BCD教學模式下的環(huán)境工程微生物學開放共享實驗室建設的研究

潘 宇 宋志偉 戰(zhàn) 友 鐘子楠 李立欣 羅克潔 喬艷云

(黑龍江科技大學 環(huán)境與化工學院，黑龍江 哈爾濱 150022)

環(huán)境微生物學是環(huán)境工程專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，環(huán)境微生物學實驗是課程教學體系的重要組成部分，其特點是實驗量大、覆蓋面廣、周期長、綜合性強。傳統(tǒng)的實驗教學方法實施中存在許多缺點，主要歸納為以下幾點：教學內(nèi)容獨立，主要是一些觀察和驗證實驗，設計實驗不足；實驗之間前后知識的系統(tǒng)性無法實現(xiàn)；為了在課堂上完成教學任務，實驗教師將所有實驗設計、準備、清理過程全部包攬，只有將所謂的“核心操作”在實驗中留給學生，這會使學生失去學習與創(chuàng)造的責任感和學習主動性；試驗時間缺乏，實驗室管理封閉；課堂實驗教學和科技項目的聯(lián)系不緊密，雖然學生有參加課外科技創(chuàng)新活動的熱情，但基本實驗能力卻不夠到位。如果這些弊端沒有消除，實驗教學就不能滿足學生進一步發(fā)展的需要，創(chuàng)新能力的培養(yǎng)就成了空談。

因此，環(huán)境工程微生物學實驗教學形式的改革，以及探索新的實踐能力培養(yǎng)模式勢在必行。在實驗教學中，學生不僅需要具備必要的實驗技能，還要能自主參與課前準備、設計實驗方案、開展實施實驗的能力，并能較恰當?shù)姆治鼋鉀Q實驗中出現(xiàn)的各種問題，才能形成正確的觀念，具備積極探索的態(tài)度[2]。本研究設計并構(gòu)建了新的BCD實驗教學模式，不僅使學生積極參與實驗，提高創(chuàng)新的綜合能力，該改革探索也為其他實驗課程改革提供了必要的基礎(chǔ)信息。

1 BCD教學模式下的環(huán)境工程微生物學開放共享實驗室建設

1.1 BCD模式建立

為了培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維能力，提出“BCD教學模式”，將教學內(nèi)容的實驗項目分為三大模塊，即基礎(chǔ)實驗(B)、綜合實驗(C)、設計性實驗(D)。B被認為是C的支架，C作為D的支架。在每個實驗教學的實施過程中，設置不同形式的學習支持，使學生在實驗課程中學習理論知識并參與實驗技能的訓練，實現(xiàn)雙重整合實驗技能和實驗設計。

1.2 開放式實驗平臺建設

為了確保BCD模式下的綜合性實驗和設計性實驗的順利進行，且能收到良好的效果，建立了環(huán)境微生物學開放性實驗平臺。時間開放是為了方便學生進行課外實驗。空間開放保證了學生有大量實驗試劑、實驗設備和實驗場地。教師指導開放，實驗中所面臨的實驗及相關(guān)理論問題將在教師的指導下得到解決。知識開放，即對每一個同學或每一個小組，及時總結(jié)和交流實驗結(jié)果和經(jīng)驗。

1.2.1建立開放的實驗室管理制度

環(huán)境工程微生物實驗室開放共享涉及實驗室的所有方面。如實驗儀器、實驗學生、實驗經(jīng)費、實驗用品、以及開放實驗教學和正常教學秩序沖突等問題。同時，微生物實驗室具有自身的特殊性，除了水、電的安全管理，有毒有害、易燃易爆的物質(zhì)，還有許多的微生物菌種，稍有疏忽，可能會導致感染及實驗室污染，造成嚴重后果。因此，建立規(guī)范的實驗室開放共享制度是建立開放式實驗室的根本保證。根據(jù)環(huán)境工程微生物學科自身的實驗室特點，建立實驗室管理人員的培訓考核制度，實驗室門禁系統(tǒng)、樣品采集、存儲、檢查和處理系統(tǒng)，儀器的應用程序，設備和器具、試劑和標準管理系統(tǒng)，填寫檢驗、檢驗記錄、保管制度，微生物實驗室廢棄物的處理系統(tǒng)，維護系統(tǒng)采用精密儀器、實驗室安全管理制度、劇毒、易燃易爆物品管理系統(tǒng)。學生進入實驗室之前，必須負責培訓他們的操作技能和安全規(guī)則和設備使用規(guī)則，進入實驗室之前通過考試，真正讓學生樹立安全意識，增強環(huán)保意識，有助于學生的科學思維能力和自我管理約束意識的培養(yǎng)。在實驗室日常運行中，嚴格執(zhí)行管理條例，發(fā)現(xiàn)違規(guī)行為要能得到及時處理，以保證實驗室的良好運行[3]。

1.2.2實驗室開放模式

按照環(huán)境工程微生物實驗BCD教學模式下的要求，開放平臺主要針對參與教師科研、申報學校大學生科技立項項目需要使用實驗室的學生。學生自主申報的科技項目，一般都有專業(yè)的教師來指導，實驗內(nèi)容比教學過程中的實驗更復雜，實驗技能要求更高，實驗時間更靈活。根據(jù)這類實驗開展進行的特點，通過在實驗室開放管理預訂方式，學生設計實驗方案，在專業(yè)教師的指導下，然后應用到實驗中，實驗室空間和實驗儀器設備提供給學生，教師在實驗過程中及時指導、幫助學生，確保實驗順利進行，及實驗學生的安全。實驗室針對大學生科研項目的開設有利于培養(yǎng)學生自主學習的能力，提高學生獨立分析問題和解決問題的能力[3～5]。

1.2.3開放管理實驗室藥品、耗材、儀器和設備

保證開放實驗室順利進行的基礎(chǔ)是良好的實驗環(huán)境，實驗室使用頻率增加勢必對實驗室安全危害增加了不確定性，對設備儀器造成損失的幾率也隨之增大，因此，必須加強實驗室設備，藥品的規(guī)范化管理。實驗室管理人員應建立準確、詳細的記錄，包括實驗藥品和實驗室設備的數(shù)量、種類、規(guī)格、使用情況、操作注意事項等。嚴格執(zhí)行領(lǐng)用、接收制度，實驗人員根據(jù)數(shù)量和所需的藥品和自己測試的設備領(lǐng)取并登記，在實驗結(jié)束后及時返回，并進行記錄。對于實驗室儀器設備，實驗室管理人員建立詳細的使用文件，包括儀器名稱、類型、操作說明和說明、使用日期、使用人員和設備狀態(tài)。實驗室管理員在試驗過程中使用跟蹤和登記檢驗儀器，及時進行故障檢測和維修和定期維護，確保設備處于良好狀態(tài)。在實驗結(jié)束后，要求實驗人員應認真清理實驗現(xiàn)場，打掃實驗室，保持實驗室的衛(wèi)生條件[3,6]。

2 環(huán)境工程微生物開放實驗平臺的運行效果

在2015-2016兩個整學年針對我院環(huán)境工程微生物實驗室進行開放平臺建設和管理。在實驗教學的實施運行過程中，學生的積極性、主動性和創(chuàng)造性明顯增強，上課經(jīng)常主動問問題，認真思考和實踐，對實驗的成敗充滿了責任感。很多學生經(jīng)常反復實驗，直至取得令人滿意的結(jié)果，學生“濫竽充數(shù)”的現(xiàn)象明顯減少，實驗成績顯著提高，大學生科技立項的效果和參與度、創(chuàng)新能力和科研素質(zhì)得到明顯提升，學習的興趣和主動性也顯著提高。實驗室開放平臺的建立雖然取得了一定成效，但仍有一些有待改進和完善的地方。由于學生們的積極性，實驗課的時間延長了好幾次，導致后續(xù)的實驗進度變化，而且管理實驗室的教師以及指導實驗的教師的休息問題還有待解決，需要協(xié)調(diào)；實驗室設備利用率雖然明顯提高，但實驗結(jié)束后學生有時沒有將實驗儀器恢復到初始狀態(tài)，造成實驗設備儀器的損耗，甚至存在一系列的安全隱患，這些問題都需要進一步的管理和探索解決。

3 結(jié) 語

針對環(huán)境工程微生物學實驗課程教學的改革，建立了以學生為主體的BCD教學模式，加速學生和教師在教學過程中的角色轉(zhuǎn)換，縮短從基本理論到實踐創(chuàng)新培養(yǎng)的時間。BCD模式下的教學改革探索優(yōu)化了環(huán)境微生物學實驗教學內(nèi)容。從基礎(chǔ)實驗到設計性實驗的發(fā)展，使原本孤立的、不連續(xù)的實驗成為一個有機的整體，提高了學生的觀察、分析和解決問題的能力。為了保證BCD模式下綜合性實驗和設計性實驗的順利開展完成，對環(huán)境工程微生物學實驗室進行了開放式平臺建設，開放共享有效解決了傳統(tǒng)本科實驗教學中存在的資源利用率低，學生學習積極性差、對實驗的成敗沒有責任感等缺點。開放實驗室資源，建立完善的管理體制，保障了實驗室資源的高效利用及開放式平臺的合理、順利的運行，有效提升了教學質(zhì)量。讓學生獲得更多的個性化教育等方面的思維模式，學生的自主創(chuàng)新能力和實踐能力明顯提高。

[1] 劉翔，魯逸人，季民，毛大慶. 微生物開放共享實驗室建設的研究[J].高校實驗室工作研究，2016, 6:100～101.

[2] 喬維川,虞磊,葉菊娣. 環(huán)境微生物學綜合性實驗教學改革[J]. 微生物學通報,2017,6:253～259.

[3] 代先祝,張曉輝. PBL和模塊教學法在環(huán)境微生物學實驗教學改革中的應用[J]. 西南師范大學學報(自然科學版),2017,5:177～181.

[4] 段靜靜,駱宛蓉. 為環(huán)境科學及生態(tài)學專業(yè)本科生開設環(huán)境微生物學實驗課程的探索和實踐[J]. 微生物學通報, 2016,4:90～95.