關(guān)于環(huán)境微生物學實驗教學改革的幾點想法

黃玉茜，韓 梅，孫軍德，劉靈芝，肖亦農(nóng)

(沈陽農(nóng)業(yè)大學土地與環(huán)境學院，遼寧 沈陽 110866)

環(huán)境微生物學是把微生物學的理論、技術(shù)和方法應(yīng)用于環(huán)境污染治理和環(huán)境保護方面，并與農(nóng)業(yè)微生物、工業(yè)微生物和醫(yī)學微生物等學科相互滲透交叉，但又彼此獨立的一門綜合性較強的邊緣學科。作為環(huán)境工程、環(huán)境科學等專業(yè)的基礎(chǔ)主干課，其實驗內(nèi)容是理論課的重要組成部分［1-2］。環(huán)境微生物學實驗是一門實踐性及應(yīng)用性很強的學科，其獨特的研究方法和手段已廣泛地滲透到現(xiàn)代生命科學的各個領(lǐng)域，是環(huán)境類專業(yè)中十分重要的基礎(chǔ)實驗課［3］。高等教育改革一直是高校教育者探索的課題，作為高等教育改革的重要組成部分—實驗教學的改革，也在各高校中轟轟烈烈地進行著［4］。但由于歷史原因，實驗教學存在較多問題，因此其改革可以說是一項復(fù)雜的工程，它涉及到師資隊伍、教學內(nèi)容、教學方法和考核方式等多方面的工作［5］。本文結(jié)合本單位的實際工作情況，總結(jié)了目前環(huán)境微生物學實驗教學現(xiàn)狀，并對實驗課改革提出幾點想法，以期達到提高實驗課教學效果的目的。

1 環(huán)境微生物學實驗教學現(xiàn)狀

1.1 實驗技術(shù)隊伍構(gòu)成不合理

目前高校實驗技術(shù)隊伍雖然擔負著沉重的實驗教學任務(wù)，但存在著學歷普遍較低、知識結(jié)構(gòu)陳舊、理論水平不高、進修培訓少等問題，大多只能完成一般性的常規(guī)實驗教學任務(wù)。實驗技術(shù)隊伍中高學歷、高職稱的比例偏小，幾乎沒有學科帶頭人參與實驗教學工作。整個實驗師資隊伍層次偏低、實力不足。而實驗室人員職稱評定不被重視、工資待遇較低、進修培訓機會較少的現(xiàn)狀，不但影響實驗室人員業(yè)務(wù)水平的提高，也阻礙了高學歷、高職稱人員的流入。雖然上述問題早已被提出，也取得了一些改進，但一直沒有得到很好的解決。

1.2 實驗內(nèi)容陳舊、教學方法落后

實驗內(nèi)容幾十年一貫制的現(xiàn)象相當嚴重，陳舊的實驗內(nèi)容、落后的實驗儀器設(shè)備，使學生浪費了不少時間去學習一些過時的實驗技術(shù)，因而不利于他們了解和掌握現(xiàn)代的先進科學實驗技術(shù)。

在教學方法上，傳統(tǒng)的實驗教學方法多為驗證性的，一般學生在實驗前對結(jié)果已知，只是按實驗指導書或教師的要求，使用規(guī)定的儀器或設(shè)備完成規(guī)定的實驗內(nèi)容，然后，按規(guī)定的格式完成實驗報告，這種單一的實驗教學模式影響了學生積極參與實驗的興趣，對學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)也是極為不利的。

1.3 實驗考核制度單一化

一直以來由于受實驗教學從屬于理論教學的影響，環(huán)境微生物學實驗考核制度沒有得到足夠的重視，考核主要是“重結(jié)果，輕實踐”。長期形成的只憑實驗報告給出實驗成績的方法，難以調(diào)動學生的積極性，使學生養(yǎng)成了只重視實驗報告的習慣。有些學生甚至編造實驗數(shù)據(jù)，弄虛作假，不注重自己實驗素質(zhì)的提高，因此單純根據(jù)實驗報告來評定成績，這種考核流于形式，不能反映學生的實際水平和教學效果［6-7］。

由此可見，以往的實驗教學難以培養(yǎng)學生對實驗的興趣，無法調(diào)動教師授課和學生學習的主動性和積極性，不能真正培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力。在課時逐漸減少，知識不斷更新，環(huán)境問題日益突出和生物技術(shù)不斷發(fā)展的今天，如何提高實驗教學師資隊伍的整體實力，巧妙安排實驗課程，以提高學生實驗的主動性和積極性，激發(fā)學生開放性思維，培養(yǎng)學生靈活運用知識分析問題和解決問題的能力，是非常值得思考的問題。

2 環(huán)境微生物學實驗教學改革的幾點想法

2.1 加強實驗教學隊伍的整體實力，優(yōu)化實驗教學資源配置

要提高實驗教學水平，人才是重要因素。加強實驗教學隊伍建設(shè)，首先要選拔具有高級技術(shù)職稱的優(yōu)秀教師擔任實驗教學帶頭人，作為實驗教學的領(lǐng)頭人應(yīng)具有專業(yè)理論水平、豐富的實驗教學經(jīng)驗和較強的科研管理能力;其次，要重點做好實驗教學隊伍的梯隊建設(shè)工作，做到老中青教師的傳幫帶工作;第三、要注重提高實驗教學隊伍的業(yè)務(wù)水平，建立定期的進修制度，加強實驗教師與其他院校的學術(shù)交流與協(xié)作;第四、由專門從事理論教學的部分教師定期輪流兼職實驗教學，這是一種“多、快、好、省”地改進實驗師資隊伍結(jié)構(gòu)的方法。這樣有助于理論和實驗教師之間的學術(shù)交流，避免有些理論教師只會紙上談兵的現(xiàn)象發(fā)生。

實驗室硬件建設(shè)是實驗教學的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是實驗教學改革的必要條件。為使實驗教學上規(guī)模，上水平必須要下大力氣，多投資金，改變實驗教學設(shè)備陳舊、落后、分散的狀況。首先，要按照“適當引進、檔次合理、配套實用”的原則，有計劃、分步驟地對實驗設(shè)備進行更新?lián)Q代;其次，要規(guī)范實驗室的管理制度，在合理使用和養(yǎng)護實驗設(shè)備的前提下，提高實驗設(shè)備的利用率，在有限的使用時間內(nèi)充分發(fā)揮現(xiàn)有設(shè)備的效能［8］。

2.2 精心設(shè)計和優(yōu)化實驗教學內(nèi)容，構(gòu)建模塊式實驗課程知識體系

我院環(huán)境微生物學實驗課程在本科三年級開設(shè)，僅有28學時，而環(huán)境微生物學涵蓋的實驗內(nèi)容豐富，大綱要求具有一定的深度和廣度，且和其他的課程存在交叉重疊，有的內(nèi)容和其他的課程有所重復(fù)。因此在課時相對較少的情況下，必須在內(nèi)容的選擇上有所取舍，注重使學生掌握課程的精髓。作為一門專業(yè)基礎(chǔ)實驗課，過去的實驗教學以內(nèi)容單一的驗證性實驗為主。這些實驗?zāi)莒柟虒W生在理論課上所學的知識，并能使學生掌握一些基本的實驗操作，有其合理的一面，但也存在實驗內(nèi)容陳舊重復(fù)等現(xiàn)象［9-10］。如在以往的實驗教學中，將顯微鏡的使用單獨作為一個獨立的實驗對學生進行講授，但實際情況則是作為環(huán)境類專業(yè)的學生在其他課程的學習中已經(jīng)掌握了顯微鏡的使用方法。隨著實驗條件和實驗技術(shù)的不斷改善，有一些實驗內(nèi)容也明顯過時，如在以往的教學過程中，仍在講授如何制作棉塞、包扎移液管和三角瓶等實驗內(nèi)容，而這些實驗技術(shù)早已隨著新的實驗器材的應(yīng)用而顯得不合時宜。因此，對實驗內(nèi)容的進一步精煉至關(guān)重要。結(jié)合環(huán)境微生物學理論課內(nèi)容調(diào)整實驗課的內(nèi)容，使其內(nèi)容既要保證普通微生物學的基礎(chǔ)實驗，又要體現(xiàn)環(huán)境微生物學的特色，以培養(yǎng)學生微生物4項基本實驗技術(shù)(顯微鏡觀察、無菌操作、純種分離和純種培養(yǎng))為核心，以精簡系統(tǒng)為原則，按照多層次遞進式教學模式，精心選擇并逐步設(shè)計十余個實驗，旨在培養(yǎng)學生的實驗動手能力及初步的綜合分析解決問題的能力。

模塊式教學是近年來興起的一種新的教學形式，它把整個課程教學體系，按照教學內(nèi)容和教學目的的不同，分割成相對獨立的不同單元，在單元內(nèi)和單元之間可以圍繞整體教學目標進行互動［11］。模塊式教學比較靈活，可以根據(jù)學科發(fā)展趨勢，增加新的教學內(nèi)容。明確了實驗教學目的，精煉了實驗教學內(nèi)容后，將環(huán)境微生物學實驗的內(nèi)容整合成3個模塊:即基礎(chǔ)性實驗?zāi)K、綜合性實驗?zāi)K和設(shè)計性實驗?zāi)K，構(gòu)建起“以基礎(chǔ)知識和基本技能為基本內(nèi)容，以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為核心內(nèi)容”的實驗教學新體系，使環(huán)境微生物學實驗更具科學性和系統(tǒng)性。

2.2.1 基礎(chǔ)性實驗?zāi)K 基礎(chǔ)性實驗?zāi)K由簡單的驗證與觀察實驗組成，內(nèi)容涵蓋了無菌操作技術(shù)、顯微觀察和測量技術(shù)、純種分離和培養(yǎng)技術(shù)、微生物制片和染色技術(shù)等，由指導教師詳盡地講解、示范和指導學生掌握微生物學的基本實驗操作。該模塊強化學生基本實驗技能，培養(yǎng)學生獨立進行實驗的能力，啟發(fā)學生的創(chuàng)新意識。通過此模塊的實驗教學，使學生能夠扎實系統(tǒng)地掌握環(huán)境微生物學研究的基本實驗方法和技術(shù)手段，熟悉常規(guī)儀器的使用，使學生具有初步的獨立自主實驗?zāi)芰Γ?2］。

2.2.2 綜合性實驗?zāi)K 綜合性實驗?zāi)K由2部分實驗組成，即土壤中各類微生物分離、活菌計數(shù)、形態(tài)觀察與純化;水中大腸菌群的檢測。該模塊內(nèi)容涵蓋了基礎(chǔ)性實驗?zāi)K的全部實驗技術(shù)，但又不是上一模塊所學內(nèi)容的簡單重復(fù)，而是將各項實驗內(nèi)容有機地結(jié)合在一起，其目的在于使學生能夠利用自己掌握的基本實驗技術(shù)，對一既定的實驗課題獨立自主地進行分析和研究，進一步提高學生的學習和科研能力，使其整體性、系統(tǒng)性思維能力得到提高。

2.2.3 設(shè)計性實驗?zāi)K 設(shè)計性實驗?zāi)K教學根據(jù)學生的興趣自主選題，內(nèi)容貼近生活、生產(chǎn)和研究的熱點。在環(huán)境微生物監(jiān)測實驗設(shè)計時，學生可以選擇最感興趣的材料作為研究對象，對日常飲用水、飲料進行菌落總數(shù)測定;對紙幣、公交卡、電腦鍵盤和鼠標等進行監(jiān)測和評價;根據(jù)監(jiān)測結(jié)果利用理化因素對微生物生長的影響選擇相應(yīng)的消毒和滅菌方法改善日常用品和環(huán)境的衛(wèi)生狀況。通過該模塊的實驗教學，使知識融入到生活中，點燃學生學習和探索知識的激情，并提高了動手能力及分析問題、解決問題的能力［13］。

2.3 積極推進實驗教學方法和教學手段的改革

實驗教學方法采取集中—分組—開放式教學相結(jié)合的方式。基礎(chǔ)性實驗?zāi)K主要采取集中教學，指導教師講授和學生動手實驗相結(jié)合，加強基本實驗技能操作。綜合性實驗?zāi)K主要采取分組式教學，4～6名學生一組，學生在實驗前充分預(yù)習，根據(jù)實驗?zāi)康慕o出實驗方案，經(jīng)指導教師檢查合格后進行實驗，有利于培養(yǎng)學生的整體思維和團隊合作能力。設(shè)計性實驗?zāi)K主要采取開放式教學，實驗時間和實驗內(nèi)容由學生自行選擇，確定選題后學生通過查閱資料，自主設(shè)計實驗方案，然后分組討論各個方案的可行性，最終確定實驗方案，列出實驗所需耗材清單。指導教師對方案進行審閱，提出修改和補充意見，教師僅起到輔助作用，有利于培養(yǎng)學生自主學習能力［14］。

在傳統(tǒng)的實驗教學中，教師結(jié)合標本、切片、模型、掛圖等形式進行講解，學生獨自使用顯微鏡觀察，這種教學手段簡單、枯燥、指導性和互動性差。現(xiàn)代實驗教學中可以采用數(shù)碼顯微互動實驗教學系統(tǒng)，該系統(tǒng)由2部分組成，即圖像系統(tǒng)和雙向語音交流系統(tǒng)。圖像系統(tǒng)將教室中的所有顯微鏡連接在一起，從而實現(xiàn)顯微鏡畫面的單一、分組實時顯示，教師可以通過教師的顯微鏡和計算機輸出系統(tǒng)通過大屏幕直接動態(tài)講解每一張細菌涂片，并可以實現(xiàn)顯微鏡畫面選擇、圖像處理、圖像分析測量等功能。通過語音系統(tǒng)進行雙向語音交流，可以針對全體學生，也可以針對某一學生，學生遇到問題可以隨時通過呼叫系統(tǒng)進行呼叫，教師可以選擇通話模式與學生進行交流，學生之間也可以進行分組交流。學生和教師均可以對各自顯微鏡中的視野進行拍照存儲。顯微鏡中還裝有LED指針系統(tǒng)，可在顯微鏡中指示圖像，使需要講解、討論的內(nèi)容一目了然，師生間的交流更直觀更有效［15］。

2.4 細化考核內(nèi)容，建立有效的實驗考核模式

考核是檢驗教學效果的重要手段，科學的考核辦法不僅能檢驗學生對理論知識的掌握程度和實際操作能力，更是促進學生認真做好實驗、提高解決問題的能力、培養(yǎng)創(chuàng)新能力的有效手段。為了客觀、公正、較全面衡量學生的微生物學實驗知識、操作能力和綜合素質(zhì)水平，改變期末一次性的考核辦法，建立多元實驗考核方法，細化考核操作要點及評分細則，可以采用多方面、多角度和多層次的考核來綜合評定實驗成績。實驗考核內(nèi)容包括實驗態(tài)度、實驗室常識、實驗報告、實驗操作技能、綜合性實驗答辯和設(shè)計性實驗論文等方面。考核要點針對不同的實驗?zāi)K有所側(cè)重，基礎(chǔ)性實驗?zāi)K以操作考核為主，綜合性實驗?zāi)K以技能和答辯考核為主，設(shè)計性實驗?zāi)K以實驗論文撰寫為主。實驗成績由平時成績(20%)、實驗技能綜合實驗成績(30%)、設(shè)計性實驗成績(30%)和筆試成績(20%)4部分組成。平時成績由出勤率、實驗報告、實驗態(tài)度、實驗紀律和協(xié)作精神4方面組成，每方面各占5%。實驗技能綜合實驗考核，主要是對學生的各項基本操作技術(shù)進行考察，側(cè)重于操作的熟練程度、動手能力和運用實驗方法分析解決問題的能力測試。設(shè)計性實驗主要從學生的設(shè)計方案思路及具體的實驗操作、記錄、結(jié)果和實驗論文等方面綜合評分。這種考核方式的實施，加強了學生對實驗課的重視，避免了只根據(jù)實驗報告作為考核標準的單一性和片面性，增強了實驗考核的合理性、公平性和真實性，能夠較全面客觀地評價每一位學生的實際水平。

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