环境微生物学课程教学改革的探索与实践
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摘要：环境微生物学是环境工程专业的主要专业基础课之一，课程的开展对培养学生的创新能力和实践能力至关重要。通过分析环境微生物课程建设方面的现状，阐述了具体的改革方案和措施，以期达到提高学生综合应用所学课程知识能力的目的，为实现应用技术型人才培养目标进行探索和实践。
关键词：环境微生物学；教学改革；理论教学；实验教学
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）29-0169-02
环境微生物学课程是环境工程专业的一门主干专业理论课，也是本专业学生学好后续专业课程（如：水污染控制学、大气污染控制工程、固体废弃物处置工程等）的基础。本课程属于环境科学与工程学科和微生物学科的交叉学科，课程具有涉及面广、发展迅速和应用型较强等特点[1]。通过对本课程的学习可以使学生更好地将理论与实践相结合，为更好地在研究生学习期间及工作期间提供基础保障，同时培养综合素质高、创新能力强、实踐能力强的应用研究型人才。
随着全球范围内环境污染问题的普遍性和复杂性，环境微生物学在分子水平的研究和成果不断涌现，作为专业基础课的环境微生物学要顺应发展趋势，课程的知识内容和理论体系也必须随之更新和拓展，对课程教学的内容和方式进行优化和调整，以更好地适应工程教育专业认证的需要[2]。目前，在环境微生物学教学中存在一些问题，主要表现如下：（1）课堂教学的吸引力有待进一步加强；（2）现有教学方法比较保守，无法提高学生的学习热情；（3）学生对实验教学环节不重视，实践能力和创新意识较差。近年来，我们对环境微生物学课程进行了一系列改革，旨在提高环境微生物学课程的教学质量和效果，以更好地适应工程教育专业认证的需要。
一、优化教学内容，激发学生的学习兴趣
依据新的教学大纲、课程内容和课程特点，研制界面友好、体系结构合理、内容丰富的多媒体课件。通过收集整理国内外相关课程的优秀教材，如环境工程微生物学教程、微生物学、污染控制微生物学、发酵微生物等课程的多媒体内容，吸收并创新图片、动画等制作多媒体所用的素材，改进上课PPT，注意将最新的科研成果在PPT中反映出来，如和环境保护相关的最新研究的微生物、最新的微生物测序技术、最新的水卫生生物学标准的修订等。通过认真阅读、整理再加工和改进等形成一套体系完整、重点突出、内容新颖、形象化的多媒体课件。
课件的微生物图片素材可通过在教学和科研实验过程中拍摄自制的典型细菌、藻类、放线菌和霉菌等图片作为样本片，再按照示意图、光镜图、动态图等分类收集和处理，使得多媒体课件图片更贴近学生。采用多媒体教学为主、板书为辅的讲授方式，通过大量精美图片和动态图的演示，让学生能更好地掌握微生物形态特征及微观机制，尤其是在讲授微生物的能量代谢及微生物在物质循环中的作用等重点内容时，更好地利用多媒体课件的优势，使学生对前后章节的重难点联系起来，以此增强课堂教学的吸引力。
二、灵活运用教学方法，提高学习效率
注重运用归纳比较教学法。在本课程的教学过程中，通过对所讲授的知识点进行总结和比较，使所讲问题简单化，前后相对分散的知识点连续化。如讲授病毒、原核微生物、真核微生物之间形态结构、繁殖方式的比较；常见微生物霉菌、细菌、酵母菌和放线菌的菌落特征比较；微生物产生ATP的方式，如光合磷酸化、底物水平磷酸化和氧化磷酸化的异同等。
加强互动式教学方法的应用。在教学过程中提倡教与学并重：一方面，主讲教师在课后做大量的备课工作，灵活运用科学的教学方法，抓住所讲内容的精髓并加以拓展；另一方面，讲授过程中充分调动学生的积极性，增强学生的参与协作意识，提升学生的学习兴趣，让学生真正参与到课堂教学中来[3]。让学生带着问题来阅读教材并积极思考问题，如在讲授基因工程时可先讲授基本定义和操作过程，然后提示学生在环境保护中的作用，让学生思考并回答这些新技术能否在环境修复领域应用。最后针对学生所提问题进行详细解答。通过这种教学方法，让学生积极参与到课堂教学中，从而活跃课堂气氛，并让学生由被动接受转为主动学习。
引导学生学会自学，培养自主学习能力。环境微生物学由于教材更新，伴随而来的是新教材内容较多，但课时的限制导致部分知识点无法在课堂上进行讲授，因此在教学过程中，对于相对简单和易理解的章节，如微型后生动物、微生物的合成代谢、菌种的退化、复壮与保藏及微生物学新技术在环境工程中的应用等作为学生的自学内容。同时，根据教学内容和学科发展的趋势，提出专题，让学生查阅资料并进行总结和分析，以小论文的形式提交总结和自学情况。通过本环节锻炼学生自主学习的能力，引导学生养成自主学习的习惯。
三、实施实验教学改革，提升学生的实践和创新能力
实验是教学实践的重要组成部分，是不断提高学生动手能力及操作能力的主要教学形式。通过环境微生物学实验教学，可使学生掌握微生物学实验的一套基本技术，树立严谨、求实的科学态度，提高观察、分析问题和解决问题的能力[4]。
增加实验学时，进一步加强实验环节在教学过程中的地位，虽然实验教学时数目前已达20，但根据工程教育专业认证的要求，应进一步加强对学生实践能力的培养和训练。为此，适当加大两个实验的学时，占课程总学时的45.8%，进一步提高实验教学环节的比重。同时，实验教学和理论教学穿插并有机结合起来，突出实验环节的重要性。
注重实验教学环节的考核，增强学生对实验教学环节的重视程度。实验教学考核是课程教学过程中重要的考核部分，考核的目的是检验学生是否掌握了微生物学的基本实验技能，是否锻炼了科研思维的能力。目前，实验教学环节的考核主要是对实验报告的成绩进行考核，占总成绩的15%。为了进一步提高实验效果和学生对实验教学环节的重视程度，必须对实验操作过程进行考核。在实验过程中，适当进行现场操作的考核和相关问题的提问来督促学生认真对待，同时在进展较快的实验部分进行以小组或个人为单位的考核，并把考核成绩纳入平时成绩中予以体现。在期末考试的试卷命题过程中，尽量能体现对实验环节掌握的知识点的考核，同时强化实验的预习和记录环节，作为完成实验环节的重要体现。
改变实验类型，增加创新型和综合性实验，注重学生综合运用环境微生物学实验技术能力的培养。如开设“校园内不同水体环境中细菌总数和大肠菌群数的测定”等此类综合性实验。学生在教师的指导下，完成从实验设计、取样、培养基配制、分离纯化、细菌总数测定等实验环节。同时，鼓励学生参与教师的科研项目，申请者参与的国家自然科学基金项目中涉及土壤微生物群落结构分析等实验，让更多的学生参与进来，进一步培养学生独立思考和创新的能力。
参考文献：
[1]周群英，王士芬.环境工程微生物学[M].北京：高等教育出版社，2015.
[2]乐毅全，王士芬，唐贤春，徐竟成，周群英.《环境工程微生物学》课程建设的探索与实践[J].微生物学通报，2011，38（09）：1430-1434.
[3]赵炜，王佰义，严子春.改革课程教学体系 加强实践和创新能力培养——水处理微生物学课程教学的改革探索[J].微生物学通报，2010，37（09）：1390-1394.
[4]蒋丽娟，王晓琳，肖琳，杨柳燕.环境微生物学翻转课堂教学改革探索[J].微生物学通报，2018，45（07）：1597-1602.
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