環(huán)境微生物實驗在線課程的建設(shè)與初步實踐

程曼

摘? 要：環(huán)境微生物實驗是一門實踐與應(yīng)用并重的課程，其相關(guān)技術(shù)在環(huán)境保護工作中起著重要的作用。結(jié)合當前教育發(fā)展方向，文章通過構(gòu)建環(huán)境微生物實驗在線課程，對實驗?zāi)繕撕蛢?nèi)容等進行優(yōu)化和整合，制作并整理相關(guān)教學資源。在此基礎(chǔ)上，通過在線學習與思考、課堂操作與討論、課后總結(jié)與反饋、課程考核與評價等環(huán)節(jié)混合式教學，促進學生自主學習，提高環(huán)境微生物實驗課程的教學效果。

關(guān)鍵詞：環(huán)境微生物實驗;在線課程;混合式教學

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2018）24-0070-04

Abstract： Environmental Microbiology Experiment is a course with equal importance to practice and application. Techniques relevant to the course play an important role in environment protection. Combined with the current situation of education development， this thesis optimizes and integrates the target and content of the experiments， and organizes the related teaching resources through constructing the online course of Environmental Microbiology Experiment. On this basis， blending teaching mode which contains learning and thinking online， operation and discussion in class， summary and feedback after school， assessment and evaluation is carried out. Under this teaching mode， students' ability of independent learning and the teaching effect of the course are improved.

Keywords： Environmental Microbiology Experiment; online course; blending teaching

隨著環(huán)境保護意識深入人心，環(huán)境問題的監(jiān)測與治理力度在不斷加強。微生物技術(shù)作為環(huán)境工作中的銳利武器，應(yīng)用也越來越廣泛。因此，環(huán)境微生物實驗的開設(shè)，對環(huán)境類專業(yè)學生尤為重要。作為一門技術(shù)性和實踐性很強的專業(yè)基礎(chǔ)課，環(huán)境微生物實驗是經(jīng)典微生物實驗技術(shù)與環(huán)境工作的結(jié)合[1]，通過密切聯(lián)系二者的實驗項目，引導學生應(yīng)用微生物學理論和方法去探索和解決實際環(huán)境問題，提高學生的綜合素質(zhì)和實踐能力，為創(chuàng)新型環(huán)保人才的培養(yǎng)提供有力的支撐。

然而，當前環(huán)境微生物實驗教學中，實驗內(nèi)容簡單陳舊、驗證性實驗比重偏高、實驗內(nèi)容缺乏內(nèi)在聯(lián)系等問題相對突出[2]，導致學生微生物技術(shù)掌握不扎實、實際應(yīng)用能力較弱。為了提高課程的教學質(zhì)量，順應(yīng)未來教育領(lǐng)域發(fā)展方向，本文以在線課程相關(guān)教育理念和教學方式為基礎(chǔ)，探討環(huán)境微生物實驗在線課程的建設(shè)與實踐。通過混合式教學模式，結(jié)合生動、高效的學習環(huán)境，促進環(huán)境微生物實驗知識的吸收與掌握，提高學生的自學能力與創(chuàng)新能力。

一、環(huán)境微生物實驗在線課程的建設(shè)

傳統(tǒng)的環(huán)境微生物實驗課程受到課時和儀器等限制，許多教學實踐無法在課堂完成，不能達到很好的教學效果。而在線課程的學習相對自由、且可分段重復學習，對學生實驗技能的鞏固有較好的幫助。在新時代教育理念下，結(jié)合在線課程建設(shè)，設(shè)計環(huán)境微生物實驗教學體系，圍繞核心內(nèi)容，拓展課程的深度和廣度，突破傳統(tǒng)教學模式，改變學生的學習方式，努力提高環(huán)境微生物實驗教學的效果。

（一）教學目標的確立

環(huán)境微生物實驗內(nèi)容涉及面廣，不僅包括基礎(chǔ)微生物技術(shù)，還包括環(huán)境微生物的檢測與評價、微生物的污染處理等實際應(yīng)用技術(shù)。通過線上和線下課程學習結(jié)合的混合式教學模式，不僅使學生能熟悉環(huán)境中微生物的主要類群，牢固掌握微生物基本操作技能和研究方法，掌握微生物對環(huán)境的響應(yīng)以及對污染物的降解與轉(zhuǎn)化，更能提高課程教學效果，培養(yǎng)學生的動手能力，加強理論與實踐的聯(lián)系[3]。以科學性、系統(tǒng)性和實用性的教學，結(jié)合在線課程的自主學習，讓學生對實驗過程、操作步驟等有深入把握，能夠自主完成實驗，拓展相關(guān)知識，并綜合運用知識進行實驗設(shè)計與結(jié)果討論。不同類型實驗項目層層遞進，訓練學生的基本操作能力、綜合應(yīng)用能力、自主學習能力、分析和解決問題的能力，培養(yǎng)學生實事求是、科學嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，啟迪學生的創(chuàng)新思維，為今后的學習和工作奠定基礎(chǔ)。

（二）實驗內(nèi)容的整合

我校環(huán)境微生物實驗課開設(shè)在第四學期，共32學時。在有限的學時內(nèi)，對涉及面廣、應(yīng)用性強的環(huán)境微生物實驗技術(shù)不可能面面俱到，因此需要對實驗項目及內(nèi)容進行整理和優(yōu)化，讓學生掌握精髓、學會應(yīng)用。教學內(nèi)容的設(shè)計難度要適中，要讓大多數(shù)同學通過學習能夠達到課前學習目標，讓他們通過自己的探索和學習，扎實掌握實驗操作與技能，發(fā)掘并思考相關(guān)問題。

結(jié)合高校環(huán)境微生物實驗課程的特點，分析新形勢下在線課程建設(shè)情況，在課程目標的指導下，對原有的實驗內(nèi)容進行優(yōu)化和整合。經(jīng)典的微生物實驗技術(shù)結(jié)合實際應(yīng)用取其精華，增加環(huán)境微生物技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，注重學生實踐技能的培養(yǎng)和個人能力的提高。在此基礎(chǔ)上，重新構(gòu)建實驗教學體系，將現(xiàn)有實驗循序漸進地分為基礎(chǔ)性實驗、綜合性實驗、設(shè)計性實驗和拓展性實驗四大類型（表1）。不僅使實驗內(nèi)容與學科發(fā)展和社會實踐相結(jié)合，更能夠利用在線課程的特點，真正讓學生掌握實驗技能，自主學習、開拓創(chuàng)新等綜合能力得到提高。

（三）教學資源的制作

環(huán)境微生物實驗在線課程以學校課程平臺為依托，由課程引導、基本理論、實驗項目三大模塊組成[3]。課程引導是學生學習的指南，包括課程教學大綱、授課計劃、基本要求、學習方法、考核評價方法等，讓學生對環(huán)境微生物實驗在線課程的學習有整體的把握。課程要求中要突出微生物實驗室的安全要求，引導學生正確、規(guī)范、安全地完成實驗課程的學習，加強實驗操作的規(guī)范性和嚴謹性?；纠碚撌黔h(huán)境微生物理論課程的節(jié)段，選取與學生各項實驗相關(guān)的知識，如微生物的類群、生理生化特征、微生物與環(huán)境的相互作用、微生物在環(huán)境工作中的應(yīng)用等，制作為微視頻供學生鞏固學習，作為完成各項實驗的基礎(chǔ)。實驗項目模塊則根據(jù)環(huán)境微生物實驗教學目標、要求及實驗內(nèi)容的安排，對實驗中涉及的知識點和重難點梳理和細化。收集和準備相關(guān)視頻，經(jīng)典的微生物操作技術(shù)，通過網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有資源引導學生觀看;教師也錄制相關(guān)微視頻（15分鐘以內(nèi)），展示實驗中的關(guān)鍵步驟和操作要點。此外，針對教學中的需要，收集相關(guān)案例及工程實踐等網(wǎng)絡(luò)資源，擴充微視頻數(shù)量。微視頻資源制作并收集完全后，上傳至學校在線課程平臺。同時，每一實驗項目內(nèi)嵌針對該次實驗的課前思考、課堂討論、課后練習，供學生觀看和學習。

1. 基礎(chǔ)性實驗的設(shè)置。微生物個體微小，不易觀察及操作，且微生物實驗技術(shù)嚴格精細，稍不注意可能造成實驗失敗。因此，掌握基礎(chǔ)性實驗技能尤為重要，如顯微鏡操作、微生物形態(tài)觀察、染色、器皿包扎、培養(yǎng)基配制、滅菌、微生物分離、接種及培養(yǎng)技術(shù)、生理生化檢驗等技術(shù)。借助在線課程平臺，對平時收集的典型微生物的顯微鏡及培養(yǎng)圖片進行展示，部分知識的講解配以微生物趣味動畫，將不可直觀、不可觸摸的微生物世界表現(xiàn)出來，寓知識于娛樂，形成對微生物的感性認知。同時，將環(huán)境微生物基本操作技術(shù)制成演示影像，操作過程要準確、規(guī)范，操作要點要重點強調(diào)，讓學生能夠仔細觀察、認真領(lǐng)會，并可反復多次學習，鞏固基本技能。環(huán)境微生物實驗技術(shù)通常有多種，如微生物的分離技術(shù)，常用的有平板劃線法、涂布平板法、澆注平板法等，實驗過程中不可能全部涉及，對于學生實驗中沒有采用的技術(shù)，制作為補充視頻，拓展學生的知識面，并鼓勵學生采用多種方法來進行研究。學生實驗中容易出現(xiàn)的問題及可能的實驗結(jié)果以圖片、視頻等形式展示，引導學生分析，以便更好地應(yīng)對實驗中的突發(fā)狀況，更深地把握實驗基本操作[4]。

2. 綜合性實驗的設(shè)置。綜合性實驗通過高效功能菌的分離和篩選，對重污染環(huán)境進行分析，篩選能降解重金屬或有機污染物的高效功能菌，并對菌種的相關(guān)性能初步研究。綜合性實驗不僅鞏固了學生的微生物形態(tài)觀察、培養(yǎng)、生理生化等基本操作技能，還提升了學生的綜合分析及實際應(yīng)用的能力，激發(fā)了學生的科研靈感。由于實驗具有很強的實踐性及復雜性，為了提高實驗效率，減少實驗中的突發(fā)事件，通過錄制關(guān)鍵過程和步驟，將實驗的重難點展示給學生，讓學生能夠?qū)嶒炦^程有所認知，對涉及的相關(guān)技術(shù)心中有數(shù)。

3. 設(shè)計性實驗的設(shè)置。設(shè)計性實驗包括微生物的檢測與評價、化學因素對微生物的影響兩個項目，這是在學生掌握微生物基本技術(shù)和初步應(yīng)用的基礎(chǔ)上進行的。由學生自己選擇不同角度，分別進行實驗方案的設(shè)計、實驗過程的完善與實驗結(jié)果的分析，培養(yǎng)學生收集與整理資料、分析與解決問題、團隊交流與合作等綜合應(yīng)用能力。對此，在線課程平臺中無需完全展示實驗內(nèi)容，重點提供該實驗項目的相關(guān)理論教學視頻或資源鏈接，讓學生在充分把握微生物在環(huán)境中的生理生態(tài)、微生物對環(huán)境的響應(yīng)等知識的基礎(chǔ)上，自行設(shè)計并完成相關(guān)實驗。同時，利用學生交流板塊，讓學生在設(shè)計實驗過程中及時溝通和反饋，完善實驗方案，提高團隊合作能力[5]。

4. 拓展性實驗的設(shè)置。由于學時的限制，微生物在環(huán)境工程中的具體應(yīng)用和微生物技術(shù)的新進展等實驗不能完全在實驗室體現(xiàn)，因此增設(shè)拓展性實驗，供學生課后學習，進一步激發(fā)學生對課程學習的興趣以及對職業(yè)的認同。環(huán)境工程工藝繁多，在此只選取典型處理工藝，如A2/O、UASB等，結(jié)合微生物在實際污（廢）水處理中的應(yīng)用，為后續(xù)專業(yè)課程的學習打下基礎(chǔ)。固定化微生物技術(shù)則結(jié)合教師科研項目及學生創(chuàng)新項目，展示部分實驗過程及成果，加強學生的科研創(chuàng)新能力，為社會實踐及畢業(yè)論文做準備。

二、環(huán)境微生物實驗在線課程的初步實踐

傳統(tǒng)的環(huán)境微生物實驗課程受到時空的限制，許多教學資源無法利用，教學手段難以實現(xiàn)，往往不能達到很好的教學效果。應(yīng)在明確的教學目標基礎(chǔ)上，結(jié)合傳統(tǒng)課堂和在線課程的特點，構(gòu)建適合環(huán)境微生物實驗課程的混合式教學模式。通過課前在線學習與思考、課堂操作與討論、課后總結(jié)與反饋及課程考核評價等環(huán)節(jié)，充分調(diào)動和利用各類教學資源，改革環(huán)境微生物實驗的教學，促進學生由被動學習向主動學習轉(zhuǎn)變[6]。

（一）課前在線學習與思考

借助學校在線課程平臺，引導學生在課前一周內(nèi)對環(huán)境微生物實驗在線課程進行預(yù)習。對照教材和授課計劃，查閱教師上傳的實驗課件、教案和操作視頻等資料，理解實驗的基本原理和方法，對實驗內(nèi)容及操作過程心中有數(shù)，對實驗可能出現(xiàn)的結(jié)果有初步預(yù)知，提高對實驗現(xiàn)象及結(jié)果的分析能力。由于微生物實驗的復雜及抽象，對于剛接觸的同學可能會有困難，在線課程的反復學習可以起到一定的幫助。預(yù)習過程中產(chǎn)生的疑問，可以通過平臺中討論區(qū)或者QQ群與學生和老師交流。在線上課程學習的基礎(chǔ)上，要求學生完成預(yù)習報告，并設(shè)置相關(guān)思考題，讓學生思考實驗怎么做、為什么這樣做等問題，不是圖于應(yīng)付預(yù)習任務(wù)，而是真正的理解實驗操作要點。教師在學生學習的過程中，要及時通過課程平臺了解學生的學習進度和疑難問題，檢查學生的學習效果，分析整理學生在本實驗中的理解難點，便于課堂教學過程中進一步攻克[7，8]。

（二）課堂操作與討論

通過課前的在線學習，學生對實驗內(nèi)容和操作技術(shù)有了初步的認知。進入實驗室后，結(jié)合教師的課堂講授，能夠按照實驗步驟，扎實完成實驗過程，鞏固相關(guān)技能，減少實驗的不確定因素。對于在線學習中的課前思考題，引導學生主動解答并相互評價，教師進行補充講解。學生實驗過程中與課程視頻有時會出現(xiàn)不一致的地方，引導學生認真記錄并思考，有疑問的地方及時提出，促進學生的自主學習與交流，提高學生的綜合素質(zhì)。

（三）課后總結(jié)與反饋

課堂實驗完成后，及時總結(jié)本次實驗教學任務(wù)的完成情況，梳理知識點，解決學生的疑惑。引導學生認真完成實驗報告，反思總結(jié)自己的實驗情況，完成在線課程中的實驗練習。對于實驗中出現(xiàn)的問題可以相互交流與探討，或者查閱相關(guān)文獻和資料進行拓展學習。教師在線上及線下課程教學過程中，要收集學生在學習過程中的疑問及建議，結(jié)合學生對實驗內(nèi)容的接受程度和學習進度，調(diào)整和優(yōu)化在線課程的教學過程。

（四）課程考核與評價

傳統(tǒng)的環(huán)境微生物實驗課程的考核主要采用實驗操作與實驗報告相結(jié)合的方式，這種考核方式存在一定的弊端，如實驗過程中依賴同學、實驗報告缺乏自己的思考等。因此，結(jié)合學生在線課程的學習情況，增加對學習過程中統(tǒng)計的學習效果、實驗方案設(shè)計等指標的考核[9，10]。分布權(quán)重具體如下：在線學習（視頻觀看、在線練習、方案設(shè)計、問題交流等）30%、實驗操作（操作過程、實驗結(jié)果）30%、實驗報告（實驗總結(jié)、思考討論）20%、實驗考試（理論及實驗知識）20%。通過完善環(huán)境微生物實驗考核方式，將過程性評價與終結(jié)性評價相結(jié)合，促進學生主動學習并及時反饋，提高考核的全面性和準確性。在這過程中，教師也可以及時了解課程學習狀況，掌控課程整體教學效果，便于適時做出調(diào)整。

三、結(jié)束語

環(huán)境微生物實驗是一門技術(shù)性與實踐性并重的課程，對環(huán)境工作的順利實施有著重要的作用。通過在線課程的建設(shè)，結(jié)合傳統(tǒng)課堂，建立環(huán)境微生物實驗混合式教學模式，引導學生主動學習，提高學生對微生物技術(shù)的掌握程度，加強微生物知識在環(huán)境中的應(yīng)用，是順應(yīng)時代要求的教學實踐。在這一過程中，學生能夠利用各類教學資源分析探討相關(guān)問題，能夠自主設(shè)計并完成實驗，體現(xiàn)了該課程的實踐效果良好。然而，環(huán)境微生物實驗在線課程的建設(shè)和完善任重道遠。教師在引入新方法、新手段的同時，要不斷促進自身角色的轉(zhuǎn)變，提高自身的業(yè)務(wù)水平;要充分考慮學生自主學習的需求，提高學生對實驗活動的參與度和學習效率。通過在線課程的建設(shè)和實踐，推動自主創(chuàng)新教育，努力為社會培養(yǎng)優(yōu)秀的應(yīng)用型人才。

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