淺析高等農業院校《微生物生態學》教學改革

王小娟

摘要：《微生物生態學》作為部分農業高校資源與環境學院的專業基礎課，具有較強的理論性和實踐性。筆者經過近幾年的教學實踐，針對存在的問題及專業特點進行了嘗試性改革，為《微生物生態學》課程建設及教學改革提供參考。

關鍵詞：高等農業院校；微生物生態學；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）11-0109-02

《微生物生態學》是西北農林科技大學資源環境學院的一門重要專業基礎課程，內容主要涉及微生物在自然界中的分布、微生物生態學的研究方法、微生物在環境生態系統中的功能、微生物在環境保護中的應用等。開設本課程是為了提高涉農專業學生，特別是本校資源環境科學專業的學生在掌握《微生物學》課程內容的基礎上，進一步學習微生物生態學的基本原理、研究方法，掌握微生物在自然界的生態分布、微生物生物種群的生態學關系，以及微生物在資源環境科學中的應用，為進一步學習應用微生物學等相關課程和從事相關專業研究奠定扎實的專業基礎。目前，本校資源環境科學專業開設48學時，其中理論教學32學時，課程實驗16個學時。通過幾輪教學實踐，筆者發現不少學生對該課程內容缺乏興趣，認為這是一門理論性較強的課程，對自己以后要從事的工作沒有幫助。因此，如何在有限的學時內，使學生較全面、系統地掌握微生物生態學的基礎知識，同時激發其學習興趣，培養學生利用微生物學知識解決環境問題的能力和創新能力，這些問題是授課教師所面臨的新挑戰。針對以上問題，筆者根據近年來的教學實踐，從更新教學內容、改進實驗環節等方面做了一些有益的嘗試，以達到激發學生學習興趣，提高課堂教學質量，培養實驗操作技能的目的。

一、教科書與教學內容的合理選擇

教科書是學生獲得系統知識、進行學習的主要材料，它可以幫助學生掌握教師講授的內容；同時，也便于學生預習、復習和完成課后作業。因此，選擇合適的教科書尤其重要。目前，市場上有關微生物生態學的教材較少，主要有南京師范大學楊家新教授主編的《微生物生態學》，黑龍江大學宋福強教授主編的《微生物生態學》，以及中國海洋大學池振明教授主編的《現代微生物生態學》。其中，楊家新教授主編的《微生物生態學》在闡述了研究理論和方法后，突出介紹微生物在不同生態系統中發揮的重要作用，著重強調微生物對生態系統的穩定和發展所起的不可替代的作用。宋福強教授主編的《微生物生態學》和池振明教授主編的《現代微生物生態學》核心內容大體一致，主要介紹了正常自然環境，極端環境和污染環境中的微生物與其周圍生物和非生物環境之間的相互關系，微生物在這些環境中的作用及其活性產物的應用；同時也介紹了微生物生態學研究使用的傳統方法和現代分子生物學方法。鑒于池振明教授主編的《現代微生物生態學》在污染物的微生物處理技術中內容[1]更加全面，涉及到廢氣、廢水、重金屬污染物、固體廢棄物的微生物處理，以及煤脫硫的微生物方法。同時考慮到本院資源環境科學專業偏向理科和農學方面。因此，結合專業特點選擇了池振明教授主編的《現代微生物生態學（第二版）》作為課程授課的主要參考教材。該教材知識點條理清晰，語言簡潔凝練，每個章節后面附有相應的思考題，幫助學生系統學習，符合資源環境科學專業的本科教學要求。

在教學內容方面，由于理論課時較少，因此需要結合專業特點，以及本課程和其他學科的內容是否交叉，來對所要講授的內容進行篩選。具體來說，本校資源環境科學專業學生在大二時已經必修了《微生物學課程》，在教學過程中適當減少一些微生物學基礎知識介紹。在農業高校中，對微生物生態學的研究，應突出土壤微生物群落的分布組成及其變化規律，適當增加本專業相關的科學研究進展知識點，如土壤微生物在提高土壤肥力，幫助農作物攝取營養，促進作物生長、抗病原菌的侵入和降解農藥，保護農田環境方面的重要功能。此外，池振明教授主編的《現代微生物生態學（第二版）》中第四章，詳細介紹了海洋環境中的微生物類群，針對農業院校的學生，可將該部分內容與水體中微生物的群落結構及其變化規律進行融合，將水體分為江河水和海水兩個大類進行介紹，重點讓學生掌握這兩種水環境中的微生物特點。結合本專業特點，在介紹污染環境中微生物生態內容時，注重突出微生物在污染修復過程中的作用，尤其是與農業資源環境相關的固體農業廢棄物的微生物處理技術；在微生物產生的生態友好物質章節，重點講授與專業相關的生物農藥和生物燃料等內容。教學內容合理調整后，突出了《微生物生態學》課程與學生專業的相關性，激發了學生興趣，進一步提高了課堂教學質量。

二、教學手段及教學方法的改進

微生物個體微小，用肉眼無法觀察，因此在《微生物生態學》理論課程講解過程中，要避免傳統照本宣科的教學方式，否則會使抽象的理論變得更加乏味，學生很快就會喪失學習的興趣。多媒體教學手段集文字、圖片、聲音、動畫等多元因素于一體，具有可視性好、生動形象、信息量大等優點，能夠把枯燥、難以理解的內容變得有趣[2]。在具體教學過程中，筆者通過互聯網廣泛搜集微生物相關課件，包括高清顯微圖片、動畫、視頻等，再根據專業特點及課程需要進行編輯、采選，并將其應用到《微生物生態學》的多媒體教學課件中，最大程度發揮多媒體工具的優勢，以達到提高教學效果的目的。例如，在講到研究微生物生態學的分子生物學方法時，需要重點向學生闡明PCR擴增技術的原理和基本程序，而傳統教學手段無法良好的呈現PCR擴增過程，筆者采用Flash動畫演示和視頻演示相結合的方式，使學生輕松掌握了PCR擴增技術的原理及其三個基本反應步驟，即變性、退火和延伸。

在教學方法上，傳統的講授法是以教師為主體，這樣勢必降低學生在課堂上學習的主動性，因此，在教學實踐過程中，筆者增加了“課堂討論”教學方式。針對教材中需要重點掌握的一些知識點，提前提出一些合適的問題，讓學生去查找資料，經過獨立思考之后，在課堂上共同進行討論。這樣可使學生主動地去獲取知識，大大提高了學生的學習興趣。例如，在講到微生物與化學污染物之間的相互關系時，可以結合農業資源環境科學專業的特點提出“目前土壤環境中有哪些主要的污染物？”“有哪些生物修復技術可以應用到這些污染物的處理中去”等問題，讓學生通過自己查閱文獻，培養獨立思考和解決科學問題的能力。

三、實驗教學環節的優化

實驗課是《微生物生態學》的一個重要實踐環節，是課程理論知識與實踐應用連接的紐帶，對于學生實驗技能的掌握和實際應用具有重要意義。傳統的微生物生態學教學相關實驗可多達幾十個，常見的實驗有：土壤中微生物生物量的測定、空氣中微生物的檢測、水質的細菌學測定、微生物對纖維素的分解作用及分解強度的測定、硝化作用及硝化細菌的計數、水中總大腸菌群的檢測、水中糞大腸菌群的檢測、生物污泥的活性測定、固氮菌的分離與測數、活性污泥菌膠團及生物相的觀察等。針對農業高校的環境類專業的學生，應當結合他們的專業特點合理選擇相關實驗。例如，可將圍繞土壤微生物開展實驗，具體可以選擇農田土壤作為研究對象，對土壤中微生物生物量、細菌和真菌呼吸作用強度、纖維素分解能力進行測定，還可進一步對其中的固氮菌進行分離計數。采樣過程中，教師指導學生掌握采集和保存農田土壤樣品的方法，重點強調樣品的低溫保存，以保證土壤樣品中微生物活性；樣品測定過程中，指導學生掌握各種指標的測定方法，識別農田土壤中常見的纖維素分解菌和固氮菌，了解農田土壤中微生物與土壤肥力的關系。同時，為了激發學生對微生物生態的學習興趣，在實驗課環節，除了設置自然環境中（土壤、空氣、水體）微生物的檢測，增設一些特殊環境中微生物的檢測，例如讓學生檢測自己口腔中的微生物情況，檢測自己手機上微生物的數量和種類等，使學生直觀的體會微生物與人類自身生活的密切聯系。

隨著分子生物學技術的不斷發展成熟，使傳統微生物生態學研究領域由自然界中可培養微生物種群擴展到微生物世界的全部生命形式（包括可培養、不可培養、難培養的微生物及其自然界中環境基因組等）[3]，這就要求高校學生了解一些基本的分子生物學實驗技術。在理論課的第二章中，教師已經向學生講解了研究微生物生態學的分子生物學方法，因此，在此基礎上在實驗課增設土壤微生物基因組DNA的提取和PCR擴增實驗，為學生掌握分子生物學技術在微生物生態研究領域的應用奠定基礎。

實驗報告是實驗不可或缺的一個重要部分，在微生物生態學實驗課程中，教師對學生實驗報告提出了新的要求。首先，在每次實驗課之前，需要學生撰寫預習報告，敦促學生熟悉實驗，初步了解實驗目的、原理和步驟。實驗結束后，學生應認真完成實驗報告內容，針對教師在實驗課程中提出的思考題，查閱相關資料來拓寬知識面；完成報告中“實驗心得及思考”內容的撰寫，對實驗進行總結，從而加深印象。

四、結語

《微生物生態學》是一門與人類活動關系密切、理論與實踐相互滲透的學科，在現代農業高速發展的大好形勢下給農業高校的教學提出了新的要求與挑戰，因此教師需要結合農業高校的專業特點進行教學改革，從理論教學內容選擇、實驗教學課程優化等方面出發進一步提高教學質量。今后，教師還應不斷更新和完善教學內容，借鑒國內外先進成熟的教學經驗，探索新的教學方法與模式，在教學實踐中不斷總結和提高。

參考文獻：

[1]池振明，王祥紅，李靜.現代微生物生態學[M].第二版.北京：科學出版社，2010.

[2]陳芝，宋淵，袁紅莉.提高微生物學教學質量的探索[J].中國大學教學，2006，（8）：28-29.

[3]王海舟，張小波.分子生物學在微生物生態學中的應用[J].萍鄉高等專科學校學報，2009，26（3）：72-75.