環(huán)境工程微生物實驗教學(xué)改革與探索

聶文杰 潘昊 宋世杰

摘 要：環(huán)境工程微生物學(xué)是環(huán)境工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，具有很強的實踐性和應(yīng)用性，但是由于種種傳統(tǒng)的原因，其實驗教學(xué)方面存在明顯的問題。結(jié)合環(huán)境工程微生物學(xué)的實驗教學(xué)特征，以培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新思維為目標(biāo)，通過優(yōu)化實驗教學(xué)內(nèi)容，改進教學(xué)方法，實行全過程質(zhì)量管理等對實驗教學(xué)進行改革與探索，以便進一步提高實驗教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：環(huán)境工程微生物學(xué);實驗教學(xué);改革;探索

中圖分類號：X172 ? 文獻標(biāo)志碼：A ? 文章編號：1002-2589（2015）26-0142-02

當(dāng)前環(huán)保事業(yè)成為經(jīng)濟發(fā)展新的增長點，同時亦推動了環(huán)境工程及相關(guān)技術(shù)的快速發(fā)展，社會急需具有工程應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力，且短時間內(nèi)能夠擔(dān)當(dāng)起治理環(huán)境污染重任的高級專業(yè)人才。近年來我國環(huán)境工程專業(yè)教育迅速發(fā)展，且《環(huán)境工程微生物學(xué)》是環(huán)境工程專業(yè)的一門核心專業(yè)基礎(chǔ)課[1]。該課程要求學(xué)生將理論與實踐相結(jié)合，需要大量的實驗來鞏固和加深學(xué)生對基本知識和基本技能的掌握與理解，但實驗教學(xué)的內(nèi)容過于偏重基礎(chǔ)，缺乏專業(yè)特點。因此，近年來我們對實驗教學(xué)進行改革與探索，重點放在培養(yǎng)學(xué)生獨立思考、觀察、分析和解決問題的能力，以提高學(xué)生的實驗水平，樹立實事求是的科學(xué)態(tài)度和工作作風(fēng)。

一、實驗教學(xué)改革的方法

（一）轉(zhuǎn)變思想觀念，提高微生物學(xué)實驗在教學(xué)體系中的地位

1.教師引導(dǎo)學(xué)生重視實驗教學(xué)

高校學(xué)生綜合素質(zhì)的提高需要理論教學(xué)和實驗教學(xué)相結(jié)合，離開了實驗的教學(xué)，學(xué)生的素質(zhì)不可能得到全面發(fā)展。要想提高實驗教學(xué)質(zhì)量，就需要教師從根本上轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教學(xué)觀念，對于《環(huán)境工程微生物學(xué)》這類實驗性及應(yīng)用性很強的學(xué)科，在教學(xué)過程中教師要深刻認(rèn)識到實驗教學(xué)對于工科學(xué)生的重要性，把實驗教學(xué)和理論教學(xué)擺在同等重要的位置上。在實驗過程中教師要對學(xué)生認(rèn)真負(fù)責(zé)，嚴(yán)格要求，同時也要引導(dǎo)學(xué)生重視實驗課程，使學(xué)生認(rèn)識到實驗教學(xué)在提高自己實驗操作水平、創(chuàng)新能力以及綜合素質(zhì)等方面具有非常重要的作用[2]。

2.學(xué)生自我重視實驗教學(xué)并能培養(yǎng)興趣

隨著人類不斷增長的物質(zhì)、文化和健康的需要，對環(huán)境的要求也越來越高，微生物技術(shù)作為環(huán)境保護、污染治理和保持生態(tài)平衡的一種重要手段，有著舉足輕重的作用。環(huán)境工程微生物學(xué)是在環(huán)境科學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門邊緣性學(xué)科，它為學(xué)生提供了廣泛的微生物學(xué)基礎(chǔ)知識和實驗操作技能[3]。所以學(xué)生應(yīng)該培養(yǎng)對微生物學(xué)實驗課程的興趣，重視微生物實驗課程，熟練地掌握必要的實驗技能，加深微生物技術(shù)在環(huán)境污染防治中的重要作用，養(yǎng)成理論聯(lián)系實際的作風(fēng)和獨立工作的能力，提高自身的專業(yè)素質(zhì)，為將來從事環(huán)境工程的研究工作打下堅實的基礎(chǔ)。

（二）實驗教學(xué)內(nèi)容的改革

1.在學(xué)生掌握基礎(chǔ)性實驗的前提下，增加一些創(chuàng)新性、綜合性較強的實驗

目前，環(huán)境工程微生物學(xué)課程的實驗仍以基礎(chǔ)性試驗為主，例如細(xì)菌形態(tài)的觀察、光學(xué)顯微鏡的操作、微生物的染色、細(xì)胞的計數(shù)、培養(yǎng)基的制備及滅菌等。因此，可以增加一些創(chuàng)新性和綜合性的實驗項目。例如，對我們?nèi)粘Ｉ钪械娘嬘盟梢赃M行水中細(xì)菌菌落總數(shù)的測定，來檢驗是否符合飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。這樣可以將理論與實際結(jié)合，在保證基本教學(xué)內(nèi)容的前提下，使得學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容融會貫通并加以活學(xué)活用，從而使實驗教學(xué)達到培養(yǎng)學(xué)生的實際操作能力和創(chuàng)新能力的效果。

2.針對專業(yè)特點，最大程度地實現(xiàn)實驗內(nèi)容多樣化

傳統(tǒng)的環(huán)境工程微生物學(xué)實驗在教學(xué)內(nèi)容上比較單一，這在很大程度上抑制了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。針對這一特點，必須在最大程度上豐富實驗內(nèi)容，以提高學(xué)生的積極性。如：首先制備各類培養(yǎng)基，然后采取不同的環(huán)境樣品接種培養(yǎng)，通過觀察菌落和個體形態(tài)，純化細(xì)菌，放線菌和霉菌，之后學(xué)生自己分離，將自己分離純化的菌種為材料進行后續(xù)實驗[2]。結(jié)合環(huán)境工程專業(yè)中處理廢水的設(shè)備和構(gòu)筑物，也可以進行微生物實驗來研究微生物資源處理的方法。

3.建立開放實驗室，拓展實驗內(nèi)容

由于課堂時間的限制，環(huán)境工程微生物學(xué)實驗課主要進行的是基礎(chǔ)實驗的訓(xùn)練。但是僅僅掌握基本的實驗技能根本滿足不了社會對環(huán)境工程專業(yè)人士的要求。因此，在不影響教學(xué)的情況下，建設(shè)開放型實驗，對學(xué)生進行專業(yè)技能就顯得非常必要[4]。沒有實驗教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時的限制，學(xué)生根據(jù)自己的興趣自主設(shè)計實驗內(nèi)容，不僅可以使學(xué)生鞏固基本知識和基本技能，還可以提高他們的創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)。

（三）教學(xué)方法的改進

1.注重實驗前準(zhǔn)備工作

傳統(tǒng)實驗課教學(xué)的教學(xué)形式大部分都是學(xué)生使用教師課前準(zhǔn)備好的實驗儀器及試劑，根據(jù)實驗指導(dǎo)書上的實驗步驟以及實驗注意事項等進行實驗，最后對實驗結(jié)果簡單處理就構(gòu)成了實驗報告，在整個實驗教學(xué)過程中學(xué)生不需要很多的思考[5]。在這種教學(xué)模式下，學(xué)生不能發(fā)揮主觀能動性，對實驗方法和內(nèi)容沒有深刻的印象，使學(xué)生逐漸養(yǎng)成了學(xué)習(xí)的惰性。針對這種情況，老師必須要求學(xué)生寫出預(yù)習(xí)報告及實驗方案（包括實驗?zāi)康?，原理，儀器，材料，方法，步驟）并且每個小組要能夠大致講解實驗?zāi)康?，原理，方法步驟及注意事項等。注重實驗前的準(zhǔn)備工作可以幫助學(xué)生養(yǎng)成一個好的習(xí)慣，也有助于實驗有效地完成。

2.重視應(yīng)用多媒體教學(xué)

微生物個體微小，肉眼難以看清，傳統(tǒng)實驗室沒有配備多媒體設(shè)備，老師在實驗課中的口頭講解，很難給學(xué)生留下深刻的感性認(rèn)識[5]。大多數(shù)學(xué)生完全按照授課老師的講述與操作演示依葫蘆畫瓢，這樣學(xué)生僅僅是機械被動地接受知識。這種教學(xué)形式完全沒有考慮學(xué)生的學(xué)習(xí)主觀能動性，不能加深學(xué)生對微生物的實驗操作規(guī)程的理解和實驗技巧的掌握。而多媒體課件教學(xué)具有很多優(yōu)點，如信息量大、直觀形象且生動、易于理解等，從而在教學(xué)中發(fā)揮重要作用。因此在環(huán)境工程微生物學(xué)實驗教學(xué)中，部分采用多媒體教學(xué)的方式，使微生物實驗的觀察和操作更加直觀、生動，從而使微生物學(xué)實驗課變得更有趣味性，激發(fā)學(xué)生思維[6]。

3.將理論知識用于實際中

環(huán)境工程微生物學(xué)是環(huán)境工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，在保證學(xué)生掌握相關(guān)基礎(chǔ)實驗理論知識的同時，應(yīng)該將理論知識用于實踐。例如，可以對學(xué)校周邊三里河的污水進行檢測和分析來確定自己周邊環(huán)境的質(zhì)量水平，也可以對我們平時的生活飲用水進行細(xì)菌菌落總數(shù)的測定，來判斷其是否符合飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。這樣對所學(xué)內(nèi)容的拓展和綜合運用，能夠滿足學(xué)生的研究熱情和創(chuàng)新欲望，把環(huán)境工程微生物學(xué)理論知識與實際相結(jié)合，提高學(xué)生應(yīng)用環(huán)境工程微生物學(xué)理論知識來分析和解決環(huán)境問題的能力。

（四）注重全過程管理，規(guī)范考核標(biāo)準(zhǔn)

在實踐教學(xué)過程中，全過程管理也是直接決定實驗成敗的關(guān)鍵[7]。在實驗過程中，學(xué)生根據(jù)選題進行文獻查閱，然后通過小組討論確定本組最終的實驗方案。要求在實驗方案中寫清實驗的技術(shù)路線，實驗方法以及需要的儀器、藥品及其相關(guān)的數(shù)量。指導(dǎo)老師依據(jù)實驗室的實驗條件進行審核每一個小組的實驗方案，只要是條件允許的實驗就可以完全按學(xué)生的方案進行。這樣學(xué)生對每一步實驗?zāi)茏龅叫闹杏袛?shù)，也迫切希望看到自己設(shè)計的實驗?zāi)軌蛴幸粋€完美的結(jié)果[7]。這一舉措極大促進了學(xué)生進行實驗的積極性，同時也培養(yǎng)了學(xué)生的獨立分析解決問題能力和同學(xué)之間互相協(xié)作意識;在實驗過程中，教師全程指導(dǎo)，遇到錯誤的實驗操作可以及時糾正，有問題及時解決，保證實踐過程的順利進行;同時通過整個過程的指導(dǎo)，老師對每位同學(xué)的實驗態(tài)度充分了解，這樣進行成績考核時可以做到有據(jù)可依，公平公正。最后總結(jié)報告的撰寫環(huán)節(jié)要求學(xué)生按照給定的模板進行規(guī)范撰寫，使學(xué)生初步了解研究性論文的撰寫方法，為后續(xù)其他的實踐環(huán)節(jié)及畢業(yè)論文的撰寫打下堅實的基礎(chǔ)[7]。傳統(tǒng)實驗課程考核方式注重實驗結(jié)果和實驗報告的準(zhǔn)確性，而不注重實驗細(xì)節(jié)及具體操作步驟，這種考核方式嚴(yán)重打擊了認(rèn)真動手操作學(xué)生的積極性，同時助長了學(xué)生抄襲實驗結(jié)果的陋習(xí)。對實驗教學(xué)環(huán)節(jié)進行過程考核和結(jié)果考核，既能夠?qū)W(xué)生實驗動手的技能、對實驗原理的理解以及對實驗疑難問題解析進行檢查，又能夠幫助老師發(fā)現(xiàn)實驗教學(xué)中的不足從而加以改進，提高教學(xué)質(zhì)量。在考核過程中不僅能夠加強學(xué)生的實驗技能，還可以使學(xué)生養(yǎng)成科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度[8]。

二、改革預(yù)期效果分析

通過對環(huán)境工程微生物課程綜合實踐環(huán)節(jié)的改革，提高了實驗課程效率及綜合實踐課程的效果，可以得到學(xué)生們的普遍支持與認(rèn)可。新實踐課程體系中，學(xué)生自己實際動手操作實驗的每一個步驟，教師僅起檢查和輔導(dǎo)示范的作用，能夠使每一位學(xué)生明白每一步實驗如何操作，培養(yǎng)了學(xué)生整體的實驗觀念和細(xì)心操作的習(xí)慣。新實踐課程體系的建立及學(xué)生主體地位的充分體現(xiàn)，很大程度上激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)熱情，使學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動性得到了提高。特別是實驗內(nèi)容的優(yōu)化和實驗方法的改進，夯實了學(xué)生的基本實驗技能，加深了學(xué)生對專業(yè)知識的理解，并且可以將實驗操作結(jié)合到應(yīng)用性試驗中，提高綜合運用知識、分析和解決問題的能力?？傊?，經(jīng)過大膽的改革，打破傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式，提高環(huán)境工程微生物學(xué)實驗教學(xué)效果，培養(yǎng)具備理論知識扎實，動手能力強的新世紀(jì)創(chuàng)新人才。

三、結(jié)語

環(huán)境工程微生物學(xué)實驗教學(xué)改革與探索的方向仍然要以提高學(xué)生自主設(shè)計、創(chuàng)新和綜合能力的培養(yǎng)為主，要打破傳統(tǒng)的教學(xué)模式，充分調(diào)動學(xué)生的積極性，主動性，使學(xué)生能夠認(rèn)真對待每一次實驗，掌握基本的實驗操作技巧，提高教學(xué)質(zhì)量和效率，培養(yǎng)“厚基礎(chǔ)、寬口徑、強能力、高素質(zhì)”的高層次人才。

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