引入前沿與應(yīng)用培養(yǎng)創(chuàng)新能力

肖 琳， 蔣麗娟， 王曉琳， 楊柳燕

（南京大學(xué)環(huán)境學(xué)院環(huán)境科學(xué)與工程國家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，南京210023）

0 引 言

當(dāng)今科學(xué)處于飛速發(fā)展時(shí)期，在環(huán)境科學(xué)與生命科學(xué)的交叉領(lǐng)域尤為突出，對(duì)人才素質(zhì)和能力的要求越來越高。創(chuàng)新性人才通常是指能夠獨(dú)立思考，具有創(chuàng)造意識(shí)和創(chuàng)新精神，能夠創(chuàng)造性地提出問題和解決問題。創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)需要在日常的教學(xué)活動(dòng)中提供給學(xué)生進(jìn)行主動(dòng)進(jìn)行創(chuàng)新觀察、超前思維、豐富知識(shí)，并通過創(chuàng)新實(shí)踐來培養(yǎng)堅(jiān)韌的創(chuàng)新意志的機(jī)會(huì)［1］。本科教學(xué)偏重基礎(chǔ)，為適應(yīng)學(xué)科快速發(fā)展和變化，在保證基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容系統(tǒng)完整實(shí)施的前提下，當(dāng)前大學(xué)教育還需要引入新進(jìn)展及新技術(shù)，以拉近學(xué)生與現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展的距離，并能學(xué)以致用［2］。大學(xué)生實(shí)驗(yàn)課是一個(gè)實(shí)踐過程，在提高學(xué)生認(rèn)知能力，理論聯(lián)系實(shí)際，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能解決實(shí)際問題，培養(yǎng)創(chuàng)新型思維方面具有重要意義［3-4］。環(huán)境微生物學(xué)是采用微生物知識(shí)和技術(shù)研究處理環(huán)境問題的理論和技術(shù)基礎(chǔ)，在“環(huán)境微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)”中如仍沿襲傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式已經(jīng)不能適應(yīng)新時(shí)代對(duì)人才培養(yǎng)的需求，微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)改革的重要性和必要性更顯重要。

目前大多數(shù)高校所開設(shè)的“環(huán)境微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)”基本以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，雖然能夠培養(yǎng)學(xué)生微生物學(xué)的實(shí)驗(yàn)操作能力，但驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)不要求學(xué)生進(jìn)行主動(dòng)系統(tǒng)的思考和創(chuàng)新，限制了學(xué)生主動(dòng)思維和創(chuàng)新能力的提高。并且由于只是進(jìn)行課本上的傳統(tǒng)型微生物操作實(shí)驗(yàn)，對(duì)新進(jìn)展和新技術(shù)的培養(yǎng)相對(duì)滯后，不利于學(xué)生整體素質(zhì)的提高。為滿足雙創(chuàng)型人才培養(yǎng)的需求，很多高校紛紛開展了綜合性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、研究型實(shí)驗(yàn)、自主性實(shí)驗(yàn)，以增強(qiáng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中的參與度，提高學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力［3-9］。環(huán)境學(xué)院自2008 年起即開設(shè)了環(huán)境微生物自主實(shí)驗(yàn)［8］，但如綜合性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)等一樣，存在著教師主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和進(jìn)程的問題，實(shí)驗(yàn)題目仍較單一，學(xué)生實(shí)際參與性不強(qiáng)等問題而影響了培養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成［10］。為克服這些問題，在開設(shè)了多年自主實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，自2014 年起嘗試將學(xué)科前沿引入環(huán)境微生物學(xué)和環(huán)境微生物實(shí)驗(yàn)的教學(xué)實(shí)踐，并實(shí)現(xiàn)完全的學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)，以促進(jìn)學(xué)生對(duì)環(huán)境微生物前沿知識(shí)的接觸和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。本文介紹結(jié)合環(huán)境科學(xué)與工程的專業(yè)特色，引入學(xué)科前沿，為本科生開設(shè)“環(huán)境微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)”全自主實(shí)驗(yàn)的探索和實(shí)踐。

1 自主性實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的目的和總體思路

“環(huán)境微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)”的教學(xué)目的是與理論教學(xué)相結(jié)合，使環(huán)境科學(xué)和工程專業(yè)的學(xué)生建立和掌握微生物及相關(guān)操作的概念和技術(shù)，培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)，強(qiáng)化自主創(chuàng)新能力，深化對(duì)微生物及在環(huán)境中的應(yīng)用的認(rèn)識(shí)，為今后從事環(huán)境科學(xué)的研究、環(huán)境工程和環(huán)境修復(fù)等相關(guān)工作奠定實(shí)踐基礎(chǔ)［8］。

大量新的環(huán)境問題不斷涌現(xiàn)，如病原菌傳播和抗藥性基因的水平轉(zhuǎn)移問題、消毒副產(chǎn)物、個(gè)人護(hù)理品和微塑料等新型污染物問題，以及固廢和氣體污染物的合理處置問題等，給環(huán)境微生物學(xué)的發(fā)展帶來了機(jī)遇。同時(shí)，微生物學(xué)的新發(fā)現(xiàn)和新技術(shù)也極大促進(jìn)了對(duì)環(huán)境問題的認(rèn)識(shí)和處理技術(shù)的發(fā)展。同時(shí)，微生物學(xué)的新發(fā)現(xiàn)和新技術(shù)也極大促進(jìn)了對(duì)環(huán)境問題的認(rèn)識(shí)和處理技術(shù)的發(fā)展。

針對(duì)不斷涌現(xiàn)的新的環(huán)境問題和生物學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，在環(huán)境微生物學(xué)自主實(shí)驗(yàn)中鼓勵(lì)學(xué)生聚焦環(huán)境微生物領(lǐng)域前沿發(fā)展動(dòng)態(tài)，創(chuàng)新性思考微生物學(xué)在環(huán)境科學(xué)與工程領(lǐng)域的研究和應(yīng)用中的切入點(diǎn)，然后設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并實(shí)施。這種自主實(shí)驗(yàn)將提出問題和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的權(quán)力完全交給學(xué)生，培養(yǎng)學(xué)生通過思考提出問題到解決問題的實(shí)踐培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，不僅激發(fā)學(xué)生進(jìn)行思考和探究專業(yè)問題的興趣，而且提供給學(xué)生相對(duì)系統(tǒng)的科研創(chuàng)新訓(xùn)練的機(jī)會(huì)，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力，并且促使學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)一些新知識(shí)和新技術(shù)，以順利達(dá)成目標(biāo)，解決問題，為其將來在專業(yè)領(lǐng)域深入開展研究奠定基礎(chǔ)。完全自主實(shí)驗(yàn)開設(shè)以來，學(xué)生主動(dòng)提出了如腸道微生物對(duì)污染物的響應(yīng)和對(duì)動(dòng)物健康的影響，微生物在環(huán)境中的傳播、微生物對(duì)微塑料環(huán)境行為的影響等研究問題，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。這些針對(duì)學(xué)科前沿和社會(huì)熱點(diǎn)環(huán)境問題的實(shí)踐探索，讓學(xué)生了解環(huán)境領(lǐng)域亟待解決的實(shí)際問題，認(rèn)識(shí)環(huán)境工程微生物實(shí)驗(yàn)技術(shù)在環(huán)境領(lǐng)域的重要地位，激發(fā)專業(yè)學(xué)習(xí)和探索的興趣，更有利于學(xué)生主動(dòng)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

2 基礎(chǔ)性微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)是自主性實(shí)驗(yàn)的必要條件

“環(huán)境微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)”是一門基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課，基礎(chǔ)性微生物學(xué)操作技術(shù)是教學(xué)中的重點(diǎn)。在有限的教學(xué)課時(shí)中需要合理安排實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，使學(xué)生能夠系統(tǒng)掌握微生物學(xué)的基本原理和實(shí)驗(yàn)操作的技能，為進(jìn)行完全自主實(shí)驗(yàn)打下基礎(chǔ)。在環(huán)境微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中進(jìn)行了模塊化設(shè)計(jì)，分別為基礎(chǔ)微生物學(xué)技術(shù)模塊、環(huán)境微生物模塊和分子微生物學(xué)模塊，對(duì)學(xué)生進(jìn)行基本技能的訓(xùn)練。其中基礎(chǔ)微生物學(xué)技術(shù)模塊著重培養(yǎng)學(xué)生無菌操作的概念和技術(shù)、進(jìn)行微生物純培養(yǎng)的技術(shù)（包括培養(yǎng)基的配制滅菌、平板分離方法）、顯微觀察技術(shù)（包括微生物制片染色和顯微鏡的使用）、微生物鑒定技術(shù)（生理生化反應(yīng)和16S rDNA分析）等基本技術(shù)體系。環(huán)境微生物模塊根據(jù)環(huán)境科學(xué)與工程的專業(yè)特點(diǎn)，開設(shè)微生物監(jiān)測(cè)技術(shù)（水的細(xì)菌學(xué)檢查和發(fā)光菌急性毒性試驗(yàn)）和微生物降解環(huán)境污染物（苯酚降解菌的分離）。分子微生物學(xué)模塊開設(shè)環(huán)境總DNA 的提取、環(huán)境中16S rDNA的擴(kuò)增和分析的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生緊隨學(xué)科的發(fā)展，從分子水平去認(rèn)識(shí)和研究環(huán)境微生物問題。

學(xué)生在進(jìn)行這些基礎(chǔ)微生物實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)中，全程參與每一個(gè)實(shí)驗(yàn)的前期準(zhǔn)備工作，進(jìn)行完整的環(huán)境微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練。如在進(jìn)行各類微生物的形態(tài)觀察和微生物染色、大小測(cè)量和計(jì)數(shù)的實(shí)驗(yàn)中，都需要進(jìn)行培養(yǎng)基的配制滅菌和接種的前期準(zhǔn)備工作。在實(shí)驗(yàn)的安排中，則把培養(yǎng)基的配制和滅菌作為第一個(gè)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生學(xué)習(xí)細(xì)菌、真菌和放線菌培養(yǎng)基的配制技術(shù)、滅菌和倒平板技術(shù)，既為后續(xù)實(shí)驗(yàn)做了準(zhǔn)備，又學(xué)習(xí)了操作知識(shí)。這種調(diào)整也能使學(xué)生更清楚一個(gè)完整的實(shí)驗(yàn)流程，為自主實(shí)驗(yàn)打下基礎(chǔ)。

為了能順利進(jìn)行自主實(shí)驗(yàn)，學(xué)生掌握基礎(chǔ)技能，需要在教學(xué)過程中進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，既能完成基礎(chǔ)性環(huán)境微生物實(shí)驗(yàn)的教學(xué)計(jì)劃，又有充足的時(shí)間進(jìn)行自主實(shí)驗(yàn)。如在微生物生長(zhǎng)曲線的測(cè)定時(shí)，雖然總體耗時(shí)較長(zhǎng)，但在取樣間隔有大量的空余時(shí)間。充分利用空余時(shí)間，安排學(xué)生進(jìn)行后續(xù)細(xì)菌純種分離、生理生化反應(yīng)和水的細(xì)菌學(xué)檢查的培養(yǎng)基的配制，進(jìn)一步提高他們對(duì)固體、液體、半固體培養(yǎng)基的區(qū)別和配制方法、不同生理生化反應(yīng)檢測(cè)所需培養(yǎng)基的配制方法、以及進(jìn)行水中大腸菌群檢測(cè)的培養(yǎng)基的配制方法的理解和實(shí)際操作技能的掌握。通過這樣不斷強(qiáng)化他們的基礎(chǔ)性環(huán)境微生物操作技能，為自主實(shí)驗(yàn)的實(shí)施做好技能和思想準(zhǔn)備。學(xué)生在進(jìn)行操作時(shí)，也能充分發(fā)現(xiàn)一些在實(shí)際操作中所存在的問題，如檸檬酸鹽利用培養(yǎng)基pH的調(diào)節(jié)對(duì)培養(yǎng)基的顏色有較大影響，甚至?xí)绊懞罄m(xù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察，這也會(huì)促使他們?cè)谶M(jìn)行自主實(shí)驗(yàn)時(shí)注意避免已出現(xiàn)的問題。此外，也能讓學(xué)生更熟悉在微生物實(shí)驗(yàn)中所用藥品，如瓊脂和營養(yǎng)瓊脂的區(qū)別。為避免影響整體的實(shí)驗(yàn)進(jìn)度，在學(xué)生進(jìn)行準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師需進(jìn)行檢查，如發(fā)現(xiàn)一些錯(cuò)誤，要及時(shí)更正，并重新準(zhǔn)備，最終使學(xué)生既能觀察到應(yīng)觀察的現(xiàn)象，達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模艹浞诌M(jìn)行完整的實(shí)驗(yàn)操作訓(xùn)練，不斷成長(zhǎng)［8］。

3 自主性實(shí)驗(yàn)過程

自主實(shí)驗(yàn)本著完全開放的原則，鼓勵(lì)學(xué)生結(jié)合個(gè)人興趣自主選擇實(shí)驗(yàn)題目。自主實(shí)驗(yàn)的分組也完全參照學(xué)生自愿，自由組合，可以2 ～4 人一組，也可以1 人一組［11］。對(duì)于環(huán)境科學(xué)與工程的大三學(xué)生，在專業(yè)課的學(xué)習(xí)中已經(jīng)對(duì)環(huán)境科學(xué)的發(fā)展前沿有所接觸，更有利于自主實(shí)驗(yàn)選題。如在2018 ～2019 學(xué)年，學(xué)生選擇了環(huán)境中的新型熱點(diǎn)污染物微塑料及不同污染物對(duì)小鼠腸道微生物的代謝產(chǎn)酸作用進(jìn)行了研究，這是非常具有前沿性的研究方向。學(xué)生在選題的過程中主動(dòng)接觸和了解不同環(huán)境問題的研究現(xiàn)狀，使教學(xué)內(nèi)容得到補(bǔ)充和更新，也使環(huán)境微生物自主實(shí)驗(yàn)具有前沿性、挑戰(zhàn)性和新穎性。

以微塑料為例，它作為一種新型污染物引發(fā)了學(xué)生的研究興趣。在學(xué)生提出后，教師指導(dǎo)學(xué)生查閱相關(guān)的微塑料研究進(jìn)展的文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)微塑料上有大量細(xì)菌定殖，并且細(xì)菌的群落結(jié)構(gòu)與水體中具有較大的差異［12-13］。根據(jù)這個(gè)研究現(xiàn)狀，學(xué)生提出研究不同因素（水體中的可溶性有機(jī)物和光照）對(duì)微生物在微塑料上定殖的影響。在自主實(shí)驗(yàn)題目確定，科學(xué)問題提出后，學(xué)生們通過進(jìn)一步對(duì)微塑料進(jìn)行文獻(xiàn)查閱、小組討論，在教師的協(xié)助下，分別選擇了生物可降解性微塑料和傳統(tǒng)型微塑料作為研究材料，對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行分析和整理。實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案分別研究了腐殖酸和光照對(duì)大腸桿菌在聚乳酸、PHA、聚乙烯微塑料上定殖的影響。在這個(gè)自主實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生對(duì)微生物培養(yǎng)全過程、收集、檢測(cè)、顯微觀察和拍照、微生物形成的生物膜的測(cè)試等方面進(jìn)行了全方位的環(huán)境微生物學(xué)基本科研訓(xùn)練，而且對(duì)微生物與環(huán)境科學(xué)（水化學(xué)調(diào)節(jié)、光降解、吸附解析、微塑料的環(huán)境行為）的交叉，環(huán)境微生物學(xué)研究在環(huán)境中研究和應(yīng)用中的意義有了更為深入的體會(huì)。

環(huán)境微生物學(xué)自主實(shí)驗(yàn)基本是一個(gè)小的獨(dú)立科研訓(xùn)練，學(xué)生不僅要完成實(shí)驗(yàn)，更需要用科研的思維來完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)從選題到結(jié)題報(bào)告。在完成自主實(shí)驗(yàn)的過程中，學(xué)生進(jìn)行了獨(dú)立思考，獨(dú)立查閱文獻(xiàn)，根據(jù)研究進(jìn)展和自己已有的知識(shí)提出科學(xué)問題，根據(jù)制訂實(shí)驗(yàn)方案，確定實(shí)驗(yàn)方法和步驟，準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)材料，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要學(xué)習(xí)儀器的使用方法（如在微塑料的研究中微生物定殖前后zeta 電位的測(cè)試），最后撰寫符合科研論文要求的實(shí)驗(yàn)報(bào)告等。經(jīng)過全自主性的環(huán)境微生物實(shí)驗(yàn)，學(xué)生得到了較為科學(xué)研究的訓(xùn)練，體會(huì)了創(chuàng)新思維、獨(dú)立思考、主動(dòng)參與的實(shí)踐樂趣，為以后參與大學(xué)生創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目和畢業(yè)論文等都打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4 自主性實(shí)驗(yàn)的效果

環(huán)境學(xué)院自2014 年起，在原來的半自主性綜合實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了全自主性環(huán)境微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與實(shí)踐，取得了明顯的教學(xué)效果，也獲得了一些經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)。①基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)和自主實(shí)驗(yàn)兩者是相輔相成的。學(xué)生經(jīng)過一段時(shí)間的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，儲(chǔ)備了足夠多的知識(shí)和技能，才有可能獨(dú)立完成自主性實(shí)驗(yàn)。而自主性實(shí)驗(yàn)是對(duì)前期基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)的融合和提高，結(jié)合學(xué)生的興趣和當(dāng)前熱點(diǎn)，是學(xué)生開始獨(dú)立工作，自主創(chuàng)新的一個(gè)起點(diǎn)和實(shí)踐。②學(xué)生具有很強(qiáng)的求知欲和自我管理能力，在教學(xué)活動(dòng)中應(yīng)予以充分的鼓勵(lì)和肯定。通過自主性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)實(shí)踐，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)室的雙開放，可以給學(xué)生更大的自由思考和自主學(xué)習(xí)的空間，使其各方面能力得到充分的培養(yǎng)和鍛煉，有利于學(xué)生素質(zhì)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)［8］。

經(jīng)過5 年的實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)自主性實(shí)驗(yàn)在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度、團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神方面成效顯著。改革后不縮減原實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，每堂課內(nèi)所安排的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容增加較多，尤其是后期的自主實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)的時(shí)間已經(jīng)不局限于每周的實(shí)驗(yàn)課時(shí)安排，而是根據(jù)實(shí)驗(yàn)的進(jìn)度來安排時(shí)間，學(xué)生主動(dòng)利用午休、晚上和周末的時(shí)間來完成自己的實(shí)驗(yàn)。同時(shí)，學(xué)生對(duì)于如何將理論用于實(shí)踐實(shí)現(xiàn)新的產(chǎn)出，也有了自己的實(shí)踐體會(huì)。如在垃圾降解菌的分離中，學(xué)生在分離到產(chǎn)淀粉酶和蛋白酶的菌株后，想進(jìn)一步提高其產(chǎn)酶能力，欲采用誘變的方法進(jìn)行。通過查閱文獻(xiàn)，確定采用紫外誘變，不僅提高了產(chǎn)酶能力，也掌握了在原來的實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱中并未包含的微生物誘變技術(shù)。

在基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)中，由于學(xué)生的全程參與，已對(duì)實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性有所體會(huì)。在自主實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生更是得到了從實(shí)驗(yàn)方案制定、每個(gè)測(cè)試的實(shí)驗(yàn)步驟制定到全程自己準(zhǔn)備、操作和獲取實(shí)驗(yàn)結(jié)果的全面訓(xùn)練。這個(gè)過程中，若考慮不周，如出現(xiàn)培養(yǎng)基配制量不足、槍頭忘記滅菌等情況，則會(huì)影響實(shí)驗(yàn)的進(jìn)度，甚至造成實(shí)驗(yàn)的失敗。通過這種全自主實(shí)驗(yàn)，對(duì)學(xué)生全面思考、嚴(yán)謹(jǐn)和求實(shí)的科學(xué)態(tài)度進(jìn)行了很好的鍛煉和培養(yǎng)。在自主實(shí)驗(yàn)中，通常每組會(huì)有2 ～3 名同學(xué)共同參與，也培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作和溝通能力。如在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過程中，組內(nèi)同學(xué)根據(jù)選課時(shí)間的不同，靈活安排實(shí)驗(yàn)時(shí)間，輪流進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，確保實(shí)驗(yàn)完成。小組間在實(shí)驗(yàn)技術(shù)和實(shí)驗(yàn)材料上也可以進(jìn)行友好協(xié)商，互通有無，培養(yǎng)學(xué)生的科研團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。

創(chuàng)新和科研總不是一帆風(fēng)順的，常常會(huì)有失敗的發(fā)生。環(huán)境微生物學(xué)自主實(shí)驗(yàn)因?yàn)椴⒎球?yàn)證性實(shí)驗(yàn)，并且是鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)環(huán)境學(xué)科的前沿進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，失敗難免發(fā)生。如在微塑料的實(shí)驗(yàn)中就發(fā)現(xiàn)，聚乳酸和PHA微塑料在水中具有很好的分散性，而聚乙烯在水體中很難分散，并且后續(xù)很難離心操作，同學(xué)們只能舍去這個(gè)實(shí)驗(yàn)組，體會(huì)到創(chuàng)新和科研的不易，以及如何正確面對(duì)失敗。

5 自主性實(shí)驗(yàn)存在的問題及反思

在自主實(shí)驗(yàn)中，雖然是要完全發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性，培養(yǎng)創(chuàng)新能力，但自主性實(shí)驗(yàn)仍是本科實(shí)驗(yàn)教育的內(nèi)容之一，要保證每一個(gè)學(xué)生都能完成，教師需要在其中發(fā)揮好掌舵人的作用。在教學(xué)過程如發(fā)現(xiàn)有的學(xué)生積極性不夠或尚不具備閱讀文獻(xiàn)、獨(dú)立思考提出科研問題的能力時(shí)，教師就給予該學(xué)生足夠的輔助，以敦促和幫助他們進(jìn)行思考、探索、提出問題和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案［14］。在自主實(shí)驗(yàn)的選題上，重點(diǎn)鼓勵(lì)學(xué)生選擇自己感興趣的內(nèi)容進(jìn)行研究，教師在教學(xué)中可根據(jù)當(dāng)前的一些熱點(diǎn)環(huán)境問題，提出幾個(gè)備選方案（微生物對(duì)環(huán)境類激素的降解、餐廚垃圾分解菌的篩選等），有些學(xué)生可以在老師提供的方向中進(jìn)一步細(xì)化來進(jìn)行自主實(shí)驗(yàn)，以保證每個(gè)學(xué)生都能完成自主實(shí)驗(yàn)，得到充分的訓(xùn)練。在實(shí)驗(yàn)方案的制定中，可以通過提問，了解他的研究假設(shè)是什么，想證明什么問題，他設(shè)計(jì)的試驗(yàn)內(nèi)容是否能夠證明這些問題，并提出他還需要在哪些方面進(jìn)行更改或深化。

環(huán)境微生物自主實(shí)驗(yàn)是針對(duì)大三的本科生開設(shè)的，雖然有些學(xué)生在大一和大二已經(jīng)歷些科研訓(xùn)練，但絕大多數(shù)學(xué)生的實(shí)踐還以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主。有的學(xué)生此時(shí)對(duì)完整的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)能力尚不足，此時(shí)需要老師反復(fù)對(duì)學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)。為保證自主實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行，①在前期基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)中的有意訓(xùn)練，在進(jìn)行自主性實(shí)驗(yàn)時(shí)，更要與學(xué)生進(jìn)行反復(fù)溝通，幫助學(xué)生完善實(shí)驗(yàn)方案。與大學(xué)生創(chuàng)新計(jì)劃不同，自主實(shí)驗(yàn)時(shí)間較短，故實(shí)驗(yàn)方案的工作量和難度要適宜，以保證在有限的時(shí)間內(nèi)能夠完成。②通過讓學(xué)生進(jìn)行提前準(zhǔn)備，確定實(shí)驗(yàn)方案，從而最大限度保證學(xué)生能在此階段找到自己感興趣的問題，并完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。③自主實(shí)驗(yàn)需要老師進(jìn)行全程跟蹤，要有研究生助教全程協(xié)助指導(dǎo)。由于在自主實(shí)驗(yàn)過程中實(shí)驗(yàn)室全天開放，實(shí)驗(yàn)室的安全管理也是重中之重［15］。自主實(shí)驗(yàn)雖然由學(xué)生自主設(shè)計(jì)、自主準(zhǔn)備和自主完成，但老師的提醒和保障作用是自主實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛲瓿傻闹匾蛩亍Ｗ灾鲗?shí)驗(yàn)因?yàn)閷?shí)驗(yàn)安排的需要，大部分學(xué)生的實(shí)驗(yàn)并不能在原定的上課時(shí)間進(jìn)行。老師即使不能在現(xiàn)場(chǎng)，也應(yīng)該通過微信等即時(shí)通信，跟蹤每個(gè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)進(jìn)程，提醒學(xué)生養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)記錄習(xí)慣，應(yīng)對(duì)不時(shí)出現(xiàn)的問題，確保他們遇到問題能夠及時(shí)解決，順利完成自主實(shí)驗(yàn)。

6 結(jié) 語

雖然開設(shè)自主實(shí)驗(yàn)對(duì)本科生教訓(xùn)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)管理和教師都提出了更高的要求，但自主實(shí)驗(yàn)是對(duì)傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一個(gè)更好補(bǔ)充，將學(xué)生被動(dòng)接受被動(dòng)學(xué)習(xí)的模式轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，以提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識(shí)和能力，有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。以自主實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，通過大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練，逐步提高大學(xué)生的雙創(chuàng)能力，挖掘大學(xué)生自身潛在的創(chuàng)造力，為國家培養(yǎng)更出色的人才。