環(huán)境工程專業(yè)微生物學(xué)實驗教學(xué)的探索研究

李姍蔓 易麗娟 鄧輝

石河子大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 新疆石河子 832003

環(huán)境工程專業(yè)微生物學(xué)實驗教學(xué)的探索研究

李姍蔓 易麗娟 鄧輝

石河子大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 新疆石河子 832003

根據(jù)目前本科微生物學(xué)教學(xué)實踐中存在的問題，結(jié)合環(huán)境工程專業(yè)背景，從教學(xué)內(nèi)容、手段、安全及考核機(jī)制等方面探討，并提出改進(jìn)措施，旨在突出實驗教學(xué)的開放性和應(yīng)用性，為培養(yǎng)創(chuàng)新型就業(yè)型專業(yè)人才奠定基礎(chǔ)。

微生物學(xué)實驗；環(huán)境工程專業(yè)；多媒體教學(xué)

10.3969/j.issn.1671-489X.2013.12.123

作者：李姍蔓，環(huán)境評估與管理專業(yè)理學(xué)碩士，助理實驗師，主要從事環(huán)境影響評價研究。

環(huán)境微生物學(xué)作為我國高等院校環(huán)境類專業(yè)的必修科目，是一門多學(xué)科交叉的綜合性、實踐性及技術(shù)性很強(qiáng)的重要課程。隨著生物科學(xué)技術(shù)在眾多領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展日益革新和壯大，這門前沿科學(xué)無疑成為研究和解決當(dāng)今環(huán)境問題的新途徑、新武器[1]。微生物學(xué)實驗技術(shù)作為理論知識與工程應(yīng)用的聯(lián)結(jié)紐帶，鼓舞著專業(yè)人才的科學(xué)創(chuàng)新思維，極大地推動環(huán)境化學(xué)、污染控制工程等領(lǐng)域的發(fā)展[2]。通過微生物學(xué)實驗技能的系統(tǒng)講解和演練，指導(dǎo)環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生掌握一門實用的生物實驗操作技能，培養(yǎng)其實驗設(shè)計和動手能力，有效促進(jìn)知識的遷移和轉(zhuǎn)化，較好地服務(wù)于該專業(yè)本科生未來的科研活動和工程實踐。

面對國家全面開展素質(zhì)教育、大力培養(yǎng)創(chuàng)新型就業(yè)型人才的發(fā)展方向，各大高等院校堅持以提高本科教學(xué)質(zhì)量，推進(jìn)教學(xué)、科研、實踐相結(jié)合，根據(jù)學(xué)校條件和專業(yè)背景，建立與社會服務(wù)相融合的特色教育，為培育更具專業(yè)素養(yǎng)和社會競爭力的應(yīng)用型人才而努力[3]。微生物學(xué)實驗作為訓(xùn)練專業(yè)人才基礎(chǔ)操作技能的實用型課程，同環(huán)境工程專業(yè)領(lǐng)域有著重要的關(guān)聯(lián)性和輔助性，因而成為各高等院校環(huán)境類專業(yè)的重要發(fā)展學(xué)科[4]。同時，由于微生物學(xué)特有的微觀性、精密性和抽象性，環(huán)境專業(yè)學(xué)生微生物學(xué)相關(guān)知識和興趣的薄弱，使得教師對該課程整個教學(xué)過程的設(shè)計和把握顯得尤為重要。而傳統(tǒng)的微生物學(xué)實驗教學(xué)活動普遍存在諸多缺陷和需要改進(jìn)的問題，比如：教材教學(xué)資源的陳舊滯后；教學(xué)理論與實際問題聯(lián)系不緊密；學(xué)生積極性、重視程度不高；缺乏課程考核制度；等等。因此，筆者根據(jù)以往教學(xué)經(jīng)歷及同行反饋意見，對環(huán)境工程專業(yè)微生物學(xué)實驗課程進(jìn)行一系列設(shè)計和改進(jìn)，在此進(jìn)行簡單總結(jié)論述。

1 開放式多元化實驗教學(xué)

傳統(tǒng)的微生物學(xué)實驗教學(xué)中，如細(xì)菌染色、培養(yǎng)基配制和滅菌、菌種分離培養(yǎng)、物理化學(xué)因素對微生物生長影響的觀察等，大都屬于驗證性實驗，著重于強(qiáng)化理論理解和掌握操作流程，未能充分調(diào)動學(xué)生的積極性和創(chuàng)新性，對未來畢業(yè)設(shè)計和就業(yè)中面對實際問題造成不利影響[5-6]。開放式實驗教學(xué)講究內(nèi)容、形式、地點(diǎn)的開放，除了增加設(shè)計性實驗的比重，比如各類環(huán)境中（不同空氣、土壤或水中）微生物的接種、培養(yǎng)和測定，完全可以由學(xué)生自主設(shè)計實驗方案，準(zhǔn)備實驗藥品和所需設(shè)備，教師幫助其審核實驗方案的合理性，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲凶黠L(fēng)，認(rèn)真分析實驗結(jié)果，從實驗操作過程中尋找和總結(jié)不同結(jié)果的原因[7]。為此，實驗教師需要注意配備多余培養(yǎng)基或菌液等，對于實驗過程中的失誤或其他影響造成的異常情況，提供修正和彌補(bǔ)的機(jī)會，給予學(xué)生相對自由的實驗空間和條件。同時，可以適當(dāng)拓展設(shè)計性實驗，加入觀摩性實驗環(huán)節(jié)，比如安排實驗與環(huán)境工程專業(yè)實習(xí)體系相結(jié)合，讓學(xué)生自主選擇污水處理廠或者環(huán)境監(jiān)測站等相關(guān)單位，提前接觸認(rèn)知實習(xí)的對象，通過觀察污水廠水質(zhì)變化情況、取樣環(huán)節(jié)及污水處理流程的切身體驗，了解活性污泥中微生物的作用和反應(yīng)原理[8]。

在課程學(xué)時的安排上，教師及時安排學(xué)生對被培養(yǎng)菌種的觀察和記錄時間，提前布置下次實驗內(nèi)容，保證各實驗小組方案的設(shè)計和討論時間。另外，在條件允許的情況下，鼓勵學(xué)生加入教師主持的相關(guān)課題，拓寬專業(yè)思路，從而對想繼續(xù)專業(yè)深造和進(jìn)行科研工作的學(xué)生起到積極的促進(jìn)和引導(dǎo)作用。

2 武裝課程背景，緊跟前沿?zé)狳c(diǎn)

依托環(huán)境工程專業(yè)教學(xué)體系，本科環(huán)境微生物學(xué)課程的要求尚屬理論學(xué)習(xí)水平，重在掌握操作過程的原理和流程，與實際工程項目的要求相差甚遠(yuǎn)；又鑒于大多數(shù)生物工程技術(shù)仍處在實驗室探索研發(fā)階段，或者依附其他行業(yè)生產(chǎn)和研發(fā)，純生物工程行業(yè)的人才需求并未擴(kuò)大，而純微生物學(xué)專業(yè)就業(yè)面相對較窄，屬于輔助性專業(yè)課程，所以學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和主動性不夠高[9]。

首先，從環(huán)境微生物課程相關(guān)理論及實驗教材上講，避免沿用陳舊的教學(xué)材料，借助現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)多媒體技術(shù)拓展課堂內(nèi)容，選擇和側(cè)重與實際問題接軌的內(nèi)容，將國內(nèi)外微生物科學(xué)技術(shù)的前沿進(jìn)展呈現(xiàn)給學(xué)生。教師還可以在原有的課程里增設(shè)環(huán)境生物技術(shù)課程、環(huán)境污染生物修復(fù)技術(shù)等，掌握生物工程在相同的技術(shù)原理下在不同環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用，將理論知識和基本技能得到延伸和拓展。同時，鼓勵和督促教師自身不斷學(xué)習(xí)，掌握最新的專業(yè)動態(tài)，保持開闊的眼界和與時俱進(jìn)的科研精神，通過分享國內(nèi)外生物技術(shù)熱點(diǎn)和相關(guān)科技文獻(xiàn)，激發(fā)學(xué)生探索創(chuàng)新的求學(xué)態(tài)度，增強(qiáng)對所學(xué)專業(yè)的就業(yè)信心。

3 理論教學(xué)與實際案例相結(jié)合

將實際生產(chǎn)生活的相關(guān)知識點(diǎn)融入課堂教學(xué)中，指導(dǎo)學(xué)生在課外有選擇地參與趣味性微生物小實驗，諸如自制酸奶、酒釀、泡菜等利用微生物發(fā)酵原理的日常食物，對常見菌種如真菌、大腸桿菌等作觀察和分析等，通過將微生物原理生活化、生動化，發(fā)揮學(xué)生主觀能動性，使其在體驗微生物與日常生產(chǎn)生活奇妙關(guān)系的同時，將所學(xué)技能融會貫通。在微生物學(xué)實驗教學(xué)的整個過程中，堅持“學(xué)生主導(dǎo)，教師為輔”的原則，放手讓學(xué)生從參與準(zhǔn)備實驗（培養(yǎng)基的制備、滅菌、接種等）到全程設(shè)計和操作，通過自行準(zhǔn)備實驗器具，自主安排實驗時間，熟練微生物實驗基本物品的配備、操作及其應(yīng)用。當(dāng)實驗遇到困難受阻，鼓勵學(xué)生通過調(diào)研和查閱相關(guān)案例文獻(xiàn)來分析和解決問題，啟發(fā)其創(chuàng)新性和設(shè)計性思維，幫助其產(chǎn)生一定的責(zé)任感和成就感，為今后獨(dú)立參與相關(guān)工作奠定基礎(chǔ)。

4 充分利用多媒體教學(xué)手段

依托學(xué)?，F(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)教育教學(xué)系統(tǒng)，把目前互聯(lián)網(wǎng)上優(yōu)秀的微生物實驗教學(xué)資源或者教師自制的視頻、音頻、圖片等收集和整理起來，以多角度、動態(tài)清晰的方式將實驗的全過程提前展現(xiàn)給學(xué)生，豐富了原本枯燥的實驗內(nèi)容，彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)及演示的不足，從而提高課堂教學(xué)質(zhì)量[10]。筆者特別推薦將多媒體網(wǎng)絡(luò)資源實施在實驗預(yù)習(xí)階段，尤其對于菌種的分離、接種、平板涂布劃線法等環(huán)節(jié)，配合影像資料，更能寓教于樂，讓他們在實驗預(yù)習(xí)過程中即能得到充分的引導(dǎo)，更加直觀、形象地領(lǐng)會到實驗操作的要領(lǐng)。如果在條件允許的情況下，在后期的實驗考核中，教師可以有選擇地進(jìn)行攝像記錄、動態(tài)試卷等，這樣更加客觀而真實地反映學(xué)生的實際操作能力，進(jìn)而提高課程考核效率。

5 嚴(yán)格保證教學(xué)實驗安全

隨著高校實驗室建設(shè)的大力投入，實驗教學(xué)質(zhì)量的要求提升，實驗室的各項安全管理事宜也顯得尤為重要。為保證教學(xué)科研順利有序地進(jìn)行，保證校內(nèi)師生人身財產(chǎn)安全，加強(qiáng)實驗室設(shè)備及藥品的安全教育和管理，以防各類事故的發(fā)生[11]。高校微生物學(xué)實驗課程主要涉及生物安全、化學(xué)品安全、電氣安全、紫外線輻射及消防安全等。例如：實驗室酒精分類較多，用于清潔雙手的酒精棉球、浸泡鑷子（需沾取氯化汞溶液、75%乙醇等化學(xué)試劑）的酒精溶液等，要求實驗教師嚴(yán)格配制和區(qū)別標(biāo)注，防止混用造成不必要的污染，用后及時洗手消毒，未用完的菌種和培養(yǎng)基等合理保存并記錄使用情況；無菌操作過程中，關(guān)閉門窗，嚴(yán)控課堂紀(jì)律，不得進(jìn)行與實驗無關(guān)的講話、走動、吃東西等行為，防止雜菌污染；紫外照射滅菌過程中，清理超凈工作臺附近人員及物品，避免輻射傷害，以及臭氧對呼吸道的刺激；對于實驗室經(jīng)常使用的高壓滅菌鍋、酒精燈等，要規(guī)范安裝及操作，定期檢查儀器表盤、維修記錄，發(fā)現(xiàn)異常及時修理，以免發(fā)生爆炸、火災(zāi)等事故。

6 完善考核制度，培養(yǎng)獨(dú)立創(chuàng)新思維

傳統(tǒng)的“課程預(yù)習(xí)—實驗講解及演示—分組操作—記錄實驗結(jié)果—評定實驗報告”教學(xué)模式，不能夠全面、清晰地考察學(xué)生的基礎(chǔ)操作和應(yīng)用能力。就石河子大學(xué)目前的實驗教學(xué)條件看（2個超凈工作臺、8臺顯微鏡、4個分光光度計等使用情況），儀器設(shè)備明顯不足，造成學(xué)生在分組實驗（4人/組）的情況下，得不到充分鍛煉的機(jī)會，導(dǎo)致部分學(xué)生積極性不夠，缺乏獨(dú)立思考能力。另外，部分高校實驗課程的成績是依附于理論課程中的，沒有單獨(dú)的學(xué)分考評，學(xué)生的重視程度不夠，往往造成眼高手低，動手能力差，實驗收效難以保證[12]。因此，本文堅持“強(qiáng)化操作能力，弱化抽象理論”的考核方案，實行“預(yù)習(xí)設(shè)計（10%）+實驗完成情況（30%）+單獨(dú)實驗操作（30%）+實驗設(shè)計方案答辯（10%）+實驗報告（20%）”的評分標(biāo)準(zhǔn)，在促進(jìn)學(xué)生提高實驗?zāi)芰椭匾暢潭鹊耐瑫r，優(yōu)化教學(xué)反饋，便于教師更全面更具體地了解授課效果，調(diào)整教學(xué)計劃、側(cè)重點(diǎn)、難易程度等。

7 結(jié)束語

對于環(huán)境工程專業(yè)本科生，其微生物學(xué)實驗操作技能的提高，以及對日后實際問題的分析和解決能力的提高都不是短期內(nèi)能達(dá)到的，這需要相關(guān)專家和教師根據(jù)自身經(jīng)歷，提出寶貴的整改方案，供同行們不斷實踐、總結(jié)和切磋，更科學(xué)更有效地實施教學(xué)活動[13]。本文對該門課程教學(xué)內(nèi)容、方式、安全措施及課程考核的探索改進(jìn)，打破了傳統(tǒng)實驗教學(xué)的局限性，堅持將提高學(xué)生的實踐操作能力貫穿于整個教學(xué)過程，旨在搭建環(huán)境專業(yè)類背景下微生物學(xué)理論和實踐的橋梁，強(qiáng)化和拓展學(xué)生的專業(yè)實踐能力和創(chuàng)新能力，為后續(xù)學(xué)生完成相關(guān)畢業(yè)論文起到輔導(dǎo)作用，對其在未來工作崗位上應(yīng)對相關(guān)生物學(xué)實驗、分析和研究探索提供一個很好的認(rèn)識和鍛煉機(jī)會。

[1]梁璐怡,胡寶蘭,朱亮,等.環(huán)境微生物學(xué)實驗教學(xué)模式改革[J].實驗技術(shù)與管理,2012,29(9)∶126-128,131.

[2]曲娟娟,金羽,程茁,等.淺談微生物實驗教學(xué)改革[J].黑龍江科技信息,2008(27)∶226.

[3]游少鴻,劉杰,林華.環(huán)境工程微生物學(xué)素質(zhì)教育的探究[J].當(dāng)代教育理論與實踐,2012,4(11)∶15-17.

[4]周群英,王仕芬.環(huán)境工程微生物學(xué)[M].北京∶高等教育出版社,2009.

[5]高冬梅,張民生,洪波.環(huán)境微生物綜合實驗教學(xué)的改革和實踐[J].實驗室科學(xué),2011,14(3)∶53-55.

[6]焦迎春,王虹,謝占玲,等.環(huán)境微生物開展設(shè)計性實驗教學(xué)模式的初探[J].科技資訊,2012(20)∶197.

[7]姬曉娜,曹文平.關(guān)于開放環(huán)境微生物實驗教學(xué)方法的探討[J].實驗室科學(xué),2010,13(3)∶34-35.

[8]張根林,魯建江,易麗娟,等.環(huán)境工程專業(yè)實習(xí)體系的構(gòu)建[J].中國現(xiàn)代教育裝備,2012(1)∶81-83.

[9]童英林,袁永平,陶雪琴.《環(huán)境微生物學(xué)》課程教學(xué)改革的思考[J].中國科技信息,2011(15)∶176-177.

[10]高冬梅,王秀海,洪波.環(huán)境微生物實驗演示影像庫及教學(xué)實踐[J].實驗科學(xué)與技術(shù),2011,9(3)∶146-148.

[11]劉慧玲,楊世平,溫崇慶,等.高校微生物學(xué)實驗室安全的關(guān)鍵控制點(diǎn)分析[J].實驗技術(shù)與管理,2012,29(11)∶198-199,213.

[12]劉敬勇,羅建中,黃紹松,等.環(huán)境類本科專業(yè)環(huán)境微生物實驗教學(xué)改革初探[J].廣東工業(yè)大學(xué)學(xué)報∶社會科學(xué)版,2007,7(S1)∶152-155.

[13]熊尚凌,毛芝娟,張捷,等.環(huán)境微生物學(xué)實驗研究性教學(xué)改革探討[J].浙江萬里學(xué)院學(xué)報,2012,25(3)∶110-112.

Research on Teaching Environmental Engineering Microbiology Experimental Course

Li Shanman, Yi Lijuan, Deng Hui

Considering the existing problems of environmental microbiology teaching in universities, this article will discuss the teaching effectiveness of microbiology experimental course set in the profession of environmental engineering in the aspect of teaching content,method, safety and assessment mechanism within the course, and provide the recommendations for improving the teaching effectiveness as well. The purpose of this article will highlight the importance of openness and applicability in experimental teaching and lays the foundation for cultivating innovative-type and employment-dominant graduates.

microbiology experiment; environmental engineering; multimedia teaching

G642.423

B

1671-489X(2013)12-0123-03

book=125,ebook=65