新工科背景下環(huán)境微生物學(xué)課程教學(xué)改革探討

卿太平，馮波，張鵬

（湘潭大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院，湖南 湘潭411105）

自2017年以來，教育部通過“復(fù)旦共識(shí)”“天大行動(dòng)”“北京指南”等一系列高校幫扶的舉措，積極推進(jìn)新工科課程建設(shè)，并宣布切實(shí)實(shí)施《關(guān)于開展新工科研究與實(shí)踐的通知》，極力探索工科教學(xué)新模式，助力科技強(qiáng)國(guó)建設(shè)［1-2］。在不斷探索的過程中，首先，加大加強(qiáng)對(duì)新興工科學(xué)科的發(fā)展和研究；其次，對(duì)現(xiàn)有工科學(xué)科的傳統(tǒng)教育方法和教育形式進(jìn)行改革創(chuàng)新。環(huán)境工程作為現(xiàn)有工科領(lǐng)域的重點(diǎn)專業(yè)，為生態(tài)文明建設(shè)和環(huán)境保護(hù)等方面培養(yǎng)了大量?jī)?yōu)秀人才。隨著時(shí)代的發(fā)展，生態(tài)環(huán)境保護(hù)發(fā)生了巨大的變化，對(duì)環(huán)境相關(guān)領(lǐng)域的人才培養(yǎng)提出新的要求。因此，怎樣去完善環(huán)境類學(xué)科的教學(xué)，如不斷創(chuàng)新教學(xué)方法和教學(xué)形式，以及提高當(dāng)代大學(xué)生的質(zhì)量是融入國(guó)家和區(qū)域新工科建設(shè)戰(zhàn)略的當(dāng)務(wù)之急。

湘潭大學(xué)是全國(guó)最早開設(shè)環(huán)境專業(yè)的高校之一。其中環(huán)境工程專業(yè)于1975年籌建，1977年正式招生，并經(jīng)過多年的發(fā)展與探索，形成了從本科生到博士后的完整環(huán)境教育體系。通過“本科教學(xué)質(zhì)量工程”“精品課程”和“卓越工程師計(jì)劃”等項(xiàng)目的開展建設(shè)，積極探索本專業(yè)人才培養(yǎng)模式、教學(xué)內(nèi)容與方法、課程體系、實(shí)踐環(huán)節(jié)和教學(xué)管理，并將教改成果融入日常教學(xué)和人才培養(yǎng)過程中，現(xiàn)已出版國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材兩部。其中面向環(huán)境工程、環(huán)境科學(xué)、環(huán)保設(shè)備等專業(yè)本科生開設(shè)的環(huán)境微生物學(xué)課程，是湘潭大學(xué)環(huán)境類專業(yè)的重要核心課程，也是本專業(yè)學(xué)生學(xué)好后續(xù)專業(yè)課程的基礎(chǔ)。但是，環(huán)境微生物學(xué)教育仍然面臨著不恰當(dāng)?shù)膽?yīng)用、實(shí)踐以及環(huán)境技術(shù)的適應(yīng)性等方面的挑戰(zhàn)，難以適應(yīng)新工科背景下對(duì)環(huán)境類人才的需求和生態(tài)文明建設(shè)的新挑戰(zhàn)。在這些挑戰(zhàn)下，我們對(duì)環(huán)境微生物學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法等方面進(jìn)行了一系列的探索和實(shí)踐，結(jié)合湘潭大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院的教學(xué)特色，來提升學(xué)生對(duì)這門學(xué)科理論知識(shí)的理解能力，并通過實(shí)際操作訓(xùn)練（實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)）加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解以及學(xué)會(huì)學(xué)以致用，培養(yǎng)應(yīng)用型、創(chuàng)新性等復(fù)合型的“新工科”高素質(zhì)環(huán)境工程專業(yè)人才。本文將從以下幾個(gè)方面探討新工科背景下環(huán)境微生物學(xué)課程教學(xué)改革和實(shí)踐的內(nèi)容。

一、構(gòu)建新的環(huán)境微生物學(xué)課程教學(xué)體系

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，環(huán)境污染問題在全球范圍內(nèi)變得越來越復(fù)雜，不僅污染程度變得更加嚴(yán)重，還出現(xiàn)了更多新的環(huán)境問題。在這樣的環(huán)境背景下，從分子水平上剖析環(huán)境問題的內(nèi)涵成為現(xiàn)階段環(huán)境微生物學(xué)研究的熱點(diǎn)，也取得了階段性的研究成果。環(huán)境微生物學(xué)作為環(huán)境類專業(yè)的基礎(chǔ)課，也要順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)微生物分子生物學(xué)相關(guān)知識(shí)的植入和講解，相應(yīng)的課程知識(shí)框架和知識(shí)重難點(diǎn)也要隨之更新和拓展［3］。將一些最新的研究成果穿插入課堂，如微生物學(xué)代謝組學(xué)、蛋白組學(xué)等，與原有的基本理論相結(jié)合，從而擴(kuò)寬學(xué)生的視野和對(duì)新知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握。增加環(huán)境微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的學(xué)時(shí)，鼓勵(lì)本科生積極參與到微生物相關(guān)科研工作中，在實(shí)踐過程中鞏固并加深對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解，通過結(jié)合科研工作，把握最新的前沿研究方向，使得學(xué)生的科研能力與專業(yè)素質(zhì)得到進(jìn)一步提高［4］。

新工科對(duì)學(xué)生的工程素質(zhì)、工程實(shí)踐能力有了更高的要求，在理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，要提高工程應(yīng)用內(nèi)容的比重，將工程中的具體環(huán)境微生物知識(shí)和原理講得更詳細(xì)。通過收集整理國(guó)內(nèi)外相關(guān)課程的優(yōu)秀教材，吸收并創(chuàng)新圖片、動(dòng)畫等制作多媒體所用的素材，改進(jìn)上課PPT。針對(duì)一些具體的微生物相關(guān)工程項(xiàng)目，將學(xué)生分組，通過網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫各自查閱環(huán)境微生物學(xué)某一研究方向資料，匯總分析總結(jié)，制作相關(guān)主題PPT，從每組抽選代表或組內(nèi)自薦在課堂上進(jìn)行講解，不僅能夠加深本組學(xué)生對(duì)工程知識(shí)的理解和掌握，還可為其后面的生產(chǎn)實(shí)習(xí)和認(rèn)知實(shí)習(xí)提供保障。同時(shí)，聘請(qǐng)企業(yè)具有豐富工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的人員給學(xué)生定期開展相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)講座，加強(qiáng)與行業(yè)的溝通，及時(shí)掌握行業(yè)動(dòng)態(tài)，提高學(xué)生對(duì)環(huán)境微生物學(xué)課程的學(xué)習(xí)熱情。

二、構(gòu)建創(chuàng)新能力導(dǎo)向的環(huán)境微生物實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)

工程教育認(rèn)證是由專門機(jī)構(gòu)對(duì)高等教育開設(shè)的工程類專業(yè)進(jìn)行專業(yè)性評(píng)估，是對(duì)工程學(xué)教育和技術(shù)能力的關(guān)鍵承認(rèn)。2013年，我國(guó)成為國(guó)際工程教育“華盛頓協(xié)議”的成員，標(biāo)志著我國(guó)在工程教育認(rèn)證方面取得巨大進(jìn)展［5］。環(huán)境微生物學(xué)這門學(xué)科是環(huán)境工程、環(huán)境科學(xué)、環(huán)境生態(tài)工程等專業(yè)課程的基礎(chǔ)，其教學(xué)質(zhì)量以及學(xué)生對(duì)這門學(xué)科知識(shí)的掌握程度與后續(xù)課程的學(xué)習(xí)有著至關(guān)重要的聯(lián)系，最終會(huì)對(duì)學(xué)生的應(yīng)用技能培養(yǎng)和畢業(yè)質(zhì)量產(chǎn)生較大的影響。

為了開展實(shí)踐性的學(xué)習(xí)研究，提高學(xué)生獨(dú)立分析和解決問題的能力，強(qiáng)化實(shí)踐技能和培養(yǎng)批判性思考，采用“以學(xué)生為中心，導(dǎo)入技術(shù)問題”的教育方法，針對(duì)既存的理論和實(shí)踐問題，在課堂上和課后與學(xué)生探討，提出了交流實(shí)際問題的方法，然后加以解決。這一方法可以幫助學(xué)生吸收學(xué)科的理論知識(shí)，同時(shí)有助于培養(yǎng)學(xué)生解決問題的實(shí)踐能力。根據(jù)學(xué)生興趣和特點(diǎn)，將學(xué)生吸收到部分項(xiàng)目研發(fā)活動(dòng)中來。環(huán)境微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)作為環(huán)境微生物學(xué)實(shí)踐的重要內(nèi)容，在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容編排和設(shè)計(jì)上也要部分考慮當(dāng)前的實(shí)際環(huán)境問題，從而真正提高學(xué)生環(huán)境微生物學(xué)實(shí)踐能力。此外，建立和組織一定規(guī)模的學(xué)生競(jìng)賽體系，鼓勵(lì)學(xué)生將環(huán)境微生物學(xué)的課程知識(shí)與競(jìng)賽要求結(jié)合起來。針對(duì)微生物無處不在的特點(diǎn)，讓學(xué)生聯(lián)系生活實(shí)際，將課堂所學(xué)環(huán)境微生物學(xué)知識(shí)應(yīng)用到環(huán)境污染控制中，真正體會(huì)到微生物在環(huán)境方面的作用。

三、搭建多學(xué)科交叉融合平臺(tái)

隨著現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展，對(duì)于復(fù)雜問題的研究需要多學(xué)科的知識(shí)交叉，多門學(xué)科資源的介入促進(jìn)了學(xué)科交叉融合，為多種復(fù)雜問題提供了有效的化解方法。新工科背景下的環(huán)境微生物學(xué)也將更加側(cè)重環(huán)境與自然、人類與微生物、微生物與微生物、微生物與自然界之間的深層次相互作用或耦合作用。為順應(yīng)新時(shí)代發(fā)展對(duì)人才培養(yǎng)的要求，環(huán)境微生物學(xué)的教學(xué)要以環(huán)境問題為導(dǎo)向，通過多學(xué)科交叉融合，各取所長(zhǎng)，找到專業(yè)知識(shí)傳授、理解、消化、吸收和創(chuàng)新的著力點(diǎn)和突破口［6］。

一方面，強(qiáng)化不同學(xué)科背景（如環(huán)境學(xué)、生物學(xué)、化學(xué)、醫(yī)學(xué)等）的專業(yè)教師交叉合作，逐漸凝練出新的學(xué)科特色。不同學(xué)科背景的教師負(fù)責(zé)講授環(huán)境微生物學(xué)中相應(yīng)學(xué)科的知識(shí)點(diǎn)，以此豐富教師教學(xué)的多樣性和緩解學(xué)生學(xué)習(xí)的疲勞感。另一方面，建立院系、校企等科學(xué)研究和公共服務(wù)共享平臺(tái)，形成多學(xué)科、多團(tuán)隊(duì)、多技術(shù)的教學(xué)實(shí)踐體系，切實(shí)提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力。教學(xué)內(nèi)容方面，微生物已被廣泛用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)、食品和醫(yī)學(xué)衛(wèi)生等領(lǐng)域。在環(huán)境中的微生物，特別是一些與人類生命健康密切相關(guān)的病原微生物培養(yǎng)過程中，不僅要提高學(xué)生的工程素質(zhì)，更要重視學(xué)生自身的管理和衛(wèi)生。在具體環(huán)境工程項(xiàng)目中，要充分考慮潛在的環(huán)境問題，同時(shí)從其他學(xué)科出發(fā)，利用好有益微生物和控制有害微生物，充分發(fā)揮環(huán)境微生物的利用價(jià)值。

四、結(jié)語

針對(duì)新工科背景下高等教育人才培養(yǎng)的特點(diǎn)，實(shí)踐環(huán)節(jié)是培養(yǎng)高級(jí)工程技術(shù)人才的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。環(huán)境微生物學(xué)應(yīng)該更注重提升學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)科學(xué)理論和技術(shù)手段，分析并解決工程問題的實(shí)踐能力。本文從優(yōu)化課程教學(xué)體系、創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)體系構(gòu)建和多學(xué)科交叉融合平臺(tái)搭建這三個(gè)方面對(duì)環(huán)境微生物學(xué)課程教學(xué)改革和實(shí)踐進(jìn)行系統(tǒng)闡述，對(duì)新工科背景下環(huán)境微生物學(xué)教學(xué)新思路和新方法進(jìn)行了探討。同時(shí)，教師還要認(rèn)真研究國(guó)內(nèi)外環(huán)境微生物方向教育教學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)，了解相關(guān)行業(yè)企業(yè)對(duì)環(huán)境微生物人才的需求和國(guó)際發(fā)展趨勢(shì)，爭(zhēng)取培養(yǎng)出具備國(guó)際化視野與工程素質(zhì)的一流環(huán)境學(xué)畢業(yè)生，更好地為生態(tài)文明建設(shè)服務(wù)。