基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的《水處理生物學(xué)》教學(xué)改革

李艷紅，曾鴻鵠，林 華

(桂林理工大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，廣西桂林541004)

《水處理生物學(xué)》課程是高等學(xué)校給排水工程專業(yè)指導(dǎo)委員會(huì)指定的給水排水專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)必修課，也是給排水科學(xué)與工程學(xué)科新課程體系中10門主干課程之一。桂林理工大學(xué)自1993年招收給水排水工程專業(yè)學(xué)生以來，一直極為重視《水處理生物學(xué)》的教學(xué)。如何使給排水科學(xué)與工程專業(yè)微生物學(xué)教學(xué)緊跟學(xué)科發(fā)展步伐，使學(xué)生在系統(tǒng)學(xué)習(xí)和掌握微生物學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)的同時(shí)，進(jìn)一步懂得將微生物學(xué)原理、技術(shù)和方法應(yīng)用于水處理工程實(shí)踐，我院給水排水工程教研室相關(guān)教師進(jìn)行了認(rèn)真研討，對(duì)《水處理生物學(xué)》的教學(xué)改革進(jìn)行了一些探索，以適應(yīng)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需求。

一 選用高水平的教材，重視系統(tǒng)的微生物學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)

教材是教學(xué)的基本工具，是體現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的知識(shí)載體，主導(dǎo)教學(xué)方向。給排水工程專業(yè)的很多專業(yè)課程中如水污染控制、水處理新技術(shù)等的教學(xué)內(nèi)容是建立在微生物學(xué)基本理論和基礎(chǔ)知識(shí)之上的。所以，使學(xué)生打好堅(jiān)實(shí)的微生物學(xué)基礎(chǔ)是本課程的重要任務(wù)。只有掌握了科學(xué)原理，才能在水處理工程的實(shí)際應(yīng)用中有正確的判斷力，才能分析問題解決問題。因此，在教材的選擇上我們注重其微生物學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)性、系統(tǒng)性和豐富性，以培養(yǎng)學(xué)生較高的微生物學(xué)綜合素質(zhì)。近年來，我們一直選擇由清華大學(xué)顧夏聲教授等負(fù)責(zé)編寫《水處理微生物學(xué)》(第二版、第三版，第四版《水處理生物學(xué)》)為主要教材。該教材集全面與簡(jiǎn)明、基礎(chǔ)與前沿于一身，通過大量的圖示、表格和表解等形式使繁雜的內(nèi)容條理化、網(wǎng)絡(luò)化、簡(jiǎn)明化和形象化，使學(xué)生能花較少的時(shí)間獲得很大的收益——看得懂、理得清、記得牢、用得上。同時(shí)在教學(xué)過程中還注意補(bǔ)充一些優(yōu)秀的相關(guān)教材《污染控制微生物學(xué)》(任南琪，馬放等編著)、《環(huán)境微生物工程》(馬文漪，楊柳燕主編)等里面的教學(xué)內(nèi)容。此外，在教學(xué)過程中隨時(shí)通過網(wǎng)絡(luò)檢索、文獻(xiàn)查閱補(bǔ)充相關(guān)領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展及相關(guān)圖片，力圖使學(xué)生具有較為扎實(shí)的微生物基礎(chǔ)。

二 重視多媒體課件和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源的使用，利用現(xiàn)代教育技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)提高教學(xué)效率

近年來，各大學(xué)執(zhí)行的新教學(xué)計(jì)劃均在壓縮專業(yè)課學(xué)時(shí)，《水處理生物學(xué)》的理論學(xué)時(shí)一般設(shè)置在30～40學(xué)時(shí)左右，但涉及到的內(nèi)容十分廣泛，教學(xué)時(shí)間減少與教學(xué)內(nèi)容龐雜的矛盾日益突出［1］。使用傳統(tǒng)的黑板板書教學(xué)方式，大大限制了教學(xué)進(jìn)度和學(xué)生信息量的攝入。同時(shí)采用傳統(tǒng)教學(xué)方法時(shí)，由于缺乏直觀印象和感性認(rèn)識(shí)，盡管教師費(fèi)盡口舌，學(xué)生仍然對(duì)教學(xué)內(nèi)容不感興趣，教學(xué)效果不盡如人意。解決矛盾的最佳解決途徑就是設(shè)計(jì)制作CAI課件、采用多媒體教學(xué)來提高課堂授課效率和教學(xué)效果。尤其在信息化飛速發(fā)展的今天，互聯(lián)網(wǎng)提供了越來越豐富的網(wǎng)上教學(xué)資源。采用多媒體教學(xué)課件，可以下載美觀清晰的圖片，對(duì)于抽象的理論內(nèi)容采用圖解加動(dòng)畫的方式，可以方便教師進(jìn)行理論講授。

采用這種現(xiàn)代化教學(xué)手段，可以為教學(xué)提供豐富、直觀的感性材料，滿足本門課程大容量、高速地傳遞教學(xué)信息，如在講授微生物的形態(tài)部分時(shí)，用五顏六色的菌體形態(tài)圖片使微生物由看不見到看得清;在講授基因工程時(shí)，用多媒體給學(xué)生展示克隆羊“多莉”的誕生過程和能降解石油的超級(jí)微生物對(duì)受污染環(huán)境的修復(fù)效果等，使教學(xué)內(nèi)容形象生動(dòng)而容易理解，大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和教學(xué)效果。但在多媒體教學(xué)過程中也存在諸多需要改進(jìn)之處，如一部分同學(xué)反映課件的信息量大，學(xué)生記筆記的速度跟不上;使用多媒體時(shí)由于屏幕不斷刷新，大小標(biāo)題過多，影響學(xué)生的思路和對(duì)問題的全面了解等。對(duì)于這些問題需要的解決方法主要有教師在授課時(shí)控制好教學(xué)節(jié)奏、提示學(xué)生應(yīng)掌握的重點(diǎn)內(nèi)容，或多媒體課件和傳統(tǒng)板書結(jié)合，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)等。

三 改革實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，建立實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源數(shù)據(jù)庫

在我校的《水處理微生物學(xué)》實(shí)驗(yàn)課學(xué)時(shí)為10個(gè)學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目以往都是老三套，包括“細(xì)菌形態(tài)的觀察”、“微生物的染色”、“培養(yǎng)基的制備和滅菌”、“細(xì)菌總數(shù)的測(cè)定”等，學(xué)生反映說實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)置跟專業(yè)沒有很好的掛鉤，很多內(nèi)容就是重復(fù)中學(xué)時(shí)的一些操作，因此積極性不高，實(shí)驗(yàn)效果也不是很好。針對(duì)這種情況，我校利用中央與地方共建投入的一些經(jīng)費(fèi)，建成了數(shù)碼顯微互動(dòng)教室，并將“細(xì)菌形態(tài)的觀察”改為“活性污泥典型微生物形態(tài)的觀察”，通過從城市生活污水廠取回活性各異的好氧活性污泥，教師在教師機(jī)上捕捉典型的菌膠團(tuán)和原生動(dòng)物等的圖片，傳輸給學(xué)生觀看，并指導(dǎo)學(xué)生通過觀察，結(jié)合所學(xué)理論知識(shí)來評(píng)價(jià)活性污泥的活性。這既復(fù)習(xí)了課本知識(shí)，又具有較為濃厚的專業(yè)氣氛，讓學(xué)生受益匪淺，達(dá)到了實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論教學(xué)之間合理銜接，實(shí)驗(yàn)課與理論課內(nèi)容融會(huì)貫通的目的。同時(shí)，數(shù)碼顯微互動(dòng)教室擁有清晰的畫面和豐富的交互手段，通過計(jì)算機(jī)可實(shí)現(xiàn)圖像、語音的網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)師生間的直觀、即時(shí)、有效的交流，將講解、示教、觀察、問答、討論、測(cè)試和監(jiān)督等各個(gè)環(huán)節(jié)有機(jī)地結(jié)合在一起，是實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式的一個(gè)飛躍，對(duì)改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式和提高教學(xué)質(zhì)量具有積極的意義。

對(duì)于實(shí)驗(yàn)教材，我校根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際條件和設(shè)備，針對(duì)性的編著出版了配套的實(shí)驗(yàn)，教材《水處理實(shí)驗(yàn)技術(shù)》，除了必做的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目外，還收編了20余個(gè)微生物實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，內(nèi)容由淺入深，涵括了基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和分子生物學(xué)方面的實(shí)驗(yàn)等，方便學(xué)生在課外進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)時(shí)參閱;同時(shí)，配備了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境，錄制了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)視頻，為學(xué)生提供了越來越豐富的網(wǎng)上教學(xué)資源，學(xué)生可以在中心網(wǎng)站上察看實(shí)驗(yàn)課程;中心配有多媒體教室和微機(jī)室，方便教師進(jìn)行實(shí)驗(yàn)理論講授、學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)M、數(shù)據(jù)處理、撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告以及提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告等，充分保證了信息平臺(tái)和網(wǎng)絡(luò)資源的有效利用。網(wǎng)絡(luò)信息平臺(tái)的運(yùn)用和多媒體教學(xué)手段的廣泛采用，調(diào)動(dòng)學(xué)生的參與意識(shí)，為實(shí)驗(yàn)技術(shù)的學(xué)習(xí)、討論提供自由探索的空間。

四 全面開放實(shí)驗(yàn)室，重視創(chuàng)新人才培養(yǎng)

為了更好地培養(yǎng)本科生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)造能力，實(shí)驗(yàn)室實(shí)行全方位開放，實(shí)驗(yàn)室安裝有網(wǎng)絡(luò)門禁系統(tǒng)，能方便的監(jiān)測(cè)到進(jìn)出實(shí)驗(yàn)室人員使用實(shí)驗(yàn)室的記錄。有意進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室從事實(shí)驗(yàn)研究的學(xué)生，只要填寫《本科生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室使用申請(qǐng)表》，相關(guān)老師簽字同意，即可申請(qǐng)到一張門卡，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)。在從事《水處理生物學(xué)》教學(xué)過程中，支持和鼓勵(lì)本科生盡早介入專業(yè)領(lǐng)域，在指導(dǎo)教師引導(dǎo)下根據(jù)自己的興趣選擇大學(xué)生立項(xiàng)課題或直接參與教師的研究課題，完成創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)實(shí)施，進(jìn)行相對(duì)獨(dú)立的探索研究。在教師潛移默化的指導(dǎo)下，我校每屆均有不少學(xué)生在學(xué)習(xí)本課程時(shí)即進(jìn)行相關(guān)的大學(xué)生科技立項(xiàng)，并獲得學(xué)校的獎(jiǎng)勵(lì)，如本人指導(dǎo)的《高鹽度廢水優(yōu)勢(shì)降解俊篩選及固定化技術(shù)研究》、《高濃度氨氮廢水短程硝化—厭氧氨氧化試驗(yàn)研究》、《包埋固定化混合菌株處理高鹽度工業(yè)廢水》等均獲得校級(jí)大學(xué)生科技立項(xiàng)二等獎(jiǎng)。

五 創(chuàng)建“科研與教學(xué)相結(jié)合”的理論課教學(xué)方式

樹立“優(yōu)化課內(nèi)、強(qiáng)化課外”意識(shí)，創(chuàng)建“科研與教學(xué)相結(jié)合”的教學(xué)方式，將科研成果融入日常教學(xué)。如在講解“微生物的馴化與保藏”等內(nèi)容的時(shí)候，將我校教師多年來的科研成果“高鹽度采油廢水生物處理技術(shù)研究與應(yīng)用”(該成果獲得了2009年廣西科技進(jìn)步獎(jiǎng))中的馴化和誘變育種高效降解菌的過程和成果如馴化方案是如何確定的，對(duì)數(shù)配水馴化新方法是如何提出的，高效菌是如何培育的等詳細(xì)的講授給學(xué)生聽，并將科研過程中用數(shù)碼顯微鏡拍到的微生物馴化演變過程展示給學(xué)生觀看，如有一些指示性原生動(dòng)物在馴化過程中形成胞囊又慢慢的適應(yīng)環(huán)境，恢復(fù)原狀的過程，加深了學(xué)生對(duì)相關(guān)內(nèi)容的理解。使教學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與科研、工程、社會(huì)應(yīng)用項(xiàng)目密切聯(lián)系，充分體現(xiàn)基礎(chǔ)與前沿的有機(jī)結(jié)合，培養(yǎng)了學(xué)生的科研意識(shí)和研究興趣，鍛煉他們的科研創(chuàng)新能力，也實(shí)現(xiàn)教學(xué)和科研訓(xùn)練的緊密結(jié)合。在“科研與教學(xué)相結(jié)合”的潛移默化影響下，多名本科生對(duì)難降解高鹽度廢水的處理產(chǎn)生了濃厚的興趣，結(jié)合該科研項(xiàng)目完成了畢業(yè)論文和畢業(yè)設(shè)計(jì)，其中一名畢業(yè)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)—《某油田石油廢水處理工程設(shè)計(jì)》獲2006屆全國優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)。

六 以高水平的平臺(tái)建設(shè)為契機(jī)，進(jìn)一步提高教學(xué)水平

近年來，我校給水排水工程專業(yè)及相關(guān)的環(huán)境工程專業(yè)的學(xué)科建設(shè)取得了較為豐碩的成果，《水污染控制工程》被教育部確認(rèn)為國家精品課程建設(shè)項(xiàng)目，實(shí)驗(yàn)室被確認(rèn)為廣西區(qū)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(桂科計(jì)字〔2007〕65號(hào)文);廣西唯一的本科給水排水工程專業(yè)確認(rèn)為廣西區(qū)高校重點(diǎn)建設(shè)專業(yè)，并于2008年5月通過了建設(shè)部本科專業(yè)教育評(píng)估;我院張學(xué)洪教授負(fù)責(zé)的“水污染控制實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心”被批準(zhǔn)為2008年度國家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)單位(教高函〔2009〕5號(hào))。這些高水平平臺(tái)的建設(shè)，為更新教學(xué)儀器設(shè)備提供了雄厚的資金，為本門課程的教學(xué)水平進(jìn)一步提高奠定了良好的基礎(chǔ)，也為應(yīng)用型人才的培養(yǎng)創(chuàng)造了有利的條件。

［1］何 冰.水處理生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探討［J］.實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2011，30(6):306-308.

［2］宋廣文，陳曉娜.多媒體教學(xué)的特點(diǎn)、問題與對(duì)策［J］.當(dāng)代教育科學(xué)，2011(24):50-51.