淺析高等農(nóng)業(yè)院?！段⑸锷鷳B(tài)學(xué)》教學(xué)改革

王小娟

摘要：《微生物生態(tài)學(xué)》作為部分農(nóng)業(yè)高校資源與環(huán)境學(xué)院的專業(yè)基礎(chǔ)課，具有較強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性。筆者經(jīng)過近幾年的教學(xué)實(shí)踐，針對存在的問題及專業(yè)特點(diǎn)進(jìn)行了嘗試性改革，為《微生物生態(tài)學(xué)》課程建設(shè)及教學(xué)改革提供參考。

關(guān)鍵詞：高等農(nóng)業(yè)院校；微生物生態(tài)學(xué)；教學(xué)改革

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）11-0109-02

《微生物生態(tài)學(xué)》是西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課程，內(nèi)容主要涉及微生物在自然界中的分布、微生物生態(tài)學(xué)的研究方法、微生物在環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)中的功能、微生物在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用等。開設(shè)本課程是為了提高涉農(nóng)專業(yè)學(xué)生，特別是本校資源環(huán)境科學(xué)專業(yè)的學(xué)生在掌握《微生物學(xué)》課程內(nèi)容的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步學(xué)習(xí)微生物生態(tài)學(xué)的基本原理、研究方法，掌握微生物在自然界的生態(tài)分布、微生物生物種群的生態(tài)學(xué)關(guān)系，以及微生物在資源環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)應(yīng)用微生物學(xué)等相關(guān)課程和從事相關(guān)專業(yè)研究奠定扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)。目前，本校資源環(huán)境科學(xué)專業(yè)開設(shè)48學(xué)時(shí)，其中理論教學(xué)32學(xué)時(shí)，課程實(shí)驗(yàn)16個(gè)學(xué)時(shí)。通過幾輪教學(xué)實(shí)踐，筆者發(fā)現(xiàn)不少學(xué)生對該課程內(nèi)容缺乏興趣，認(rèn)為這是一門理論性較強(qiáng)的課程，對自己以后要從事的工作沒有幫助。因此，如何在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)，使學(xué)生較全面、系統(tǒng)地掌握微生物生態(tài)學(xué)的基礎(chǔ)知識，同時(shí)激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生利用微生物學(xué)知識解決環(huán)境問題的能力和創(chuàng)新能力，這些問題是授課教師所面臨的新挑戰(zhàn)。針對以上問題，筆者根據(jù)近年來的教學(xué)實(shí)踐，從更新教學(xué)內(nèi)容、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)等方面做了一些有益的嘗試，以達(dá)到激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高課堂教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)操作技能的目的。

一、教科書與教學(xué)內(nèi)容的合理選擇

教科書是學(xué)生獲得系統(tǒng)知識、進(jìn)行學(xué)習(xí)的主要材料，它可以幫助學(xué)生掌握教師講授的內(nèi)容；同時(shí)，也便于學(xué)生預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)和完成課后作業(yè)。因此，選擇合適的教科書尤其重要。目前，市場上有關(guān)微生物生態(tài)學(xué)的教材較少，主要有南京師范大學(xué)楊家新教授主編的《微生物生態(tài)學(xué)》，黑龍江大學(xué)宋福強(qiáng)教授主編的《微生物生態(tài)學(xué)》，以及中國海洋大學(xué)池振明教授主編的《現(xiàn)代微生物生態(tài)學(xué)》。其中，楊家新教授主編的《微生物生態(tài)學(xué)》在闡述了研究理論和方法后，突出介紹微生物在不同生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮的重要作用，著重強(qiáng)調(diào)微生物對生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和發(fā)展所起的不可替代的作用。宋福強(qiáng)教授主編的《微生物生態(tài)學(xué)》和池振明教授主編的《現(xiàn)代微生物生態(tài)學(xué)》核心內(nèi)容大體一致，主要介紹了正常自然環(huán)境，極端環(huán)境和污染環(huán)境中的微生物與其周圍生物和非生物環(huán)境之間的相互關(guān)系，微生物在這些環(huán)境中的作用及其活性產(chǎn)物的應(yīng)用；同時(shí)也介紹了微生物生態(tài)學(xué)研究使用的傳統(tǒng)方法和現(xiàn)代分子生物學(xué)方法。鑒于池振明教授主編的《現(xiàn)代微生物生態(tài)學(xué)》在污染物的微生物處理技術(shù)中內(nèi)容[1]更加全面，涉及到廢氣、廢水、重金屬污染物、固體廢棄物的微生物處理，以及煤脫硫的微生物方法。同時(shí)考慮到本院資源環(huán)境科學(xué)專業(yè)偏向理科和農(nóng)學(xué)方面。因此，結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)選擇了池振明教授主編的《現(xiàn)代微生物生態(tài)學(xué)（第二版）》作為課程授課的主要參考教材。該教材知識點(diǎn)條理清晰，語言簡潔凝練，每個(gè)章節(jié)后面附有相應(yīng)的思考題，幫助學(xué)生系統(tǒng)學(xué)習(xí)，符合資源環(huán)境科學(xué)專業(yè)的本科教學(xué)要求。

在教學(xué)內(nèi)容方面，由于理論課時(shí)較少，因此需要結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)，以及本課程和其他學(xué)科的內(nèi)容是否交叉，來對所要講授的內(nèi)容進(jìn)行篩選。具體來說，本校資源環(huán)境科學(xué)專業(yè)學(xué)生在大二時(shí)已經(jīng)必修了《微生物學(xué)課程》，在教學(xué)過程中適當(dāng)減少一些微生物學(xué)基礎(chǔ)知識介紹。在農(nóng)業(yè)高校中，對微生物生態(tài)學(xué)的研究，應(yīng)突出土壤微生物群落的分布組成及其變化規(guī)律，適當(dāng)增加本專業(yè)相關(guān)的科學(xué)研究進(jìn)展知識點(diǎn)，如土壤微生物在提高土壤肥力，幫助農(nóng)作物攝取營養(yǎng)，促進(jìn)作物生長、抗病原菌的侵入和降解農(nóng)藥，保護(hù)農(nóng)田環(huán)境方面的重要功能。此外，池振明教授主編的《現(xiàn)代微生物生態(tài)學(xué)（第二版）》中第四章，詳細(xì)介紹了海洋環(huán)境中的微生物類群，針對農(nóng)業(yè)院校的學(xué)生，可將該部分內(nèi)容與水體中微生物的群落結(jié)構(gòu)及其變化規(guī)律進(jìn)行融合，將水體分為江河水和海水兩個(gè)大類進(jìn)行介紹，重點(diǎn)讓學(xué)生掌握這兩種水環(huán)境中的微生物特點(diǎn)。結(jié)合本專業(yè)特點(diǎn)，在介紹污染環(huán)境中微生物生態(tài)內(nèi)容時(shí)，注重突出微生物在污染修復(fù)過程中的作用，尤其是與農(nóng)業(yè)資源環(huán)境相關(guān)的固體農(nóng)業(yè)廢棄物的微生物處理技術(shù)；在微生物產(chǎn)生的生態(tài)友好物質(zhì)章節(jié)，重點(diǎn)講授與專業(yè)相關(guān)的生物農(nóng)藥和生物燃料等內(nèi)容。教學(xué)內(nèi)容合理調(diào)整后，突出了《微生物生態(tài)學(xué)》課程與學(xué)生專業(yè)的相關(guān)性，激發(fā)了學(xué)生興趣，進(jìn)一步提高了課堂教學(xué)質(zhì)量。

二、教學(xué)手段及教學(xué)方法的改進(jìn)

微生物個(gè)體微小，用肉眼無法觀察，因此在《微生物生態(tài)學(xué)》理論課程講解過程中，要避免傳統(tǒng)照本宣科的教學(xué)方式，否則會使抽象的理論變得更加乏味，學(xué)生很快就會喪失學(xué)習(xí)的興趣。多媒體教學(xué)手段集文字、圖片、聲音、動畫等多元因素于一體，具有可視性好、生動形象、信息量大等優(yōu)點(diǎn)，能夠把枯燥、難以理解的內(nèi)容變得有趣[2]。在具體教學(xué)過程中，筆者通過互聯(lián)網(wǎng)廣泛搜集微生物相關(guān)課件，包括高清顯微圖片、動畫、視頻等，再根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)及課程需要進(jìn)行編輯、采選，并將其應(yīng)用到《微生物生態(tài)學(xué)》的多媒體教學(xué)課件中，最大程度發(fā)揮多媒體工具的優(yōu)勢，以達(dá)到提高教學(xué)效果的目的。例如，在講到研究微生物生態(tài)學(xué)的分子生物學(xué)方法時(shí)，需要重點(diǎn)向?qū)W生闡明PCR擴(kuò)增技術(shù)的原理和基本程序，而傳統(tǒng)教學(xué)手段無法良好的呈現(xiàn)PCR擴(kuò)增過程，筆者采用Flash動畫演示和視頻演示相結(jié)合的方式，使學(xué)生輕松掌握了PCR擴(kuò)增技術(shù)的原理及其三個(gè)基本反應(yīng)步驟，即變性、退火和延伸。

在教學(xué)方法上，傳統(tǒng)的講授法是以教師為主體，這樣勢必降低學(xué)生在課堂上學(xué)習(xí)的主動性，因此，在教學(xué)實(shí)踐過程中，筆者增加了“課堂討論”教學(xué)方式。針對教材中需要重點(diǎn)掌握的一些知識點(diǎn)，提前提出一些合適的問題，讓學(xué)生去查找資料，經(jīng)過獨(dú)立思考之后，在課堂上共同進(jìn)行討論。這樣可使學(xué)生主動地去獲取知識，大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如，在講到微生物與化學(xué)污染物之間的相互關(guān)系時(shí)，可以結(jié)合農(nóng)業(yè)資源環(huán)境科學(xué)專業(yè)的特點(diǎn)提出“目前土壤環(huán)境中有哪些主要的污染物？”“有哪些生物修復(fù)技術(shù)可以應(yīng)用到這些污染物的處理中去”等問題，讓學(xué)生通過自己查閱文獻(xiàn)，培養(yǎng)獨(dú)立思考和解決科學(xué)問題的能力。

三、實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的優(yōu)化

實(shí)驗(yàn)課是《微生物生態(tài)學(xué)》的一個(gè)重要實(shí)踐環(huán)節(jié)，是課程理論知識與實(shí)踐應(yīng)用連接的紐帶，對于學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的掌握和實(shí)際應(yīng)用具有重要意義。傳統(tǒng)的微生物生態(tài)學(xué)教學(xué)相關(guān)實(shí)驗(yàn)可多達(dá)幾十個(gè)，常見的實(shí)驗(yàn)有：土壤中微生物生物量的測定、空氣中微生物的檢測、水質(zhì)的細(xì)菌學(xué)測定、微生物對纖維素的分解作用及分解強(qiáng)度的測定、硝化作用及硝化細(xì)菌的計(jì)數(shù)、水中總大腸菌群的檢測、水中糞大腸菌群的檢測、生物污泥的活性測定、固氮菌的分離與測數(shù)、活性污泥菌膠團(tuán)及生物相的觀察等。針對農(nóng)業(yè)高校的環(huán)境類專業(yè)的學(xué)生，應(yīng)當(dāng)結(jié)合他們的專業(yè)特點(diǎn)合理選擇相關(guān)實(shí)驗(yàn)。例如，可將圍繞土壤微生物開展實(shí)驗(yàn)，具體可以選擇農(nóng)田土壤作為研究對象，對土壤中微生物生物量、細(xì)菌和真菌呼吸作用強(qiáng)度、纖維素分解能力進(jìn)行測定，還可進(jìn)一步對其中的固氮菌進(jìn)行分離計(jì)數(shù)。采樣過程中，教師指導(dǎo)學(xué)生掌握采集和保存農(nóng)田土壤樣品的方法，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)樣品的低溫保存，以保證土壤樣品中微生物活性；樣品測定過程中，指導(dǎo)學(xué)生掌握各種指標(biāo)的測定方法，識別農(nóng)田土壤中常見的纖維素分解菌和固氮菌，了解農(nóng)田土壤中微生物與土壤肥力的關(guān)系。同時(shí)，為了激發(fā)學(xué)生對微生物生態(tài)的學(xué)習(xí)興趣，在實(shí)驗(yàn)課環(huán)節(jié)，除了設(shè)置自然環(huán)境中（土壤、空氣、水體）微生物的檢測，增設(shè)一些特殊環(huán)境中微生物的檢測，例如讓學(xué)生檢測自己口腔中的微生物情況，檢測自己手機(jī)上微生物的數(shù)量和種類等，使學(xué)生直觀的體會微生物與人類自身生活的密切聯(lián)系。

隨著分子生物學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展成熟，使傳統(tǒng)微生物生態(tài)學(xué)研究領(lǐng)域由自然界中可培養(yǎng)微生物種群擴(kuò)展到微生物世界的全部生命形式（包括可培養(yǎng)、不可培養(yǎng)、難培養(yǎng)的微生物及其自然界中環(huán)境基因組等）[3]，這就要求高校學(xué)生了解一些基本的分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)。在理論課的第二章中，教師已經(jīng)向?qū)W生講解了研究微生物生態(tài)學(xué)的分子生物學(xué)方法，因此，在此基礎(chǔ)上在實(shí)驗(yàn)課增設(shè)土壤微生物基因組DNA的提取和PCR擴(kuò)增實(shí)驗(yàn)，為學(xué)生掌握分子生物學(xué)技術(shù)在微生物生態(tài)研究領(lǐng)域的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

實(shí)驗(yàn)報(bào)告是實(shí)驗(yàn)不可或缺的一個(gè)重要部分，在微生物生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中，教師對學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告提出了新的要求。首先，在每次實(shí)驗(yàn)課之前，需要學(xué)生撰寫預(yù)習(xí)報(bào)告，敦促學(xué)生熟悉實(shí)驗(yàn)，初步了解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理和步驟。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，學(xué)生應(yīng)認(rèn)真完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容，針對教師在實(shí)驗(yàn)課程中提出的思考題，查閱相關(guān)資料來拓寬知識面；完成報(bào)告中“實(shí)驗(yàn)心得及思考”內(nèi)容的撰寫，對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，從而加深印象。

四、結(jié)語

《微生物生態(tài)學(xué)》是一門與人類活動關(guān)系密切、理論與實(shí)踐相互滲透的學(xué)科，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)高速發(fā)展的大好形勢下給農(nóng)業(yè)高校的教學(xué)提出了新的要求與挑戰(zhàn)，因此教師需要結(jié)合農(nóng)業(yè)高校的專業(yè)特點(diǎn)進(jìn)行教學(xué)改革，從理論教學(xué)內(nèi)容選擇、實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程優(yōu)化等方面出發(fā)進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量。今后，教師還應(yīng)不斷更新和完善教學(xué)內(nèi)容，借鑒國內(nèi)外先進(jìn)成熟的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，探索新的教學(xué)方法與模式，在教學(xué)實(shí)踐中不斷總結(jié)和提高。

參考文獻(xiàn)：

[1]池振明，王祥紅，李靜.現(xiàn)代微生物生態(tài)學(xué)[M].第二版.北京：科學(xué)出版社，2010.

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[3]王海舟，張小波.分子生物學(xué)在微生物生態(tài)學(xué)中的應(yīng)用[J].萍鄉(xiāng)高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2009，26（3）：72-75.