新農(nóng)科背景下水處理微生物教學(xué)改革探討

沈楨　許航　張磊　梅才華　商娟　蔡元妃

【摘要】習(xí)近平總書記提出了以“立德樹人”為根本，發(fā)展以強(qiáng)農(nóng)興農(nóng)為己任的新農(nóng)科教育，培養(yǎng)知農(nóng)愛農(nóng)的新型人才。水處理微生物學(xué)是給排水科學(xué)與工程專業(yè)中一門重要的必修課，為其他課程提供微生物方面的基礎(chǔ)。本研究在新農(nóng)科背景下，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及考核方法三個方面探討了水處理微生物課程改革方案，以促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣與創(chuàng)新能力的提高。

【關(guān)鍵詞】新農(nóng)科;水處理微生物;課程改革

引言

習(xí)近平總書記提出“以立德樹人為根本，以強(qiáng)農(nóng)興農(nóng)為己任，拿出更多科技成果，培養(yǎng)更多知農(nóng)愛農(nóng)新型人才”。“新農(nóng)科”是以立德樹人為根本，以生態(tài)環(huán)境保護(hù)、農(nóng)業(yè)綠色生產(chǎn)、國家糧食安全、鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)發(fā)展為重要使命，促進(jìn)學(xué)科創(chuàng)新，培養(yǎng)適應(yīng)農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化建設(shè)的農(nóng)林專業(yè)新型人才，提高學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力和科研素養(yǎng)。“新農(nóng)科”的根本內(nèi)涵在于一個“新”上，是指當(dāng)代由于網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的快速滲透與發(fā)展，針對于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)而提出的新型農(nóng)業(yè)教育。新農(nóng)科建設(shè)將提升農(nóng)業(yè)價值鏈、重塑農(nóng)業(yè)教育鏈、拓展農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈，加速我國從農(nóng)業(yè)大國向農(nóng)業(yè)強(qiáng)國的邁進(jìn)。

水處理微生物學(xué)是一門包含了病毒、原核、真核微生物、微生物的生長繁殖、遺傳變異、微生物的結(jié)構(gòu)等基礎(chǔ)知識以及工業(yè)廢水與飲用水生物處理方面的微生物學(xué)理論的重要必修課。它是給排水專業(yè)學(xué)生從事各項實(shí)踐工作所必須依托的知識體系。該課程能使學(xué)生更好地了解微生物學(xué)領(lǐng)域的最新發(fā)展方向，同時還能培養(yǎng)學(xué)生們的創(chuàng)新能力，將學(xué)習(xí)到的理論知識應(yīng)用于實(shí)踐，為今后從事污染整治、給水排水設(shè)計、水質(zhì)監(jiān)測等工作奠定堅實(shí)的生物基礎(chǔ)。

1.教學(xué)內(nèi)容的改革

1.1優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，突出重點(diǎn)

從教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化和改進(jìn)出發(fā)，通過對本課程進(jìn)行教學(xué)改革可以有效發(fā)揮其指導(dǎo)作用，促使教師圍繞教學(xué)內(nèi)容引導(dǎo)學(xué)生掌握知識，提高實(shí)踐能力。水處理微生物學(xué)與三大基礎(chǔ)化學(xué)以及水質(zhì)工程學(xué)等課程有著一定的關(guān)聯(lián)性，并且大部分學(xué)校的給水排水科學(xué)與工程專業(yè)沒有設(shè)立動物生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、遺傳學(xué)等生物課程，大部分學(xué)生的微生物學(xué)基礎(chǔ)偏弱。且本課程的教學(xué)內(nèi)容繁雜，知識體系零散，且較為抽象，常常會使學(xué)生們喪失學(xué)習(xí)熱情。因此，基于皖江工學(xué)院的人才培養(yǎng)特色，面向地方應(yīng)用型高水平大學(xué)建設(shè)需求，對本課程的結(jié)構(gòu)體系與教學(xué)內(nèi)容適當(dāng)進(jìn)行整合和優(yōu)化，尤其是面向未來的新農(nóng)村建設(shè)中的排水體系建設(shè)，增加了面向低濃度生活污水的微生物培養(yǎng)和馴化，進(jìn)水水質(zhì)和水量不穩(wěn)定情況下微生物活性的保持等知識點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)微生物在水處理過程中發(fā)揮的作用，使整個知識體系更加合理，重點(diǎn)突出。

1.2改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)，教學(xué)與實(shí)踐結(jié)合

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容教學(xué)可以有效的提高學(xué)生的創(chuàng)新與動手能力，學(xué)生對于實(shí)驗(yàn)都存在一定的積極性，愿意自己動手嘗試，在保證實(shí)驗(yàn)安全的前提下可以提高其在課程教學(xué)中所占的比例，實(shí)驗(yàn)教學(xué)一般都是教師全權(quán)負(fù)責(zé)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的前期準(zhǔn)備工作，以及實(shí)驗(yàn)后的整理，學(xué)生僅僅參與實(shí)驗(yàn)的部分操作內(nèi)容，對整個實(shí)驗(yàn)不夠了解，獨(dú)立思考問題及解決問題的能力較弱。為此，要改革其教學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，課前布置學(xué)生預(yù)習(xí)，按照教學(xué)內(nèi)容邀請學(xué)生一起準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)，提出實(shí)驗(yàn)方案，完成試驗(yàn)后一起分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。另外，水處理微生物課程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，結(jié)合鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略下農(nóng)村污水實(shí)際工程案列，解釋水處理微生物在水處理中作用，結(jié)合了解學(xué)科發(fā)展的前沿技術(shù)，更新知識體系。利用課余時間，帶領(lǐng)同學(xué)們參加大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目，找出理論與實(shí)際的結(jié)合點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)、學(xué)、研一體化，做到學(xué)以致用。

1.3擴(kuò)展教學(xué)內(nèi)容，講述前沿技術(shù)

近幾年來，生物技術(shù)的發(fā)展對人們的影響越來越重要，我國在微生物領(lǐng)域也取得了較大的進(jìn)展。同時微生物學(xué)的快速發(fā)展也帶動了水處理技術(shù)的革新，而現(xiàn)有教材對于現(xiàn)有的新技術(shù)相對滯后，為了讓學(xué)生能夠了解前沿發(fā)展，避免畢業(yè)之后自身的知識體系與社會需求脫節(jié)，根據(jù)專業(yè)需要適當(dāng)擴(kuò)展教學(xué)內(nèi)容，將一些先進(jìn)的理論和科研成果融入課堂教學(xué)，同時布置課后作業(yè)，讓學(xué)生更好的利用學(xué)校的科研平臺，查閱專業(yè)前沿的科研論文，總結(jié)提煉別人的科研成果，制作PPT進(jìn)行課堂展示和討論，使本課程更具有探索性和科學(xué)性。例如DNA提取、PCR技術(shù)的原理及應(yīng)用、基因工程在微生物方面的應(yīng)用等。這些知識可以有效的增長學(xué)生的眼界，有利于更好的把握水處理技術(shù)的方向，為日后的走向工作崗位提供更充足的知識基礎(chǔ)。

1.4課程思政教育

習(xí)近平總書記在2016年的全國高校思想政治工作會議上提出要把思政工作貫穿到課程教學(xué)的整個階段，實(shí)現(xiàn)“三全育人”?！靶罗r(nóng)科”建設(shè)要求培養(yǎng)卓越農(nóng)林人才，而立德樹人是培養(yǎng)人才的中心環(huán)節(jié)。因此在講述課程內(nèi)容之外還要充分挖掘教學(xué)中的思政教育，比如可以講述一些科學(xué)家的相關(guān)事跡，讓他們樹立正確的三觀，培養(yǎng)學(xué)生堅韌刻苦、精益求精的科學(xué)精神。通過講述這些科學(xué)家的愛國奉獻(xiàn)精神，引導(dǎo)學(xué)生樹立報效國家的遠(yuǎn)大理想。同時由于微生物實(shí)驗(yàn)存在一定的危險性，在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室前要提醒學(xué)生注意自身的安全，在操作過程中要滅菌處理，防止微生物擴(kuò)散。培養(yǎng)其責(zé)任感以及生物安全意識。此外，在實(shí)驗(yàn)過程中必須求真務(wù)實(shí)，嚴(yán)禁弄虛作假，培養(yǎng)學(xué)生誠實(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度。

2.教學(xué)方法和考核機(jī)制的改革

2.1利用多媒體技術(shù)教學(xué)

目前，多媒體技術(shù)由于信息技術(shù)的快速發(fā)展在課堂教學(xué)中得到了廣泛的應(yīng)用 。 該技術(shù)可以將圖、文、聲、像集合在一起，更加生動形象，方便教師講解的同時還能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。比如在教授微生物的結(jié)構(gòu)和形態(tài)時，教師可以借助多媒體技術(shù)，將微生物的影像信息進(jìn)行投影放大，有利于學(xué)生對其真面目的了解。結(jié)合動畫、視頻等方式，演示微生物的移動和繁殖等過程，使復(fù)雜的教學(xué)內(nèi)容簡單生動。使學(xué)生更好地掌握水處理過程中一些常見的微生物類群。

2.2積極建立網(wǎng)絡(luò)課堂

水處理微生物學(xué)涉及的領(lǐng)域廣泛，內(nèi)容眾多，僅僅通過課堂上有限的時間學(xué)習(xí)并不能讓學(xué)生們都很好的掌握，學(xué)?？梢越ㄔO(shè)覆蓋全校園的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，服務(wù)器由學(xué)校統(tǒng)一管理，保證全時段開放。利用該平臺建立網(wǎng)絡(luò)課堂，提供課程教學(xué)的大綱、參考文獻(xiàn)的清單以及典型案例，同時包括一些課后思考題、工程設(shè)計題等學(xué)習(xí)資料，學(xué)生可以在平臺上做題，留言并討論，為學(xué)生提供一個課后互助學(xué)習(xí)的平臺，增強(qiáng)了自主能動性，使學(xué)生可以隨時隨地鞏固課程知識，極大的拓展了學(xué)生的知識面。

2.3采用多種教學(xué)方式

隨著教育模式由應(yīng)試向素質(zhì)教育的轉(zhuǎn)變，單一的注入式教學(xué)方式要改良為多變式教學(xué)，根據(jù)不同的內(nèi)容采取不同的方法。如講解式、啟發(fā)式、討論式教學(xué)，通過多種教學(xué)方式的結(jié)合在發(fā)揮教師主導(dǎo)作用的同時又體現(xiàn)了學(xué)生的主體地位。

（1）講解式教學(xué)：講解式教學(xué)可以使學(xué)生形成認(rèn)知結(jié)構(gòu)，強(qiáng)化其相關(guān)知識概念的學(xué)習(xí) ?；A(chǔ)知識一般依靠學(xué)生自我閱讀以及教師的講解來理解，在講解過程中，避免完全照讀課本，要突出重點(diǎn)，對一些重要內(nèi)容詳細(xì)分析，不局限于課本。

（2）啟發(fā)式教學(xué)：教學(xué)過程中依據(jù)教學(xué)任務(wù)，在了解學(xué)習(xí)的客觀規(guī)律的基礎(chǔ)上從學(xué)生出發(fā)，采取多種方式結(jié)合，以啟發(fā)學(xué)生的思維，調(diào)動學(xué)習(xí)的積極性為目的。此教學(xué)方式的關(guān)鍵在于問題情境的設(shè)定。在課堂中，啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行思考，自己尋找答案。比如講授了好氧微生物處理技術(shù)之后，讓學(xué)生們?nèi)ゲ檎蚁嚓P(guān)的文獻(xiàn)和資料，了解國內(nèi)外該技術(shù)的應(yīng)用情況。

（3）討論式教學(xué)：引導(dǎo)學(xué)生在課堂上討論，在授課過程中選擇部分主題讓學(xué)生自行通過閱讀教材、相關(guān)文獻(xiàn)以及資料，整理一份讀書報告并在課堂上宣讀，其他同學(xué)對其報告的內(nèi)容進(jìn)行討論，發(fā)表自己的見解。最后對其進(jìn)行歸納總結(jié)，使學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度由被動轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃印?/p>

2.4考核機(jī)制改革

考試是考察學(xué)生掌握知識的情況以及教師的教學(xué)效果的重要依據(jù)。為了使課程的考核更加綜合化，采取閉卷考試和實(shí)驗(yàn)考核結(jié)合的方法，分別占70%和30%。同時還有占總成績30%的平時分，由課堂表現(xiàn)、出勤等組成，從而達(dá)到“考”與“學(xué)”的統(tǒng)一。傳統(tǒng)考試更傾向于對單一知識點(diǎn)的考查，而無法準(zhǔn)確反映教學(xué)現(xiàn)狀，為此可以在閉卷考試內(nèi)容中設(shè)置部分綜合討論題，更好的了解學(xué)生對知識的掌握程度。

3.結(jié)語

“新”作為新農(nóng)科的根本內(nèi)涵，旨在加強(qiáng)學(xué)生的科研素養(yǎng)，強(qiáng)化科技創(chuàng)新意識，提高實(shí)驗(yàn)實(shí)踐能力。當(dāng)代科技高速發(fā)展進(jìn)程下，對水處理微生物教學(xué)進(jìn)行改革成為必然的趨勢，其中最關(guān)鍵的三個要素即為教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法以及考核方式。在今后的教學(xué)實(shí)踐中，不斷引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注水處理的相關(guān)熱點(diǎn)，以提高學(xué)生的參與度和積極性，進(jìn)一步完善教學(xué)模式，這也是青年教師的職責(zé)所在。

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本文系教育部新農(nóng)科研究與改革實(shí)踐項目——面向公共衛(wèi)生安全的村莊排水課程校校協(xié)同育人改革與實(shí)踐。