環(huán)境工程微生物學(xué)實驗教學(xué)的改革實踐

王士芬　施鼎方　唐賢春　周群英

摘要：根據(jù)課程知識要點和實驗教學(xué)的特點，進行實驗項目資源建設(shè)，精心設(shè)計實驗項目，增加綜合性設(shè)計性實驗，加強實踐教學(xué)環(huán)節(jié)和技能訓(xùn)練，重視教材建設(shè)，不斷提高實驗教學(xué)質(zhì)量，積極培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的人才。

關(guān)鍵詞：實驗教學(xué)；技能訓(xùn)練；創(chuàng)新能力

實驗教學(xué)對學(xué)生的創(chuàng)新能力和實踐能力的培養(yǎng)具有極為重要的作用。創(chuàng)新能力主要體現(xiàn)在學(xué)生具有發(fā)現(xiàn)問題、描述問題以及能找到解決問題的方法，即表現(xiàn)在科學(xué)與知識的創(chuàng)新層面。實驗教學(xué)為學(xué)生提供了一個相對能自由發(fā)揮的平臺和空間，學(xué)生在實驗室可以感受發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的過程，有利于形成創(chuàng)新思維的良好習(xí)慣，有助于提高實驗技能和創(chuàng)新能力。

一、重視實驗課程建設(shè)精心設(shè)計實驗項目

在教學(xué)中，根據(jù)課程知識要點和實驗教學(xué)的特點，進行實驗項目資源建設(shè)，其目的是不斷推動實驗教學(xué)的研究和開發(fā)，探索實驗課程與實驗內(nèi)容的改革，開展實驗內(nèi)容與方法、實驗技術(shù)與方法的研究。環(huán)境工程微生物學(xué)實驗課程屬于環(huán)境科學(xué)和環(huán)境工程等專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課(獨立設(shè)課)。針對實驗特點和實驗資源的實際情況，以學(xué)科發(fā)展為背景，以學(xué)生能力培養(yǎng)為核心，以教學(xué)理論為指導(dǎo)，根據(jù)實驗的系統(tǒng)性、層次性(復(fù)合性)和綜合性等原則，去完成實驗項目的設(shè)置和內(nèi)容的不斷更新。將相關(guān)的實驗技術(shù)整合，開設(shè)綜合性設(shè)計性實驗，這樣，可以使實驗的連貫性和復(fù)雜性讓學(xué)生進入研究性實驗狀態(tài)，雖然感到有難度甚至壓力，但隨之而來的是一種前所未有的學(xué)習(xí)動力，從而達到提高學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力的目的，推進綜合素質(zhì)教育。

教學(xué)方法與手段服務(wù)于教學(xué)內(nèi)容。實驗項目的建立、實施和改進，一方面根據(jù)教學(xué)大綱的要求去調(diào)整或更新，同時也離不開與學(xué)生的交流與溝通。在師生共同參與的前提下，改革、實施各項實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，并經(jīng)常開展教學(xué)研究活動，探索實驗教學(xué)與學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)在規(guī)律，不斷更新、補充實驗內(nèi)容(教材建設(shè))，積極建設(shè)、制定實驗項目，充分發(fā)揮實驗教學(xué)環(huán)節(jié)在培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新精神和開拓能力中的作用。從而使教師更加明確地認(rèn)識到崗位責(zé)任的重要：教師必須教會學(xué)生掌握學(xué)科必備的基本知識和實踐能力；指導(dǎo)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)的知識去解決實際問題；引領(lǐng)學(xué)生去大膽探索，具備良好的科學(xué)素養(yǎng)。

二、加強智能與技能訓(xùn)練

現(xiàn)代科技發(fā)展的一個顯著趨勢就是高度綜合化和整體化。實驗過程由簡單實驗過渡到綜合性訓(xùn)練。整個過程以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力為重點，對學(xué)生進行較全面的智能與技能訓(xùn)練。實驗將基礎(chǔ)理論、技能訓(xùn)練與環(huán)境實踐相結(jié)合，對于提高實驗教學(xué)水平、探求實踐教學(xué)方法等方面具有重要意義。

1、優(yōu)化實驗內(nèi)容適應(yīng)創(chuàng)新要求

實驗中，通過對學(xué)科前沿知識的介紹，引入能夠反映環(huán)境領(lǐng)域的現(xiàn)代科技成果的實驗技術(shù)和方法，激發(fā)學(xué)生探究知識的興趣。綜合性實驗的目的是探索未知，其過程是從理論一實驗一發(fā)現(xiàn)問題一描述問題一分析(解決)問題，其結(jié)果是不確定的。需要學(xué)生主動去探索、去觀察和研究，以達到多樣性的學(xué)習(xí)方式，提高學(xué)習(xí)素質(zhì)和綜合能力。2007年春夏之際，太湖、巢湖等發(fā)生了水體富營養(yǎng)化，我們將該水樣作為實驗材料結(jié)合在了實驗中，豐富了實驗內(nèi)容，并將教學(xué)實驗與環(huán)境實踐的結(jié)合落實到了實處。尤其對學(xué)生來說，得到了較全面的智能與技能訓(xùn)練，加深了對造成水體富營養(yǎng)化的原因以及危害性的了解，既是一種知識的積淀，更能認(rèn)識到所學(xué)專業(yè)的重要性和肩負(fù)的責(zé)任，可以從中得到教益和成長。

教學(xué)中，將“API 20E細菌鑒定系統(tǒng)”組合在微生物的分離培養(yǎng)實驗中。API細菌鑒定系統(tǒng)(API System)的建立對原有的實驗內(nèi)容是一次更新和提高，并能使學(xué)生接觸到環(huán)境中必須解決的實際問題。該實驗的設(shè)計實際上也依賴于環(huán)境治理對該項目的需求，因為在環(huán)境治理中經(jīng)常會涉及到微生物(主要是細菌)集群等有關(guān)問題，API 20E細菌鑒定實驗可以使學(xué)生在學(xué)到新的實驗技術(shù)的同時，也能讓學(xué)生了解該知識領(lǐng)域的動向。并為學(xué)生的后續(xù)課程和從事科研、實踐提供必要的基礎(chǔ)。實驗增加了密度和難度，實驗提高了教學(xué)效率和水平。

2、強化實踐環(huán)節(jié)提高綜合能力

環(huán)境工程微生物學(xué)實驗項目中涉及到生物相的觀察項目，與環(huán)境生態(tài)有密切的關(guān)系。實驗中學(xué)生憑借已有的知識去發(fā)現(xiàn)以前來曾接觸過的環(huán)境問題。對一個特定的沒有現(xiàn)成答案的水樣(實驗材料)進行分析、提出見解乃至解決方案。此過程需要具備豐富的想象力、好奇心與良好的知識遷移能力，需要較強的創(chuàng)新意識和思維能力。這項實驗很好地將基礎(chǔ)知識與實驗、實踐聯(lián)系起來，相互滲透，在實驗中取得了顯著的效果。如遇到突發(fā)事件，也可用以上方法去了解水體中的微生物組成，去分析說明問題，并提出建議或提供解決實際問題的方法，此過程簡單、直觀，又能說明問題。但要完成這項實驗，必須具備環(huán)境微生物學(xué)的基礎(chǔ)知識，尤其是熟悉和掌握環(huán)境微生物形態(tài)學(xué)方面的有關(guān)信息，才能比較準(zhǔn)確地觀察和識別不同類群的微生物種類，然后作出判析、得出結(jié)論。這是通過實踐培養(yǎng)其設(shè)計實驗、組織實驗、運用知識的能力的體現(xiàn)。通過多層次的實驗教學(xué)，幫助學(xué)生將知識融會貫通，學(xué)生從中親自感受、理解知識產(chǎn)生和發(fā)展的過程，對培養(yǎng)、形成創(chuàng)新思維的能力和習(xí)慣大有幫助?？蛇M一步提高觀察能力和分析問題的能力，提高理論聯(lián)系實際的開拓能力。

三、打造精品教材不斷提高和完善實驗教學(xué)體系

《環(huán)境工程微生物學(xué)》教材歷經(jīng)40多年，經(jīng)過幾代人的努力，完成了從原先的講義到高等教育出版社出版的一、二、三版的過渡，2008年出版的第三版教材在第二版(面向21世紀(jì)課程教材)的基礎(chǔ)上，作者根據(jù)長期的教學(xué)成果的積累，結(jié)合學(xué)科發(fā)展，并汲取國內(nèi)外環(huán)境工程微生物學(xué)的科研成果、教學(xué)經(jīng)驗，進一步完善和發(fā)展，實現(xiàn)教學(xué)和實驗內(nèi)容與學(xué)科發(fā)展水平一致。此教材被評為2008年度精品教材。

教材強調(diào)在繼承基礎(chǔ)知識和基本理論的前提下，保持環(huán)境工程微生物學(xué)領(lǐng)域傳統(tǒng)內(nèi)容基本不變，將微生物學(xué)新的科技理論、應(yīng)用技術(shù)等納入教材中。這對系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和從事相關(guān)的研究具有重要的指導(dǎo)意義。尤其對于實現(xiàn)綜合化教學(xué)，可以很好地將基礎(chǔ)知識與實驗、實踐聯(lián)系起來，在教學(xué)中取得了顯著的效果。實驗教學(xué)是理論結(jié)合實際的重要途徑，也是一種模擬環(huán)境對于理論知識的應(yīng)用。教材內(nèi)容與環(huán)境實際、科學(xué)研究融會貫通，大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和實驗積極性，在這過程中，還要盡可能使學(xué)生接觸到最新的科學(xué)技術(shù)，了解發(fā)展趨勢及動態(tài)，增強學(xué)生適應(yīng)社會發(fā)展和科技進步的要求。所以對教材內(nèi)容優(yōu)化、組合，拓寬基礎(chǔ)知識外延，引入能夠反映現(xiàn)代科技成果的理論、實驗技術(shù)和方法，這無論是對于知識的綜合性還是拓寬專業(yè)口徑都是至關(guān)重要的。通過教學(xué)實踐，真正實現(xiàn)以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的新型教學(xué)形式。體現(xiàn)出以知識和基本技能為基礎(chǔ)性內(nèi)容、創(chuàng)新能力培養(yǎng)為中心內(nèi)容的實驗教學(xué)體系。

責(zé)任編輯：文和平