環境微生物學課程教學改革的探索與實踐

馬鋒鋒 趙煒

摘要：環境微生物學是環境工程專業的主要專業基礎課之一，課程的開展對培養學生的創新能力和實踐能力至關重要。通過分析環境微生物課程建設方面的現狀，闡述了具體的改革方案和措施，以期達到提高學生綜合應用所學課程知識能力的目的，為實現應用技術型人才培養目標進行探索和實踐。

關鍵詞：環境微生物學；教學改革；理論教學；實驗教學

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）29-0169-02

環境微生物學課程是環境工程專業的一門主干專業理論課，也是本專業學生學好后續專業課程（如：水污染控制學、大氣污染控制工程、固體廢棄物處置工程等）的基礎。本課程屬于環境科學與工程學科和微生物學科的交叉學科，課程具有涉及面廣、發展迅速和應用型較強等特點[1]。通過對本課程的學習可以使學生更好地將理論與實踐相結合，為更好地在研究生學習期間及工作期間提供基礎保障，同時培養綜合素質高、創新能力強、實踐能力強的應用研究型人才。

隨著全球范圍內環境污染問題的普遍性和復雜性，環境微生物學在分子水平的研究和成果不斷涌現，作為專業基礎課的環境微生物學要順應發展趨勢，課程的知識內容和理論體系也必須隨之更新和拓展，對課程教學的內容和方式進行優化和調整，以更好地適應工程教育專業認證的需要[2]。目前，在環境微生物學教學中存在一些問題，主要表現如下：（1）課堂教學的吸引力有待進一步加強；（2）現有教學方法比較保守，無法提高學生的學習熱情；（3）學生對實驗教學環節不重視，實踐能力和創新意識較差。近年來，我們對環境微生物學課程進行了一系列改革，旨在提高環境微生物學課程的教學質量和效果，以更好地適應工程教育專業認證的需要。

一、優化教學內容，激發學生的學習興趣

依據新的教學大綱、課程內容和課程特點，研制界面友好、體系結構合理、內容豐富的多媒體課件。通過收集整理國內外相關課程的優秀教材，如環境工程微生物學教程、微生物學、污染控制微生物學、發酵微生物等課程的多媒體內容，吸收并創新圖片、動畫等制作多媒體所用的素材，改進上課PPT，注意將最新的科研成果在PPT中反映出來，如和環境保護相關的最新研究的微生物、最新的微生物測序技術、最新的水衛生生物學標準的修訂等。通過認真閱讀、整理再加工和改進等形成一套體系完整、重點突出、內容新穎、形象化的多媒體課件。

課件的微生物圖片素材可通過在教學和科研實驗過程中拍攝自制的典型細菌、藻類、放線菌和霉菌等圖片作為樣本片，再按照示意圖、光鏡圖、動態圖等分類收集和處理，使得多媒體課件圖片更貼近學生。采用多媒體教學為主、板書為輔的講授方式，通過大量精美圖片和動態圖的演示，讓學生能更好地掌握微生物形態特征及微觀機制，尤其是在講授微生物的能量代謝及微生物在物質循環中的作用等重點內容時，更好地利用多媒體課件的優勢，使學生對前后章節的重難點聯系起來，以此增強課堂教學的吸引力。

二、靈活運用教學方法，提高學習效率

注重運用歸納比較教學法。在本課程的教學過程中，通過對所講授的知識點進行總結和比較，使所講問題簡單化，前后相對分散的知識點連續化。如講授病毒、原核微生物、真核微生物之間形態結構、繁殖方式的比較；常見微生物霉菌、細菌、酵母菌和放線菌的菌落特征比較；微生物產生ATP的方式，如光合磷酸化、底物水平磷酸化和氧化磷酸化的異同等。

加強互動式教學方法的應用。在教學過程中提倡教與學并重：一方面，主講教師在課后做大量的備課工作，靈活運用科學的教學方法，抓住所講內容的精髓并加以拓展；另一方面，講授過程中充分調動學生的積極性，增強學生的參與協作意識，提升學生的學習興趣，讓學生真正參與到課堂教學中來[3]。讓學生帶著問題來閱讀教材并積極思考問題，如在講授基因工程時可先講授基本定義和操作過程，然后提示學生在環境保護中的作用，讓學生思考并回答這些新技術能否在環境修復領域應用。最后針對學生所提問題進行詳細解答。通過這種教學方法，讓學生積極參與到課堂教學中，從而活躍課堂氣氛，并讓學生由被動接受轉為主動學習。

引導學生學會自學，培養自主學習能力。環境微生物學由于教材更新，伴隨而來的是新教材內容較多，但課時的限制導致部分知識點無法在課堂上進行講授，因此在教學過程中，對于相對簡單和易理解的章節，如微型后生動物、微生物的合成代謝、菌種的退化、復壯與保藏及微生物學新技術在環境工程中的應用等作為學生的自學內容。同時，根據教學內容和學科發展的趨勢，提出專題，讓學生查閱資料并進行總結和分析，以小論文的形式提交總結和自學情況。通過本環節鍛煉學生自主學習的能力，引導學生養成自主學習的習慣。

三、實施實驗教學改革，提升學生的實踐和創新能力

實驗是教學實踐的重要組成部分，是不斷提高學生動手能力及操作能力的主要教學形式。通過環境微生物學實驗教學，可使學生掌握微生物學實驗的一套基本技術，樹立嚴謹、求實的科學態度，提高觀察、分析問題和解決問題的能力[4]。

增加實驗學時，進一步加強實驗環節在教學過程中的地位，雖然實驗教學時數目前已達20，但根據工程教育專業認證的要求，應進一步加強對學生實踐能力的培養和訓練。為此，適當加大兩個實驗的學時，占課程總學時的45.8%，進一步提高實驗教學環節的比重。同時，實驗教學和理論教學穿插并有機結合起來，突出實驗環節的重要性。

注重實驗教學環節的考核，增強學生對實驗教學環節的重視程度。實驗教學考核是課程教學過程中重要的考核部分，考核的目的是檢驗學生是否掌握了微生物學的基本實驗技能，是否鍛煉了科研思維的能力。目前，實驗教學環節的考核主要是對實驗報告的成績進行考核，占總成績的15%。為了進一步提高實驗效果和學生對實驗教學環節的重視程度，必須對實驗操作過程進行考核。在實驗過程中，適當進行現場操作的考核和相關問題的提問來督促學生認真對待，同時在進展較快的實驗部分進行以小組或個人為單位的考核，并把考核成績納入平時成績中予以體現。在期末考試的試卷命題過程中，盡量能體現對實驗環節掌握的知識點的考核，同時強化實驗的預習和記錄環節，作為完成實驗環節的重要體現。

改變實驗類型，增加創新型和綜合性實驗，注重學生綜合運用環境微生物學實驗技術能力的培養。如開設“校園內不同水體環境中細菌總數和大腸菌群數的測定”等此類綜合性實驗。學生在教師的指導下，完成從實驗設計、取樣、培養基配制、分離純化、細菌總數測定等實驗環節。同時，鼓勵學生參與教師的科研項目，申請者參與的國家自然科學基金項目中涉及土壤微生物群落結構分析等實驗，讓更多的學生參與進來，進一步培養學生獨立思考和創新的能力。

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，2015.

[2]樂毅全，王士芬，唐賢春，徐竟成，周群英.《環境工程微生物學》課程建設的探索與實踐[J].微生物學通報，2011，38（09）：1430-1434.

[3]趙煒，王佰義，嚴子春.改革課程教學體系 加強實踐和創新能力培養——水處理微生物學課程教學的改革探索[J].微生物學通報，2010，37（09）：1390-1394.

[4]蔣麗娟，王曉琳，肖琳，楊柳燕.環境微生物學翻轉課堂教學改革探索[J].微生物學通報，2018，45（07）：1597-1602.