關(guān)于環(huán)境微生物學(xué)實驗教學(xué)改革的幾點想法

黃玉茜，韓 梅，孫軍德，劉靈芝，肖亦農(nóng)

(沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)土地與環(huán)境學(xué)院，遼寧 沈陽 110866)

環(huán)境微生物學(xué)是把微生物學(xué)的理論、技術(shù)和方法應(yīng)用于環(huán)境污染治理和環(huán)境保護(hù)方面，并與農(nóng)業(yè)微生物、工業(yè)微生物和醫(yī)學(xué)微生物等學(xué)科相互滲透交叉，但又彼此獨立的一門綜合性較強(qiáng)的邊緣學(xué)科。作為環(huán)境工程、環(huán)境科學(xué)等專業(yè)的基礎(chǔ)主干課，其實驗內(nèi)容是理論課的重要組成部分［1-2］。環(huán)境微生物學(xué)實驗是一門實踐性及應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科，其獨特的研究方法和手段已廣泛地滲透到現(xiàn)代生命科學(xué)的各個領(lǐng)域，是環(huán)境類專業(yè)中十分重要的基礎(chǔ)實驗課［3］。高等教育改革一直是高校教育者探索的課題，作為高等教育改革的重要組成部分—實驗教學(xué)的改革，也在各高校中轟轟烈烈地進(jìn)行著［4］。但由于歷史原因，實驗教學(xué)存在較多問題，因此其改革可以說是一項復(fù)雜的工程，它涉及到師資隊伍、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式等多方面的工作［5］。本文結(jié)合本單位的實際工作情況，總結(jié)了目前環(huán)境微生物學(xué)實驗教學(xué)現(xiàn)狀，并對實驗課改革提出幾點想法，以期達(dá)到提高實驗課教學(xué)效果的目的。

1 環(huán)境微生物學(xué)實驗教學(xué)現(xiàn)狀

1.1 實驗技術(shù)隊伍構(gòu)成不合理

目前高校實驗技術(shù)隊伍雖然擔(dān)負(fù)著沉重的實驗教學(xué)任務(wù)，但存在著學(xué)歷普遍較低、知識結(jié)構(gòu)陳舊、理論水平不高、進(jìn)修培訓(xùn)少等問題，大多只能完成一般性的常規(guī)實驗教學(xué)任務(wù)。實驗技術(shù)隊伍中高學(xué)歷、高職稱的比例偏小，幾乎沒有學(xué)科帶頭人參與實驗教學(xué)工作。整個實驗師資隊伍層次偏低、實力不足。而實驗室人員職稱評定不被重視、工資待遇較低、進(jìn)修培訓(xùn)機(jī)會較少的現(xiàn)狀，不但影響實驗室人員業(yè)務(wù)水平的提高，也阻礙了高學(xué)歷、高職稱人員的流入。雖然上述問題早已被提出，也取得了一些改進(jìn)，但一直沒有得到很好的解決。

1.2 實驗內(nèi)容陳舊、教學(xué)方法落后

實驗內(nèi)容幾十年一貫制的現(xiàn)象相當(dāng)嚴(yán)重，陳舊的實驗內(nèi)容、落后的實驗儀器設(shè)備，使學(xué)生浪費了不少時間去學(xué)習(xí)一些過時的實驗技術(shù)，因而不利于他們了解和掌握現(xiàn)代的先進(jìn)科學(xué)實驗技術(shù)。

在教學(xué)方法上，傳統(tǒng)的實驗教學(xué)方法多為驗證性的，一般學(xué)生在實驗前對結(jié)果已知，只是按實驗指導(dǎo)書或教師的要求，使用規(guī)定的儀器或設(shè)備完成規(guī)定的實驗內(nèi)容，然后，按規(guī)定的格式完成實驗報告，這種單一的實驗教學(xué)模式影響了學(xué)生積極參與實驗的興趣，對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)也是極為不利的。

1.3 實驗考核制度單一化

一直以來由于受實驗教學(xué)從屬于理論教學(xué)的影響，環(huán)境微生物學(xué)實驗考核制度沒有得到足夠的重視，考核主要是“重結(jié)果，輕實踐”。長期形成的只憑實驗報告給出實驗成績的方法，難以調(diào)動學(xué)生的積極性，使學(xué)生養(yǎng)成了只重視實驗報告的習(xí)慣。有些學(xué)生甚至編造實驗數(shù)據(jù)，弄虛作假，不注重自己實驗素質(zhì)的提高，因此單純根據(jù)實驗報告來評定成績，這種考核流于形式，不能反映學(xué)生的實際水平和教學(xué)效果［6-7］。

由此可見，以往的實驗教學(xué)難以培養(yǎng)學(xué)生對實驗的興趣，無法調(diào)動教師授課和學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，不能真正培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力。在課時逐漸減少，知識不斷更新，環(huán)境問題日益突出和生物技術(shù)不斷發(fā)展的今天，如何提高實驗教學(xué)師資隊伍的整體實力，巧妙安排實驗課程，以提高學(xué)生實驗的主動性和積極性，激發(fā)學(xué)生開放性思維，培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用知識分析問題和解決問題的能力，是非常值得思考的問題。

2 環(huán)境微生物學(xué)實驗教學(xué)改革的幾點想法

2.1 加強(qiáng)實驗教學(xué)隊伍的整體實力，優(yōu)化實驗教學(xué)資源配置

要提高實驗教學(xué)水平，人才是重要因素。加強(qiáng)實驗教學(xué)隊伍建設(shè)，首先要選拔具有高級技術(shù)職稱的優(yōu)秀教師擔(dān)任實驗教學(xué)帶頭人，作為實驗教學(xué)的領(lǐng)頭人應(yīng)具有專業(yè)理論水平、豐富的實驗教學(xué)經(jīng)驗和較強(qiáng)的科研管理能力;其次，要重點做好實驗教學(xué)隊伍的梯隊建設(shè)工作，做到老中青教師的傳幫帶工作;第三、要注重提高實驗教學(xué)隊伍的業(yè)務(wù)水平，建立定期的進(jìn)修制度，加強(qiáng)實驗教師與其他院校的學(xué)術(shù)交流與協(xié)作;第四、由專門從事理論教學(xué)的部分教師定期輪流兼職實驗教學(xué)，這是一種“多、快、好、省”地改進(jìn)實驗師資隊伍結(jié)構(gòu)的方法。這樣有助于理論和實驗教師之間的學(xué)術(shù)交流，避免有些理論教師只會紙上談兵的現(xiàn)象發(fā)生。

實驗室硬件建設(shè)是實驗教學(xué)的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是實驗教學(xué)改革的必要條件。為使實驗教學(xué)上規(guī)模，上水平必須要下大力氣，多投資金，改變實驗教學(xué)設(shè)備陳舊、落后、分散的狀況。首先，要按照“適當(dāng)引進(jìn)、檔次合理、配套實用”的原則，有計劃、分步驟地對實驗設(shè)備進(jìn)行更新?lián)Q代;其次，要規(guī)范實驗室的管理制度，在合理使用和養(yǎng)護(hù)實驗設(shè)備的前提下，提高實驗設(shè)備的利用率，在有限的使用時間內(nèi)充分發(fā)揮現(xiàn)有設(shè)備的效能［8］。

2.2 精心設(shè)計和優(yōu)化實驗教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)建模塊式實驗課程知識體系

我院環(huán)境微生物學(xué)實驗課程在本科三年級開設(shè)，僅有28學(xué)時，而環(huán)境微生物學(xué)涵蓋的實驗內(nèi)容豐富，大綱要求具有一定的深度和廣度，且和其他的課程存在交叉重疊，有的內(nèi)容和其他的課程有所重復(fù)。因此在課時相對較少的情況下，必須在內(nèi)容的選擇上有所取舍，注重使學(xué)生掌握課程的精髓。作為一門專業(yè)基礎(chǔ)實驗課，過去的實驗教學(xué)以內(nèi)容單一的驗證性實驗為主。這些實驗?zāi)莒柟虒W(xué)生在理論課上所學(xué)的知識，并能使學(xué)生掌握一些基本的實驗操作，有其合理的一面，但也存在實驗內(nèi)容陳舊重復(fù)等現(xiàn)象［9-10］。如在以往的實驗教學(xué)中，將顯微鏡的使用單獨作為一個獨立的實驗對學(xué)生進(jìn)行講授，但實際情況則是作為環(huán)境類專業(yè)的學(xué)生在其他課程的學(xué)習(xí)中已經(jīng)掌握了顯微鏡的使用方法。隨著實驗條件和實驗技術(shù)的不斷改善，有一些實驗內(nèi)容也明顯過時，如在以往的教學(xué)過程中，仍在講授如何制作棉塞、包扎移液管和三角瓶等實驗內(nèi)容，而這些實驗技術(shù)早已隨著新的實驗器材的應(yīng)用而顯得不合時宜。因此，對實驗內(nèi)容的進(jìn)一步精煉至關(guān)重要。結(jié)合環(huán)境微生物學(xué)理論課內(nèi)容調(diào)整實驗課的內(nèi)容，使其內(nèi)容既要保證普通微生物學(xué)的基礎(chǔ)實驗，又要體現(xiàn)環(huán)境微生物學(xué)的特色，以培養(yǎng)學(xué)生微生物4項基本實驗技術(shù)(顯微鏡觀察、無菌操作、純種分離和純種培養(yǎng))為核心，以精簡系統(tǒng)為原則，按照多層次遞進(jìn)式教學(xué)模式，精心選擇并逐步設(shè)計十余個實驗，旨在培養(yǎng)學(xué)生的實驗動手能力及初步的綜合分析解決問題的能力。

模塊式教學(xué)是近年來興起的一種新的教學(xué)形式，它把整個課程教學(xué)體系，按照教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目的的不同，分割成相對獨立的不同單元，在單元內(nèi)和單元之間可以圍繞整體教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行互動［11］。模塊式教學(xué)比較靈活，可以根據(jù)學(xué)科發(fā)展趨勢，增加新的教學(xué)內(nèi)容。明確了實驗教學(xué)目的，精煉了實驗教學(xué)內(nèi)容后，將環(huán)境微生物學(xué)實驗的內(nèi)容整合成3個模塊:即基礎(chǔ)性實驗?zāi)K、綜合性實驗?zāi)K和設(shè)計性實驗?zāi)K，構(gòu)建起“以基礎(chǔ)知識和基本技能為基本內(nèi)容，以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為核心內(nèi)容”的實驗教學(xué)新體系，使環(huán)境微生物學(xué)實驗更具科學(xué)性和系統(tǒng)性。

2.2.1 基礎(chǔ)性實驗?zāi)K 基礎(chǔ)性實驗?zāi)K由簡單的驗證與觀察實驗組成，內(nèi)容涵蓋了無菌操作技術(shù)、顯微觀察和測量技術(shù)、純種分離和培養(yǎng)技術(shù)、微生物制片和染色技術(shù)等，由指導(dǎo)教師詳盡地講解、示范和指導(dǎo)學(xué)生掌握微生物學(xué)的基本實驗操作。該模塊強(qiáng)化學(xué)生基本實驗技能，培養(yǎng)學(xué)生獨立進(jìn)行實驗的能力，啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識。通過此模塊的實驗教學(xué)，使學(xué)生能夠扎實系統(tǒng)地掌握環(huán)境微生物學(xué)研究的基本實驗方法和技術(shù)手段，熟悉常規(guī)儀器的使用，使學(xué)生具有初步的獨立自主實驗?zāi)芰Γ?2］。

2.2.2 綜合性實驗?zāi)K 綜合性實驗?zāi)K由2部分實驗組成，即土壤中各類微生物分離、活菌計數(shù)、形態(tài)觀察與純化;水中大腸菌群的檢測。該模塊內(nèi)容涵蓋了基礎(chǔ)性實驗?zāi)K的全部實驗技術(shù)，但又不是上一模塊所學(xué)內(nèi)容的簡單重復(fù)，而是將各項實驗內(nèi)容有機(jī)地結(jié)合在一起，其目的在于使學(xué)生能夠利用自己掌握的基本實驗技術(shù)，對一既定的實驗課題獨立自主地進(jìn)行分析和研究，進(jìn)一步提高學(xué)生的學(xué)習(xí)和科研能力，使其整體性、系統(tǒng)性思維能力得到提高。

2.2.3 設(shè)計性實驗?zāi)K 設(shè)計性實驗?zāi)K教學(xué)根據(jù)學(xué)生的興趣自主選題，內(nèi)容貼近生活、生產(chǎn)和研究的熱點。在環(huán)境微生物監(jiān)測實驗設(shè)計時，學(xué)生可以選擇最感興趣的材料作為研究對象，對日常飲用水、飲料進(jìn)行菌落總數(shù)測定;對紙幣、公交卡、電腦鍵盤和鼠標(biāo)等進(jìn)行監(jiān)測和評價;根據(jù)監(jiān)測結(jié)果利用理化因素對微生物生長的影響選擇相應(yīng)的消毒和滅菌方法改善日常用品和環(huán)境的衛(wèi)生狀況。通過該模塊的實驗教學(xué)，使知識融入到生活中，點燃學(xué)生學(xué)習(xí)和探索知識的激情，并提高了動手能力及分析問題、解決問題的能力［13］。

2.3 積極推進(jìn)實驗教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革

實驗教學(xué)方法采取集中—分組—開放式教學(xué)相結(jié)合的方式?；A(chǔ)性實驗?zāi)K主要采取集中教學(xué)，指導(dǎo)教師講授和學(xué)生動手實驗相結(jié)合，加強(qiáng)基本實驗技能操作。綜合性實驗?zāi)K主要采取分組式教學(xué)，4～6名學(xué)生一組，學(xué)生在實驗前充分預(yù)習(xí)，根據(jù)實驗?zāi)康慕o出實驗方案，經(jīng)指導(dǎo)教師檢查合格后進(jìn)行實驗，有利于培養(yǎng)學(xué)生的整體思維和團(tuán)隊合作能力。設(shè)計性實驗?zāi)K主要采取開放式教學(xué)，實驗時間和實驗內(nèi)容由學(xué)生自行選擇，確定選題后學(xué)生通過查閱資料，自主設(shè)計實驗方案，然后分組討論各個方案的可行性，最終確定實驗方案，列出實驗所需耗材清單。指導(dǎo)教師對方案進(jìn)行審閱，提出修改和補(bǔ)充意見，教師僅起到輔助作用，有利于培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力［14］。

在傳統(tǒng)的實驗教學(xué)中，教師結(jié)合標(biāo)本、切片、模型、掛圖等形式進(jìn)行講解，學(xué)生獨自使用顯微鏡觀察，這種教學(xué)手段簡單、枯燥、指導(dǎo)性和互動性差。現(xiàn)代實驗教學(xué)中可以采用數(shù)碼顯微互動實驗教學(xué)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由2部分組成，即圖像系統(tǒng)和雙向語音交流系統(tǒng)。圖像系統(tǒng)將教室中的所有顯微鏡連接在一起，從而實現(xiàn)顯微鏡畫面的單一、分組實時顯示，教師可以通過教師的顯微鏡和計算機(jī)輸出系統(tǒng)通過大屏幕直接動態(tài)講解每一張細(xì)菌涂片，并可以實現(xiàn)顯微鏡畫面選擇、圖像處理、圖像分析測量等功能。通過語音系統(tǒng)進(jìn)行雙向語音交流，可以針對全體學(xué)生，也可以針對某一學(xué)生，學(xué)生遇到問題可以隨時通過呼叫系統(tǒng)進(jìn)行呼叫，教師可以選擇通話模式與學(xué)生進(jìn)行交流，學(xué)生之間也可以進(jìn)行分組交流。學(xué)生和教師均可以對各自顯微鏡中的視野進(jìn)行拍照存儲。顯微鏡中還裝有LED指針系統(tǒng)，可在顯微鏡中指示圖像，使需要講解、討論的內(nèi)容一目了然，師生間的交流更直觀更有效［15］。

2.4 細(xì)化考核內(nèi)容，建立有效的實驗考核模式

考核是檢驗教學(xué)效果的重要手段，科學(xué)的考核辦法不僅能檢驗學(xué)生對理論知識的掌握程度和實際操作能力，更是促進(jìn)學(xué)生認(rèn)真做好實驗、提高解決問題的能力、培養(yǎng)創(chuàng)新能力的有效手段。為了客觀、公正、較全面衡量學(xué)生的微生物學(xué)實驗知識、操作能力和綜合素質(zhì)水平，改變期末一次性的考核辦法，建立多元實驗考核方法，細(xì)化考核操作要點及評分細(xì)則，可以采用多方面、多角度和多層次的考核來綜合評定實驗成績。實驗考核內(nèi)容包括實驗態(tài)度、實驗室常識、實驗報告、實驗操作技能、綜合性實驗答辯和設(shè)計性實驗論文等方面?？己艘c針對不同的實驗?zāi)K有所側(cè)重，基礎(chǔ)性實驗?zāi)K以操作考核為主，綜合性實驗?zāi)K以技能和答辯考核為主，設(shè)計性實驗?zāi)K以實驗論文撰寫為主。實驗成績由平時成績(20%)、實驗技能綜合實驗成績(30%)、設(shè)計性實驗成績(30%)和筆試成績(20%)4部分組成。平時成績由出勤率、實驗報告、實驗態(tài)度、實驗紀(jì)律和協(xié)作精神4方面組成，每方面各占5%。實驗技能綜合實驗考核，主要是對學(xué)生的各項基本操作技術(shù)進(jìn)行考察，側(cè)重于操作的熟練程度、動手能力和運(yùn)用實驗方法分析解決問題的能力測試。設(shè)計性實驗主要從學(xué)生的設(shè)計方案思路及具體的實驗操作、記錄、結(jié)果和實驗論文等方面綜合評分。這種考核方式的實施，加強(qiáng)了學(xué)生對實驗課的重視，避免了只根據(jù)實驗報告作為考核標(biāo)準(zhǔn)的單一性和片面性，增強(qiáng)了實驗考核的合理性、公平性和真實性，能夠較全面客觀地評價每一位學(xué)生的實際水平。

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