環境工程微生物學課程教學的探討

蔡亞君，趙麗榮，彭其安，譚遠友

摘要：根據環境工程本科專業微生物教學的現狀與存在的問題，提出環境工程微生物學教學的幾點思考。首先，教材宜選擇淺顯實用的；其次，對于基礎知識的課堂教學應該有的放矢、重點突出，輔以多種形式的教學手段，提升學生的學習興趣，多方面增強教學效果；對于實驗教學，通過綜合性實驗的教學以及“過程評價”和“結果評價”相結合的“綜合評價”，全方位地鍛煉學生的實驗操作、分析問題和解決問題的能力。

關鍵詞：環境工程微生物學；教材；基礎知識；實驗教學

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）20-0104-03

微生物在環境保護和環境治理中，在保持生態平衡等方面與其他生物一樣，起著舉足輕重的作用。由于微生物具有容易發生變異的特點，隨著新污染物的產生和數量的增多，微生物的種類可隨之相應增多，呈現出更加豐富的多樣性。這使得它有別于其他生物，在環境污染中，微生物的作用更是獨樹一幟。因此，以研究微生物，并利用有益微生物來處理環境中的各種有害物質，防止、控制和消除微生物的有害活動為研究方向和任務的環境工程微生物學便在環境科學和環境工程事業蓬勃發展的基礎上應運而生[1]，并作為環境科學、環境工程和市政工程及環境監測等專業的專業基礎課，為學生提供廣泛的微生物基礎知識和操作技能。

在從事對環境工程專業微生物學教學時，教材的選擇、課堂教學和實驗教學是必須要面對的問題。

一、教材的選擇

環境工程專業是一門工科專業，學生的生物學知識還停留在中學所教授的內容上，微生物學對他們來說是一門完全陌生的課程，因此，在教材的選擇上要結合實際，選擇簡潔易懂、學生易于接受的教材為上。目前已有的環境專業類微生物學教材有周群英等、王國惠等分別編著的《環境工程微生物學》[1，2]，以及鄭平、樂毅全等、王家玲等分別編著的《環境微生物學》[3-5]，在以上各教材中，均系統闡述了微生物學的基本知識與原理，微生物在環境保護中的作用與地位，以及進行環境污染物控制的原理，其中周群英等及樂毅全等主編的教材還含有實驗教學的內容。就教材的課堂教學內容比較而言，周群英等、王國惠、王家玲、樂毅全等主編的教材擯棄了生物的起源進化等內容，內容更簡明扼要，適合工科學生學習，此外，周群英等所編著的教材還對微生物學新技術在環境工程中的應用進行了系統闡述，且教材是由淺入深對微生物的基礎知識進行闡述，更易于學生掌握，同時該教材將所有內容分為微生物學基礎知識部分，微生物在環境工程中的應用知識部分以及實驗部分，條理清晰。因此，綜合看來，以周群英等所編著的《環境工程微生物學》內容全面且淺顯易懂，更適用于環境工程專業微生物教學。因此，本課程最終選擇周群英等所編著的《環境工程微生物學》作為教材。

二、課堂教學

本校環境工程專業本科學生的培養計劃中，環境微生物課程后續有環境工程、水污染控制工程、大氣污染控制工程、固體廢棄物處理與原理、環境監測等課程，其內容均涉及微生物學的基礎知識，只有在本課程中系統和全面地掌握了微生物學基礎知識之后，才能正確地運用這些知識進一步學習和掌握污水生物處理技術、污染物的生物降解和生物轉化等具體內容，才能更加深刻認識微生物在環境保護和環境治理中不同于動植物的獨特作用和重要地位。因此，使學生堅實地打好微生物學基礎是環境微生物學課程的重要任務。基礎知識與學生的潛能悟性和創造力息息相關，可內化為學生的科學與文化素養，激發創新思維。如果僅有技術而沒有基本知識，則會缺乏應有的應變能力，不能更好地分析問題和解決問題[6]。只有掌握了基礎知識所包含的科學原理，才能在環境治理的實際應用中有正確的判斷力，充分發揮微生物學知識的作用。

結合本校環境工程專業課程安排及教學實際效果，分析環境微生物課程教學可從以下方面入手加以改進。

1.調整教學內容，突出重點。本教材中所包含的內容有：微生物的形態、結構和功能，微生物的營養和代謝，微生物生長繁殖及控制，微生物的遺傳和變異，微生物的生態，微生物與自然界中的物質循環，水污染微生物處理的原理，固廢和廢氣微生物處理的原理，環境微生物處理新技術等[1]。要想將教材內容全部講授給學生，學校所安排的教學學時是遠遠不夠的，因此，需要教師根據學生專業應用及考研需要，有的放矢地講授教材中的重點內容，并根據需要輔以一些教材外的知識點的講授。

針對環境工程類專業，本教材中與之應用相關的微生物基礎知識，如微生物的營養、代謝、生長繁殖及微生物生長曲線在污染物生物處理中的應用等內容需要重點講解；而教材中酶的代謝調控、微生物的遺傳和變異、基因工程的原理和應用，糖類等有機物的酵解途徑和自然界物質循環的路徑等過多、深入的涉及都是沒有必要，也沒有太大益處的，因為這些內容的完整理解需要借助其他基礎課程的學習，如生物化學、分子生物學等，因此這些內容只能做蜻蜓點水式的簡單介紹，并給有興趣的學生指出參考教材或資料即可。

在本教材中，涉及基因工程微生物以及酶制劑、微生物制劑等在環境污染控制中的應用以及微生物能源等環境生物處理新技術，這些內容可作為應用發展的前沿介紹給學生，以拓寬知識面，但是其中的原理等內容不宜過深講解，有興趣的學生可以通過選修相關課程來達到深入了解的目的。

2.提高教學生動性，增強教學效果。對于基礎性知識的教學，一般以教師講授為主，現在的課堂講授普遍采用多媒體教學，可以將書本內容大量以圖片和視頻的方式展現，這在一定程度上提高了教學的生動性，有助于學生對知識的理解和掌握。但是，在教學過程中，不能僅僅靠教師的講授，教師的職責除了“傳道”、“授業”還要“解惑”，所以教師在教學過程中還要引導學生積極思考，鼓勵學生提出問題并共同加以解決，提高學生分析問題和解決問題的能力；另一方面，要激發學生的學習潛力，目前的學生普遍存在自主學習積極性不高的問題，筆者在教學過程中發現，在對教材第一部分——基礎知識部分的內容講授的基礎上，將教材第二部分——應用知識部分的內容分成多個知識點，交給學生分組進行PPT講授，在這個過程中，學生自行對教材內容加以提煉、組織，并查找資料插入圖片視頻等內容，最后的講解效果雖然參差不齊，但是考核結果表明，其學習效果普遍比單純由教師講授要好得多，學生因為自身的積極參與，所以對知識的掌握牢固度更高。endprint

因此，針對現在大學生的特點，通過教學內容的調整及教學方式的改變來提高教學生動性和學生的學習興趣，并加以積極引導，是目前教學改革的主要方向。

三、實驗教學

現階段高校環境微生物學教學過程中存在著一些問題，主要包括教材選擇隨意性、教學目標不明確性、教學方法千篇一律性、教學內容陳舊性等[6]。

本課程的教學中，雖然所選擇的教材中的實驗內容滿足了現有環境工程專業所需，但是由于本校環境工程專業對環境微生物學這門課程重視不夠，也有以下幾方面的突出問題存在：第一，沒有開設專門的實驗課程，實驗教學穿插在理論教學中，學時遠遠不能讓學生掌握所有實驗內容；第二，實驗室條件不足，實驗課采取分組方式進行，導致真正動手參與的學生只有少數，不能達到實驗教學的目的。針對以上問題，除了爭取更好的實驗條件以外，筆者從以下幾方面對環境微生物學實驗教學進行了改進。

1.將多媒體技術引入到環境微生物學實驗教學。目前微生物學基礎實驗方面的教學錄像已經很多，如顯微鏡的使用、培養基的制備滅菌方法、細菌的分離與純化方法、細菌的各種染色法、細菌的稀釋測數法等，把這些錄像片在真正動手實驗之前播放，大大解決了目前學時不夠以及實驗教學進行過程中存在的很多同學注意力不集中、教學效果差的問題，提高學生學習興趣的同時，也極大增強了教學效果。

2.進行綜合性實驗教學。綜合性實驗給學生提供研究探索的機會，鼓勵學生獨立思考、標新立異、強調智力開發，通過綜合實驗的全程指導和訓練，使學生掌握綜合實驗的設計思路，鍛煉綜合實驗每個部分的正規操作技能，提高綜合分析問題和解決問題的能力，還可學習相關統計軟件最基本的使用方法，增強學生分析數據的手段和能力，以不斷提高本科生的綜合素質和科研報告撰寫水平[7]。因此，針對本課程實驗學時少卻又要學生掌握基本微生物實驗操作的目的，本課程實驗部分進行綜合性實驗教學。

在綜合性實驗開設之初，指導教師設計具有科學性和研究性的實驗課題，課題內容貼近生產生活和研究熱點，如對日常生活的環境進行微生物數量的檢測，結果參照國家相關環境和衛生標準進行評價；或篩選具有絮凝沉淀性質的細菌并進行廢水的絮凝沉淀實驗；或篩選染料降解細菌并進行染料降解脫色的實驗，這些課題與生活、生產息息相關，能充分調動學生積極性，使學生對專業有了更廣、更深的了解。之后由學生設計具有可操作性的實施方案和檢驗程序，由老師檢查討論后進行具體操作，實驗操作過程中老師要嚴謹耐心地傳授規范操作技能并詳細講解注意事項，最后得到的結果學生先加以分析后老師與學生再進行一對一的討論。在整個實驗教學過程中，學生不僅能循序漸進地掌握實驗技術、資料分析和處理等方面的技能，同時導師也能全面地考核學生。此外，在整個過程中也要注意與學生交流，及時收集回饋意見，以便不斷改進教學方法。

3.進行“過程評價”與“結果評價”相結合的綜合評價。生物學科的發展都是建立在實踐動手的基礎上，環境微生物學作為其中的一個分支，在教學過程中對實踐動手能力的考核也是至關重要的。本課程在實驗教學過程中，摒棄原來單一的以實驗報告作為實驗最終考核的方法，將上述綜合性實驗教學過程中的所有內容參照方治國等分為三大部分進行考核[7]：（1）平時成績占40%，包括實驗態度、課堂操作的熟練程度、實驗設計思路與方法、科學作風、實驗結果與討論等；（2）考試成績占30%，包括現場操作和問題回答；（3）綜合能力測評占30%，包括實驗方案設計、基礎知識掌握、結果分析和經驗總結能力等。

這種實驗教學“過程評價”與“結果評價”相結合的綜合評價考核評價體系，對學生的學習態度、操作技能以及綜合能力等進行全面考核，突出學生實踐能力、創新精神及綜合能力的培養，培養學生嚴謹的科研作風，鍛煉學生分析問題和解決問題的能力，比單一的以實驗報告作為實驗最終考核的方法效果更客觀公正，更能達到實驗教學的目的。

環境微生物學是一門實踐性和應用性很強的學科，在教學過程中，應該從學生具體實際出發，既要重視基礎性課堂教學，通過教學內容和教學方法的改革，激發學生對環境微生物學學習的興趣；也要提高實驗教學的比重，培養學生的探索精神和實踐能力，如此，才能充分將知識應用于實踐，也才能真正將所學知識融會貫通、充分掌握，達到“學以致用”的目的，從而取得更好的教學效果。

參考文獻：

[1]周群英，王士芬.環境工程微生物學[M].北京：高等教育出版社，2008.

[2]王國惠.環境工程微生物學[M].北京：科學出版社，2011.

3]鄭平.環境微生物學[M].杭州：浙江大學出版社，2010.

[4]樂毅全，王士芬.環境微生物學[M].北京：化學工業出版社，2005.

[5]王家玲.環境微生物學[M].北京：高等教育出版社，2004.

[6]莢榮，王怡平，吳旺寶.環境科學專業微生物學教學探討[J].微生物學通報，2007，34（3）：606-607.

[7]方治國，劉惠君，都韶婷，申屠佳麗.環境類專業微生物學課程教學實踐與改革[J].科教文匯（理工），2011上旬刊：98-99，131.

基金項目：湖北省教育廳教研項目（編號2012298）。

作者簡介：蔡亞君（1980-），女，湖北宜昌人，副教授，博士，從事環境生物技術教學與科研工作。

通訊作者：譚遠友，教授。endprint