卓越工程師背景下環(huán)境微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

楊統(tǒng)一，田園，師一粟，陳晨，商丹紅

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卓越工程師背景下環(huán)境微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

楊統(tǒng)一，田園，師一粟，陳晨，商丹紅

（江蘇科技大學(xué) 環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212018）

探討了卓越工程師背景下微生物實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革實(shí)踐，從改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置和改進(jìn)教學(xué)方法等3方面對(duì)環(huán)境工程微生物實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行了一系列教學(xué)改革嘗試，以培養(yǎng)大學(xué)生的自主創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力．

環(huán)境工程微生物實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革；卓越工程師

環(huán)境工程微生物實(shí)驗(yàn)課程是高等教育中環(huán)境科學(xué)和環(huán)境工程等專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，在大部分院校中作為環(huán)境工程微生物學(xué)的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)，掌握必要的環(huán)境工程微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?duì)從事環(huán)境工程相關(guān)工作具有重要的支撐意義[1-2]．為了貫徹落實(shí)《國家中長期人才發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》，教育部提出“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”，促進(jìn)我國由工程教育大國向工程教育強(qiáng)國轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)具有較強(qiáng)創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力的各類型工程技術(shù)人才，為國家走新型工業(yè)化發(fā)展道路，建設(shè)創(chuàng)新型國家和人才強(qiáng)國戰(zhàn)略服務(wù)．

江蘇科技大學(xué)作為第二批入選教育部卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃的高校，在新的培養(yǎng)要求下，調(diào)整各工科專業(yè)人才培養(yǎng)方案和課程設(shè)置．其中，實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革創(chuàng)新是卓越工程師培養(yǎng)的一個(gè)重要內(nèi)容，要以培養(yǎng)卓越工程師為目的，改革各工程專業(yè)的課程設(shè)置．原來環(huán)境工程微生物學(xué)培養(yǎng)方案中，實(shí)驗(yàn)作為課內(nèi)實(shí)驗(yàn)，內(nèi)容側(cè)重于操作性及驗(yàn)證性，既沒有與工程實(shí)踐聯(lián)系起來，又缺乏環(huán)境工程專業(yè)特點(diǎn)[3-5]．當(dāng)前環(huán)境工程微生物實(shí)驗(yàn)課程在教學(xué)過程中多應(yīng)用先講述、演示，學(xué)生再模仿的教學(xué)方式，學(xué)生的積極性較低，更難培養(yǎng)他們的自主創(chuàng)新能力．針對(duì)這些問題，對(duì)環(huán)境工程微生物實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行改革，取得了較好的教學(xué)效果．

1　改革教學(xué)目標(biāo)

環(huán)境微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革之前，微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)是環(huán)境工程微生物學(xué)課內(nèi)的一部分，教學(xué)目標(biāo)是通過實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)使學(xué)生掌握微生物的形態(tài)、細(xì)胞結(jié)構(gòu)及其功能，強(qiáng)化學(xué)生的微生物理論和基礎(chǔ)知識(shí)，學(xué)習(xí)與掌握微生物研究所必需的基本實(shí)驗(yàn)操作技能，如微生物的形態(tài)觀察、細(xì)菌染色和分離與培養(yǎng)技術(shù)等技能．在培養(yǎng)卓越工程師方案改革的背景下，微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)從環(huán)境工程微生物學(xué)中獨(dú)立出來，單獨(dú)設(shè)課，相應(yīng)教學(xué)目標(biāo)也進(jìn)行一定的改革．由原來單純的加深理論課學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變成將環(huán)境微生物學(xué)基礎(chǔ)理論部分與工程實(shí)踐操作環(huán)節(jié)緊密結(jié)合，使學(xué)生掌握解決微生物在污水處理工程等實(shí)踐中出現(xiàn)的問題的能力，加深對(duì)環(huán)境工程微生物學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)的理解，把理性知識(shí)與感性認(rèn)識(shí)有機(jī)地結(jié)合統(tǒng)一，培養(yǎng)學(xué)生具有一定的工程實(shí)踐能力、探究性研究能力和創(chuàng)新性思維能力，為學(xué)生今后進(jìn)行與環(huán)境科學(xué)和工程有關(guān)的研究打下基礎(chǔ)．

2　改革教學(xué)內(nèi)容

2.1聯(lián)系工程實(shí)踐，調(diào)整實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容

在教育部培養(yǎng)卓越工程師的要求下，學(xué)校提出改革本科教育人才的培養(yǎng)模式．環(huán)境工程微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)從環(huán)境工程微生物學(xué)中獨(dú)立出來，在16學(xué)時(shí)內(nèi)開設(shè)5個(gè)實(shí)驗(yàn)（見表1），實(shí)驗(yàn)內(nèi)容從一般簡單的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，調(diào)整為操作實(shí)驗(yàn)和工程實(shí)踐實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，使學(xué)生在工程實(shí)踐中能對(duì)所學(xué)的內(nèi)容融會(huì)貫通，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力的目的．

表1　環(huán)境工程微生物實(shí)驗(yàn)課程改革前后教學(xué)內(nèi)容對(duì)比

調(diào)整后的環(huán)境工程微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目——污水生物處理過程中微生物的觀察與簡單分析中涉及到活性污泥微生物的觀察，與污水處理工程有密切關(guān)系．實(shí)驗(yàn)前要到污水處理廠采集處理工藝中的污泥，實(shí)驗(yàn)中學(xué)生憑借已學(xué)的知識(shí)去發(fā)現(xiàn)、解決工程實(shí)踐中的實(shí)際問題．通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，學(xué)生把環(huán)境微生物形態(tài)學(xué)方面的理論知識(shí)和工程實(shí)踐能力結(jié)合起來，培養(yǎng)他們理論聯(lián)系實(shí)際的能力．且該實(shí)驗(yàn)是探究性的，之前沒有答案，要較好地完成該實(shí)驗(yàn)需要具備豐富的想象力及良好的知識(shí)遷移能力，需要較強(qiáng)的創(chuàng)新意識(shí)和思維能力，這是通過實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)運(yùn)用知識(shí)的能力的體現(xiàn)．通過多層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，幫助學(xué)生將知識(shí)融會(huì)貫通，從中感受、理解知識(shí)產(chǎn)生和發(fā)展的過程，對(duì)培養(yǎng)、形成創(chuàng)新思維的能力大有幫助，同時(shí)可以進(jìn)一步提高學(xué)生的觀察能力、分析問題和解決實(shí)際問題的能力．

2.2建立開放選修實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，拓展探索性實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?/p>

環(huán)境微生物實(shí)驗(yàn)課程對(duì)很多學(xué)生，特別是有意愿深入研究的學(xué)生還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的．很多具有強(qiáng)烈的求知欲望學(xué)生需要通過探索性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力．在卓越工程師培養(yǎng)要求下，嘗試?yán)弥苣┑日n余時(shí)間開設(shè)多項(xiàng)32學(xué)時(shí)的開放選修實(shí)驗(yàn)．開放選修實(shí)驗(yàn)是在本科實(shí)驗(yàn)室具備開設(shè)能力的前提下，在原來實(shí)驗(yàn)室場地中，由學(xué)校教務(wù)處提供專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)，教師申報(bào)不同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，實(shí)驗(yàn)時(shí)間靈活，每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)800元，一般6~8名學(xué)生選擇一項(xiàng)，且每名學(xué)生都要選擇一個(gè)感興趣的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目．考核時(shí)按照實(shí)驗(yàn)報(bào)告和實(shí)驗(yàn)心得總結(jié)2項(xiàng)內(nèi)容評(píng)定，合格的學(xué)生可以獲得2個(gè)第二課堂學(xué)分，這是本科培養(yǎng)方案的一部分．通過開放選修實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以拓展實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，進(jìn)行研究性和探索性實(shí)驗(yàn)，這樣不但更全面地提高了學(xué)生的綜合運(yùn)用能力、創(chuàng)新能力和動(dòng)手能力，也促進(jìn)他們對(duì)微生物基礎(chǔ)知識(shí)有更深入的理解．同時(shí)，不同項(xiàng)目的開放選修實(shí)驗(yàn)，也為因材施教提供了機(jī)會(huì)，使學(xué)生可以對(duì)感興趣的課題深入研究．經(jīng)過培養(yǎng)，很多學(xué)生對(duì)環(huán)境微生物產(chǎn)生濃厚的興趣，并且有的實(shí)驗(yàn)小組將結(jié)果整理成研究論文發(fā)表．

3　改進(jìn)教學(xué)方法

多媒體教學(xué)是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而興起的一種教學(xué)方式，它融文字、圖像、動(dòng)畫和聲音等為一體，在加強(qiáng)環(huán)境工程微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中發(fā)揮著重要的支撐作用[6-9]．這是因?yàn)槎嗝襟w教學(xué)不但能很好地解決傳統(tǒng)微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中出現(xiàn)的問題，還可以使實(shí)驗(yàn)課教學(xué)變得更加形象，更具有趣味性．根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容制作了精美、簡潔的多媒體課件，其中包含大量的微生物顯微圖片、規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作錄像片等．但多媒體教學(xué)也存在不足之處，在環(huán)境工程微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)上主要表現(xiàn)在2個(gè)方面：一是互動(dòng)效果差，教學(xué)內(nèi)容是單向的傳遞，教師應(yīng)該有針對(duì)性地插入講解、引導(dǎo)，增加互動(dòng)性；二是播放速度快，學(xué)生沒有足夠的時(shí)間深入思考，而是被動(dòng)地接受知識(shí)，印象不深，教師應(yīng)適時(shí)提問及提醒關(guān)鍵點(diǎn)．

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)及云計(jì)算等新一代信息技術(shù)的快速普及，以微課為代表的教育教學(xué)新應(yīng)用逐漸引起了廣大教師關(guān)注．微課一般是以闡釋某一知識(shí)點(diǎn)為目標(biāo)，以短小精悍的在線視頻為表現(xiàn)形式，以學(xué)習(xí)或教學(xué)應(yīng)用為目的的在線教學(xué)視頻．為了取得更好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，針對(duì)一些實(shí)驗(yàn)過程的難點(diǎn)和重點(diǎn)，制作多個(gè)形式多樣的微課視頻，使學(xué)生可以存儲(chǔ)在手機(jī)中，利用碎片化的課余時(shí)間來學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)中的難點(diǎn)和重點(diǎn)，從而取得較好的教學(xué)效果．

4　建立完善的考核制度

目前，江蘇科技大學(xué)環(huán)境工程微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)獨(dú)立設(shè)課，課時(shí)為16學(xué)時(shí)．原來作為環(huán)境工程微生物課內(nèi)實(shí)驗(yàn)時(shí)只考核實(shí)驗(yàn)報(bào)告，而沒有涉及到考核實(shí)驗(yàn)操作過程及實(shí)驗(yàn)原理掌握情況的評(píng)價(jià)，這種考核方式不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力．作為獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)課程，微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的成績考核分為3大部分：平時(shí)成績（20%）、實(shí)驗(yàn)報(bào)告（預(yù)習(xí)報(bào)告＋實(shí)驗(yàn)報(bào)告）和綜合成績（40%）及期末實(shí)驗(yàn)考試成績（40%）．平時(shí)成績主要考查學(xué)生的出勤情況以及課堂中實(shí)驗(yàn)操作的熟練程度；預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績可以用來考查學(xué)生預(yù)習(xí)情況以及對(duì)實(shí)驗(yàn)的整體把握；期末實(shí)驗(yàn)考試考核內(nèi)容則包括實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)理論、基本實(shí)驗(yàn)操作技能及實(shí)驗(yàn)室相關(guān)安全知識(shí)．在微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核改革中，使考核內(nèi)容涵蓋了從平時(shí)課堂表現(xiàn)、預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告到實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象背后原理的考核等．這些完整的考核評(píng)價(jià)制度提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，鍛煉他們的實(shí)踐能力，有利于卓越工程師的培養(yǎng)．

5　結(jié)語

在教育部提出培養(yǎng)“卓越工程師”的背景下，為了提高學(xué)生的自主創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力，對(duì)環(huán)境工程微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了一系列改革．通過改革，提高了學(xué)生的探索性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力、動(dòng)手能力及工程實(shí)踐能力，同時(shí)也提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果．

[1] 顏守保，王順昌，仝倩倩，等．微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革和實(shí)踐研究[J]．安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，42（13）：4156-4157

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Teaching reform of microbiology experiment for environmental engineering under the background of excellent engineer

YANG Tong-yi，TIAN Yuan，SHI Yi-su，CHEN Chen，SHANG Dan-hong

（School of Environmental and Chemical Engineering，Jiangsu University of Science and Technology，Zhenjiang 212018，China）

Discussed microbiology experiment teaching reform and practice under the background of excellent engineer，and a series teaching reform were carried out on the microbiology experiment course of environmental engineering from three aspects of reform teaching objectives，optimizing the experimental curriculum and improving teaching methods，which can cultivate ability of independent innovation and engineering practice of students．

microbiology experiment for environmental engineering；teaching reform of experimental；excellent engineer

1007-9831（2016）09-0090-03

Q93∶G642.0

A

10.3969/j.issn.1007-9831.2016.09.026

2016-07-12

江蘇省江蘇科技大學(xué)《環(huán)境工程微生物學(xué)》教學(xué)改革示范課程建設(shè)項(xiàng)目（1112021401）

楊統(tǒng)一（1980-），男，江蘇鎮(zhèn)江人，講師，博士，主要從事環(huán)境工程微生物學(xué)方面的研究. E-mail：tongyi@just.edu.cn