環境工程微生物實驗教學改革與探索

聶文杰 潘昊 宋世杰

摘 要：環境工程微生物學是環境工程專業的一門專業基礎課，具有很強的實踐性和應用性，但是由于種種傳統的原因，其實驗教學方面存在明顯的問題。結合環境工程微生物學的實驗教學特征，以培養學生的動手能力和創新思維為目標，通過優化實驗教學內容，改進教學方法，實行全過程質量管理等對實驗教學進行改革與探索，以便進一步提高實驗教學質量。

關鍵詞：環境工程微生物學;實驗教學;改革;探索

中圖分類號：X172 ? 文獻標志碼：A ? 文章編號：1002-2589（2015）26-0142-02

當前環保事業成為經濟發展新的增長點，同時亦推動了環境工程及相關技術的快速發展，社會急需具有工程應用能力、創新能力，且短時間內能夠擔當起治理環境污染重任的高級專業人才。近年來我國環境工程專業教育迅速發展，且《環境工程微生物學》是環境工程專業的一門核心專業基礎課[1]。該課程要求學生將理論與實踐相結合，需要大量的實驗來鞏固和加深學生對基本知識和基本技能的掌握與理解，但實驗教學的內容過于偏重基礎，缺乏專業特點。因此，近年來我們對實驗教學進行改革與探索，重點放在培養學生獨立思考、觀察、分析和解決問題的能力，以提高學生的實驗水平，樹立實事求是的科學態度和工作作風。

一、實驗教學改革的方法

（一）轉變思想觀念，提高微生物學實驗在教學體系中的地位

1.教師引導學生重視實驗教學

高校學生綜合素質的提高需要理論教學和實驗教學相結合，離開了實驗的教學，學生的素質不可能得到全面發展。要想提高實驗教學質量，就需要教師從根本上轉變傳統的教學觀念，對于《環境工程微生物學》這類實驗性及應用性很強的學科，在教學過程中教師要深刻認識到實驗教學對于工科學生的重要性，把實驗教學和理論教學擺在同等重要的位置上。在實驗過程中教師要對學生認真負責，嚴格要求，同時也要引導學生重視實驗課程，使學生認識到實驗教學在提高自己實驗操作水平、創新能力以及綜合素質等方面具有非常重要的作用[2]。

2.學生自我重視實驗教學并能培養興趣

隨著人類不斷增長的物質、文化和健康的需要，對環境的要求也越來越高，微生物技術作為環境保護、污染治理和保持生態平衡的一種重要手段，有著舉足輕重的作用。環境工程微生物學是在環境科學的基礎上發展起來的一門邊緣性學科，它為學生提供了廣泛的微生物學基礎知識和實驗操作技能[3]。所以學生應該培養對微生物學實驗課程的興趣，重視微生物實驗課程，熟練地掌握必要的實驗技能，加深微生物技術在環境污染防治中的重要作用，養成理論聯系實際的作風和獨立工作的能力，提高自身的專業素質，為將來從事環境工程的研究工作打下堅實的基礎。

（二）實驗教學內容的改革

1.在學生掌握基礎性實驗的前提下，增加一些創新性、綜合性較強的實驗

目前，環境工程微生物學課程的實驗仍以基礎性試驗為主，例如細菌形態的觀察、光學顯微鏡的操作、微生物的染色、細胞的計數、培養基的制備及滅菌等。因此，可以增加一些創新性和綜合性的實驗項目。例如，對我們日常生活中的飲用水可以進行水中細菌菌落總數的測定，來檢驗是否符合飲用水衛生標準。這樣可以將理論與實際結合，在保證基本教學內容的前提下，使得學生對所學內容融會貫通并加以活學活用，從而使實驗教學達到培養學生的實際操作能力和創新能力的效果。

2.針對專業特點，最大程度地實現實驗內容多樣化

傳統的環境工程微生物學實驗在教學內容上比較單一，這在很大程度上抑制了學生的學習興趣。針對這一特點，必須在最大程度上豐富實驗內容，以提高學生的積極性。如：首先制備各類培養基，然后采取不同的環境樣品接種培養，通過觀察菌落和個體形態，純化細菌，放線菌和霉菌，之后學生自己分離，將自己分離純化的菌種為材料進行后續實驗[2]。結合環境工程專業中處理廢水的設備和構筑物，也可以進行微生物實驗來研究微生物資源處理的方法。

3.建立開放實驗室，拓展實驗內容

由于課堂時間的限制，環境工程微生物學實驗課主要進行的是基礎實驗的訓練。但是僅僅掌握基本的實驗技能根本滿足不了社會對環境工程專業人士的要求。因此，在不影響教學的情況下，建設開放型實驗，對學生進行專業技能就顯得非常必要[4]。沒有實驗教學內容和學時的限制，學生根據自己的興趣自主設計實驗內容，不僅可以使學生鞏固基本知識和基本技能，還可以提高他們的創新能力和綜合素質。

（三）教學方法的改進

1.注重實驗前準備工作

傳統實驗課教學的教學形式大部分都是學生使用教師課前準備好的實驗儀器及試劑，根據實驗指導書上的實驗步驟以及實驗注意事項等進行實驗，最后對實驗結果簡單處理就構成了實驗報告，在整個實驗教學過程中學生不需要很多的思考[5]。在這種教學模式下，學生不能發揮主觀能動性，對實驗方法和內容沒有深刻的印象，使學生逐漸養成了學習的惰性。針對這種情況，老師必須要求學生寫出預習報告及實驗方案（包括實驗目的，原理，儀器，材料，方法，步驟）并且每個小組要能夠大致講解實驗目的，原理，方法步驟及注意事項等。注重實驗前的準備工作可以幫助學生養成一個好的習慣，也有助于實驗有效地完成。

2.重視應用多媒體教學

微生物個體微小，肉眼難以看清，傳統實驗室沒有配備多媒體設備，老師在實驗課中的口頭講解，很難給學生留下深刻的感性認識[5]。大多數學生完全按照授課老師的講述與操作演示依葫蘆畫瓢，這樣學生僅僅是機械被動地接受知識。這種教學形式完全沒有考慮學生的學習主觀能動性，不能加深學生對微生物的實驗操作規程的理解和實驗技巧的掌握。而多媒體課件教學具有很多優點，如信息量大、直觀形象且生動、易于理解等，從而在教學中發揮重要作用。因此在環境工程微生物學實驗教學中，部分采用多媒體教學的方式，使微生物實驗的觀察和操作更加直觀、生動，從而使微生物學實驗課變得更有趣味性，激發學生思維[6]。

3.將理論知識用于實際中

環境工程微生物學是環境工程專業的專業基礎課，在保證學生掌握相關基礎實驗理論知識的同時，應該將理論知識用于實踐。例如，可以對學校周邊三里河的污水進行檢測和分析來確定自己周邊環境的質量水平，也可以對我們平時的生活飲用水進行細菌菌落總數的測定，來判斷其是否符合飲用水衛生標準。這樣對所學內容的拓展和綜合運用，能夠滿足學生的研究熱情和創新欲望，把環境工程微生物學理論知識與實際相結合，提高學生應用環境工程微生物學理論知識來分析和解決環境問題的能力。

（四）注重全過程管理，規范考核標準

在實踐教學過程中，全過程管理也是直接決定實驗成敗的關鍵[7]。在實驗過程中，學生根據選題進行文獻查閱，然后通過小組討論確定本組最終的實驗方案。要求在實驗方案中寫清實驗的技術路線，實驗方法以及需要的儀器、藥品及其相關的數量。指導老師依據實驗室的實驗條件進行審核每一個小組的實驗方案，只要是條件允許的實驗就可以完全按學生的方案進行。這樣學生對每一步實驗能做到心中有數，也迫切希望看到自己設計的實驗能夠有一個完美的結果[7]。這一舉措極大促進了學生進行實驗的積極性，同時也培養了學生的獨立分析解決問題能力和同學之間互相協作意識;在實驗過程中，教師全程指導，遇到錯誤的實驗操作可以及時糾正，有問題及時解決，保證實踐過程的順利進行;同時通過整個過程的指導，老師對每位同學的實驗態度充分了解，這樣進行成績考核時可以做到有據可依，公平公正。最后總結報告的撰寫環節要求學生按照給定的模板進行規范撰寫，使學生初步了解研究性論文的撰寫方法，為后續其他的實踐環節及畢業論文的撰寫打下堅實的基礎[7]。傳統實驗課程考核方式注重實驗結果和實驗報告的準確性，而不注重實驗細節及具體操作步驟，這種考核方式嚴重打擊了認真動手操作學生的積極性，同時助長了學生抄襲實驗結果的陋習。對實驗教學環節進行過程考核和結果考核，既能夠對學生實驗動手的技能、對實驗原理的理解以及對實驗疑難問題解析進行檢查，又能夠幫助老師發現實驗教學中的不足從而加以改進，提高教學質量。在考核過程中不僅能夠加強學生的實驗技能，還可以使學生養成科學嚴謹的態度[8]。

二、改革預期效果分析

通過對環境工程微生物課程綜合實踐環節的改革，提高了實驗課程效率及綜合實踐課程的效果，可以得到學生們的普遍支持與認可。新實踐課程體系中，學生自己實際動手操作實驗的每一個步驟，教師僅起檢查和輔導示范的作用，能夠使每一位學生明白每一步實驗如何操作，培養了學生整體的實驗觀念和細心操作的習慣。新實踐課程體系的建立及學生主體地位的充分體現，很大程度上激發了學生的學習興趣和學習熱情，使學生學習的積極性、主動性得到了提高。特別是實驗內容的優化和實驗方法的改進，夯實了學生的基本實驗技能，加深了學生對專業知識的理解，并且可以將實驗操作結合到應用性試驗中，提高綜合運用知識、分析和解決問題的能力?？傊?，經過大膽的改革，打破傳統的實驗教學模式，提高環境工程微生物學實驗教學效果，培養具備理論知識扎實，動手能力強的新世紀創新人才。

三、結語

環境工程微生物學實驗教學改革與探索的方向仍然要以提高學生自主設計、創新和綜合能力的培養為主，要打破傳統的教學模式，充分調動學生的積極性，主動性，使學生能夠認真對待每一次實驗，掌握基本的實驗操作技巧，提高教學質量和效率，培養“厚基礎、寬口徑、強能力、高素質”的高層次人才。

參考文獻：

[1]劉宏，吳春篤，黃勇強.環境工程特色專業建設與思考[J].中國科教創新導刊，2007（5）：56-57.

[2]張大全，鄭紅艾.環境工程微生物學實驗教學改革的探索[J].中國科教創新導刊，2001（28）：1-2.

[3]周群英，王士芬.環境工程微生物學[M].北京：高等教育出版社，2008：1-9.

[4]聶文杰.高校開放式實驗室建設探索[J].技術與創新管理，2011（32）：423-425.

[5]邵繼海，魏祥東，周細紅，等.“質量工程”背景下的環境工程微生物學實驗教學改革探索[J].生物學雜志，2010，3（27）：106-109.

[6]陳向東，唐兵，彭珍榮，等.充分利用現代化手段提高微生物學教學水平[J].中國大學教學，2002，2（3）：51-52.

[7]楊瑩.環境工程微生物實踐教學改革探討及效果分析[J].課程教育研究，2013（6）：264.

[8]尹軍霞，張建龍.普通微生物學實驗教學改革探討[J].內蒙古師范大學學報：教育科學版，2002，15（5）：94-96.