環(huán)境工程專業(yè)微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索

陳俊華+劉磊+王艷等

摘要：針對(duì)環(huán)境工程專業(yè)微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題，從教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容、成績(jī)考核等方面進(jìn)行改革和探索，以培養(yǎng)在新時(shí)代背景下具備實(shí)踐操作能力、創(chuàng)新能力、科研能力的復(fù)合型人才。

關(guān)鍵詞：微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)；環(huán)境工程專業(yè)；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642423文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：10052909（2015）06015204環(huán)境微生物學(xué)是環(huán)境學(xué)與微生物學(xué)相結(jié)合的一門新興科學(xué)[1-2]。微生物的生存依賴周邊環(huán)境，而周邊環(huán)境也會(huì)隨著微生物活動(dòng)的變化而變化，環(huán)境微生物學(xué)是研究環(huán)境與微生物相互作用、相互影響的科學(xué)，微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)則可以用來驗(yàn)證微生物與環(huán)境之間相互影響、相互作用的關(guān)系。微生物學(xué)作為環(huán)境工程專業(yè)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，不僅能夠提高學(xué)生的認(rèn)知能力、實(shí)踐操作能力、創(chuàng)新能力，還能培養(yǎng)學(xué)生的科研思維能力，為學(xué)生將來能夠更好地適應(yīng)社會(huì)以及從事相應(yīng)科研工作奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。因此，為了培養(yǎng)具備基本操作技能、實(shí)踐創(chuàng)新能力、科研思維能力的復(fù)合型人才[3]，必須對(duì)中原工學(xué)院現(xiàn)行的微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作進(jìn)行初步探索和深化改革。

一、微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問題

目前我校微生物實(shí)驗(yàn)不是一門單獨(dú)開設(shè)的課程，而是一門依附于理論教學(xué)、驗(yàn)證理論教學(xué)的輔助教學(xué)課程。目前，我校微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)采取“理論課程學(xué)習(xí)—實(shí)驗(yàn)前撰寫預(yù)習(xí)報(bào)告—課上實(shí)驗(yàn)—課后提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告—教師批閱”的教學(xué)模式。該實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式不利于提高學(xué)生的操作技能，也限制了學(xué)生創(chuàng)新思維能力的發(fā)揮。

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法上，我校多采用講授法、演示法，即由理論課教師向?qū)W生傳授理論知識(shí)，然后由實(shí)驗(yàn)老師演示、學(xué)生模仿的機(jī)械學(xué)習(xí)方式。這種方式難以調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性，限制了學(xué)生獨(dú)立思考的空間，從而導(dǎo)致總體實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率不高。

另外，由于實(shí)驗(yàn)條件不足，現(xiàn)階段我校環(huán)境工程專業(yè)微生物實(shí)驗(yàn)多采用分組操作的方式，很難保證每個(gè)學(xué)生都有動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)。這在某種程度上會(huì)影響學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣以及動(dòng)手操作的積極性。

再者，我校微生物實(shí)驗(yàn)成績(jī)的考核與評(píng)定納入到理論課程的考核體系中，實(shí)驗(yàn)成績(jī)的考核與評(píng)定過多依賴于實(shí)驗(yàn)報(bào)告，與學(xué)生的實(shí)際操作技能脫鉤，從而導(dǎo)致不參與或者很少參與實(shí)踐操作的學(xué)生的成績(jī)反而比認(rèn)真操作、專心實(shí)踐的學(xué)生更優(yōu)秀。這種通過撰寫完美實(shí)驗(yàn)報(bào)告就能獲得優(yōu)異成績(jī)的現(xiàn)象顯然與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的本質(zhì)背道而馳。綜上所述，現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式、方法已不能滿足現(xiàn)代化社會(huì)對(duì)復(fù)合型人才日益更新的需要。

二、微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的思考

（一）實(shí)現(xiàn)教學(xué)模式科學(xué)化，教學(xué)手段多樣化

1.改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的科學(xué)化

對(duì)于現(xiàn)階段的大學(xué)生來說，成績(jī)與各種獎(jiǎng)勵(lì)、評(píng)優(yōu)評(píng)先掛鉤，學(xué)生只有從心理上重視，才能認(rèn)真對(duì)待課程學(xué)習(xí)。因此，有必要將微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為一門獨(dú)立的課程，單獨(dú)對(duì)其進(jìn)行考核和評(píng)定。在實(shí)現(xiàn)單獨(dú)考核評(píng)定的基礎(chǔ)上，為了獲得更好的教學(xué)效果，必須針對(duì)教師講解原理和注意事項(xiàng)、做示范指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作的傳統(tǒng)教學(xué)模式進(jìn)行改革和適當(dāng)創(chuàng)新。首先，在實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備上，我校實(shí)驗(yàn)用的各項(xiàng)儀器設(shè)備以及器皿都是實(shí)驗(yàn)老師在實(shí)驗(yàn)課之前進(jìn)行調(diào)試準(zhǔn)備，學(xué)生沒有參與到實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作中。因此，學(xué)生沒有時(shí)間認(rèn)識(shí)和學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)課上所涉及的儀器和設(shè)備，導(dǎo)致儀器設(shè)備的學(xué)習(xí)與熟悉占據(jù)了大量的實(shí)驗(yàn)課時(shí)。所以，有必要讓有興趣的學(xué)生積極參與到實(shí)驗(yàn)課程的準(zhǔn)備工作中。其次，在實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)上，我校多采取撰寫預(yù)習(xí)報(bào)告的方式來實(shí)現(xiàn)學(xué)生的預(yù)習(xí)，這種方式對(duì)認(rèn)真學(xué)習(xí)的同學(xué)不失為一種有效的學(xué)習(xí)方式，但對(duì)于只是簡(jiǎn)單抄寫實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的同學(xué)，難以調(diào)動(dòng)他們學(xué)習(xí)的積極性。針對(duì)上述情況，課堂提問環(huán)節(jié)的設(shè)置可以有效督促他們積極參與到實(shí)驗(yàn)課程的預(yù)習(xí)工作中[4]。最后，在實(shí)驗(yàn)課的具體操作過程上，由于實(shí)驗(yàn)課時(shí)受限，往往采取教師演示、學(xué)生模仿的方法，該方法效果不明顯，學(xué)生無獨(dú)立思考的空間。

陳俊華，等環(huán)境工程專業(yè)微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索

針對(duì)以上問題，可以將整個(gè)課堂教學(xué)模式調(diào)整為“學(xué)生預(yù)講—交流討論—學(xué)生預(yù)做—教師糾錯(cuò)—教師指導(dǎo)—學(xué)生操作”的模式來進(jìn)行。學(xué)生預(yù)講是指由每個(gè)小組推薦一名學(xué)生，對(duì)本次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行簡(jiǎn)單地講解，讓其他學(xué)生對(duì)本次實(shí)驗(yàn)有大致的概念。交流討論則是每組再推選一名代表與老師進(jìn)行討論交流，主要是對(duì)本次實(shí)驗(yàn)的步驟以及具體操作環(huán)節(jié)進(jìn)行更深入的了解和認(rèn)識(shí)。在熟悉實(shí)驗(yàn)步驟和操作之后，可由老師指定學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行預(yù)操作，其余學(xué)生同老師一起在觀看預(yù)操作的過程中，對(duì)不正確、不規(guī)范的操作進(jìn)行糾錯(cuò)和適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)，最后由學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。這種模式在實(shí)驗(yàn)課程中增設(shè)了學(xué)生預(yù)講、學(xué)生預(yù)操作的環(huán)節(jié)，因此可充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。

2.充分運(yùn)用科技的力量，實(shí)現(xiàn)多手段教學(xué)

隨著科技的發(fā)展，新的教學(xué)方法和教學(xué)工具越來越廣泛應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。多媒體教學(xué)不僅可以向?qū)W生展示直觀形象的圖片，還可以通過動(dòng)畫或者實(shí)際操作視頻來幫助學(xué)生學(xué)習(xí)標(biāo)準(zhǔn)的操作方法。在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室配備多媒體設(shè)備，通過操作視頻對(duì)比，可以規(guī)范學(xué)生的基本操作方法，便于學(xué)生及時(shí)糾正；也可以通過數(shù)據(jù)采集將實(shí)驗(yàn)結(jié)果直接導(dǎo)入多媒體中，便于學(xué)生進(jìn)行交流和討論[5-6]。此外，除配備多媒體設(shè)備外，還可以在微生物實(shí)驗(yàn)室配置攝像監(jiān)控、錄像系統(tǒng)，以便指導(dǎo)老師觀察每位學(xué)生的操作情況，從而便于客觀地評(píng)定學(xué)生實(shí)驗(yàn)成績(jī)。最后，在實(shí)驗(yàn)室引入顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)[7]。顯微鏡在微生物實(shí)驗(yàn)中使用頻率較高，但是受到實(shí)驗(yàn)課時(shí)以及顯微鏡臺(tái)套數(shù)的限制，指導(dǎo)老師很難全面掌握每位學(xué)生的實(shí)驗(yàn)完成情況，有必要在微生物實(shí)驗(yàn)室引入顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)。顯微數(shù)碼系統(tǒng)是一種新型教學(xué)工具，它由4部分組成：數(shù)碼一體化顯微鏡系統(tǒng)、圖像處理系統(tǒng)、語音系統(tǒng)以及軟件系統(tǒng)。顯微數(shù)碼系統(tǒng)能夠真正實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)課堂師生之間的對(duì)講模式，讓學(xué)生與老師的顯微鏡觀察結(jié)果轉(zhuǎn)換為圖像，通過軟件及時(shí)呈現(xiàn)給每位學(xué)生，實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作更加便捷和有效[8]。

（二）調(diào)整優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，改革完善考評(píng)制度

1.優(yōu)化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，培養(yǎng)復(fù)合型人才

目前我校環(huán)境工程專業(yè)的微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)多為基礎(chǔ)操作實(shí)驗(yàn)，學(xué)生思考和創(chuàng)新的空間受限。另外，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較單一，與環(huán)境工程專業(yè)本身的結(jié)合比較少，難以體現(xiàn)環(huán)境工程專業(yè)微生物學(xué)的專業(yè)特色。為了獲得較理想的教學(xué)效果，有必要對(duì)現(xiàn)行的微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化。目前環(huán)境工程專業(yè)的環(huán)境微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)有6個(gè)，在保持總學(xué)時(shí)不變的基礎(chǔ)上，如何整合優(yōu)化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，將成為提高教學(xué)水平的關(guān)鍵。具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容見表1、表2。表1傳統(tǒng)微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)名稱學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)類型培養(yǎng)基的配制與滅菌4基礎(chǔ)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)微生物的稀釋分離、純化及無菌操作技術(shù)2基礎(chǔ)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)微生物菌落的觀察和轉(zhuǎn)種2基礎(chǔ)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)顯微鏡的使用和微生物形態(tài)的觀察2基礎(chǔ)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)微生物簡(jiǎn)單染色和革蘭氏染色2基礎(chǔ)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)酵母菌計(jì)數(shù)和大小的測(cè)量2綜合性實(shí)驗(yàn)表2調(diào)整優(yōu)化后的微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)名稱學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)類型培養(yǎng)基的配制與滅菌2基礎(chǔ)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)土壤中微生物的篩選、分離、培養(yǎng)、轉(zhuǎn)種2基礎(chǔ)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)環(huán)境條件對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響2基礎(chǔ)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)細(xì)菌染色、革蘭氏染色2綜合型實(shí)驗(yàn)酵母菌培養(yǎng)、染色與酵母菌大小測(cè)量、計(jì)數(shù)4綜合型實(shí)驗(yàn)酸乳的制作以及乳酸菌的分離2應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)顯微鏡的使用貫穿于整個(gè)微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)過程，不再單獨(dú)設(shè)置學(xué)時(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)。將顯微鏡的學(xué)習(xí)和使用穿插在具體的實(shí)驗(yàn)操作以后，便于學(xué)生寓學(xué)于用，及時(shí)鞏固和掌握。經(jīng)過整合和優(yōu)化，綜合型和應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)是對(duì)基礎(chǔ)操作進(jìn)一步的強(qiáng)化和復(fù)習(xí)，在培養(yǎng)學(xué)生綜合思考能力的同時(shí)也能夠強(qiáng)化學(xué)生的操作技能。在學(xué)生基本掌握微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)所涉及的操作后，接下來的綜合性實(shí)驗(yàn)則由學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)，獨(dú)立操作，獨(dú)立完成，最后由指導(dǎo)老師進(jìn)行點(diǎn)評(píng)講解。優(yōu)化后的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，在以基本操作技能為基礎(chǔ)的同時(shí)，兼顧學(xué)生創(chuàng)新能力、綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。

2.改革、完善考評(píng)制度

為了客觀真實(shí)地評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)基本操作技能的熟練程度以及對(duì)綜合實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新能力，有必要進(jìn)一步規(guī)范微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的考核標(biāo)準(zhǔn)。

對(duì)微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行單獨(dú)考核可以讓學(xué)生在思想上加以重視。在單獨(dú)考核的基礎(chǔ)上，將微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的成績(jī)考核評(píng)定分為：平時(shí)成績(jī)（10%）、實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)（20%）、期末考試成績(jī)（50%）、綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)成績(jī)（20%）。平時(shí)成績(jī)主要用來考查學(xué)生的出勤情況以及實(shí)驗(yàn)課堂表現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)主要包括預(yù)習(xí)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)報(bào)告兩部分，可以用來考查學(xué)生預(yù)習(xí)情況以及對(duì)實(shí)驗(yàn)整體把握（通過課堂提問環(huán)節(jié)的設(shè)置來實(shí)現(xiàn)）。期末考試成績(jī)則包括實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)理論、基本操作技能、實(shí)驗(yàn)室相關(guān)安全知識(shí)。另外，期末考試分為兩種形式：一種是筆試，用來考核學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)基本理論、基本知識(shí)的掌握情況；一種則是實(shí)際操作形式，用來考察學(xué)生的基本操作水平。綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)則主要考察學(xué)生的綜合能力，包括創(chuàng)新能力、多知識(shí)點(diǎn)的綜合應(yīng)用能力。

三、結(jié)語

微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特性決定其教學(xué)方式的多樣化、教學(xué)內(nèi)容的豐富化以及考核方式的客觀化。通過教學(xué)模式的改變、教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化、考評(píng)制度的完善，讓學(xué)生由被動(dòng)變主動(dòng)，讓教學(xué)由教條變生動(dòng)，讓考核由機(jī)械變客觀。新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式、教學(xué)方法以及考核制度更加注重學(xué)生綜合素質(zhì)和總體技能的培養(yǎng)，以適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)對(duì)人才的需求。

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Teaching reform of microbiology experiment for environmental engineering specialty

CHEN Junhua1， LIU Lei1， WANG Yan1， LI Hong2， ZHANG Rong3，WANG Jintao4

（1. School of Energy and Environment， Zhongyuan University of Technology， Zhengzhou 450007， P. R. China；

2. Department of Architectural Engineering， Zhengzhou Technical College， Zhengzhou 450199， P. R. China；

3. China West Airport Group Qinhai Airport Co. LTD， Qinhai 81007， P. R. China；

4. Zhengzhou Metro， Zhengzhou 450000， P. R. China）

Abstract： According to the existing problems in the teaching of microbiology experiment in environmental engineering， the teaching reform and exploration were conducted on the teaching mode， teaching contents， performance appraisal and other aspects to train compound talents with practical ability， creative ability， and scientific ability to adapt to the new era background.

Keywords： microbiology experiment； environmental engineering； teaching reform