環境工程微生物學在線課程知識體系和教學內容的改革探索

程 曼

(泰州學院 醫藥與化學化工學院，江蘇 泰州 225300)

隨著社會和經濟的發展，人們的環境保護意識不斷增強，對生活環境的要求也越來越高。微生物是生態系統中必不可少的組成成分，在環境治理、生物修復等方面發揮著重要的作用。研究微生物的生物類群、生理特征、生態特性等基本理論，探討微生物與環境的相互影響，并將微生物知識應用于環境工程實踐之中，是改善生活環境、解決環境問題的有效途徑。因此，作為環境類專業課程體系中的重要環節，環境工程微生物學課程的開設對學生專業知識的掌握、技能的培養大有裨益[1]。

環境工程微生物學發展迅速且與實際密切聯系，然而傳統教學中通常存在著內容抽象繁多、與生產實踐脫節、更新不及時等問題[2]，使得教學效果差強人意。因此，契合時代發展，合理優化和整合環境工程微生物學知識體系和教學內容，建設環境工程微生物學在線課程，具有極其重要的現實意義。將肉眼不可見的微生物直觀化、環境工程實際問題具體化，系統地拓展教學的廣度和深度，一方面有利于學生微生物基礎知識和基本技能的扎實掌握，加強了微生物學理論與環境工程實踐的結合，為后續專業課的學習打好了必要的基礎，另一方面也促進了學生綜合應用、實踐創新等能力的提高，為更好地適應工作和社會的需求提供了有力的支撐。

1 在線課程知識體系的優化

環境工程微生物學是開啟環境科學大門的一把鑰匙，也是解決環境工程難題的重要工具。在其在線課程建設過程中，要緊緊圍繞應用型人才培養目標、課程目標和學生崗位需求，充分體現實踐性和開放性的課程設計理念，結合課時安排，適當調整課程知識體系。以微生物學知識為基礎，微生物在環境及環境工程中的作用為核心，精選、融合、重組理論內容和實踐內容，使學生能夠真正掌握系統的微生物監測和治理等知識，具備相應的工作技能。

依據在線課程的碎片化、可移動、可重復的特點，將課程內容分為若干知識點。以環境工程微生物學課堂教學編排為主線，遵循學生認知的難易和能力培養的遞進關系，構建知識體系，形成微生物基礎和微生物作用兩大模塊(表1)。微生物基礎包括微生物類群與形態、微生物的生理生化過程、影響微生物的各種因子三個子模塊。微生物作用則包括微生物在環境生態中的作用、微生物在環境生態工程中的應用兩個子模塊。以微生物學知識和理論為基礎，探討微生物與環境的相互影響，解決微生物在環境生態工程應用中的實際問題。通過回答微生物是什么、有何用和怎么用，注重前后內容的連貫性和系統性[3]。

表1 環境工程微生物學在線課程知識體系

2 在線課程教學內容的整合

環境工程微生物學在線課程的建設要在課堂教學的基礎上，對教學內容進行精選、調整與補充。不僅微生物基礎與作用兩部分不可偏廢，還需與生活實際、工程應用、學科進展、實踐實習等密切聯系。通過多種形式、多種手段加強課程知識要點的學習，使學生具備扎實的微生物學基礎知識和基本技能，了解現代環境工程微生物學的發展趨勢和最新成果，并能利用課程知識解決環境工程和環境保護等相關問題。

2.1 加強微生物基礎與生活實際的聯系

學生在學習環境工程微生物學之前，大多數沒有微生物基礎，部分同學甚至對生物學、生物化學、生態學等知識的掌握也不理想。只有夯實微生物基礎知識，學生才能在后續的學習中游刃有余，才能夠深入理解微生物在環境中的作用，掌握微生物在環境治理中的應用。除了重視微生物學基礎知識在課程中的地位，在線課程建設過程中還加強了微生物與生產生活的聯系，引導學生利用微生物知識解決身邊的實際問題，鞏固所學[4]。

微生物具有個體極小、種類繁多、易繁殖變異等特點，再結合環境工程的實際應用，使得環境工程微生物學的學習和研究較為抽象復雜。因此，利用在線課程，結合普遍關心的環境及健康問題，利用收集的圖片和視頻制成課程導言，啟發學生思考微生物在人類生活中的兩面性，讓學生對本課程的性質、特點和基本任務有所認知，能夠主動地利用微生物學知識趨利避害。除此以外，還對微生物學習的方法及手段等進行介紹，引導學生主動學習、學會學習。

在微生物基礎知識模塊的建設中，要充分利用微生物與人類關系的密切，通過在線課程中生活實例、圖片、視頻等資料的展示，對課堂教學的內容進行補充和鞏固。如對于不同種類的微生物類群及形態結構，以生活中經常接觸到的微生物為主，適當拓展不同微生物類群的多個代表。利用在線課程平臺展示網絡、經典微生物教材中收集的，教學和實驗中拍攝或錄制的圖片和視頻資料，結合課外導向性閱讀，幫助學生迅速走進微生物世界，對微生物有較為直觀的認識。在每一知識要點的課程建設中，可以在實際收集和整理的教學資源中嵌入生活常識。如放線菌章節設置時，利用雨后泥土中的腥味、北方黑土地中的絲狀生物等圖片和資料，激發學生的學習興趣，讓學生思考這是什么微生物、具有怎樣的結構特點，從而更深入的理解和掌握放線菌的形態結構特征。此外，部分知識點可設置專題探索與討論。如藍細菌這一節，課程平臺中展示背景資料，讓學生自主查閱整理藍細菌的形態結構，同時引導學生結合影響微生物的因子模塊思考如何控制藍細菌爆發，自主分析解決問題并進行匯報，完成課程學習任務。

2.2 促進微生物知識在環境工程中的應用

在微生物學形態結構、生理生化、影響因子等知識掌握的基礎上，理解微生物在環境中的作用，進一步認識其在環境生態工程中的應用，是本課程的另一大模塊。該模塊的教學內容設置主要體現知識的應用性和系統性，需要結合環境問題深入講解微生物的利弊，啟發學生思考如何利用微生物進行環境保護和工程實踐，需要加強前后知識的聯系，引導學生從微生物學的角度去理解環境工程處理工藝的設置及原理，激發學生對課程、對職業的認同[4]。

在線課程建設中，微生物的作用這一模塊主要以專題形式體現。如微生物在水污染治理中的應用這一部分，分為污水常規處理、污水深度處理、高濃度污水處理、微污染源水的預處理、特殊污染源污水處理等幾個專題。每個專題重點以流程圖展示微生物的作用機理，分析不同污水處理中的微生物類群及特征，配以典型工藝示意圖及現場視頻，讓學生理解微生物在環境工程中的重要作用。專題中較多涉及的三廢處理工藝流程，與水污染控制工程、大氣污染控制工程等課程存在重復，因此精簡工藝知識，將該部分作為拓展，補充于在線課程的資源中。此外，每一專題的設置中，鏈接有微生物基礎的相關知識點，并設置討論題，加強學生前后知識的關聯，培養他們運用所學知識解決實際問題的能力。如在每個污水處理專題，啟發學生思考“如何在實踐中培養和利用微生物”，引導學生結合微生物的生長繁殖等知識，提出適當的培養方式，并能夠合理的控制環境因子和生物因子，解決活性污泥絲狀膨脹等實際問題，提高微生物污水處理的效果。

2.3 拓展環境領域微生物學的進展成果

由于授課學時的限制，環境工程微生物學學科發展的成果及交叉課程的相關知識等不能在課堂面面俱到。因此通過在線課程的建設，拓展微生物學熱點和相關研究，結合課程知識體系布置任務，讓學生在了解當前環境工程及微生物學研究進展的同時，加強知識的綜合應用、融會貫通的能力，訓練分析和解決問題的科學思維。例如，現代生物技術發展迅速，微生物的分子生態學、代謝組學等新技術在環境工程中也有所應用。這些知識可以通過專題呈現，展示研究的最新論文及成果。不僅開拓了學生的視野，促進環境工程微生物學知識的進一步內化，還激發了學生科研和實踐的興趣，培養了學生的自主學習能力及創新思維。在線課程平臺中還提供了學校圖書館及國內外著名微生物學網站鏈接，提供了課程學習中需要的一些交叉學科資源，便于學生自主學習。此外，設置答疑交流板塊，學生可以在此與老師同學交流，及時解決學習中碰到的疑惑[5]。

2.4 提高課程實踐實習與理論的契合程度

作為一門理論性與實踐性并重的學科，環境工程微生物學課程的教學配套有實驗課程及現場教學。這些項目都必須與理論課程緊密切合，增強學生的工程實踐及創新能力。

環境工程微生物學在線課程建設中，不僅體現了計劃開設的實驗項目，還拓展了一些與課程相關但由于條件限制無法開設的其他項目。這些項目的鏈接分別安排在緊密聯系的理論知識點后，配以實驗的思考及探討，啟發學生主動加強理論與實踐的聯系，鞏固微生物學技能。污水處理廠的現場教學，則通過AAO生化池、深度處理池、纖維轉盤濾池等工藝，引導學生理解微生物在其中的作用。該部分作為水污染處理專題的總結，在課程平臺上展示實習單位的基本概況、工藝流程、實習注意事項等基本信息，要求學生在實習前認真閱讀，聯系理論知識深入思考，提高現場教學的效果。實習后，則要求學生通過課程平臺提交實習報告并相互交流，加強學生歸納總結、整理匯報的能力。

3 結語

目前，環境工程微生物學的在線課程仍在建設和完善之中。從在線課程的初步實踐和學生反饋中可以了解，對該課程知識體系和教學內容的改革是有一定的成效的。在未來教學過程中，將會結合新研究和新進展繼續優化和更新，進一步豐富視頻、圖片、習題等資料庫，提高在線課程的建設程度。通過在線課程結合線下課堂，加強環境工程微生物學的教學效果，努力培養具有扎實微生物基礎和環境工程實踐能力的應用型綜合人才。