基于個性化教育的環境工程微生物學課程教學改革

張芳

摘 要 基于個性化教育的理念，對環境工程微生物學的課程教學進行了改革。結合獨立學院的學生特點和專業培養目標有針對性地選擇教學內容；為學生設計綜合性實驗；實驗教學中注重形式的多樣化，培養學生的綜合能力；采用綜合、客觀的指標體系評價學生的學習效果。以上措施體現了個性化教育在環境工程專業基礎課程教學改革中的應用。

關鍵詞 個性化教育 環境工程微生物學 微生物實驗

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A

0 引言

華中科技大學文華學院從2005年開始探索實施個性化教育的思想和理念，并通過培育學科專業特色、量身定做個性化培養計劃、加強實踐教學環節、實施針對性教學、設置潛能導師、營造個性化教育的環境氛圍等途徑，實施個性化教育。①八年以來，學院的個性化教育取得了豐碩的成果。作為學院的重點培育本科專業，環境工程專業也基于個性化教育的理念，開展了多項課程教學改革的實踐。

環境工程微生物學作為環境工程專業的專業基礎課，其教學目的從傳統的教育理念來說，應該滿足“全面發展”的要求，即要保證學生從總體上掌握有關微生物的基礎理論及微生物在環境工程領域應用的相關知識；從個性化教育的角度考慮，則應該滿足不同知識基礎、不同發展意向的學生的不同要求，為學生今后可能的發展方向創造有益的條件。受課程的特點和實際教學條件的限制，環境工程微生物學的個性化教育不可能為每位學生量身定制教學計劃，但教學過程的實施可在現有條件的基礎上，盡量實現多樣化。

1 教學內容的選擇

環境工程專業的課程體系中沒有生物化學和微生物生理學等課程，學生并不具備微生物學的理論基礎知識，在學習環境工程微生物學這門課程中關于微生物的生理和生態的內容時，可能會覺得有一定的難度。環境工程微生物學的內容廣泛，一味追求課程內容的覆蓋面可能會強化課程的理論性，導致教學內容泛而不精，教學效果欠佳。②獨立學院以培養應用型人才為根本出發點，倡導實施個性化教育。在此基礎上，應對課程的教學內容進行有針對性的取舍，而不要求面面俱到。

從培養應用型人才的角度出發，對微生物的生理和生態的內容盡量簡化，著重于環境工程實踐中的微生物原理，如利用微生物降解污水中污染物質、處理廢氣和廢渣、進行環境監測等方面的原理。獨立學院的學生中也有一部分對基礎理論和考研抱有興趣，僅依靠教材上的理論知識則明顯不夠，則為這部分學生指定生物化學、微生物生理學和細胞生物學等方面的參考書進行自學。

2 實驗教學的改革

2.1 實驗內容的改革

環境工程微生物學課程的實驗設置一般偏重于基礎的微生物實驗操作，如光學顯微鏡的操作及微生物形態的觀察、細菌的革蘭氏染色、培養基的配制與滅菌及細菌的培養等，與微生物在環境工程中的應用關系不大。本課程通過優化實驗內容，結合實驗推進課程的個性化教育。③從現實條件出發，課程實驗不可能以師生一對一的方式來實現個性化教學，只能在實驗室條件允許的情況下，最大程度地實現實驗內容的多樣化。④

為此，設計了綜合性實驗“環境中的微生物取樣及觀測”，包含微生物在環境中分布的調查、微生物的取樣、顯微鏡的操作及微生物形態觀察、實驗總結和匯報。由學生分組在課外查閱資料，結合現有的條件制定實驗方案，經教師審核后可實施。要求每組學生從不同的環境中取得至少三份微生物樣品，帶回實驗室進行檢測。通過取樣，學生可以了解到微生物在環境中的分布情況，并通過多個取樣點的比較，找到適合微生物生存的環境。如池塘邊水中的樹枝和石塊、農田里肥沃的土壤、衛生間里常被忽視的角落、發霉的食物等。

微生物在專業領域的應用是環境工程專業關注的重點。根據“污水生物處理的基本原理”的內容，還可以為學生安排與污水處理相關的實驗內容，為水污染控制的課程教學打下基礎。可選取活性污泥法和生物膜法這兩種常見的污水生物處理方法，設計“活性污泥法和生物膜法處理有機廢水”的實驗。由學生設計實驗方案，經教師認可后，利用實驗室的污水處理設備模型培養活性污泥和微生物膜，并進行有機廢水處理的實驗。通過測定COD等指標來評價處理效果，并通過顯微鏡觀察活性污泥和生物膜中微生物的形態。這樣的綜合性實驗包括了微生物的培養、廢水的獲取、微生物形態觀察和細菌計數等方面的內容，同時，測定COD等水質指標的操作可進一步鞏固學生的化學實驗能力，還能對水處理的流程形成深刻的印象。

2.2 實驗教學方式的改革

傳統的教學方式中，該課程的實驗教學往往是學生按照教師給定的實驗方案進行實驗，然后抄寫實驗講義上的實驗原理、儀器及試劑、實驗步驟、注意事項，再加上對實驗結果的簡單記錄構成實驗報告。

本課程對綜合性實驗“環境中的微生物取樣及觀測”提出了更高的要求。學生需要根據教師的要求制訂實驗方案、選擇取樣點、取樣、帶回實驗室檢測，并將取樣和準備原材料的過程、通過顯微鏡觀察到的微生物的照片和實驗結論匯總成實驗報告，以小組為單位用ppt進行展示，并在各組之間就取樣和觀測過程中的問題進行交流。這樣的實驗方式不僅鍛煉了學生進行基礎操作的能力，可以激發學生的學習興趣，還有利于學生的組織能力、協作能力和表達能力的培養。⑤

“環境中的微生物取樣及觀測”是學生必須要掌握的基礎實驗，而“活性污泥法和生物膜法處理有機廢水”的教學過程則體現出個性化教育的特點。在微生物的培養、微生物形態觀察和細菌計數以及污水處理效果的評價等實驗內容之外，留給學生機動開展實驗的時間。在機動實驗時間內，要求所有的學生必須到實驗室進行實驗，但實驗內容和方案可以根據學生自身的學習情況和意愿來確定。對實驗內容和基礎儀器操作不太熟悉的學生可以選擇重復之前的實驗操作步驟，⑥鞏固微生物基礎實驗的技能；對前期實驗內容已經熟悉并且有興趣進一步進行實驗的學生，可根據教師的建議，延長污水處理系統的運行時間，跟蹤觀察系統中微生物類群的變化，直到系統中出現比較高等的微生物；或對處理系統的出水投加殺菌劑，并通過檢測殺菌前后水中的微生物量來評價殺菌的效果。

3 考核方式的改進

課程成績的考核方式與教學方式密切相關。環境工程微生物學原有的成績評定方法是按照期末考試的卷面成績、課堂考勤的平時成績以及實驗報告成績分別按一定比例折合后相加得到的，這樣的成績評定方式只能反映學生對書本知識死記硬背的能力和對已經給出的實驗步驟的重復能力，不能作為評價個性化教育成果的標準。

改進后的考核方式綜合考慮到學生的考試卷面成績、分組實驗的動手能力、各組實驗報告展示中的ppt制作能力、口頭表達能力、組織協調能力、在機動實驗時間內選擇的實驗項目類型、在機動實驗中表現出的思維敏捷性和自主性等因素，體現評價指標的綜合性、客觀性，也更能激發學生的學習興趣，鼓勵學生改變在高中時就養成的“死讀書、多做題”的學習習慣，從個人的興趣愛好和學業規劃出發，在課程教學允許的范圍內，最大程度地促進學生個性的發展。

4 小結

以個性化教育的理論為基礎，通過有針對性地選擇教學內容、對實驗教學的內容和方式進行調整、對評價學習效果的指標體系進行改進，實施了環境工程微生物學的課程教學改革。實踐證明，在環境工程微生物學的課程教學過程中，針對不同知識基礎和不同發展規劃的學生，采用個性化的教學手段，有利于激發學生的學習興趣，發掘學生的潛能，改進教學的效果。

基金項目：華中科技大學文華學院教學質量與教學改革工程項目（編號：2011cjyz05）

注釋

① 劉獻君.高等學校個性化教育初探[M].武漢：華中科技大學出版社，2004.1.

② 張逸飛.《環境工程微生物技術》課程項目化教學改革與實踐[J].科技資訊，2001.1.

③ 李春光.《環境工程微生物學》課程教學改革的探討[J].鄭州航空工業管理學院學報（社會科學版），2012.31（5）.

④ 邵繼海，魏祥東，周細紅，等. “質量工程”背景下的環境工程微生物學實驗教學改革探索[J].生物學雜志，2010.27（3）.

⑤ 王哲.環境工程微生物學課堂教學改革的體會[J].安徽農業科學，2008.36（36）.

⑥ 代群威，楊麗君，李瓊芳.環境工程微生物學實驗教學新探-污水生物處理過程中微生物的簡單分析[J].高教研究，2011.3.