環境微生物學教學方法探討

張小凡　周偉麗　王志平

摘要：如何培養大批具有較高綜合素質、熟練職業能力和較強社會適應能力的環保專業人才，是環境科學與工程本科教育工作者面臨的最大機遇和挑戰。面對環境微生物學課程內容多、抽象，要求理論與實踐相結合的特點，文章從教學方法、教學手段等方面進行了探討，并取得了一定成效。

關鍵詞：環境微生物學；教學方法；教學手段

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）16-0153-02

一、引言

作為國家“985”重點高校，上海交通大學在本科生培養方面注重實施通才教育，強調人本教育的綜合素質提高而非職業教育。然而，環境科學與工程是一個應用性較強的專業，如何培養大批具有較高綜合素質、熟練職業能力和較強社會適應能力的環保專業人才，是環境科學與工程專業教育工作者面臨的重大挑戰。高技能人才的培養是一項系統工程，實現這一目標必須提高教育質量，對傳統以傳授知識為主體的教育觀念、教育模式、教學內容和教學方法等進行全面改革，提升思維模式及相關文化內涵的構建。教學是聯系宏觀的教育理論與微觀的教育實踐的紐帶，無論什么樣的教育觀念、教育思想、教育理論和培養目標，最終都必須借助教學才能實現。我們通過“環境微生物學”的教學方法與教學手段的改進，取得了一定的成效。本文就此談幾點體會，供同行參考。

二、采用科學的教學方法

傳統課堂教學模式是一種以教師為中心、書本為中心和課堂為中心的教學模式，其實質是一種教師單向灌輸、學生被動接受的模式。這種模式往往把學生當作知識的被動接受者，而不是學習過程的積極參與者，它必須假設所有的學生都具備同樣的基礎，以同樣的速度學習，并且能夠達到同樣層次的理解，而且不適合于講授復雜的、具體的、抽象的知識。因此，必須采用適合于環境微生物學學科特點的教學方法，才能更有效地實現教學目標，完成教學任務。

（一）采用滲透式教學，注重教學的科學性、實用性和整體性

在教學過程中，教師要做到重視對學生特點的把握，做到在規定的時間內讓學生接受最有價值的信息，就必須認真研究教材和學生，精選素材，精心設計教學過程，恰當地控制教學容量、教學密度與教學節奏，同時也要注重教學的科學性、實用性和整體性。

例如，在講述微生物呼吸與能量代謝部分時，除了介紹糖酵解、葡萄糖有氧氧化外，同時告訴學生葡萄糖既是微生物的速效碳源，在污水處理反應器中也常用它作為COD；糖酵解產物乙醇也是COD，但它們降解的難易程度卻不同；乙醇作為電子供體，在無氧條件下，可通過硝酸鹽還原菌將硝酸鹽還原——反硝化作用，也可通過產甲烷菌將二氧化碳還原——產甲烷。通過滲透式教學將各知識點連接在一起，使理論緊密結合于實踐，使學生在寬松愉快的氛圍下對信息產生興趣，主動接納有用信息。

（二）通過問題式教學，培養學生自主學習能力

基于問題的學習（problem-based learning，PBL）是由美國神經病學教授霍華德·巴羅斯（Howard Barows）于1969年創立的一種自主學習模式[1]。這種學習方法是以學生為中心，以問題為導向，強調把學習設置于復雜的有意義的問題情境中，讓學生通過合作交流探索解決問題，培養學生自學能力、創新能力和團隊合作精神[2]。在組織實施問題式教學之前，由教師提出問題，為學生創設情境，并以該問題為中心，組織學生調查研究[3]。例如，在講述“微生物突變特點”章節時，布置學生查閱“變量試驗”、“涂布試驗”和“影印試驗”的相關文獻，課堂上就上述試驗的試驗目的、試驗原理、試驗方法、試驗方法、試驗結果及結論等進行分組討論；然后小組代表課堂發言，闡述小組討論結果；最后教師總結出“微生物突變的性狀與引起突變的原因間無直接的對應關系”。在介紹一些新知識、新技術的同時，強調正在學習的環境微生物學的最基本技術和方法，這樣不僅培養了學生自主學習的能力，同時也使他們開闊了視野。

（三）結合熱點問題討論，激發學生的興趣

教學過程不僅是一個知識講授交流的過程，也是一個情感的溝通過程。在課堂上，教師可以精心設計一些與環境微生物有關的熱點問題讓學生回答或者進行討論，以激發他們的學習熱情和學習興趣。

教師平時應注意收集與微生物有關的事例，幫助學生解除疑惑，同時又達到啟發學生的目的。例如，在總結原核微生物與真核微生物特點時，介紹諾貝爾生理或醫學獎獲得者伊麗莎白·布萊克本（Elizabeth H. Blackburn）等人關于“端粒和端粒酶是如何保護染色體”的研究，同時提出“原核細胞也有壽命嗎？細菌分裂后的兩個細胞壽命相同嗎？如果分裂后的兩個細胞有不同，不同在什么地方？哪一個死掉了？為什么死掉的是這個細胞，而不是另一個？是什么造成了這種不同？這種不同除了影響壽命外還有什么后果？如何證明死掉的會是這些細胞？”等等一系列問題，讓學生進行課堂討論，使學生懂得如何提出問題、分析問題和解決問題。教師在向學生傳授知識的同時，既要設法提高學生的學習興趣，又要教會學生駕馭知識的方法，為以后的學習打下良好的基礎。

三、采用先進的教學手段

環境微生物學課程為環境科學與工程專業的主干課程，內容多且比較抽象，要求理論與實踐相結合，是一門難教且難學的課程。對于環境微生物學這門課程，以往學生集中反映出以下幾個問題：（1）環境微生物學是一門涉及微生物、生物化學及有機化學相關知識的綜合課程，沒有生物化學基礎，學生很難快速融入課程學習。（2）對于綜合型課程，學生需要在學習過程中將各方面知識融會貫通才能更好的理解環境條件下的微生物活動對于環境污染及生態的影響，而傳統的“教師講、學生聽”的教學方法更多是從具體的知識點展開，學生很難從整體上加以把握，導致學生學習起來較吃力。（3）環境中的微生物過程往往是通過一些宏觀指標反映出來的，如水體COD、氨氮等的變化、有機污染物的降解等，對其中涉及的具體微生物作用機理很難直接觀察到，也很難分析其中涉及的微生物生化過程。

這些問題極大的影響了學生們的學習熱情，造成了學習過程中的畏難情緒。為此，需要轉變傳統的環境微生物學課程教學手段，從原理、定義等知識點的傳授轉變為在解析環境微生物過程中理解相關原理及定義。

在環境生物學課程的教學中，理論知識通常被認為抽象復雜、枯燥乏味，給教師授課和學生學習帶來一定的難度。特別是這些微生物給學生的感覺是“看不見、摸不著”，抽象、難記，直接影響了學生的學習興趣產生。在傳統的教學中要借助掛圖、模型，同時要求充分發揮空間想象力才能夠幫助學生理解它。

隨著網絡技術的快速發展，教師通過互聯網獲取微生物在光學顯微鏡和電子顯微鏡下的高清晰圖片或視頻，通過文本框、流程圖等平面或立體的圖形突出重點，這樣就避免了在傳統教學中所遇到的部分認知問題[4]。

教師還可以通過多媒體技術將文字、圖像、動畫、聲音、視頻等融為一體，聲色并茂地傳播了比傳統教學方式大的多的信息量，在有限的學時范圍內，幫助學生強化微生物的形態結構、分立于培養、物質與能量代謝、物質轉化與微生物的關系、合成物的生物降解等直接與環境和工程處理相關的基礎理論。

例如，微生物鞭毛運動的動畫、噬菌體感染細菌的動畫等網絡資源，均可下載或在線觀看；再如，基因工程技術中的任何一個實驗都要幾天才能完成，要想讓學生學到更多的知識，就必須通過多媒體教學來完成。多媒體可以使學生既觀察到標準的實驗操作和應產生的實驗結果，又加深了理論的學習，也節省了不必要的時間花費[5]。在課堂教學中充分利用這些網絡資源，可以增進課堂教學的新穎性、啟發性和直觀性，能夠使學生聽而不煩，學而不厭，提高學生的學習興趣和積極性，從而取得良好的教學效果。

隨著信息時代的到來，多媒體在教學中的作用已顯得越來越重要。它不但更新了傳統的以聽覺為主的接收信息的模式，也極大地增強了課堂教學的表現力和感染力。它既是知識傳播的基本媒介，也是教學的主要手段，因此深受教師和學生的歡迎。

四、結語

為了促進教學質量及學生綜合素質的提高，我們結合環境微生物學課程特點，對教學方法及教學手段進行了改進，取得了較好的效果。學生對環境微生物課程的學習興趣得到激發，學習積極性及主動性也有所提高。環境微生物學也是深受環境科學與工程學院學生歡迎和喜愛的課程之一。在今后的教學實踐中，我們還會不斷學習探索，不斷總結經驗，不斷改進和完善，為培養合格的高素質環境人才而努力。

參考文獻：

[1]Neufeld V R，Barrows H S. The“McMaster philosophy”：an approach to medical education[J].Medical Education，1974，（49）：1040-1050.

[2]Schmidt H G，Rotgans J I，Yew E H J. The process of problem-based learning：What works and why[J]. Medical Education，2011，（45）：792-806.

[3]Barrows H S. Inquiry：the pedagogical importance of a skill central to clinical practice[J]. Medical Education，1990，（24）：3-5.

[4]方祥，鐘士清，郭麗瓊，等.微生物網絡資源在多媒體教學中的應用[J].微生物學通報，2005，32（5）：164-167.

[5]楊超，楊傳秀.多媒體教育技術在微生物教學中的應用[J].生物學雜志，2009，26（1）：87-88.