交叉渗透性，让学生能够掌握实验课程的内容，具备应用综合性课程知识简单解决环境问题的能力，促使学生融汇专业基础平台课程的理论知识，尝试应用理论分析、解决复杂环境的问题，培养学生辨证、联系、全面地看待问题的思维方式，从而为今后的科研工作奠定坚实基础。
近年来，环境科学领域不断涌现出新的研究成果，但传统的实验教学明显滞后于学科领域的发展，很难满足学生创新意识的培养。因此，实验专业需不断更新实验教学理念，将先进的大型仪器运用于“综合应用型实验”以及“创新型实验”中。如利用分子荧光分析法测定环境水体中的抗生素，利用气相色谱法测定挥发性脂肪酸，运用火焰分光光度计对水以及沉积物中重金属的形态进行分析等，大型实验仪器的引入，拓宽了学生的视野，丰富了教学内容。
（三）紧跟时代，创新高地
高校教育既要满足大众教育，又要适应学生的个性化发展。教学过程中发现，有些学生资质高，能力强，普通的实验教学已不能满足他们对知识的渴求，对于这一类学生，环境专业鼓励他们参与到教师的科研项目中。学院教师有着丰富的经验，有国家级、省级自然科学基金以及国家级、省级重大科研项目等前沿课题。本科生进入实验室，跟随导师或者研究生进行学习，此做法让学生更加直观的认识到前沿的科学进展，并为科研岗位的教师输送大量的有生力量。
此外，学校及学院每年还为本科生开展大量的诸如大学生创新创业训练计划、动植物标本制作大赛等活动，在环境科学的学生中得到了积极响应。研究中发现，许多学生对开展创新活动的兴趣都特别高。[5][6]学生将所学知识应用于解决自身所好奇的问题，能够让学生体验学习中的乐趣，提升学生素质。仅在2015年，环境科学专业学生共申请大学生创新创业训练计划6项，其中国家级项目4项。这些活动为学生今后的学习和工作提供了宝贵经验。
二、特色实验平台建设体系
环境专业实验体系中开设了不同方向的实验项目，让学生充分接触到不同类型实验，掌握不同实验的技巧的同时，也保持着自己的学科特色方向。安徽大学环境科学专业在2010年由生命科学学院独立出来，有着深厚的生物学背景。随着国家对“生态环境”的日益重视，这一特色显得尤为重要。现今，人们越来越关注生物多样性保护、环境污染对生态系统和人体健康的损害等问题，生物学背景显得更为必要。环境专业筛选或改进了实验项目，使学生从宏观和微观两个方向（环境微生物学、环境生态学）进行学习。
环境微生物实验注重各实验内容的衔接，从最基础的培养基的制备、消毒与灭菌、微生物的纯种分离培养及生理生化反应，由浅入深，使学生熟练掌握微生物实验的基本操作。而后进行“水中细菌总数和大肠菌群的测定”“环境因素对微生物生长的影响”等综合实验项目的学习，进一步强化学生微生物实验的基本技能，激发学生对于环境微生物的兴趣，培养学生利用生物手段进行环境监测与治理的技能。
环境生态学实验包括显微镜构造与使用、生物绘图、植物分类、简单动物的解剖等经典实验，为环境专业学生奠定生态学基础背景。而后将生态学实验联系实际，如“水体中浮游生物的采集、观察与鉴定”项目，浮游生物是水体生态系统重要的组成成分，通过对浮游生物多样性的分析，可以客观地反映水环境质量状况。而水体富营养化严重影响浮游生物的生存环境，致使浮游生物多样性指数下降。在生态学原理指导下，加强对浮游生物多样性的方法研究，从治理水体污染、维护水生生态系统平衡、保护水环境等应用方面给予学生一定思路。
三、实习基地建设
理论学习必不可少，但是实习实践亦是不可或缺的环节。环境专业积极响应学校号召，组织学生投身于实习基地中去。
（一）亲近大自然，增强“环保人”的自豪感——野外认知实习以及野外调查实习
野外实习比课堂实习更具有直观性、实践性和综合性，通过野外实习使学生深入地理解课堂所学知识。[3]前人经验告诉我们：选择一个好的实习地点，是保证实习质量的首要条件，建立一个高质量的实习基地对于保证野外实习的效果非常重要。[7][8]安徽大学环境专业的野外实习一般定于黄山浮溪野猴谷或鹞落坪国家级自然保护区，这两个地点均具有环境优美，生態环境复杂，动物资源丰富，交通、食宿及医疗条件便利等条件，适合环境科学专业长期定点实习。野外实习过程中，学生置身于大自然，了解生物生活习性与行为和它们对环境的适应性，掌握动、植物标本的采集、鉴定和保存方法，让学生充分感受到自然界的神奇和美丽，激发学生保护自然资源的责任感与使命感。同时，在教师的引导下，学生还对实习所在地区的环境样品进行监测，让学生可以把在课堂所学习到的知识运用到实际中去，提高学生的自豪感。野外环境地形复杂，工作量较大，跋山涉水，对磨练学生意志，增强学生之间的友谊也起到了积极的作用。
（二）科学理论与工程应用相结合——工程实践实习
为提高学生的综合素质及专业知识应用能力，环境专业不断探索校企协同的工程实践教学模式，让学生真正能将理论知识运用于解决工程实际问题。目前，环境专业合作的企业有塘西河再生水厂、中国节能可再生能源有限公司合肥分公司以及合肥市循环经济园区的工业污水处理厂、合肥市久易化工厂、合肥市望塘污水处理厂等。接触不同的废物类型，不同的工艺类型，可以让学生更加生动直观的了解不同的处理工艺，而非只是学习枯燥的理论知识。
四、结语
环境专业是一门综合性的学科，研究对象涉及范围广，学科涉及领域多，技术性和实践性强，这对环境专业的教学，尤其是实验教学提出了更高的要求。我院环境专业以“重基础，多方向，精特色，提能力”的教育教学理念为指导，通过合理安排的“五阶梯，重特色”环境专业实验教学体系，以不断“提升学生竞争力”为目标，积极探索，不断前进，加快建设具有区域特色的实验示范中心。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 浦玉忠.高校实验室资源共享的实践路径研究[J].实验技术与管理，2015（9）：11-13.
[2] 刘雪萍，张进军.地方高校实验室建设的改革与实践[J]. 山西师大学报（社会科学版），2015（5）：143-145.
[3] 赵建华.大学生实践能力的概念、结构与影响因素分析[J].中国大学教学，2009（1）：36-37.
[4] 石辉，葛碧洲，张军.环境科学专业实验教学体系重建与实践[J].实验技术与管理，2015（12）：5-8.
[5] 赵玉红，李欣，崔建林，等.MOOC环境下基础实验教学中学生创新能力的培养[J].实验技术与管理， 2016（3）：13-15.
[6] 施建华，马浩统，江文杰，等.“理论—实践—创新”三位一体网络课程改革探索[J].高等教育研究学报，2014（4）： 84-87.
[7] 向玉勇，诸立新，张元昶，等.新建本科院校动物学野外实习现状分析及对策[J].滁州学院学报，2012（5）：113-115.
[8] 齐龙.动物学野外实习教学的现状、问题与对策[J].陕西农业科学，2008（5）：135-137.
[9] 修立辉，杨剑.动植物学实验室管理模式的改革与探索[J].大学教育，2012（4）：76.
[责任编辑：钟 岚]
