开课学院：资源环境学院 制作人：刘娣
课程名称 |
环境生态工程实验 |
授课对象所属专业 |
环境生态工程 |
课程类型 |
实验课 |
开课年级 |
2021级 |
课程性质 |
专业必修课 |
课程总学时 |
32 |
一、课程简介
现代高等教育越来越重视学生综合素质的培养，随着生态文明建设的逐渐深入，生态文明、绿色发展理念深入人心，“环境生态工程实验”作为环境生态工程专业的一门重要专业必修课，主要学习跟环境生态修复与保护相关的监测技术与应用。通过实验使课堂中讲授的重要理论和概念得到验证、巩固和充实，并适当地扩大知识面，加深学生对课堂教学内容的理解；同时掌握必要的实验技能，提高学生分析问题和解决问题的能力，培养学生实事求是、独立思考的科学态度以及科学的工作态度，规范操作精密实验的技能技巧，以及加强对生态文明建设的深刻认识。本案例以“‘铜’心筑梦——植物修复技术与生态文明探索”实验为思政教学例，通过课程思政培养学生的综合能力和生态文明素养，同时培养学生的环保意识、社会责任感、实践能力和科学道德，为构建美丽中国贡献力量。
二、案例基本信息
1. 案例名称：“铜”心筑梦——植物修复技术与生态文明探索
2.对应章节：实验四铜污染条件下的植物体内丙二醛含量的测定
3.课程讲次：4
三、案例教学目标
在开设本课程之前学生已经具备环境生态学和生物化学的知识基础，以及物理化学实验相关的实验技能，进一步制定了以下目标：
1、知识目标：
（1） 全面了解丙二醛测定的基本原理、方法和应用，包括在植物修复中的重要作用。
（2）加深对生态文明建设理念的理解，明确植物修复技术与生态文明建设的紧密联系。
2、能力目标：
（1） 培养学生的观察和分析能力，加深对本专业的认识，提高学生分析解决问题的能力。
（2）提高学生的实践能力，学会样品采集、保存和前处理方法、掌握具体项目分析测定方法、数据处理方法，并能运用到实际生态环境的分析中。
（3）培养学生的团队精神、创新意识、反思能力和解决问题的能力。通过目标达成来实现和激发学生自主学习的内驱力，引导学生深度思考，培养思辨意识和创新意识，提高团队意识和解决问题的能力。
3、情感态度价值观目标：
（1）引导学生树立环保意识，认识保护环境和污染修复的重要性。
（2）培养学生的责任感和使命感，意识到自身在生态文明建设中的责任和使命。
（3）激发学生的爱国情感，认识到生态文明建设对国家发展和民族未来的重要性。
（4）培养学生的创新精神和实践精神，勇于探索、敢于实践，为生态文明建设做出贡献。
四、案例主要内容
本案例通过构建以“生态文明建设”为牵引的思政内容，以综合能力为导向的“知识基础·技能操作·论文撰写”教学内容，满足学生高阶能力的需求，提高学生的动手能力，合作能力，表达能力和论文撰写能力来提高学生参与的积极性，以研促教/学，达到教·研·学结合的目的。
1.实验准备和理论讲授
教师准备实验所需的试剂、器材和绿豆幼苗材料，讲授实验目的、原理和步骤，强调实验安全和注意事项。
通过思政案例“铜污染与癌症村”导入，引入铜污染与人体健康的关系，明确本实验研究的目的和意义。
2.幼苗铜污染处理
按照实验要求，对植物材料进行铜污染处理，模拟绿豆幼苗在自然环境中的污染条件。实验分组进行，通过团队合作的方式进行幼苗的培养和处理。
3.丙二醛含量测定
铜污染处理结束后，采集绿豆幼苗样本，按照实验方法提取并测定丙二醛含量。此过程包括样本的研磨、提取液的制备、反应体系的建立以及比色测定等步骤。
4.数据处理与分析
记录实验数据，利用统计分析软件进行数据处理和图表绘制，分析在铜污染条件下绿豆幼苗内丙二醛含量的变化规律。
5.实验总结与报告
根据实验结果，撰写实验报告，总结实验过程、结果和体会。同时结合之前实验数据，形成一篇科技论文。后续教师对实验报告和论文进行批改和点评，提出改进意见和建议。
本案例以“‘铜’心筑梦——植物修复技术与生态文明探索”实验为例，展示了《环境生态工程实验》课程思政的教学过程和实践效果。培养学生的综合能力和生态文明素养，不仅有助于培养学生的科学思维和创新能力，为他们将来从事环境科学与工程领域的工作奠定坚实基础，同时培养学生的环保意识、社会责任感、实践能力和科学道德，为构建美丽中国贡献力量。
五、案例教学设计
教学设计思路：以生态文明建设为牵引建设思政课程，且以学生为中心，充分考虑学生的知识背景、学习需求和兴趣点，鼓励学生积极参与、主动探索，培养学生的自主学习能力。教学过程中，通过污染环境修复与人体健康问题为导向，设置具有挑战性和启发性的问题和作业，通过提出问题、分析问题、解决问题的过程，激发学生的思维活动，引导学生深入思考、探究实践，培养学生的批判性思维和创新能力。
以下是具体的设计与实施过程：
案例的主要内容和重、难点 |
课程内容 |
1.利用前期培养的正常和铜污染的幼苗，测定铜污染条件下植物体内丙二醛（MDA）的含量，掌握MDA的测定原理和方法。 2.明确铜胁迫使植物细胞受到氧化胁迫和膜脂过氧化的程度，了解污染条件下植物的耐受性，为植物修复技术提供理论依据。 |
课程的重点 |
1.理解MDA作为氧化胁迫指标的重要性：解释MDA在植物细胞中的作用和其在膜脂过氧化过程中的形成机制。通过案例阐述MDA作为氧化胁迫标志物的意义，特别是在评估植物对重金属（如铜）污染响应中的应用。 2.标准曲线的绘制：注意操作过程中避免可能会产生的误差 |
课程的难点 |
1.实验设计与数据分析能力的培养：教授学生如何设计实验以研究不同铜浓度对植物MDA含量的影响。引导学生分析实验结果，讨论MDA含量与铜污染程度之间的关系，并解释其生物学意义。 2.细胞匀浆的制备：根据酶活性的特点，匀浆制备需要全程冷环境，避免实验误差。 |
教学方法 |
1.以“生态文明建设”为牵引建设思政课程 2.通过环境重金属污染与人体健康导入问题，然后进行问题探究，解决问题，引导学生自主学习。 3.设置具有挑战性和启发性的问题和作业，利用课后进行数据整理分析形成论文报告，引导学生深入思考、探究实践。 4.以教师为主导，学生为主体的教学方式，课中综合运用翻转课堂、启发式教学、“提问-启发-探究-发现-合作-分析”策略等现代教学方式提高学生的课堂参与度。 5.采用多元化教学，利用“超星学习通”等工具进行线上线下混合式教学，以及翻转课堂，提升学生综合素质。 |
组织实施的具体过程 |
课前引导 |
1.利用“超星学习通”等工具发布预习任务，上传案例材料（文字、图片、视频等多种形式）至平台，要求学生仔细阅读或观看，并在课堂上提问，提高学生的积极性和主动性。 2.根据学生的知识背景，发布学习任务，自主学习铜污染和人体健康，以及铜污染下植物的耐受机制等相关知识，为课堂内容做准备，增强学生学习的目的性。 |
课中渗透 |
1. 检查预习：通过课堂提问、小组讨论、在线测试等方式检查学生的预习效果。对预习中表现突出的学生给予表扬和鼓励，存在问题的学生给予指导和帮助。 2. 思政融入：通过“铜污染与癌症村”和“植物找矿”等思政案例的导入，讲授环境铜污染问题的严重性以及生态修复的必要性，利用问题、情景、启发的方式，合理引入生态文明建设，强调其重要性。通过探讨铜污染对环境和人体健康的影响，引发学生思考生态文明建设的宗旨，并进行小组讨论，提高学生的专业自豪感。 3. 实验操作：采用多媒体和传统板书结合的方式，在课堂讲授具体的实验原理、方法、操作步骤，以及可能出现的问题，同时设计互动和参与性强的课堂活动，如实验操作、小组讨论、团队合作等。这些活动旨在加深学生对实验原理和方法的理解，培养批判性思维和解决问题的能力。同时，要确保学生有足够的时间进行实验操作，并在实验过程中提供必要的指导和帮助。评估学生基础知识的理解以及实验操作技能，包括实验操作过程中试剂配制、仪器使用及实际动手操作能力。 4. 结果探究：通过任务驱动，和学生一起讨论实验结果，采用学生汇报的方式进行指导，并学会从错误中吸取教训，从失败中走向成功，实现知识的内化，提高学生理论联系实际的能力以及抗挫的能力，进一步明确实验的目的和做人做事的道理。 
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课后拓展 |
1. 课后跟进：根据学生的课堂表现和反馈，调整教学计划和材料。鼓励学生继续探索和学习，提供额外的资源和支持。同时，教师通过网络平台或其他方式与学生保持联系，回答问题并提供进一步的指导。 2. 案例分析：选取与课程内容相关的典型文献案例，展开分析和讨论。通过案例分析，深入了解问题的本质和解决方法，提高学生的分析解决问题和理论联系实际的能力。 3. 论文撰写：结合前期生长量和抗氧化酶活性的数据，根据论文发表的水准处理整合分析数据，按照发表核心期刊论文的格式撰写论文，上交报告，并对论文进行点评。  
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小结 |
通过的综合性实验教学的模式，激发学生的积极性和主动性，尤其是可以提高学生深度思考的能力，使学生在实验探索中形成良好的科学思维，拓展思维的广度与深度。同时，培养学生扎实的实验操作能力、论文撰写能力、团队合作能力和良好的创新思维，对支撑本专业“培养具备良好的环境生态工程实践能力，能有效应用专业知识和技术原则解决环境生态工程领域复杂的工程问题”的人才培养目标定位和毕业要求具有重要的意义。 |
六、教学反思
在进行了“‘铜’心筑梦——植物修复技术与生态文明探索”这一《环境生态工程实验》教学案例后，对本次实验教学进行了深入的反思，以下是我的一些体会和思考。
通过本次实验，学生能够直观地了解到植物在逆境条件下生理状态的变化，并通过丙二醛含量的测定，进一步认识到逆境胁迫对植物生长和氧化胁迫的影响，不仅增强了学生的实践操作能力，还提升了他们的环保意识和专业自豪感。
然而，在教学过程中也有一些不足之处。首先，案例导入内容上应更加注重案例的时效性和针对性，紧跟社会的焦点问题。其次，虽然大部分学生能够按照要求完成数据记录和处理，但在数据分析方面还存在一些不足，更续会加强实验前的理论教学和操作示范，确保学生能够充分理解和掌握实验方法实验数据的处理分析和论文撰写。此外，后续可引入与生态修复相关的实验项目，或者加强与企业和行业的合作与交流，将更多实际应用案例引入到教学中来，以增强学生的实践能力和就业竞争力。
