《環(huán)境工程微生物學(xué)》設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的開設(shè)

阮 琴，金 楊，張萍華

(浙江師范大學(xué)化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，浙江金華 321004)

環(huán)境工程微生物學(xué)是環(huán)境科學(xué)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)必修課［1-4］，它以微生物學(xué)為基礎(chǔ)，是生命科學(xué)和環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)的交叉學(xué)科，具有極強(qiáng)的實(shí)踐性和應(yīng)用性?！董h(huán)境工程微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)》作為實(shí)現(xiàn)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，對(duì)于鞏固微生物學(xué)基本理論知識(shí)、培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用微生物技術(shù)分析、解決環(huán)境問題的能力及開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力至關(guān)重要。如何培養(yǎng)學(xué)生擁有適應(yīng)社會(huì)發(fā)展要求的能力，是當(dāng)前高等教育關(guān)注的熱點(diǎn)之一［5-6］。在諸多能力培養(yǎng)的教育實(shí)踐中，以“使學(xué)生成為自己知識(shí)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)者”為教育目的的教育理念受到普遍的關(guān)注［7］。2007年教育部印發(fā)了關(guān)于實(shí)施高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程(質(zhì)量工程)的通知［8］，對(duì)高等學(xué)校的人才培養(yǎng)提出了新的要求，提出實(shí)踐教學(xué)與人才培養(yǎng)模式改革創(chuàng)新是質(zhì)量工程的一個(gè)重要建設(shè)內(nèi)容。2012年1月10日教育部等部門又聯(lián)合發(fā)布關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)新形勢(shì)下高校實(shí)踐育人工作的若干意見，要求各高校要把實(shí)踐教學(xué)方法改革作為專業(yè)建設(shè)的重要內(nèi)容，重點(diǎn)推行基于問題、基于項(xiàng)目、基于案例的教學(xué)方法和學(xué)習(xí)方法，加強(qiáng)綜合性實(shí)踐科目設(shè)計(jì)和應(yīng)用。為提高實(shí)驗(yàn)課教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，在《環(huán)境工程微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)》教學(xué)中增加設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，由學(xué)生自主設(shè)計(jì)方案并完成實(shí)驗(yàn)。

1 設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)開設(shè)的必要性

《環(huán)境工程微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)》涉及的范圍較廣，包括基礎(chǔ)微生物學(xué)技術(shù)、現(xiàn)代微生物學(xué)技術(shù)、環(huán)境微生物監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)技術(shù)、污染物微生物處理與資源化技術(shù)等諸多領(lǐng)域。《環(huán)境工程微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)》是2010級(jí)環(huán)境科學(xué)專業(yè)的新開課程，是為適應(yīng)能力培養(yǎng)要求由《環(huán)境微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)》發(fā)展而來。在之前開設(shè)的環(huán)境微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)主要側(cè)重于基礎(chǔ)微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)，內(nèi)容稍顯簡(jiǎn)單，缺乏專業(yè)特點(diǎn)，無法滿足環(huán)境工程微生物教學(xué)要求，學(xué)生體會(huì)不到微生物在污染控制中的作用［9］。新開設(shè)的環(huán)境工程微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課時(shí)有了較大的增加，從原來環(huán)境微生物實(shí)驗(yàn)的36課時(shí)增加到新課程的48課時(shí)，為設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的開設(shè)提供了部分實(shí)驗(yàn)時(shí)間的保證。

基于以上原因，對(duì)原有的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行了重新編排與設(shè)計(jì)，把原先的基礎(chǔ)微生物實(shí)驗(yàn)技能貫穿到“從環(huán)境中分離四大類微生物”這條主線中，包括培養(yǎng)基的配制、環(huán)境微生物檢測(cè)分離與培養(yǎng)、細(xì)菌的染色技術(shù)、絲狀微生物的觀察、酵母菌觀察與大小測(cè)定、微生物對(duì)有機(jī)物的降解與轉(zhuǎn)化、環(huán)境因素對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響，讓學(xué)生在這條主線中學(xué)習(xí)與鍛煉微生物學(xué)的基本實(shí)驗(yàn)技能，通過這條主線的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生基本能掌握微生物實(shí)驗(yàn)技能，并對(duì)環(huán)境微生物的概念有比較深入的了解。然而這條主線的實(shí)驗(yàn)都是在老師的指導(dǎo)下完成，且由于微生物有培養(yǎng)的過程，部分內(nèi)容需要由老師完成，學(xué)生對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程了解得不夠透徹，很難發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)造性。在此基礎(chǔ)上，引入設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，要求學(xué)生自己查找資料，確定實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，運(yùn)用已學(xué)的相關(guān)知識(shí)和技能，對(duì)實(shí)驗(yàn)材料、儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)步驟等進(jìn)行設(shè)計(jì)并實(shí)施，最后對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是學(xué)生根據(jù)某一專題的目的要求，是一個(gè)發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的探究式學(xué)習(xí)的過程。在這一過程中，學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主體，而老師是指導(dǎo)者［10］。

2 設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)過程

2.1 設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的布置及設(shè)計(jì)報(bào)告的撰寫

微生物基礎(chǔ)部分實(shí)驗(yàn)結(jié)束前，即設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)實(shí)施前一月給學(xué)生布置設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)任務(wù)。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)講究靈活性和個(gè)性化原則，以學(xué)生為主體，自主設(shè)計(jì)、完成實(shí)驗(yàn)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果作出評(píng)價(jià)，教師從實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理的各個(gè)環(huán)節(jié)為學(xué)生服務(wù)。方案設(shè)計(jì)為2人一組，自行組合，學(xué)生根據(jù)個(gè)人興趣自主選題，內(nèi)容要求貼近生產(chǎn)、生活實(shí)際和研究熱點(diǎn)，學(xué)生利用課余時(shí)間查閱資料，并完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)報(bào)告。

2.2 設(shè)計(jì)方案的可行性論證及競(jìng)標(biāo)

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)報(bào)告完成后進(jìn)行設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的可行性論證(開題報(bào)告答辯)。為保障設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行，特邀請(qǐng)學(xué)科組老師一起參與學(xué)生設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)方案的可行性論證。要求每組同學(xué)以ppt形式介紹小組的選題思路、設(shè)計(jì)方案、所采用的實(shí)驗(yàn)材料與實(shí)驗(yàn)方法等，介紹完畢由整個(gè)實(shí)驗(yàn)班級(jí)同學(xué)和老師們對(duì)其實(shí)驗(yàn)方案的各方面進(jìn)行提問、分析與討論，為提高學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的質(zhì)量，引進(jìn)競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，在可行性論證同時(shí)進(jìn)行方案的競(jìng)標(biāo)。從設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性、可操作性等方面選擇50%～60%的選題中標(biāo)，中標(biāo)的設(shè)計(jì)方案在設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目成績(jī)中有適當(dāng)加分。沒有中標(biāo)的小組只能加入到中標(biāo)小組組成新的團(tuán)隊(duì)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)實(shí)施階段，每個(gè)團(tuán)隊(duì)人數(shù)為3～4人。通過設(shè)計(jì)方案的答辯，讓全班同學(xué)有個(gè)相互學(xué)習(xí)與提高的過程，而引入競(jìng)標(biāo)機(jī)制，有利于學(xué)生充分發(fā)揮主動(dòng)性與積極性。

2.3 中標(biāo)設(shè)計(jì)方案的實(shí)施

中標(biāo)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目首先要求各小組根據(jù)論證答辯中提出的問題進(jìn)行修改與完善后，才能進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室開展實(shí)驗(yàn)，為配合學(xué)生順利完成設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，實(shí)驗(yàn)室實(shí)行全天性開放，學(xué)生自己準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)材料，自行開展實(shí)驗(yàn)的全過程。由于前期經(jīng)過設(shè)計(jì)方案的準(zhǔn)備、答辯過程，學(xué)生對(duì)自己設(shè)計(jì)的項(xiàng)目有深入的思考，對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒎椒?、步驟有清晰的了解，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，基本能做到安排合理，能主動(dòng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的情況進(jìn)行修正、補(bǔ)充及完善自身的設(shè)計(jì)方案，教師在其中只起到引導(dǎo)的作用。

2.4 設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的答辯與考核

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)完成后，要求每位學(xué)生以論文格式完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，撰寫的重點(diǎn)放在對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的整理、歸納、統(tǒng)計(jì)和分析上。每個(gè)小組要對(duì)項(xiàng)目的進(jìn)行情況及實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行匯報(bào)答辯，答辯會(huì)后學(xué)生根據(jù)評(píng)審老師及同學(xué)們的意見進(jìn)行實(shí)驗(yàn)論文的最后修改，并定稿上交。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目成績(jī)占課程總成績(jī)的30%，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的成績(jī)由以下幾部分組成:方案設(shè)計(jì)20%，實(shí)驗(yàn)操作20%、實(shí)驗(yàn)態(tài)度與團(tuán)隊(duì)合作5%、實(shí)驗(yàn)結(jié)果10%、數(shù)據(jù)分析20%，實(shí)驗(yàn)答辯10%，實(shí)驗(yàn)論文15%。

3 結(jié)語

在2 a的實(shí)踐中，學(xué)生往往會(huì)把日常生活中感興趣的材料作為研究對(duì)象，如對(duì)日常飲用的不同廠家的礦泉水進(jìn)行檢測(cè)和評(píng)價(jià);選擇學(xué)生宿舍、校園、教室、食堂、超市等不同生活場(chǎng)所，監(jiān)測(cè)細(xì)菌、酵母和霉菌總數(shù)，了解整個(gè)校區(qū)的環(huán)境狀況與微生物的關(guān)系;不同品牌化妝品的衛(wèi)生狀況測(cè)試;活性污泥中原生動(dòng)物與微生物群落構(gòu)成調(diào)查等等，這些項(xiàng)目與生活、生產(chǎn)息息相關(guān)，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性，同時(shí)也加強(qiáng)了他們的環(huán)境衛(wèi)生意識(shí)。

《環(huán)境工程微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)》在大學(xué)二年級(jí)的第二學(xué)期開設(shè)，在低年級(jí)的學(xué)生實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)不多，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目相當(dāng)于一個(gè)課題實(shí)驗(yàn)，其開設(shè)能讓學(xué)生充分利用已學(xué)的實(shí)驗(yàn)技能進(jìn)行科研素質(zhì)的培養(yǎng)，通過開設(shè)設(shè)計(jì)性自選實(shí)驗(yàn)，鍛煉學(xué)生查閱文獻(xiàn)的能力，拓展了學(xué)生的視野，給學(xué)生動(dòng)手和動(dòng)腦的機(jī)會(huì)，既是對(duì)原有微生物實(shí)驗(yàn)技能的鞏固與加強(qiáng)，也有利于學(xué)生建立起較深刻的微生物學(xué)觀點(diǎn)，并將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)和防治環(huán)境污染中，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立的思維能力、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、百折不撓的工作作風(fēng)，相互協(xié)作的團(tuán)隊(duì)精神，勇于開拓的創(chuàng)新意識(shí)。同時(shí)學(xué)生在設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的基礎(chǔ)上還積極申報(bào)校級(jí)、院級(jí)的學(xué)生課題，如楊梅果與楊梅葉對(duì)微生物的抑制效果研究、稻蝗腸道真菌的除草成分研究、校內(nèi)常見植物三葉草內(nèi)生菌的提取、分離及鑒定等，并成功獲得立項(xiàng)，開啟了學(xué)生的科研之路。

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