基于應用型人才培養的《水處理生物學》教學改革

李艷紅，曾鴻鵠，林 華

(桂林理工大學環境科學與工程學院，廣西桂林541004)

《水處理生物學》課程是高等學校給排水工程專業指導委員會指定的給水排水專業的專業基礎必修課，也是給排水科學與工程學科新課程體系中10門主干課程之一。桂林理工大學自1993年招收給水排水工程專業學生以來，一直極為重視《水處理生物學》的教學。如何使給排水科學與工程專業微生物學教學緊跟學科發展步伐，使學生在系統學習和掌握微生物學基礎理論知識的同時，進一步懂得將微生物學原理、技術和方法應用于水處理工程實踐，我院給水排水工程教研室相關教師進行了認真研討，對《水處理生物學》的教學改革進行了一些探索，以適應應用型人才培養的需求。

一 選用高水平的教材，重視系統的微生物學基礎知識學習

教材是教學的基本工具，是體現教學內容的知識載體，主導教學方向。給排水工程專業的很多專業課程中如水污染控制、水處理新技術等的教學內容是建立在微生物學基本理論和基礎知識之上的。所以，使學生打好堅實的微生物學基礎是本課程的重要任務。只有掌握了科學原理，才能在水處理工程的實際應用中有正確的判斷力，才能分析問題解決問題。因此，在教材的選擇上我們注重其微生物學知識的基礎性、系統性和豐富性，以培養學生較高的微生物學綜合素質。近年來，我們一直選擇由清華大學顧夏聲教授等負責編寫《水處理微生物學》(第二版、第三版，第四版《水處理生物學》)為主要教材。該教材集全面與簡明、基礎與前沿于一身，通過大量的圖示、表格和表解等形式使繁雜的內容條理化、網絡化、簡明化和形象化，使學生能花較少的時間獲得很大的收益——看得懂、理得清、記得牢、用得上。同時在教學過程中還注意補充一些優秀的相關教材《污染控制微生物學》(任南琪，馬放等編著)、《環境微生物工程》(馬文漪，楊柳燕主編)等里面的教學內容。此外，在教學過程中隨時通過網絡檢索、文獻查閱補充相關領域的最新研究進展及相關圖片，力圖使學生具有較為扎實的微生物基礎。

二 重視多媒體課件和網絡教學資源的使用，利用現代教育技術與網絡技術提高教學效率

近年來，各大學執行的新教學計劃均在壓縮專業課學時，《水處理生物學》的理論學時一般設置在30～40學時左右，但涉及到的內容十分廣泛，教學時間減少與教學內容龐雜的矛盾日益突出［1］。使用傳統的黑板板書教學方式，大大限制了教學進度和學生信息量的攝入。同時采用傳統教學方法時，由于缺乏直觀印象和感性認識，盡管教師費盡口舌，學生仍然對教學內容不感興趣，教學效果不盡如人意。解決矛盾的最佳解決途徑就是設計制作CAI課件、采用多媒體教學來提高課堂授課效率和教學效果。尤其在信息化飛速發展的今天，互聯網提供了越來越豐富的網上教學資源。采用多媒體教學課件，可以下載美觀清晰的圖片，對于抽象的理論內容采用圖解加動畫的方式，可以方便教師進行理論講授。

采用這種現代化教學手段，可以為教學提供豐富、直觀的感性材料，滿足本門課程大容量、高速地傳遞教學信息，如在講授微生物的形態部分時，用五顏六色的菌體形態圖片使微生物由看不見到看得清;在講授基因工程時，用多媒體給學生展示克隆羊“多莉”的誕生過程和能降解石油的超級微生物對受污染環境的修復效果等，使教學內容形象生動而容易理解，大大提高了學生的學習興趣和教學效果。但在多媒體教學過程中也存在諸多需要改進之處，如一部分同學反映課件的信息量大，學生記筆記的速度跟不上;使用多媒體時由于屏幕不斷刷新，大小標題過多，影響學生的思路和對問題的全面了解等。對于這些問題需要的解決方法主要有教師在授課時控制好教學節奏、提示學生應掌握的重點內容，或多媒體課件和傳統板書結合，實現優勢互補等。

三 改革實驗內容，建立實驗教學資源數據庫

在我校的《水處理微生物學》實驗課學時為10個學時，實驗項目以往都是老三套，包括“細菌形態的觀察”、“微生物的染色”、“培養基的制備和滅菌”、“細菌總數的測定”等，學生反映說實驗項目的設置跟專業沒有很好的掛鉤，很多內容就是重復中學時的一些操作，因此積極性不高，實驗效果也不是很好。針對這種情況，我校利用中央與地方共建投入的一些經費，建成了數碼顯微互動教室，并將“細菌形態的觀察”改為“活性污泥典型微生物形態的觀察”，通過從城市生活污水廠取回活性各異的好氧活性污泥，教師在教師機上捕捉典型的菌膠團和原生動物等的圖片，傳輸給學生觀看，并指導學生通過觀察，結合所學理論知識來評價活性污泥的活性。這既復習了課本知識，又具有較為濃厚的專業氣氛，讓學生受益匪淺，達到了實驗教學與理論教學之間合理銜接，實驗課與理論課內容融會貫通的目的。同時，數碼顯微互動教室擁有清晰的畫面和豐富的交互手段，通過計算機可實現圖像、語音的網絡互動，實現師生間的直觀、即時、有效的交流，將講解、示教、觀察、問答、討論、測試和監督等各個環節有機地結合在一起，是實驗教學方式的一個飛躍，對改變傳統的教學模式和提高教學質量具有積極的意義。

對于實驗教材，我校根據實驗室的實際條件和設備，針對性的編著出版了配套的實驗，教材《水處理實驗技術》，除了必做的實驗項目外，還收編了20余個微生物實驗項目，內容由淺入深，涵括了基礎實驗和分子生物學方面的實驗等，方便學生在課外進行創新實驗時參閱;同時，配備了網絡教學環境，錄制了相關的實驗教學視頻，為學生提供了越來越豐富的網上教學資源，學生可以在中心網站上察看實驗課程;中心配有多媒體教室和微機室，方便教師進行實驗理論講授、學生進行實驗模擬、數據處理、撰寫實驗報告以及提交實驗報告等，充分保證了信息平臺和網絡資源的有效利用。網絡信息平臺的運用和多媒體教學手段的廣泛采用，調動學生的參與意識，為實驗技術的學習、討論提供自由探索的空間。

四 全面開放實驗室，重視創新人才培養

為了更好地培養本科生的創新意識和創造能力，實驗室實行全方位開放，實驗室安裝有網絡門禁系統，能方便的監測到進出實驗室人員使用實驗室的記錄。有意進入實驗室從事實驗研究的學生，只要填寫《本科生進入實驗室使用申請表》，相關老師簽字同意，即可申請到一張門卡，進入實驗室做實驗。在從事《水處理生物學》教學過程中，支持和鼓勵本科生盡早介入專業領域，在指導教師引導下根據自己的興趣選擇大學生立項課題或直接參與教師的研究課題，完成創新實驗的設計實施，進行相對獨立的探索研究。在教師潛移默化的指導下，我校每屆均有不少學生在學習本課程時即進行相關的大學生科技立項，并獲得學校的獎勵，如本人指導的《高鹽度廢水優勢降解俊篩選及固定化技術研究》、《高濃度氨氮廢水短程硝化—厭氧氨氧化試驗研究》、《包埋固定化混合菌株處理高鹽度工業廢水》等均獲得校級大學生科技立項二等獎。

五 創建“科研與教學相結合”的理論課教學方式

樹立“優化課內、強化課外”意識，創建“科研與教學相結合”的教學方式，將科研成果融入日常教學。如在講解“微生物的馴化與保藏”等內容的時候，將我校教師多年來的科研成果“高鹽度采油廢水生物處理技術研究與應用”(該成果獲得了2009年廣西科技進步獎)中的馴化和誘變育種高效降解菌的過程和成果如馴化方案是如何確定的，對數配水馴化新方法是如何提出的，高效菌是如何培育的等詳細的講授給學生聽，并將科研過程中用數碼顯微鏡拍到的微生物馴化演變過程展示給學生觀看，如有一些指示性原生動物在馴化過程中形成胞囊又慢慢的適應環境，恢復原狀的過程，加深了學生對相關內容的理解。使教學實驗內容與科研、工程、社會應用項目密切聯系，充分體現基礎與前沿的有機結合，培養了學生的科研意識和研究興趣，鍛煉他們的科研創新能力，也實現教學和科研訓練的緊密結合。在“科研與教學相結合”的潛移默化影響下，多名本科生對難降解高鹽度廢水的處理產生了濃厚的興趣，結合該科研項目完成了畢業論文和畢業設計，其中一名畢業生的畢業設計—《某油田石油廢水處理工程設計》獲2006屆全國優秀畢業設計。

六 以高水平的平臺建設為契機，進一步提高教學水平

近年來，我校給水排水工程專業及相關的環境工程專業的學科建設取得了較為豐碩的成果，《水污染控制工程》被教育部確認為國家精品課程建設項目，實驗室被確認為廣西區重點實驗室(桂科計字〔2007〕65號文);廣西唯一的本科給水排水工程專業確認為廣西區高校重點建設專業，并于2008年5月通過了建設部本科專業教育評估;我院張學洪教授負責的“水污染控制實驗教學中心”被批準為2008年度國家級實驗教學示范中心建設單位(教高函〔2009〕5號)。這些高水平平臺的建設，為更新教學儀器設備提供了雄厚的資金，為本門課程的教學水平進一步提高奠定了良好的基礎，也為應用型人才的培養創造了有利的條件。

［1］何 冰.水處理生物學實驗教學的探討［J］.實驗室研究與探索，2011，30(6):306-308.

［2］宋廣文，陳曉娜.多媒體教學的特點、問題與對策［J］.當代教育科學，2011(24):50-51.