基于個性化教育的環(huán)境工程微生物學(xué)課程教學(xué)改革

張芳

摘 要 基于個性化教育的理念，對環(huán)境工程微生物學(xué)的課程教學(xué)進行了改革。結(jié)合獨立學(xué)院的學(xué)生特點和專業(yè)培養(yǎng)目標有針對性地選擇教學(xué)內(nèi)容；為學(xué)生設(shè)計綜合性實驗；實驗教學(xué)中注重形式的多樣化，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力；采用綜合、客觀的指標體系評價學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。以上措施體現(xiàn)了個性化教育在環(huán)境工程專業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 個性化教育 環(huán)境工程微生物學(xué) 微生物實驗

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A

0 引言

華中科技大學(xué)文華學(xué)院從2005年開始探索實施個性化教育的思想和理念，并通過培育學(xué)科專業(yè)特色、量身定做個性化培養(yǎng)計劃、加強實踐教學(xué)環(huán)節(jié)、實施針對性教學(xué)、設(shè)置潛能導(dǎo)師、營造個性化教育的環(huán)境氛圍等途徑，實施個性化教育。①八年以來，學(xué)院的個性化教育取得了豐碩的成果。作為學(xué)院的重點培育本科專業(yè)，環(huán)境工程專業(yè)也基于個性化教育的理念，開展了多項課程教學(xué)改革的實踐。

環(huán)境工程微生物學(xué)作為環(huán)境工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，其教學(xué)目的從傳統(tǒng)的教育理念來說，應(yīng)該滿足“全面發(fā)展”的要求，即要保證學(xué)生從總體上掌握有關(guān)微生物的基礎(chǔ)理論及微生物在環(huán)境工程領(lǐng)域應(yīng)用的相關(guān)知識；從個性化教育的角度考慮，則應(yīng)該滿足不同知識基礎(chǔ)、不同發(fā)展意向的學(xué)生的不同要求，為學(xué)生今后可能的發(fā)展方向創(chuàng)造有益的條件。受課程的特點和實際教學(xué)條件的限制，環(huán)境工程微生物學(xué)的個性化教育不可能為每位學(xué)生量身定制教學(xué)計劃，但教學(xué)過程的實施可在現(xiàn)有條件的基礎(chǔ)上，盡量實現(xiàn)多樣化。

1 教學(xué)內(nèi)容的選擇

環(huán)境工程專業(yè)的課程體系中沒有生物化學(xué)和微生物生理學(xué)等課程，學(xué)生并不具備微生物學(xué)的理論基礎(chǔ)知識，在學(xué)習(xí)環(huán)境工程微生物學(xué)這門課程中關(guān)于微生物的生理和生態(tài)的內(nèi)容時，可能會覺得有一定的難度。環(huán)境工程微生物學(xué)的內(nèi)容廣泛，一味追求課程內(nèi)容的覆蓋面可能會強化課程的理論性，導(dǎo)致教學(xué)內(nèi)容泛而不精，教學(xué)效果欠佳。②獨立學(xué)院以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為根本出發(fā)點，倡導(dǎo)實施個性化教育。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)對課程的教學(xué)內(nèi)容進行有針對性的取舍，而不要求面面俱到。

從培養(yǎng)應(yīng)用型人才的角度出發(fā)，對微生物的生理和生態(tài)的內(nèi)容盡量簡化，著重于環(huán)境工程實踐中的微生物原理，如利用微生物降解污水中污染物質(zhì)、處理廢氣和廢渣、進行環(huán)境監(jiān)測等方面的原理。獨立學(xué)院的學(xué)生中也有一部分對基礎(chǔ)理論和考研抱有興趣，僅依靠教材上的理論知識則明顯不夠，則為這部分學(xué)生指定生物化學(xué)、微生物生理學(xué)和細胞生物學(xué)等方面的參考書進行自學(xué)。

2 實驗教學(xué)的改革

2.1 實驗內(nèi)容的改革

環(huán)境工程微生物學(xué)課程的實驗設(shè)置一般偏重于基礎(chǔ)的微生物實驗操作，如光學(xué)顯微鏡的操作及微生物形態(tài)的觀察、細菌的革蘭氏染色、培養(yǎng)基的配制與滅菌及細菌的培養(yǎng)等，與微生物在環(huán)境工程中的應(yīng)用關(guān)系不大。本課程通過優(yōu)化實驗內(nèi)容，結(jié)合實驗推進課程的個性化教育。③從現(xiàn)實條件出發(fā)，課程實驗不可能以師生一對一的方式來實現(xiàn)個性化教學(xué)，只能在實驗室條件允許的情況下，最大程度地實現(xiàn)實驗內(nèi)容的多樣化。④

為此，設(shè)計了綜合性實驗“環(huán)境中的微生物取樣及觀測”，包含微生物在環(huán)境中分布的調(diào)查、微生物的取樣、顯微鏡的操作及微生物形態(tài)觀察、實驗總結(jié)和匯報。由學(xué)生分組在課外查閱資料，結(jié)合現(xiàn)有的條件制定實驗方案，經(jīng)教師審核后可實施。要求每組學(xué)生從不同的環(huán)境中取得至少三份微生物樣品，帶回實驗室進行檢測。通過取樣，學(xué)生可以了解到微生物在環(huán)境中的分布情況，并通過多個取樣點的比較，找到適合微生物生存的環(huán)境。如池塘邊水中的樹枝和石塊、農(nóng)田里肥沃的土壤、衛(wèi)生間里常被忽視的角落、發(fā)霉的食物等。

微生物在專業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用是環(huán)境工程專業(yè)關(guān)注的重點。根據(jù)“污水生物處理的基本原理”的內(nèi)容，還可以為學(xué)生安排與污水處理相關(guān)的實驗內(nèi)容，為水污染控制的課程教學(xué)打下基礎(chǔ)。可選取活性污泥法和生物膜法這兩種常見的污水生物處理方法，設(shè)計“活性污泥法和生物膜法處理有機廢水”的實驗。由學(xué)生設(shè)計實驗方案，經(jīng)教師認可后，利用實驗室的污水處理設(shè)備模型培養(yǎng)活性污泥和微生物膜，并進行有機廢水處理的實驗。通過測定COD等指標來評價處理效果，并通過顯微鏡觀察活性污泥和生物膜中微生物的形態(tài)。這樣的綜合性實驗包括了微生物的培養(yǎng)、廢水的獲取、微生物形態(tài)觀察和細菌計數(shù)等方面的內(nèi)容，同時，測定COD等水質(zhì)指標的操作可進一步鞏固學(xué)生的化學(xué)實驗?zāi)芰?，還能對水處理的流程形成深刻的印象。

2.2 實驗教學(xué)方式的改革

傳統(tǒng)的教學(xué)方式中，該課程的實驗教學(xué)往往是學(xué)生按照教師給定的實驗方案進行實驗，然后抄寫實驗講義上的實驗原理、儀器及試劑、實驗步驟、注意事項，再加上對實驗結(jié)果的簡單記錄構(gòu)成實驗報告。

本課程對綜合性實驗“環(huán)境中的微生物取樣及觀測”提出了更高的要求。學(xué)生需要根據(jù)教師的要求制訂實驗方案、選擇取樣點、取樣、帶回實驗室檢測，并將取樣和準備原材料的過程、通過顯微鏡觀察到的微生物的照片和實驗結(jié)論匯總成實驗報告，以小組為單位用ppt進行展示，并在各組之間就取樣和觀測過程中的問題進行交流。這樣的實驗方式不僅鍛煉了學(xué)生進行基礎(chǔ)操作的能力，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還有利于學(xué)生的組織能力、協(xié)作能力和表達能力的培養(yǎng)。⑤

“環(huán)境中的微生物取樣及觀測”是學(xué)生必須要掌握的基礎(chǔ)實驗，而“活性污泥法和生物膜法處理有機廢水”的教學(xué)過程則體現(xiàn)出個性化教育的特點。在微生物的培養(yǎng)、微生物形態(tài)觀察和細菌計數(shù)以及污水處理效果的評價等實驗內(nèi)容之外，留給學(xué)生機動開展實驗的時間。在機動實驗時間內(nèi)，要求所有的學(xué)生必須到實驗室進行實驗，但實驗內(nèi)容和方案可以根據(jù)學(xué)生自身的學(xué)習(xí)情況和意愿來確定。對實驗內(nèi)容和基礎(chǔ)儀器操作不太熟悉的學(xué)生可以選擇重復(fù)之前的實驗操作步驟，⑥鞏固微生物基礎(chǔ)實驗的技能；對前期實驗內(nèi)容已經(jīng)熟悉并且有興趣進一步進行實驗的學(xué)生，可根據(jù)教師的建議，延長污水處理系統(tǒng)的運行時間，跟蹤觀察系統(tǒng)中微生物類群的變化，直到系統(tǒng)中出現(xiàn)比較高等的微生物；或?qū)μ幚硐到y(tǒng)的出水投加殺菌劑，并通過檢測殺菌前后水中的微生物量來評價殺菌的效果。

3 考核方式的改進

課程成績的考核方式與教學(xué)方式密切相關(guān)。環(huán)境工程微生物學(xué)原有的成績評定方法是按照期末考試的卷面成績、課堂考勤的平時成績以及實驗報告成績分別按一定比例折合后相加得到的，這樣的成績評定方式只能反映學(xué)生對書本知識死記硬背的能力和對已經(jīng)給出的實驗步驟的重復(fù)能力，不能作為評價個性化教育成果的標準。

改進后的考核方式綜合考慮到學(xué)生的考試卷面成績、分組實驗的動手能力、各組實驗報告展示中的ppt制作能力、口頭表達能力、組織協(xié)調(diào)能力、在機動實驗時間內(nèi)選擇的實驗項目類型、在機動實驗中表現(xiàn)出的思維敏捷性和自主性等因素，體現(xiàn)評價指標的綜合性、客觀性，也更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，鼓勵學(xué)生改變在高中時就養(yǎng)成的“死讀書、多做題”的學(xué)習(xí)習(xí)慣，從個人的興趣愛好和學(xué)業(yè)規(guī)劃出發(fā)，在課程教學(xué)允許的范圍內(nèi)，最大程度地促進學(xué)生個性的發(fā)展。

4 小結(jié)

以個性化教育的理論為基礎(chǔ)，通過有針對性地選擇教學(xué)內(nèi)容、對實驗教學(xué)的內(nèi)容和方式進行調(diào)整、對評價學(xué)習(xí)效果的指標體系進行改進，實施了環(huán)境工程微生物學(xué)的課程教學(xué)改革。實踐證明，在環(huán)境工程微生物學(xué)的課程教學(xué)過程中，針對不同知識基礎(chǔ)和不同發(fā)展規(guī)劃的學(xué)生，采用個性化的教學(xué)手段，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，發(fā)掘?qū)W生的潛能，改進教學(xué)的效果。

基金項目：華中科技大學(xué)文華學(xué)院教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程項目（編號：2011cjyz05）

注釋

① 劉獻君.高等學(xué)校個性化教育初探[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2004.1.

② 張逸飛.《環(huán)境工程微生物技術(shù)》課程項目化教學(xué)改革與實踐[J].科技資訊，2001.1.

③ 李春光.《環(huán)境工程微生物學(xué)》課程教學(xué)改革的探討[J].鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院學(xué)報（社會科學(xué)版），2012.31（5）.

④ 邵繼海，魏祥東，周細紅，等. “質(zhì)量工程”背景下的環(huán)境工程微生物學(xué)實驗教學(xué)改革探索[J].生物學(xué)雜志，2010.27（3）.

⑤ 王哲.環(huán)境工程微生物學(xué)課堂教學(xué)改革的體會[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008.36（36）.

⑥ 代群威，楊麗君，李瓊芳.環(huán)境工程微生物學(xué)實驗教學(xué)新探-污水生物處理過程中微生物的簡單分析[J].高教研究，2011.3.