“雙一流”建設(shè)驅(qū)動(dòng)環(huán)境工程微生物學(xué)教學(xué)優(yōu)化

張海涵+陳勝男+朱陸莉+仵紅洽

[摘 要]建設(shè)世界一流大學(xué)和一流學(xué)科、實(shí)施卓越工程師計(jì)劃對于提升我國高等教育發(fā)展水平具有十分重要的意義?；诮虒W(xué)實(shí)踐，可以通過巧用教具展示互動(dòng)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣；巧用熱點(diǎn)案例分析，強(qiáng)化學(xué)生理解程度；巧用課程知識(shí)點(diǎn)解析，提升學(xué)生創(chuàng)新能力；巧用現(xiàn)代教學(xué)手段，完善教學(xué)課件體系；增加教學(xué)案例分析，強(qiáng)化工程應(yīng)用能力；選擇吸收國外經(jīng)驗(yàn)，促進(jìn)教學(xué)的國際化去實(shí)現(xiàn)“雙一流”建設(shè)驅(qū)動(dòng)環(huán)境工程微生物學(xué)教學(xué)改革，為我國“一帶一路”發(fā)展戰(zhàn)略實(shí)施提供環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的智力支持與人才保障。

[關(guān)鍵詞]環(huán)境工程微生物學(xué)；卓越工程師計(jì)劃；“雙一流”建設(shè)；有效教學(xué)

[中圖分類號(hào)] G642.0 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2017）08-0047-03

教育部實(shí)施高等院校“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”是促進(jìn)我國大學(xué)教育從工程教育大國邁向工程教育強(qiáng)國的重要步驟。“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”的重點(diǎn)是強(qiáng)化大學(xué)生的工程能力和創(chuàng)造力，提升我國高等教育水平和層次，它也是我國高?！半p一流”建設(shè)推動(dòng)高等教育跨越式發(fā)展的助推器。西安建筑科技大學(xué)環(huán)境與市政工程學(xué)院是我國西部地區(qū)12省市里唯一擁有環(huán)境類國家重點(diǎn)學(xué)科，并同時(shí)擁有環(huán)境工程國家重點(diǎn)學(xué)科的學(xué)院，為我國西部地區(qū)培養(yǎng)了大批環(huán)境工程領(lǐng)域的人才，分布在市政污水處理、環(huán)境監(jiān)測和環(huán)保設(shè)備開發(fā)與研制等領(lǐng)域，學(xué)院環(huán)境工程專業(yè)的發(fā)展為我國“一帶一路”發(fā)展戰(zhàn)略的有效實(shí)施提供智力與人才保障。

微生物學(xué)是我國高等院校生命科學(xué)類專業(yè)必開的一門重要基礎(chǔ)課或?qū)I(yè)基礎(chǔ)課，是生物學(xué)八大基礎(chǔ)課之一。同時(shí)，微生物學(xué)也是高等工科院校環(huán)境類專業(yè)發(fā)展及環(huán)境科學(xué)與工程教學(xué)研究的重要基石之一。隨著分子生物技術(shù)的廣泛應(yīng)用，微生物學(xué)對現(xiàn)代與未來人類賴以生存的環(huán)境必將產(chǎn)生巨大影響。微生物學(xué)作為生物學(xué)的八大基礎(chǔ)課程之一，與其他學(xué)科交叉衍生出眾多學(xué)科，例如醫(yī)學(xué)微生物學(xué)、農(nóng)業(yè)微生物學(xué)、土壤微生物學(xué)、微生物生態(tài)學(xué)、微生物生理學(xué)和微生物分子生物學(xué)等。環(huán)境工程微生物學(xué)的發(fā)展為環(huán)境工程專業(yè)教學(xué)與科研注入了新鮮血液。根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，環(huán)境工程專業(yè)主要培養(yǎng)本科生掌握水污染控制工程、空氣污染控制工程、固體廢物處理處置與資源化工程的基本原理和設(shè)計(jì)方法，其中環(huán)境工程微生物學(xué)作為環(huán)境工程專業(yè)核心基礎(chǔ)課程在專業(yè)發(fā)展和學(xué)生培養(yǎng)方面發(fā)揮著重要作用。

筆者作為西安建筑科技大學(xué)環(huán)境工程國家重點(diǎn)學(xué)科的一名青年教師，主要對本科生進(jìn)行環(huán)境工程微生物課程的教學(xué)。卓越工程師計(jì)劃對講課教師提出更高的要求，在卓越工程師計(jì)劃實(shí)施過程中如何提升環(huán)境工程微生物學(xué)教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)具有國際化視野的環(huán)境工程領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人才成為亟待研究的課題。并且，在我國高?！半p一流”建設(shè)的背景下，高校教師不但需要高水平的專業(yè)理論學(xué)識(shí)，更需要不斷探索課程教學(xué)體系，堅(jiān)持“以學(xué)生為本”的教學(xué)理念。如何將微生物學(xué)與環(huán)境工程教學(xué)有機(jī)結(jié)合，如何有效教學(xué)，如何提高環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)微生物學(xué)的興趣以及如何將微生物學(xué)理論與環(huán)境工程實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合成為目前亟待解決的問題。

一、巧用教具展示互動(dòng)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

課堂教學(xué)實(shí)踐結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，在提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的基礎(chǔ)上，應(yīng)該將微生物學(xué)與環(huán)境工程有機(jī)結(jié)合。例如，第一節(jié)課帶上幾套培養(yǎng)皿，然后問學(xué)生：“我們環(huán)境中有哪些微生物？”隨后讓學(xué)生自己打開培養(yǎng)皿蓋，在空氣中放置1分鐘后蓋上蓋子。教師再問：同學(xué)們想想，下次上課，我將這幾個(gè)培養(yǎng)皿帶來，會(huì)發(fā)生什么情況？學(xué)生很好奇，各抒己見。第二次上課剛開始，學(xué)生就紛紛問老師上節(jié)課的培養(yǎng)皿情況，我拿出來讓大家看，培養(yǎng)皿上長滿了五顏六色的菌落。這說明一個(gè)問題，我們生存的空氣中有大量的微生物。我們?nèi)祟惐仨毨糜幸娴奈⑸餅槿祟惙?wù)，同時(shí)要遏制有害微生物，這是我們環(huán)境工程領(lǐng)域要解決的問題之一。通過這個(gè)教具展示互動(dòng)過程，學(xué)生對環(huán)境工程微生物產(chǎn)生了濃厚的學(xué)習(xí)興趣。

二、巧用熱點(diǎn)案例分析，強(qiáng)化學(xué)生理解程度

環(huán)境工程專業(yè)本科生不同于生物技術(shù)或生物科學(xué)專業(yè)學(xué)生，工科學(xué)生生物學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)儲(chǔ)備弱于生物專業(yè)學(xué)生。因此，在講授過程中，應(yīng)該巧用生產(chǎn)生活中的熱點(diǎn)案例進(jìn)行分析，提升學(xué)生理解程度。如，在講授到“環(huán)境微生物的利與弊”時(shí)，可以運(yùn)用大量學(xué)生們熟悉的案例來引導(dǎo)學(xué)生對知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行理解。例如近幾年，我國大部分地區(qū)經(jīng)歷了嚴(yán)重的冬季霧霾污染，“PM10”和“PM2.5”等專業(yè)名詞家喻戶曉。清華大學(xué)一組研究表明，北京霧霾顆粒中含有1300多種微生物，大部分是病原微生物，因此霧霾期間，呼吸道病人人數(shù)激增。當(dāng)年我國SARS爆發(fā)引發(fā)的社會(huì)恐慌，及其人類難以有效控制的艾滋病毒等熱點(diǎn)案例，可讓學(xué)生對環(huán)境微生物“有害”的方面深入了解。同時(shí)，環(huán)境微生物也是一把雙刃劍，人類賴以生存的地球生態(tài)系統(tǒng)中，微生物在碳、氮、磷、硫、鐵、錳等生源要素的地球化學(xué)循環(huán)過程中扮演著重要的角色。在城市污水處理廠的處理系統(tǒng)中，正是由于各種功能微生物的辛勤工作，污水才得以凈化。通過這些案例的分析，告訴環(huán)境工程專業(yè)的學(xué)生要認(rèn)真學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)，掌握環(huán)境微生物的特點(diǎn)，有效控制有害微生物，利用有益微生物，做到“趨利避害”，使天更藍(lán)、水更清。

三、巧用課程知識(shí)點(diǎn)解析，提升學(xué)生創(chuàng)新能力

在環(huán)境工程微生物學(xué)教學(xué)過程中，在老師激發(fā)出學(xué)生學(xué)習(xí)興趣之后，學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力是很強(qiáng)大的。在環(huán)境因子對微生物生長的影響章節(jié)，講到“溫度對環(huán)境微生物生長的影響”部分，有位學(xué)生問：“合適的溫度有利于微生物的生長，那么取暖期間，教室內(nèi)外環(huán)境溫度差異很大，室內(nèi)外微生物活性和數(shù)量有沒有差異呢？”在本知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)中，結(jié)合學(xué)生的提問，教師解釋道：“室內(nèi)飲用水管道滯留水體中微生物生長潛能受到外界環(huán)境因素的綜合調(diào)控，室內(nèi)管道水體水質(zhì)直接影響居民身體健康和飲水安全。冬季室內(nèi)采暖顯著提高室內(nèi)溫度，然而有關(guān)冬季采暖誘導(dǎo)室內(nèi)飲用水管道細(xì)菌繁殖的機(jī)制尚不明確。”最后，在老師的指導(dǎo)下，該學(xué)生興致勃勃的申請參加課外學(xué)術(shù)競賽，通過幾次實(shí)驗(yàn)研究，得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果，最終確定參賽的題目是“基于細(xì)胞代謝圖譜解析冬季采暖誘導(dǎo)室內(nèi)飲用水管道細(xì)菌繁殖機(jī)制”，獲得評審專家的一致好評，并獲獎(jiǎng)。因此，在教學(xué)過程中，應(yīng)該巧用課程知識(shí)點(diǎn)解析疑問，提升學(xué)生創(chuàng)新能力，鼓勵(lì)學(xué)生積極參加全國大學(xué)生“挑戰(zhàn)杯”、“創(chuàng)新杯”和“全國大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃”等創(chuàng)新競賽，提高學(xué)生對所學(xué)知識(shí)的靈活運(yùn)用與創(chuàng)新能力。endprint

四、巧用現(xiàn)代教學(xué)手段，完善教學(xué)課件體系

隨著信息技術(shù)與課堂教學(xué)的有機(jī)融合，相繼出現(xiàn)了微課、翻轉(zhuǎn)課堂、MOOC等新的現(xiàn)代化教學(xué)手段。微課（Mi？鄄cro？鄄Course Online Video）是指按照新課程標(biāo)準(zhǔn)及教學(xué)要求，以視頻教學(xué)為主要載體，記錄教師在整個(gè)教育教學(xué)過程中圍繞某個(gè)知識(shí)重點(diǎn)、難點(diǎn)、疑點(diǎn)或教學(xué)環(huán)節(jié)而開展的典型的教與學(xué)活動(dòng)全過程。另外，大型開放式網(wǎng)絡(luò)課程（Massive Open Online Courses）即MOOC，是最近幾年新涌現(xiàn)出來的一種在線課程開發(fā)模式，它發(fā)源于過去的那種發(fā)布資源、學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)以及將學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)與更多的開放網(wǎng)絡(luò)資源整合在一起的課程開發(fā)模式。翻轉(zhuǎn)課堂（Inverted Classroom）是對基于印刷術(shù)的傳統(tǒng)課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)與教學(xué)流程的徹底顛覆，由此引發(fā)教師角色、課程模式、管理模式等一系列變革。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)中教師的角色從傳統(tǒng)的圣人角色轉(zhuǎn)變成導(dǎo)師，學(xué)生的角色更加突出學(xué)習(xí)的主體性和必要的主動(dòng)性，因?yàn)槿绻麤]有一定的主動(dòng)性，翻轉(zhuǎn)課堂中的學(xué)習(xí)將無法進(jìn)行，必須需要學(xué)生的主動(dòng)操作和主動(dòng)思考。它是對傳統(tǒng)課堂的變革，是在優(yōu)秀教師指導(dǎo)下，先學(xué)后教的教學(xué)模式。2011年，美國明尼蘇達(dá)州開始試水這一新的教學(xué)模式，受到師生的歡迎，并取得了良好的效果，隨后便開始風(fēng)靡教育領(lǐng)域，各國開始探索使用該方式的教學(xué)手段。但是，并不是所有知識(shí)點(diǎn)都適合MOOC、微課或翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)，主講教師應(yīng)該采用合適的教學(xué)手段，達(dá)到最優(yōu)化。在環(huán)境工程微生物學(xué)教學(xué)過程中，可以將“細(xì)菌生長曲線”、“細(xì)菌細(xì)胞結(jié)構(gòu)”、“病毒的增殖方式”、“污水脫氮除磷原理”等重點(diǎn)內(nèi)容制作成微課課件，或嘗試用“翻轉(zhuǎn)課堂”進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)的傳授。

五、增加教學(xué)案例分析，強(qiáng)化工程應(yīng)用能力

在環(huán)境工程微生物學(xué)教學(xué)過程中應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn)，根據(jù)學(xué)科的發(fā)展與最新進(jìn)展，合理的增加教學(xué)案例分析，強(qiáng)化學(xué)生的工程應(yīng)用能力。例如礦區(qū)污染土壤的微生物修復(fù)典型案例：菌根菌劑應(yīng)用于煤炭塌陷區(qū)污染土壤的生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)、西北黃土高原石油污染土壤的功能微生物菌劑原位修復(fù)技術(shù)、污染水體的功能微生物菌劑修復(fù)工程應(yīng)用、分子生物學(xué)技術(shù)在污染環(huán)境中的微生物檢測、發(fā)光細(xì)菌在污染水體監(jiān)測中的應(yīng)用和高效菌劑強(qiáng)化有機(jī)廢棄物產(chǎn)生生物質(zhì)能源工程應(yīng)用等。通過分析國內(nèi)外最近的工程應(yīng)用情況，如EM菌劑的制備、高效好氧反硝化細(xì)菌分離、純化、菌劑發(fā)酵下游工藝、菌劑活性保持和工程應(yīng)用，讓學(xué)生學(xué)到課本上沒有的最新研究情況，為他們今后走上工作崗位，進(jìn)行實(shí)際工程應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)。

六、選擇吸收國外經(jīng)驗(yàn)，促進(jìn)教學(xué)的國際化

深入調(diào)研國外知名院校環(huán)境工程專業(yè)課程設(shè)置與教學(xué)安排，吸收先進(jìn)教學(xué)理念和經(jīng)驗(yàn)，促進(jìn)本科教學(xué)與國際接軌。在環(huán)境工程專業(yè)領(lǐng)域，美國的斯坦福大學(xué)、加州大學(xué)伯克利分校和華盛頓大學(xué)、日本東北大學(xué)等國際一流院校在環(huán)境工程專業(yè)環(huán)境工程微生物教學(xué)研究領(lǐng)域積累了豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，各有特色。如有的大學(xué)倡導(dǎo)“科研助教學(xué)”，即教授將自己課題組最新的研究成果通過幽默、通俗和易懂的方式展示給學(xué)生。加拿大渥太華大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)強(qiáng)化過程考核，弱化期末測試，學(xué)生平時(shí)課堂表現(xiàn)、期中考試成績占正門課程成績的70%，這樣就避免了目前國內(nèi)大學(xué)學(xué)生學(xué)習(xí)不認(rèn)真，期末突擊復(fù)習(xí)，死記硬背，考完之后，對課程知識(shí)點(diǎn)并沒有消化理解的現(xiàn)象。另外，美國眾多大學(xué)，本科畢業(yè)率在80%左右，有相當(dāng)一部分學(xué)生不能按期畢業(yè)，這樣就會(huì)督促學(xué)生提高學(xué)習(xí)主動(dòng)性和能動(dòng)性，我們可以借鑒和學(xué)習(xí)。教育教學(xué)的本質(zhì)就是“師生互動(dòng)”的雙向努力的過程，僅僅依靠教師的努力，而學(xué)生懶散無動(dòng)力，那么最終的教學(xué)過程也是低效或者無效的。因此，在今后的教學(xué)過程中，我們應(yīng)吸取國外的先進(jìn)教學(xué)管理理念、良好的教育方法，提高專業(yè)教學(xué)技能，推動(dòng)“雙一流”高校建設(shè)。

七、結(jié)語

在我國“一帶一路”發(fā)展戰(zhàn)略實(shí)施過程中，如何處理好經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)的關(guān)系至關(guān)重要，環(huán)境工程專業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng)和儲(chǔ)備是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基石。而且，對于學(xué)科發(fā)展和學(xué)校建設(shè)而言，專業(yè)骨干課程建設(shè)有力，“雙一流”建設(shè)才有根基。環(huán)境工程微生物作為環(huán)境工程專業(yè)重要的基礎(chǔ)專業(yè)課程，其教學(xué)過程更應(yīng)該進(jìn)一步改革與優(yōu)化，通過“四個(gè)巧用、一個(gè)增加、一個(gè)吸收經(jīng)驗(yàn)”進(jìn)行有效教學(xué)，提高教師專業(yè)教學(xué)技能和學(xué)生學(xué)習(xí)環(huán)境工程微生物的興趣，推動(dòng)“雙一流”高校建設(shè)，為我國“一帶一路”發(fā)展戰(zhàn)略有效實(shí)施提供環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的智力支持與專業(yè)技術(shù)人才保障。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

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[責(zé)任編輯：鐘 嵐]endprint