卓越工程師背景下環境微生物實驗教學改革

楊統一，田園，師一粟，陳晨，商丹紅

?

卓越工程師背景下環境微生物實驗教學改革

楊統一，田園，師一粟，陳晨，商丹紅

（江蘇科技大學 環境與化學工程學院，江蘇 鎮江 212018）

探討了卓越工程師背景下微生物實驗的教學改革實踐，從改革實驗教學目標、優化實驗課程設置和改進教學方法等3方面對環境工程微生物實驗課程進行了一系列教學改革嘗試，以培養大學生的自主創新能力和工程實踐能力．

環境工程微生物實驗；實驗教學改革；卓越工程師

環境工程微生物實驗課程是高等教育中環境科學和環境工程等專業的專業基礎課，在大部分院校中作為環境工程微生物學的課內實驗，掌握必要的環境工程微生物學實驗能力對從事環境工程相關工作具有重要的支撐意義[1-2]．為了貫徹落實《國家中長期人才發展規劃綱要（2010—2020年）》，教育部提出“卓越工程師教育培養計劃”，促進我國由工程教育大國向工程教育強國轉變，培養具有較強創新能力和工程實踐能力的各類型工程技術人才，為國家走新型工業化發展道路，建設創新型國家和人才強國戰略服務．

江蘇科技大學作為第二批入選教育部卓越工程師培養計劃的高校，在新的培養要求下，調整各工科專業人才培養方案和課程設置．其中，實驗課程教學改革創新是卓越工程師培養的一個重要內容，要以培養卓越工程師為目的，改革各工程專業的課程設置．原來環境工程微生物學培養方案中，實驗作為課內實驗，內容側重于操作性及驗證性，既沒有與工程實踐聯系起來，又缺乏環境工程專業特點[3-5]．當前環境工程微生物實驗課程在教學過程中多應用先講述、演示，學生再模仿的教學方式，學生的積極性較低，更難培養他們的自主創新能力．針對這些問題，對環境工程微生物實驗課程進行改革，取得了較好的教學效果．

1　改革教學目標

環境微生物學實驗教學改革之前，微生物學實驗是環境工程微生物學課內的一部分，教學目標是通過實驗環節使學生掌握微生物的形態、細胞結構及其功能，強化學生的微生物理論和基礎知識，學習與掌握微生物研究所必需的基本實驗操作技能，如微生物的形態觀察、細菌染色和分離與培養技術等技能．在培養卓越工程師方案改革的背景下，微生物學實驗從環境工程微生物學中獨立出來，單獨設課，相應教學目標也進行一定的改革．由原來單純的加深理論課學習轉變成將環境微生物學基礎理論部分與工程實踐操作環節緊密結合，使學生掌握解決微生物在污水處理工程等實踐中出現的問題的能力，加深對環境工程微生物學基礎理論知識的理解，把理性知識與感性認識有機地結合統一，培養學生具有一定的工程實踐能力、探究性研究能力和創新性思維能力，為學生今后進行與環境科學和工程有關的研究打下基礎．

2　改革教學內容

2.1聯系工程實踐，調整實驗課程內容

在教育部培養卓越工程師的要求下，學校提出改革本科教育人才的培養模式．環境工程微生物學實驗從環境工程微生物學中獨立出來，在16學時內開設5個實驗（見表1），實驗內容從一般簡單的驗證實驗，調整為操作實驗和工程實踐實驗相結合，使學生在工程實踐中能對所學的內容融會貫通，達到培養學生的自主創新能力和工程實踐能力的目的．

表1　環境工程微生物實驗課程改革前后教學內容對比

調整后的環境工程微生物學實驗項目——污水生物處理過程中微生物的觀察與簡單分析中涉及到活性污泥微生物的觀察，與污水處理工程有密切關系．實驗前要到污水處理廠采集處理工藝中的污泥，實驗中學生憑借已學的知識去發現、解決工程實踐中的實際問題．通過這個實驗內容，學生把環境微生物形態學方面的理論知識和工程實踐能力結合起來，培養他們理論聯系實際的能力．且該實驗是探究性的，之前沒有答案，要較好地完成該實驗需要具備豐富的想象力及良好的知識遷移能力，需要較強的創新意識和思維能力，這是通過實驗培養運用知識的能力的體現．通過多層次的實驗教學，幫助學生將知識融會貫通，從中感受、理解知識產生和發展的過程，對培養、形成創新思維的能力大有幫助，同時可以進一步提高學生的觀察能力、分析問題和解決實際問題的能力．

2.2建立開放選修實驗項目，拓展探索性實驗能力

環境微生物實驗課程對很多學生，特別是有意愿深入研究的學生還是遠遠不夠的．很多具有強烈的求知欲望學生需要通過探索性實驗，培養他們的創新能力和實踐能力．在卓越工程師培養要求下，嘗試利用周末等課余時間開設多項32學時的開放選修實驗．開放選修實驗是在本科實驗室具備開設能力的前提下，在原來實驗室場地中，由學校教務處提供專項經費，教師申報不同的實驗項目，實驗時間靈活，每個實驗項目經費800元，一般6~8名學生選擇一項，且每名學生都要選擇一個感興趣的實驗項目．考核時按照實驗報告和實驗心得總結2項內容評定，合格的學生可以獲得2個第二課堂學分，這是本科培養方案的一部分．通過開放選修實驗，學生可以拓展實驗內容，進行研究性和探索性實驗，這樣不但更全面地提高了學生的綜合運用能力、創新能力和動手能力，也促進他們對微生物基礎知識有更深入的理解．同時，不同項目的開放選修實驗，也為因材施教提供了機會，使學生可以對感興趣的課題深入研究．經過培養，很多學生對環境微生物產生濃厚的興趣，并且有的實驗小組將結果整理成研究論文發表．

3　改進教學方法

多媒體教學是隨著計算機技術的發展而興起的一種教學方式，它融文字、圖像、動畫和聲音等為一體，在加強環境工程微生物實驗教學中發揮著重要的支撐作用[6-9]．這是因為多媒體教學不但能很好地解決傳統微生物實驗教學中出現的問題，還可以使實驗課教學變得更加形象，更具有趣味性．根據實驗內容制作了精美、簡潔的多媒體課件，其中包含大量的微生物顯微圖片、規范的實驗操作錄像片等．但多媒體教學也存在不足之處，在環境工程微生物學實驗教學上主要表現在2個方面：一是互動效果差，教學內容是單向的傳遞，教師應該有針對性地插入講解、引導，增加互動性；二是播放速度快，學生沒有足夠的時間深入思考，而是被動地接受知識，印象不深，教師應適時提問及提醒關鍵點．

隨著移動互聯網、大數據及云計算等新一代信息技術的快速普及，以微課為代表的教育教學新應用逐漸引起了廣大教師關注．微課一般是以闡釋某一知識點為目標，以短小精悍的在線視頻為表現形式，以學習或教學應用為目的的在線教學視頻．為了取得更好的實驗教學效果，針對一些實驗過程的難點和重點，制作多個形式多樣的微課視頻，使學生可以存儲在手機中，利用碎片化的課余時間來學習實驗中的難點和重點，從而取得較好的教學效果．

4　建立完善的考核制度

目前，江蘇科技大學環境工程微生物學實驗已經獨立設課，課時為16學時．原來作為環境工程微生物課內實驗時只考核實驗報告，而沒有涉及到考核實驗操作過程及實驗原理掌握情況的評價，這種考核方式不利于培養學生的創新能力．作為獨立的實驗課程，微生物學實驗的成績考核分為3大部分：平時成績（20%）、實驗報告（預習報告＋實驗報告）和綜合成績（40%）及期末實驗考試成績（40%）．平時成績主要考查學生的出勤情況以及課堂中實驗操作的熟練程度；預習實驗報告成績可以用來考查學生預習情況以及對實驗的整體把握；期末實驗考試考核內容則包括實驗基礎理論、基本實驗操作技能及實驗室相關安全知識．在微生物實驗教學考核改革中，使考核內容涵蓋了從平時課堂表現、預習實驗報告到實驗原理及實驗現象背后原理的考核等．這些完整的考核評價制度提高了學生的學習積極性，鍛煉他們的實踐能力，有利于卓越工程師的培養．

5　結語

在教育部提出培養“卓越工程師”的背景下，為了提高學生的自主創新能力和工程實踐能力，對環境工程微生物學實驗教學進行了一系列改革．通過改革，提高了學生的探索性實驗設計能力、動手能力及工程實踐能力，同時也提高學生的學習興趣和學習效果．

[1] 顏守保，王順昌，仝倩倩，等．微生物學實驗教學改革和實踐研究[J]．安徽農業科學，2014，42（13）：4156-4157

[2] 孔芳，薛正蓮，楊超英，等．環境工程微生物學實驗教學改革[J]．高師理科學刊，2016，36（1）：97-99

[3] 賈震虎．特色專業背景下微生物實驗教學改革探索[J]．實驗室科學，2011，14（6）：25-27

[4] 陳俊華，劉磊，王艷，等．環境工程專業微生物學實驗教學改革探索[J]．高等建筑教育，2015，24（6）：152-155

[5] 王國惠．環境工程微生物學實驗教學改革研究[J]．微生物學通報，2005，32（2）：144-145

[6] 李霜，王浩綺，周華，等．科研設計性大實驗在微生物學實驗教學中的應用[J]．微生物學通報，2009，36（1）：134-136

[7] 王士芬，施鼎方，唐賢春，等．環境工程微生物學實驗教學的改革實踐[J]．中國大學教學，2009（2）：79-80

[8] 潘少兵，孫慧群．環境工程微生物學實驗教學內容優化研究[J]．中國微生態學雜志，2010，22（9）：841-842

[9] 王亞楠，程殿林，叢培江，等．微生物工程實驗教學中培養學生綜合素質的實踐[J]．微生物學雜志，2010，30（6）：104-106

Teaching reform of microbiology experiment for environmental engineering under the background of excellent engineer

YANG Tong-yi，TIAN Yuan，SHI Yi-su，CHEN Chen，SHANG Dan-hong

（School of Environmental and Chemical Engineering，Jiangsu University of Science and Technology，Zhenjiang 212018，China）

Discussed microbiology experiment teaching reform and practice under the background of excellent engineer，and a series teaching reform were carried out on the microbiology experiment course of environmental engineering from three aspects of reform teaching objectives，optimizing the experimental curriculum and improving teaching methods，which can cultivate ability of independent innovation and engineering practice of students．

microbiology experiment for environmental engineering；teaching reform of experimental；excellent engineer

1007-9831（2016）09-0090-03

Q93∶G642.0

A

10.3969/j.issn.1007-9831.2016.09.026

2016-07-12

江蘇省江蘇科技大學《環境工程微生物學》教學改革示范課程建設項目（1112021401）

楊統一（1980-），男，江蘇鎮江人，講師，博士，主要從事環境工程微生物學方面的研究. E-mail：tongyi@just.edu.cn