環境微生物學教學與實踐

摘要：環境微生物學是環境科學與工程專業重要的專業基礎課程，其特點是具有較強的理論性與實踐性，因此，只有堅持課程的不斷改革與創新，才能確保專業教學的可持續性。文章針對環境微生物學課程的理論與實踐教學，從教學內容、教學方法等幾個方面進行了探討，為環境微生物學課程建設與教學改革提供參考。

關鍵詞：環境微生物學；教學；實踐

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）41-0233-02

上海交通大學環境科學與工程學院在本科生培養方面注重實施通才教育，強調人本教育的綜合素質提高而非職業教育。然而，環境科學與工程是一個應用性較強的專業，如何培養大批具有較高綜合素質、熟練職業能力和較強社會適應能力的環保專業人才，是環境科學與工程專業教育工作者面臨的重大挑戰。“環境微生物學”是一門實踐性很強的基礎學科，在環境科學與工程專業有著重要的地位。幾年來，我們通過“環境微生物學”的教學與實踐，取得了一定的成效。本文就此談幾點體會，與同行探討。

一、教學內容注重教學的學科性、基礎性和發展性

在教學過程中教師要做到重視對課程、教材內容的剖析和對學生特點的把握，做到在規定的時間內讓學生接受最有價值的信息。因此，必須認真研究教材和教學內容，注重教學內容的科學性、實用性和整體性。

1.緊跟學科發展。隨著科學技術的發展，環境科學領域中的新技術、新方法等研究性的成果也不斷出現。因此，教師在備課過程中，必須經常關注學科發展動態，及時向學生展示微生物學研究的前沿領域。例如，“轉基因技術”等新興科技在環境科學與工程中的應用，以及新興科技的蓬勃發展給環境帶來的潛在危害；2008年諾貝爾化學獎獲得者下村修（Shimomura O）、馬丁·沙爾菲（Chalfie M）和錢永健（Tsien R Y）對綠色熒光蛋白（green fluorescent protein，GFP）研究所做出的貢獻，及其在微生物降解污染物、生物膜菌群構架、環境生態學和環境檢測生物傳感器等研究領域的應用。在介紹一些新知識、新技術的同時強調正在學習的環境微生物學的基本技術和方法，這樣不僅使學生開闊了視野，也使他們增加使命感、責任感和緊迫感，因而更重視環境微生物學的學習。

2.引入史實和事例。在“環境微生物學”課程中，涉及到許多史實和事例，這些史實和事例往往更具說服力和震撼力，也更能激發學生的學習興趣。例如，在講述“微生物與人類的生存與發展”時，通過“鼠疫”展開介紹成吉思汗西征對歐洲文藝復興的影響。這些史實和事例不僅使學生開闊了視野，也增強了他們的學習興趣。又如，在講述“微生物變異”時，結合美國加利福尼亞大學Ames教授設計的鼠傷寒沙門氏菌（Salmonella typhmurium）回復突變性試驗，介紹微生物基因突變的特點，及其在污染物致突變性檢測中的應用，使學生懂得如何提出問題、分析問題和解決問題。

3.引入生活中的現象。在教學過程中教師要剔除繁雜，突出重點，還要讓學生對信息產生興趣，主動接納有用信息。例如，水果腐爛可能會產生醇香，而蔬菜腐爛則可能產生令人不快的氣味。其原因是水果、蔬菜表面的微生物不同，而這些微生物又是由水果、蔬菜的性質所決定。通過這些現象的解釋可以將“微生物的營養”與“微生物的代謝”中的知識有機地接合在一起。又如，禽流感病毒傳播、抗生素及食品添加劑的濫用等，既是生活中的常見現象，又是當前的熱點問題。將這些現象引入教學過程中，既能使學生學到知識，也能使他們用本課程的原理來解釋生活中的許多現象及當前的一些熱點問題。

二、采用科學的教學手段

環境微生物學課程為環境科學與工程專業的主干課程，內容多且比較抽象，要求理論與實踐相結合，是一門難教且難學的課程。因此，需要轉變傳統的環境微生物學課程教學手段。

1.啟發式教學。運用啟發式教學法，可以激發學生的學習興趣，強化學生對所學知識的記憶。更主要的是可以使學生在學習過程中自始至終處于主動地位。例如，在講述“微生物變異”這部分時，不是直接給出“突變的性狀與引起突變的原因間無直接的對應關系”的結論，而是對魯里亞（S. E. Luria）和德爾波留克（M.Delbruck）設計的變量實驗（fluctuation analysis）進行逐步分析，讓學生思考為什么會出現這樣的結論。又如，在講述“噬菌體繁殖”這部分時，先介紹溫和噬菌體感染宿主細胞后，不是將宿主細胞裂解，而是將自己的核酸整合回到宿主染色體上，讓學生回答會發生什么樣的結果。

2.直觀性教學。在環境生物學課程的教學中，理論知識通常被認為抽象復雜、枯燥乏味，給教師授課和學生學習帶來一定難度。特別是這些微生物給學生的感覺是“看不見、摸不著”，抽象、難記，直接影響了學生的學習興趣產生。而多媒體技術將文字、圖像、動畫、聲音、視頻等元素融為一體，形成了的圖文并茂、形象生動的界面，具有直觀性。隨著網絡技術的快速發展，教師通過互聯網獲取微生物在光學顯微鏡和電子顯微鏡下的高清晰圖片或視頻，通過文本框、流程圖等，直接用多媒體在屏幕上進行顯示。如細菌的繁殖過程、乳糖操縱子的調節機制的動畫等。這種直觀性教學，可使學生在寬松愉快的氛圍下對知識產生興趣。

3.輔助性教學。教師在向學生傳授知識的同時，既要設法提高學生的學習興趣，又要教會學生駕馭知識的方法，為以后的學習打下良好的基礎。為了更好地配合課堂教學，教師除經常通過網絡補充、更新知識，掌握國際上專業動態，充實自己的專業信息外，還將一些對學生學習、掌握專業知識有用的網站通過鏈接或上傳到“環境微生物學”課程網站上，并及時推薦給學生，指導學生上網查尋相關資料，以增加信息量和擴大知識面。如生物技術、分子生物學進展等。

4.實踐性教學。環境微生物學是一門實踐性很強的基礎學科，在環境科學與工程專業中有著重要的地位。實驗教學也是培養學生動手能力、綜合素質、創新意識和創新能力的重要途徑。因此，我們在實驗內容的選擇上，除了設置微生物學經典實驗外，還結合學科發展情況，插入了一些分子生物學及生物化學的實驗內容。在實驗過程中，應要求學生嚴格按照實驗規程操作，實驗操作技能可以考核學生對實驗的科學態度、科學方法和操作能力。只有嚴格的實驗操作規程與良好的實驗習慣才能確保實驗數據的準確性。

隨著人類社會的發展，環境問題也日益突出，如何解決這些環境問題，實現人類的可持續發展，已成為全世界關注的交點。為培養具備基礎知識、基本理論和基本技能，了解環境科學與技術的理論前沿和發展動態，具有較強的獨立獲取知識的能力、分析和解決問題的能力及開拓創新精神的環境科學與工程專業人才。幾年來，我們通過“環境微生物學”的教學與實踐，取得了一定的效果：教學內容的豐富與更新、教學手段的強化，不僅提高了教學質量，激發了學生的學習興趣，拓寬了學生的知識面，而且提高了學生的綜合素質。在今后的教學中，我們還會不斷學習，不斷探索，不斷總結經驗，為培養高素質的合格環境人才而努力。

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作者簡介：張小凡（1960-），男，山東青島人，上海交通大學環境科學與工程學院副教授，博士，研究方向：環境生物技術。