環境微生物課程實驗教學改革探索

楊聰玲 鄧信爽 陳月

摘要 為提高環境微生物實驗課的學習效率，拓展環境微生物實驗課的教學內容，探索了環境微生物實驗教學改革，改進教學效果不理想的實驗項目，增設有專業特色的創新創業選修實驗項目，以實現環境微生物與水污染控制，固體廢棄處置，大氣污染控制實驗的整合，促進環境工程應用型人才的培養。同時，增加熒光顯微鏡、掃描電鏡等大型精密儀器的教學開放服務。這一探究對于推進環境微生物實驗教學改革具有一定的推廣和借鑒意義。

關鍵詞 環境微生物學實驗;實驗教學;創新創業;大型精密儀器

Abstract In order to improve the learning efficiency of microbiology experimental course and expand the experimental teaching content of environmental microbiology， this paper took environmental engineering major of Sichuan Normal University for example to make an exploration of teaching reforms. Unsatisfactory experimental projects were improved， the optional experimental project of innovation and entrepreneurship with professional characteristics were added， which expected to realize the integration of environmental microorganism and water pollution control， solid waste disposal and air pollution control experiment. Students have the option to choose microbiology and water， solid， gas and other fields related to the experimental projects， which is conducive to the training of environmental engineering specific applicationoriented talents. Meanwhile， fluorescence microscopy， scanning electron microscopy and other precision instrument serve were added in experiment teaching. This study had great reference significance and extension value for improving the reform of environmental microbiology experiment teaching.

Key words Environmental microbiology experiment;Experimental teaching;Innovation and entrepreneurship;Large precision instrument

環境微生物學是重點研究污染環境中的微生物學，是環境工程專業學生必學的一門專業基礎課，是多學科交叉發展迅速的前沿研究領域[1-5]。環境微生物學實驗是課程教學的重要環節，可以強化基礎知識，提高學生的綜合素質和實踐能力，為創新型環保人才的培養提供有力的支撐。隨著微生物技術在環境監測與評價、污染物處理及資源化的應用日益廣泛，知識的快速更新，目前亟待對環境微生物實驗教學提出改革，才能推進創新型環保人才的培養和學科發展[6-8]。環境微生物實驗是2002年四川師范大學大學化學與材料科學學院為環境工程專業開設的專業發展核心課程，在10余年的教學大綱修訂及教學實踐過程中，逐步推出了實驗教學體系的改革，初步取得了成效。環境微生物實驗室以胡佩教授為領頭人，建立了四川省畜禽糞污處理與資源化重點實驗室。四川省高校農田生態服務能力建設工程中心、科研成果轉化平臺基地——四川師大綠環生物科技有限公司，也是環境微生物領域成果轉換比較成功的案例。

1 環境微生物實驗教學現狀及存在的問題

四川師范大學開設的環境微生物實驗，內容設置是生物微生物，教學模式采用“撰寫預習報告—教師講解—教師演示—學生操作—撰寫實驗報告—教師批閱”[9-10]。環境微生物實驗大多為基礎微生物操作，缺乏環境工程微生物的特色，與環境工程其他學科無交叉。灌輸式的教學模式不利于鍛煉學生獨立思考、操作能力。

1.1 分組安排不合理

實驗多為演示性基本操作，教師的操作演示至關緊要。實驗每組人數多為10～16人，教師在示范時容易造成學生的盲區，示范教學效果不理想。每組又分為4個小組，且4人一組的成員組合不變。成員組合穩定導致實驗積極性不足的同學在穩定的團隊中更不愿動手，難以形成優秀實驗團隊。

1.2 實驗內容單一，綜合性不強

內容多為單一的、獨立的實驗，如細菌革蘭氏染色、培養基的配制和滅菌等。各個實驗間無聯系，導致整個實驗結束后學生已經忘記之前做的實驗。設置的環境微生物實驗大多為基礎微生物操作，內容開設沒有明顯的環境工程專業傾向，不利于專業的整合。學生在學習后難以將所學知識運用于處理實際問題中。

1.3 傳統的考核方式忽略了學生實際操作

實驗考核方式大多為考察學生對實驗理論知識的掌握和實驗結果的總結，忽略了學生在實際操作過程中的動手能力。主要參照實驗報告，學生不重視真實的實驗結果，抄襲現象較為常見，甚至出現實驗不動手但報告抄襲好的同學比認真實驗的得分更高，不利于樹立嚴謹求實的實驗之風。

1.4 教學設施未充分利用

微生物教學常用顯微鏡、接種環、培養皿等基本儀器，而大型精密儀器使用得很少，造成教學資源的浪費。

1.5 學生安全意識不高

環境微生物實驗中涉及到高壓滅菌和紫外滅菌很多不安全的因素，如在接種大腸桿菌時有些同學由于實驗防護設施不到位，做完實驗后可能會發生腹瀉等。實驗過程中易出現因安全意識不足而造成的不當實驗。

1.6 實驗教學內容陳舊

實驗項目多以驗證性實驗為主，內容陳舊，缺乏綜合性和創新性，不能充分激發學生的學習興趣，也不利于培養學生的創新實踐能力。

2 環境微生物實驗教學內容與方法的改革與探究

探索環境微生物實驗教學新模式，提高教學質量，最終培養環境工程專業的應用型人才，是目前亟需解決的問題[11-12]。針對上述存在的教學問題，近年來對實驗人員分組、實驗教學內容、實驗評價體系等進行了初步探索。以2016級環工6班為研究對象，開設了實驗班，優化教學內容，擴大開放實驗，改進實驗教學。同時，結合四川師范大學的辦學、專業特點，加強與工程中心及綠環公司的合作交流，從而提高教學質量，促進學生創新實踐。

2.1 打破傳統分組模式，分組實行自由組合模式

為了便于選課和提高團隊協作精神，在一大組成員固定的條件下，打破4人小組成員的穩定模式，實驗前靈活自主選擇，激發學生爭做團隊優秀的熱情。實驗課學生人數多，大多實驗為演示性實驗，教師演示有盲區，課堂時間有限，不能逐一演示。從每小組中選出一位組長，教師再集中指導四名推選的組長，由小組長進一步指導和督察組員的實驗操作，既達到了合適的實驗演示效果，又培養了組長的組織協調能力。

2.2 實驗教學方式的優化

針對當前實驗彼此孤立、連貫性不強，無環境工程特色的現狀，增設多個環境微生物綜合實驗。學生根據自身興趣，組成小組，選修不同領域的實驗。學生經小組討論，自主制定實驗步驟;提交實驗準備與內容，經教師實驗驗證、修改后再進行自我探究實驗。將教學方式從原來的教師主導轉變為由學生主動探索。

2.3 實驗內容的優化

2.3.1 整實驗內容，增加先進設備。

顯微鏡的操作、細菌、放線菌、酵母菌、霉菌的個體形態觀察、培養基的配制和滅菌、微生物大小和數量的測定等都是必不可少的環境微生物實驗，學生必須要扎實掌握。但在微生物種類的選擇上也要照顧到環境工程中的重要微生物，如活性污泥中細菌、真菌、藻類和原生動物等[13]，由原來測量酵母菌的大小和數量改為測量輪蟲的大小和數量。將普通顯微鏡改為熒光顯微鏡，以便于微生物的大小和數量的測定，提高實驗效率[14]。增加大型精密儀器如熒光顯微鏡、掃描電鏡等對本科教學的服務，既可使教學資源得到更充分的利用，也能使學生對實驗儀器更為了解。

2.3.2 增設實驗選修。

傳統實驗教學中實驗項目對專業技術要求高，如表1所示。以細菌的革蘭氏染色為例，影響染色效果的步驟多，導致紫色和紅色顏色區分不明顯，由原來的必修實驗改成選修實驗，由實驗技能高的同學選修。為了激發學生的學習熱情及專業興趣，增設與環境工程專業相關的水、固、氣的選修綜合性實驗，調整優化后的微生物實驗教學內容如表2所示。由學生根據自身興趣和專業所長，自主去選修水、固、氣某一方面的綜合性實驗。通過這些難度系數高的綜合實驗，讓學生養成用相關的知識解決工程問題的思維習慣，通過反復實驗和探索培養學生的創新意識和科研能力。同時，實驗小組團隊合理分工，共同克服困難，有利于培養持之以恒的團隊合作精神。

2.3.3 巧妙結合工程中心和綠環公司這些平臺，實現教學和科研成果轉化基地的雙贏。

如表2所示，設置了與環境工程息息相關的環境微生物實驗，這些實驗一方面可以實現環境微生物與水污染控制，固體廢棄處置，大氣污染控制實驗的整合，另一方面也有利于培養水固氣領域的具體應用型人才。巧妙結合四川師范大學特色的四川省高校農田生態服務能力建設工程中心和科研成果轉化平臺基地——四川師大綠環生物科技有限公司，安排學生參觀實習。樹立胡佩教授這一成功榜樣，不僅能激勵學生的創新創業精神，同時已有部分優秀實習生成功就業于四川師大綠環生物科技有限公司，提高了學生就業率。

2.4 建立科學的綜合評分體系

針對傳統考核方式忽略了學生實際操作這一問題，新的評分體系如下：①課前預習占總成績的10%，其內容包括預習報告的撰寫，實驗課上隨機抽問。②實驗過程占總成績的30%，其內容包括學習態度、實驗操作規范程度、實驗結果。③實驗報告占總成績的30%，其內容包括實驗原理、實驗目的、實驗儀器、實驗步驟、實驗數據分析、實驗結果及分析。④操作技能占總成績的30%，選擇具有代表性的微生物實驗進行考試，并由每個學生獨立完成。這一新的評分體系在學生中得到了很好的反饋，提高了學生的實驗教學質量。

3 結語

環境工程專業的環境微生物實驗教學內容與方法的改革不是一蹴而就的，需要不斷的探索、實踐和總結。筆者以四川師范大學2016級6班環境微生物實驗教學為例，對實驗分組、教學內容、實驗評價體系以及教學設施等方面進行了初步探索。此次教學改革打破了傳統實驗模式，規范了學生實驗操作，增強了學生的學習興趣。特別是增設與環境工程專業相關的水、固、氣的選修綜合性實驗，更是在師生中得到了非常好的反饋。這一改革也為學生后期的畢業設計奠定了良好的基礎，對于探索適合高校本科生環境微生物實驗教學發展之路也是一次積極有益的嘗試。

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