环境毒理学实验设计

《环境毒理学实验设计》教学大纲

一、课程说明

“环境毒理学实验设计”是环境科学专业教育课程中的一门专业选修课，是学科基础课“环境毒理学”的配套实验课程，面向已修读环境毒理学课程的学生。课程主要介绍环境毒理学的基本研究方法及最新进展，讲解课题选择、文献查找、实验设计、数据分析、问题解决、报告撰写等科学研究流程。学生将在教师的引导下自由组队，选择感兴趣的课题，通过自主探索研究，合作完成从课题方案设计、实验操作到报告撰写的全过程。本课程通过以学生为主体的综合研究型实验教学，促进理论与实验的有机融合，旨在使学生对环境毒理学的基本研究方法有较系统的理解和实践，帮助学生学会综合运用环境毒理学基本理论与方法分析和解答实际环境问题，培养学生信息获取、资源整合能力以及团队合作、交流沟通和表达能力，强化科学精神、理性思维和创新意识，为进一步学习专业知识和从事科学研究奠定良好的基础。

二、课程目标

通过本课程的自主实验设计和研究训练，使学生具备下列能力：

1、理解环境毒理学基本理论和研究方法，学会综合运用专业知识和实验技能发现、提出、分析和解答实际环境问题。

2、能够利用环境毒理学基本实验设计原理和研究方法，针对真实环境或生活中的环境问题自主设计实验方案，了解实验中的问题和困难并提出解决策略。

3、能够有效获取、分析、处理和整合信息，能够在复杂信息中把握关键问题并理清解决问题的思路，能够独立完成实验、分析解释实验数据、提出科学结论并展示研究成果。

4、形成较强的科学兴趣和探索意识，提高科学思维和创新能力，形成较强的开放精神、科学意识和社会责任感，培养求真求实的科学态度和不怕挫折的意志品质，提高团队合作、交流沟通和口头表达等综合能力。

表一 课程目标与毕业要求的对应关系

三、教学内容与学时安排

第一章 概述（支撑课程目标1、4）

学时：2

第一节  课程简介

第二节  实验室安全

第三节学术道德规范

要求学生：

1.理解环境毒理学理论与实验的关系。

2.了解实验安全规范及实验室规章制度，掌握各类常用仪器的原理及操作规范，通过在线安全测试。

3.了解科学研究中的学术道德规范，理解实验课程中的学术道德规范具体要求，讨论并反思案例中存在的学术道德问题。

第二章  课题选择与实验准备（支撑课程目标1、2）

学时：6

第一节  课题来源与选择

第二节  文献检索的基本方法和途径

第三节  研究对象的分析

要求学生：

1.结合专业知识和日常观察，理解环境毒理学研究课题来源和研究对象，学会发现、提炼和总结问题。

2.掌握文献检索的基本方法和途径，学会正确引用参考文献，能够有效获取、分析、处理和整合信息.

3.学会有效地获取信息，形成较强的科学兴趣和探索意识。

第三章  实验设计（支撑课程目标1、2、3、4）

学时：20

第一节  经典毒理学研究方法

第二节  环境毒理学的实验研究和野外调查方法

第三节  环境毒理学研究的新方法和新策略

第四节  小组讨论与分组设计

第五节  全班讨论与方案改进

要求学生：

1.理解环境毒理学基本理论和研究方法，掌握环境毒理学实验设计的基本思路和科学方法，了解环境毒理学研究的发展。

2.综合运用专业知识和实验方法，发现、提出和分析实际环境问题，针对真实环境或生活中的环境问题，通过团队合作完成实验设计方案。

3.能够有效地获取、分析和整合各类信息，提高科学思维和创新能力，提升团队合作和交流沟通能力。

第四章实验过程控制（支撑课程目标1、2、3、4）

学时：32

第一节  实验动物伦理学

第二节  预实验与正式实验

第三节  实验中的问题及解决策略

第四节  研究结果分析与讨论

要求学生：

1.熟悉环境毒理学研究中常用仪器设备的原理和使用规范，熟悉环境毒理学常用实验方法。

2.按照设计方案独立完成所有实验操作。

3.理解实验中的问题和困难并提出解决策略，学会综合运用专业知识和实验技能分析和解答问题.

4.能够在复杂信息中把握关键问题并理清解决问题的思路，能够独立分析和解释实验数据，并提出科学结论.

5.形成严谨的科学态度，具备一定的创新能力，树立强烈的责任意识和开放精神，提升团队合作能力和个人综合素养。

第五章 研究报告的撰写（支撑课程目标3、4）

学时：8

第一节研究报告的撰写

第二节小组研究报告撰写

要求学生：

1.熟悉研究报告的撰写方式。

2.团队合作完成研究报告，能够综合运用专业知识解答实际环境问题。

3.学会客观、辩证地讨论与总结问题。

第六章 课题总结（支撑课程目标1、3、4）

学时：4

第一节  分组报告

第二节  反思与建议

要求学生：

1.进行小组研究成果汇报，能够有效地展示研究成果。

2.提升科学思维，具备较强的科学兴趣和探索意识，提升口头表达能力。

四、教学方法

课程以“基本研究意识培养—创新研究意识培养、综合实验能力培养—科学研究能力培养”为基本思路，以学生为主体，由教师与学生共同推进教学活动。课程内容采用课堂讲授和在线平台自学的方式开展，具体实验研究根据各实验小组自行设计的方案开展。实验期间实验室全时段开放，为学生提供自主实验的空间、时间和必要的仪器和药品资源。

1.教师：通过案例讲解和课堂讨论分析环境毒理学研究方法；结合课程要求和学生实际问题讲解课题选择思路、文献查找、问题解决、数据处理、结果讨论、报告撰写的基本方法和思路；穿插介绍实验室安全、学术道德规范、实验动物伦理学等研究相关内容；引导学生主动发现问题并自主设计实验；组织全班讨论活动；帮助学生改进和完善实验设计方案；及时指导学生解决实验过程中遇到的难题；与学生开展互动讨论；根据学生的意见和建议改进课程教学。

2.学生：在教师的指导下学习环境毒理学的研究方法和实验设计的基本思路；尝试通过文献检索寻找感兴趣的课题，并对课题背景进行梳理；自由组队形成研究小组，通过小组讨论确定初步实验方案；根据全班讨论结果及教师建议改进和完善实验方案；以小组为单位开展实验；及时发现实验中的问题，并积极寻找解决方案；分析实验结果，如有需要进一步修正实验方案，并开展重复实验；提交实验总结报告，并在班内进行汇报，讨论尚未解决的问题及实验改进方法。

五、考核方式

本课程考核涵盖从课堂参与与讨论、实验设计方案形成与完善、实验过程控制与改进到实验报告形成与分享的全过程，由任课教师、实验教师、助教、学生共同完成课程评价。课程的评价结构如下：

1.考核内容一：课堂参与与讨论15%

包括每位学生在实验过程中的参与度10%，由任课教师、实验教师和组内互评共同决定；课堂讨论和大夏学堂发言情况5%，由任课教师根据课堂表现和大夏学堂使用情况决定。

2.考核内容二：实验设计方案  30%

每组需完成实验设计方案的撰写，包括选题背景、问题与假设、研究目的与意义、研究方法、研究过程的设计和组织、需要的资源和条件、研究的可行性、预期的成果等，并进行课堂展示和答辩。根据实验设计方案的具体评分标准，由任课教师、实验教师、助教、全班同学共同完成评分，教师分数占其中的50%。

3.考核内容三：实验过程控制 20%

每组需及时完成在线实验日志，记录每项活动的基本情况、研究活动过程、原始实验数据、研究中遇到的困难及解决办法、取得的阶段成果、发现的新问题等方面的内容，并与小组成员及教师进行讨论和分析，由任课教师和实验教师根据每组实验过程中的表现和实验日志进行评分。

4.考核内容四：研究报告与分享 35%

每组需根据实际实验进展完成研究过程的总结报告，已获得成果的可形成成果报告，没有获得研究结果的可写研究过程、失败原因分析和获得的启示，报告中须包含研究过程中的收获、感受和体验，并进行研究项目和问题解决策略的课堂分享。根据研究报告的具体评分标准，由任课教师、实验教师、助教、全班同学共同完成评分，教师分数占其中的50%。

5.考核内容五：激励性评价

在积极思考、勇于挑战、提出创新见解等方面有突出表现的同学将获得适当激励和加分。

表二 课程目标与考核内容对应关系

六、推荐教材和教学参考书目与文献

1.推荐教材

《环境污染生态毒理与创新型综合设计实验教程》（第一版），付保荣编著，中国环境出版社，2016年。

2.参考资料

Environmental Science & Technology、Environmental Health Perspectives、Environmental Toxicology and Chemistry、Chemosphere、Chemical Research in Toxicology等专业期刊中的最新文献。

3.其他学习资源：

授课教师将提供历届优秀实验设计方案及研究报告供学生参考和学习。

七、评分标准