環(huán)境微生物學(xué)課程教學(xué)改革的探索與實(shí)踐

馬鋒鋒 趙煒

摘要：環(huán)境微生物學(xué)是環(huán)境工程專業(yè)的主要專業(yè)基礎(chǔ)課之一，課程的開展對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力至關(guān)重要。通過分析環(huán)境微生物課程建設(shè)方面的現(xiàn)狀，闡述了具體的改革方案和措施，以期達(dá)到提高學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)課程知識(shí)能力的目的，為實(shí)現(xiàn)應(yīng)用技術(shù)型人才培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行探索和實(shí)踐。

關(guān)鍵詞：環(huán)境微生物學(xué)；教學(xué)改革；理論教學(xué)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2019）29-0169-02

環(huán)境微生物學(xué)課程是環(huán)境工程專業(yè)的一門主干專業(yè)理論課，也是本專業(yè)學(xué)生學(xué)好后續(xù)專業(yè)課程（如：水污染控制學(xué)、大氣污染控制工程、固體廢棄物處置工程等）的基礎(chǔ)。本課程屬于環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)科和微生物學(xué)科的交叉學(xué)科，課程具有涉及面廣、發(fā)展迅速和應(yīng)用型較強(qiáng)等特點(diǎn)[1]。通過對(duì)本課程的學(xué)習(xí)可以使學(xué)生更好地將理論與實(shí)踐相結(jié)合，為更好地在研究生學(xué)習(xí)期間及工作期間提供基礎(chǔ)保障，同時(shí)培養(yǎng)綜合素質(zhì)高、創(chuàng)新能力強(qiáng)、實(shí)踐能力強(qiáng)的應(yīng)用研究型人才。

隨著全球范圍內(nèi)環(huán)境污染問題的普遍性和復(fù)雜性，環(huán)境微生物學(xué)在分子水平的研究和成果不斷涌現(xiàn)，作為專業(yè)基礎(chǔ)課的環(huán)境微生物學(xué)要順應(yīng)發(fā)展趨勢(shì)，課程的知識(shí)內(nèi)容和理論體系也必須隨之更新和拓展，對(duì)課程教學(xué)的內(nèi)容和方式進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，以更好地適應(yīng)工程教育專業(yè)認(rèn)證的需要[2]。目前，在環(huán)境微生物學(xué)教學(xué)中存在一些問題，主要表現(xiàn)如下：（1）課堂教學(xué)的吸引力有待進(jìn)一步加強(qiáng)；（2）現(xiàn)有教學(xué)方法比較保守，無法提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情；（3）學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)不重視，實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)較差。近年來，我們對(duì)環(huán)境微生物學(xué)課程進(jìn)行了一系列改革，旨在提高環(huán)境微生物學(xué)課程的教學(xué)質(zhì)量和效果，以更好地適應(yīng)工程教育專業(yè)認(rèn)證的需要。

一、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

依據(jù)新的教學(xué)大綱、課程內(nèi)容和課程特點(diǎn)，研制界面友好、體系結(jié)構(gòu)合理、內(nèi)容豐富的多媒體課件。通過收集整理國(guó)內(nèi)外相關(guān)課程的優(yōu)秀教材，如環(huán)境工程微生物學(xué)教程、微生物學(xué)、污染控制微生物學(xué)、發(fā)酵微生物等課程的多媒體內(nèi)容，吸收并創(chuàng)新圖片、動(dòng)畫等制作多媒體所用的素材，改進(jìn)上課PPT，注意將最新的科研成果在PPT中反映出來，如和環(huán)境保護(hù)相關(guān)的最新研究的微生物、最新的微生物測(cè)序技術(shù)、最新的水衛(wèi)生生物學(xué)標(biāo)準(zhǔn)的修訂等。通過認(rèn)真閱讀、整理再加工和改進(jìn)等形成一套體系完整、重點(diǎn)突出、內(nèi)容新穎、形象化的多媒體課件。

課件的微生物圖片素材可通過在教學(xué)和科研實(shí)驗(yàn)過程中拍攝自制的典型細(xì)菌、藻類、放線菌和霉菌等圖片作為樣本片，再按照示意圖、光鏡圖、動(dòng)態(tài)圖等分類收集和處理，使得多媒體課件圖片更貼近學(xué)生。采用多媒體教學(xué)為主、板書為輔的講授方式，通過大量精美圖片和動(dòng)態(tài)圖的演示，讓學(xué)生能更好地掌握微生物形態(tài)特征及微觀機(jī)制，尤其是在講授微生物的能量代謝及微生物在物質(zhì)循環(huán)中的作用等重點(diǎn)內(nèi)容時(shí)，更好地利用多媒體課件的優(yōu)勢(shì)，使學(xué)生對(duì)前后章節(jié)的重難點(diǎn)聯(lián)系起來，以此增強(qiáng)課堂教學(xué)的吸引力。

二、靈活運(yùn)用教學(xué)方法，提高學(xué)習(xí)效率

注重運(yùn)用歸納比較教學(xué)法。在本課程的教學(xué)過程中，通過對(duì)所講授的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)和比較，使所講問題簡(jiǎn)單化，前后相對(duì)分散的知識(shí)點(diǎn)連續(xù)化。如講授病毒、原核微生物、真核微生物之間形態(tài)結(jié)構(gòu)、繁殖方式的比較；常見微生物霉菌、細(xì)菌、酵母菌和放線菌的菌落特征比較；微生物產(chǎn)生ATP的方式，如光合磷酸化、底物水平磷酸化和氧化磷酸化的異同等。

加強(qiáng)互動(dòng)式教學(xué)方法的應(yīng)用。在教學(xué)過程中提倡教與學(xué)并重：一方面，主講教師在課后做大量的備課工作，靈活運(yùn)用科學(xué)的教學(xué)方法，抓住所講內(nèi)容的精髓并加以拓展；另一方面，講授過程中充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，增強(qiáng)學(xué)生的參與協(xié)作意識(shí)，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生真正參與到課堂教學(xué)中來[3]。讓學(xué)生帶著問題來閱讀教材并積極思考問題，如在講授基因工程時(shí)可先講授基本定義和操作過程，然后提示學(xué)生在環(huán)境保護(hù)中的作用，讓學(xué)生思考并回答這些新技術(shù)能否在環(huán)境修復(fù)領(lǐng)域應(yīng)用。最后針對(duì)學(xué)生所提問題進(jìn)行詳細(xì)解答。通過這種教學(xué)方法，讓學(xué)生積極參與到課堂教學(xué)中，從而活躍課堂氣氛，并讓學(xué)生由被動(dòng)接受轉(zhuǎn)為主動(dòng)學(xué)習(xí)。

引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)自學(xué)，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力。環(huán)境微生物學(xué)由于教材更新，伴隨而來的是新教材內(nèi)容較多，但課時(shí)的限制導(dǎo)致部分知識(shí)點(diǎn)無法在課堂上進(jìn)行講授，因此在教學(xué)過程中，對(duì)于相對(duì)簡(jiǎn)單和易理解的章節(jié)，如微型后生動(dòng)物、微生物的合成代謝、菌種的退化、復(fù)壯與保藏及微生物學(xué)新技術(shù)在環(huán)境工程中的應(yīng)用等作為學(xué)生的自學(xué)內(nèi)容。同時(shí)，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)科發(fā)展的趨勢(shì)，提出專題，讓學(xué)生查閱資料并進(jìn)行總結(jié)和分析，以小論文的形式提交總結(jié)和自學(xué)情況。通過本環(huán)節(jié)鍛煉學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣。

三、實(shí)施實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，提升學(xué)生的實(shí)踐和創(chuàng)新能力

實(shí)驗(yàn)是教學(xué)實(shí)踐的重要組成部分，是不斷提高學(xué)生動(dòng)手能力及操作能力的主要教學(xué)形式。通過環(huán)境微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可使學(xué)生掌握微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的一套基本技術(shù)，樹立嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)的科學(xué)態(tài)度，提高觀察、分析問題和解決問題的能力[4]。

增加實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，進(jìn)一步加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)在教學(xué)過程中的地位，雖然實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)數(shù)目前已達(dá)20，但根據(jù)工程教育專業(yè)認(rèn)證的要求，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練。為此，適當(dāng)加大兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的學(xué)時(shí)，占課程總學(xué)時(shí)的45.8%，進(jìn)一步提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的比重。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)和理論教學(xué)穿插并有機(jī)結(jié)合起來，突出實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的重要性。

注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的考核，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的重視程度。實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核是課程教學(xué)過程中重要的考核部分，考核的目的是檢驗(yàn)學(xué)生是否掌握了微生物學(xué)的基本實(shí)驗(yàn)技能，是否鍛煉了科研思維的能力。目前，實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的考核主要是對(duì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的成績(jī)進(jìn)行考核，占總成績(jī)的15%。為了進(jìn)一步提高實(shí)驗(yàn)效果和學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的重視程度，必須對(duì)實(shí)驗(yàn)操作過程進(jìn)行考核。在實(shí)驗(yàn)過程中，適當(dāng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)操作的考核和相關(guān)問題的提問來督促學(xué)生認(rèn)真對(duì)待，同時(shí)在進(jìn)展較快的實(shí)驗(yàn)部分進(jìn)行以小組或個(gè)人為單位的考核，并把考核成績(jī)納入平時(shí)成績(jī)中予以體現(xiàn)。在期末考試的試卷命題過程中，盡量能體現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)掌握的知識(shí)點(diǎn)的考核，同時(shí)強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)和記錄環(huán)節(jié)，作為完成實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的重要體現(xiàn)。

改變實(shí)驗(yàn)類型，增加創(chuàng)新型和綜合性實(shí)驗(yàn)，注重學(xué)生綜合運(yùn)用環(huán)境微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)能力的培養(yǎng)。如開設(shè)“校園內(nèi)不同水體環(huán)境中細(xì)菌總數(shù)和大腸菌群數(shù)的測(cè)定”等此類綜合性實(shí)驗(yàn)。學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，完成從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、取樣、培養(yǎng)基配制、分離純化、細(xì)菌總數(shù)測(cè)定等實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。同時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生參與教師的科研項(xiàng)目，申請(qǐng)者參與的國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目中涉及土壤微生物群落結(jié)構(gòu)分析等實(shí)驗(yàn)，讓更多的學(xué)生參與進(jìn)來，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和創(chuàng)新的能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]周群英，王士芬.環(huán)境工程微生物學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2015.

[2]樂毅全，王士芬，唐賢春，徐竟成，周群英.《環(huán)境工程微生物學(xué)》課程建設(shè)的探索與實(shí)踐[J].微生物學(xué)通報(bào)，2011，38（09）：1430-1434.

[3]趙煒，王佰義，嚴(yán)子春.改革課程教學(xué)體系 加強(qiáng)實(shí)踐和創(chuàng)新能力培養(yǎng)——水處理微生物學(xué)課程教學(xué)的改革探索[J].微生物學(xué)通報(bào)，2010，37（09）：1390-1394.

[4]蔣麗娟，王曉琳，肖琳，楊柳燕.環(huán)境微生物學(xué)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)改革探索[J].微生物學(xué)通報(bào)，2018，45（07）：1597-1602.