環(huán)境微生物學(xué)教學(xué)方法探討

張小凡　周偉麗　王志平

摘要：如何培養(yǎng)大批具有較高綜合素質(zhì)、熟練職業(yè)能力和較強(qiáng)社會(huì)適應(yīng)能力的環(huán)保專業(yè)人才，是環(huán)境科學(xué)與工程本科教育工作者面臨的最大機(jī)遇和挑戰(zhàn)。面對(duì)環(huán)境微生物學(xué)課程內(nèi)容多、抽象，要求理論與實(shí)踐相結(jié)合的特點(diǎn)，文章從教學(xué)方法、教學(xué)手段等方面進(jìn)行了探討，并取得了一定成效。

關(guān)鍵詞：環(huán)境微生物學(xué)；教學(xué)方法；教學(xué)手段

中圖分類號(hào)：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）16-0153-02

一、引言

作為國家“985”重點(diǎn)高校，上海交通大學(xué)在本科生培養(yǎng)方面注重實(shí)施通才教育，強(qiáng)調(diào)人本教育的綜合素質(zhì)提高而非職業(yè)教育。然而，環(huán)境科學(xué)與工程是一個(gè)應(yīng)用性較強(qiáng)的專業(yè)，如何培養(yǎng)大批具有較高綜合素質(zhì)、熟練職業(yè)能力和較強(qiáng)社會(huì)適應(yīng)能力的環(huán)保專業(yè)人才，是環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)教育工作者面臨的重大挑戰(zhàn)。高技能人才的培養(yǎng)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)必須提高教育質(zhì)量，對(duì)傳統(tǒng)以傳授知識(shí)為主體的教育觀念、教育模式、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法等進(jìn)行全面改革，提升思維模式及相關(guān)文化內(nèi)涵的構(gòu)建。教學(xué)是聯(lián)系宏觀的教育理論與微觀的教育實(shí)踐的紐帶，無論什么樣的教育觀念、教育思想、教育理論和培養(yǎng)目標(biāo)，最終都必須借助教學(xué)才能實(shí)現(xiàn)。我們通過“環(huán)境微生物學(xué)”的教學(xué)方法與教學(xué)手段的改進(jìn)，取得了一定的成效。本文就此談幾點(diǎn)體會(huì)，供同行參考。

二、采用科學(xué)的教學(xué)方法

傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式是一種以教師為中心、書本為中心和課堂為中心的教學(xué)模式，其實(shí)質(zhì)是一種教師單向灌輸、學(xué)生被動(dòng)接受的模式。這種模式往往把學(xué)生當(dāng)作知識(shí)的被動(dòng)接受者，而不是學(xué)習(xí)過程的積極參與者，它必須假設(shè)所有的學(xué)生都具備同樣的基礎(chǔ)，以同樣的速度學(xué)習(xí)，并且能夠達(dá)到同樣層次的理解，而且不適合于講授復(fù)雜的、具體的、抽象的知識(shí)。因此，必須采用適合于環(huán)境微生物學(xué)學(xué)科特點(diǎn)的教學(xué)方法，才能更有效地實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，完成教學(xué)任務(wù)。

（一）采用滲透式教學(xué)，注重教學(xué)的科學(xué)性、實(shí)用性和整體性

在教學(xué)過程中，教師要做到重視對(duì)學(xué)生特點(diǎn)的把握，做到在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)讓學(xué)生接受最有價(jià)值的信息，就必須認(rèn)真研究教材和學(xué)生，精選素材，精心設(shè)計(jì)教學(xué)過程，恰當(dāng)?shù)乜刂平虒W(xué)容量、教學(xué)密度與教學(xué)節(jié)奏，同時(shí)也要注重教學(xué)的科學(xué)性、實(shí)用性和整體性。

例如，在講述微生物呼吸與能量代謝部分時(shí)，除了介紹糖酵解、葡萄糖有氧氧化外，同時(shí)告訴學(xué)生葡萄糖既是微生物的速效碳源，在污水處理反應(yīng)器中也常用它作為COD；糖酵解產(chǎn)物乙醇也是COD，但它們降解的難易程度卻不同；乙醇作為電子供體，在無氧條件下，可通過硝酸鹽還原菌將硝酸鹽還原——反硝化作用，也可通過產(chǎn)甲烷菌將二氧化碳還原——產(chǎn)甲烷。通過滲透式教學(xué)將各知識(shí)點(diǎn)連接在一起，使理論緊密結(jié)合于實(shí)踐，使學(xué)生在寬松愉快的氛圍下對(duì)信息產(chǎn)生興趣，主動(dòng)接納有用信息。

（二）通過問題式教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力

基于問題的學(xué)習(xí)（problem-based learning，PBL）是由美國神經(jīng)病學(xué)教授霍華德·巴羅斯（Howard Barows）于1969年創(chuàng)立的一種自主學(xué)習(xí)模式[1]。這種學(xué)習(xí)方法是以學(xué)生為中心，以問題為導(dǎo)向，強(qiáng)調(diào)把學(xué)習(xí)設(shè)置于復(fù)雜的有意義的問題情境中，讓學(xué)生通過合作交流探索解決問題，培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力、創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)合作精神[2]。在組織實(shí)施問題式教學(xué)之前，由教師提出問題，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)情境，并以該問題為中心，組織學(xué)生調(diào)查研究[3]。例如，在講述“微生物突變特點(diǎn)”章節(jié)時(shí)，布置學(xué)生查閱“變量試驗(yàn)”、“涂布試驗(yàn)”和“影印試驗(yàn)”的相關(guān)文獻(xiàn)，課堂上就上述試驗(yàn)的試驗(yàn)?zāi)康摹⒃囼?yàn)原理、試驗(yàn)方法、試驗(yàn)方法、試驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論等進(jìn)行分組討論；然后小組代表課堂發(fā)言，闡述小組討論結(jié)果；最后教師總結(jié)出“微生物突變的性狀與引起突變的原因間無直接的對(duì)應(yīng)關(guān)系”。在介紹一些新知識(shí)、新技術(shù)的同時(shí)，強(qiáng)調(diào)正在學(xué)習(xí)的環(huán)境微生物學(xué)的最基本技術(shù)和方法，這樣不僅培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，同時(shí)也使他們開闊了視野。

（三）結(jié)合熱點(diǎn)問題討論，激發(fā)學(xué)生的興趣

教學(xué)過程不僅是一個(gè)知識(shí)講授交流的過程，也是一個(gè)情感的溝通過程。在課堂上，教師可以精心設(shè)計(jì)一些與環(huán)境微生物有關(guān)的熱點(diǎn)問題讓學(xué)生回答或者進(jìn)行討論，以激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情和學(xué)習(xí)興趣。

教師平時(shí)應(yīng)注意收集與微生物有關(guān)的事例，幫助學(xué)生解除疑惑，同時(shí)又達(dá)到啟發(fā)學(xué)生的目的。例如，在總結(jié)原核微生物與真核微生物特點(diǎn)時(shí)，介紹諾貝爾生理或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)獲得者伊麗莎白·布萊克本（Elizabeth H. Blackburn）等人關(guān)于“端粒和端粒酶是如何保護(hù)染色體”的研究，同時(shí)提出“原核細(xì)胞也有壽命嗎？細(xì)菌分裂后的兩個(gè)細(xì)胞壽命相同嗎？如果分裂后的兩個(gè)細(xì)胞有不同，不同在什么地方？哪一個(gè)死掉了？為什么死掉的是這個(gè)細(xì)胞，而不是另一個(gè)？是什么造成了這種不同？這種不同除了影響壽命外還有什么后果？如何證明死掉的會(huì)是這些細(xì)胞？”等等一系列問題，讓學(xué)生進(jìn)行課堂討論，使學(xué)生懂得如何提出問題、分析問題和解決問題。教師在向?qū)W生傳授知識(shí)的同時(shí)，既要設(shè)法提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又要教會(huì)學(xué)生駕馭知識(shí)的方法，為以后的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。

三、采用先進(jìn)的教學(xué)手段

環(huán)境微生物學(xué)課程為環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)的主干課程，內(nèi)容多且比較抽象，要求理論與實(shí)踐相結(jié)合，是一門難教且難學(xué)的課程。對(duì)于環(huán)境微生物學(xué)這門課程，以往學(xué)生集中反映出以下幾個(gè)問題：（1）環(huán)境微生物學(xué)是一門涉及微生物、生物化學(xué)及有機(jī)化學(xué)相關(guān)知識(shí)的綜合課程，沒有生物化學(xué)基礎(chǔ)，學(xué)生很難快速融入課程學(xué)習(xí)。（2）對(duì)于綜合型課程，學(xué)生需要在學(xué)習(xí)過程中將各方面知識(shí)融會(huì)貫通才能更好的理解環(huán)境條件下的微生物活動(dòng)對(duì)于環(huán)境污染及生態(tài)的影響，而傳統(tǒng)的“教師講、學(xué)生聽”的教學(xué)方法更多是從具體的知識(shí)點(diǎn)展開，學(xué)生很難從整體上加以把握，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)起來較吃力。（3）環(huán)境中的微生物過程往往是通過一些宏觀指標(biāo)反映出來的，如水體COD、氨氮等的變化、有機(jī)污染物的降解等，對(duì)其中涉及的具體微生物作用機(jī)理很難直接觀察到，也很難分析其中涉及的微生物生化過程。

這些問題極大的影響了學(xué)生們的學(xué)習(xí)熱情，造成了學(xué)習(xí)過程中的畏難情緒。為此，需要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的環(huán)境微生物學(xué)課程教學(xué)手段，從原理、定義等知識(shí)點(diǎn)的傳授轉(zhuǎn)變?yōu)樵诮馕霏h(huán)境微生物過程中理解相關(guān)原理及定義。

在環(huán)境生物學(xué)課程的教學(xué)中，理論知識(shí)通常被認(rèn)為抽象復(fù)雜、枯燥乏味，給教師授課和學(xué)生學(xué)習(xí)帶來一定的難度。特別是這些微生物給學(xué)生的感覺是“看不見、摸不著”，抽象、難記，直接影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣產(chǎn)生。在傳統(tǒng)的教學(xué)中要借助掛圖、模型，同時(shí)要求充分發(fā)揮空間想象力才能夠幫助學(xué)生理解它。

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，教師通過互聯(lián)網(wǎng)獲取微生物在光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡下的高清晰圖片或視頻，通過文本框、流程圖等平面或立體的圖形突出重點(diǎn)，這樣就避免了在傳統(tǒng)教學(xué)中所遇到的部分認(rèn)知問題[4]。

教師還可以通過多媒體技術(shù)將文字、圖像、動(dòng)畫、聲音、視頻等融為一體，聲色并茂地傳播了比傳統(tǒng)教學(xué)方式大的多的信息量，在有限的學(xué)時(shí)范圍內(nèi)，幫助學(xué)生強(qiáng)化微生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)、分立于培養(yǎng)、物質(zhì)與能量代謝、物質(zhì)轉(zhuǎn)化與微生物的關(guān)系、合成物的生物降解等直接與環(huán)境和工程處理相關(guān)的基礎(chǔ)理論。

例如，微生物鞭毛運(yùn)動(dòng)的動(dòng)畫、噬菌體感染細(xì)菌的動(dòng)畫等網(wǎng)絡(luò)資源，均可下載或在線觀看；再如，基因工程技術(shù)中的任何一個(gè)實(shí)驗(yàn)都要幾天才能完成，要想讓學(xué)生學(xué)到更多的知識(shí)，就必須通過多媒體教學(xué)來完成。多媒體可以使學(xué)生既觀察到標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)操作和應(yīng)產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，又加深了理論的學(xué)習(xí)，也節(jié)省了不必要的時(shí)間花費(fèi)[5]。在課堂教學(xué)中充分利用這些網(wǎng)絡(luò)資源，可以增進(jìn)課堂教學(xué)的新穎性、啟發(fā)性和直觀性，能夠使學(xué)生聽而不煩，學(xué)而不厭，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，從而取得良好的教學(xué)效果。

隨著信息時(shí)代的到來，多媒體在教學(xué)中的作用已顯得越來越重要。它不但更新了傳統(tǒng)的以聽覺為主的接收信息的模式，也極大地增強(qiáng)了課堂教學(xué)的表現(xiàn)力和感染力。它既是知識(shí)傳播的基本媒介，也是教學(xué)的主要手段，因此深受教師和學(xué)生的歡迎。

四、結(jié)語

為了促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量及學(xué)生綜合素質(zhì)的提高，我們結(jié)合環(huán)境微生物學(xué)課程特點(diǎn)，對(duì)教學(xué)方法及教學(xué)手段進(jìn)行了改進(jìn)，取得了較好的效果。學(xué)生對(duì)環(huán)境微生物課程的學(xué)習(xí)興趣得到激發(fā)，學(xué)習(xí)積極性及主動(dòng)性也有所提高。環(huán)境微生物學(xué)也是深受環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院學(xué)生歡迎和喜愛的課程之一。在今后的教學(xué)實(shí)踐中，我們還會(huì)不斷學(xué)習(xí)探索，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不斷改進(jìn)和完善，為培養(yǎng)合格的高素質(zhì)環(huán)境人才而努力。

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