基于創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)的《環(huán)境工程微生物學(xué)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

張琴 劉輝利 靳振江 宋曉紅 李艷紅

摘要：創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)對(duì)于地方普通理工高校畢業(yè)生具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。我們通過(guò)構(gòu)建“基礎(chǔ)—示范—綜合—設(shè)計(jì)”為一體的環(huán)境工程微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，從基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)技能培訓(xùn)、綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)施、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等多方面，對(duì)學(xué)生科學(xué)思維創(chuàng)新意識(shí)、團(tuán)隊(duì)合作責(zé)任意識(shí)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)進(jìn)行了探索，可為地方理工科院校培養(yǎng)實(shí)用型人才作參考。

關(guān)鍵詞：地方普通高校；環(huán)境工程微生物學(xué)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系；能力培養(yǎng)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2018）09-0253-03

地方普通高校多面向地方招生，所培養(yǎng)的大學(xué)生（尤其是理工科的學(xué)生）大都會(huì)選擇在地方就業(yè)或自主創(chuàng)業(yè)，是地方國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)建設(shè)的生力軍。因此，提高此類高校的大學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量，培養(yǎng)更多具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的大學(xué)生具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。促進(jìn)主動(dòng)學(xué)習(xí)、鼓勵(lì)動(dòng)手實(shí)踐和引導(dǎo)科學(xué)研究是培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力的三條途徑[1]；創(chuàng)新教育觀、課程教學(xué)體系、實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)踐活動(dòng)等是進(jìn)行創(chuàng)新教育的重要內(nèi)容[2]。我校環(huán)境工程專業(yè)的課程教學(xué)體系中，《環(huán)境工程微生物學(xué)》是一門核心專業(yè)基礎(chǔ)課程。其實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)于鞏固微生物學(xué)基本理論知識(shí)、培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用微生物技術(shù)分析、解決環(huán)境問(wèn)題的能力及開(kāi)發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力至關(guān)重要[3]。針對(duì)微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)與方法的特點(diǎn)，肖春玲等將微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容整合成基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)?zāi)K、綜合性實(shí)驗(yàn)?zāi)K和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)?zāi)K3個(gè)模塊，構(gòu)建了“以基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能為基本內(nèi)容，以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為核心內(nèi)容”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系[4]。李維國(guó)等通過(guò)增設(shè)“環(huán)境工程微生物綜合大實(shí)驗(yàn)”，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果得到顯著提高[5]。結(jié)合我校是一所地方普通理工高校，生源多來(lái)自地方，學(xué)生畢業(yè)后也多數(shù)在地方就業(yè)創(chuàng)業(yè)的實(shí)際情況，我們構(gòu)建了“基礎(chǔ)—示范—綜合—設(shè)計(jì)”為一體的環(huán)境工程微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。

一、教學(xué)體系構(gòu)建

如圖1所示，我們將環(huán)境工程微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)劃分為基礎(chǔ)、示范、綜合和設(shè)計(jì)模塊。教學(xué)依照由“基礎(chǔ)+示范→綜合→設(shè)計(jì)”模塊的順序循序進(jìn)行，其中基礎(chǔ)和示范模塊的教學(xué)同時(shí)開(kāi)展最先進(jìn)行，綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)施和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)教學(xué)在學(xué)生掌握基本微生物實(shí)驗(yàn)技術(shù)的基礎(chǔ)上開(kāi)展?；A(chǔ)和示范模塊的教學(xué)是整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的基礎(chǔ)。其中，基礎(chǔ)模塊主要是微生物基本實(shí)驗(yàn)技術(shù)，如微生物培養(yǎng)、無(wú)菌技術(shù)、分離純化、顯微鏡觀察、微生物染色等。示范模塊主要包括微生物實(shí)驗(yàn)中涉及到的具體操作方法，如玻璃器皿的包扎滅菌、顯微鏡的使用、劃線接種、平板涂布等。教學(xué)時(shí)間為6—8個(gè)學(xué)時(shí)。要求教學(xué)準(zhǔn)備充分、目標(biāo)明確、操作規(guī)范、有序可見(jiàn)。每個(gè)學(xué)生均要求單獨(dú)操作，完成相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)和內(nèi)容，掌握基本的微生物實(shí)驗(yàn)技術(shù)。

綜合模塊是學(xué)生綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ挠?xùn)練模塊。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不做具體限制，采用“老師引導(dǎo)監(jiān)督，學(xué)生自主安排”的方式進(jìn)行，但要求包含培養(yǎng)基配制滅菌、微生物數(shù)量測(cè)定或分離純化等綜合內(nèi)容。老師負(fù)責(zé)結(jié)合微生物技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生認(rèn)識(shí)和觀察微生物的興趣，引導(dǎo)學(xué)生采用微生物實(shí)驗(yàn)技術(shù)對(duì)環(huán)境中的實(shí)際樣品進(jìn)行微生物檢測(cè)分析，同時(shí)為綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)施提供物質(zhì)和技術(shù)支持，監(jiān)督并配合學(xué)生使實(shí)驗(yàn)順利實(shí)施。學(xué)生則以3—5人一組，通過(guò)查閱資料、互相討論、請(qǐng)教老師等方式確定實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容和安排，利用實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)間及課余時(shí)間完成相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，在達(dá)到提高個(gè)人綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰δ康牡耐瑫r(shí)，樹(shù)立將環(huán)境微生物技術(shù)與環(huán)境保護(hù)技術(shù)聯(lián)系起來(lái)的意識(shí)，同時(shí)使個(gè)人的科學(xué)思維能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和創(chuàng)新意識(shí)得到鍛煉和提高。教學(xué)時(shí)間安排為4—6個(gè)學(xué)時(shí)，學(xué)生利用課余時(shí)間進(jìn)行的項(xiàng)目環(huán)節(jié)時(shí)間不計(jì)入其中。設(shè)計(jì)模塊是學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)的核心模塊。要求學(xué)生能根據(jù)不同實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，設(shè)計(jì)有效的實(shí)驗(yàn)方案，開(kāi)展特定研究，特別是有關(guān)微生物在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用技術(shù)研究開(kāi)發(fā)。為保證實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的可行性，教師需根據(jù)教學(xué)團(tuán)隊(duì)正在進(jìn)行的研究課題提出多個(gè)選題方向供學(xué)生進(jìn)行選題設(shè)計(jì)。要求學(xué)生以2—3人為一組，確定選題方向、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容并進(jìn)行研究方案設(shè)計(jì)。各小組提交的方案經(jīng)教師審核、公開(kāi)評(píng)比后，每一選題方向確定一個(gè)最佳方案進(jìn)入實(shí)驗(yàn)實(shí)施階段。選定的方案要求具有新穎性、可行性和實(shí)用性。方案評(píng)比落選的學(xué)生則加入其他小組一起完成實(shí)驗(yàn)。設(shè)計(jì)模塊教學(xué)時(shí)間安排為4—6個(gè)學(xué)時(shí)，主要進(jìn)行方案的設(shè)計(jì)、論證、評(píng)比，方案實(shí)施由學(xué)生利用課余時(shí)間分工協(xié)作進(jìn)行，時(shí)間不計(jì)入教學(xué)時(shí)間。

二、科學(xué)思維創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)

我校《環(huán)境工程微生物學(xué)》一般安排在第四或第五學(xué)期開(kāi)設(shè)，是環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生最先接觸到的基礎(chǔ)專業(yè)課程之一。課程的學(xué)習(xí)要求學(xué)生能運(yùn)用已知的基礎(chǔ)理化知識(shí)從微生物的角度分析思考復(fù)雜環(huán)境問(wèn)題，學(xué)生面臨從單科基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)到復(fù)雜環(huán)境問(wèn)題思考的轉(zhuǎn)變，需要具備一定的科學(xué)思維能力才能對(duì)科學(xué)的知識(shí)與信息進(jìn)行識(shí)別和加工，才能最終形成科學(xué)的見(jiàn)解和認(rèn)識(shí)。因此，在我們的教學(xué)中將科學(xué)思維創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)作為一個(gè)重要的部分，貫穿整個(gè)教學(xué)過(guò)程。其中，綜合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的確定和實(shí)施是其中的一個(gè)主要環(huán)節(jié)。

對(duì)于綜合實(shí)驗(yàn)的具體內(nèi)容，我們只提出了要包含培養(yǎng)基配制滅菌、微生物數(shù)量測(cè)定或分離純化等綜合內(nèi)容的要求，對(duì)具體要配制什么培養(yǎng)基、培養(yǎng)什么樣的微生物沒(méi)有規(guī)定，而要由學(xué)生結(jié)合自己的興趣與知識(shí)去主動(dòng)思考并決定。從教學(xué)的情況看，學(xué)生從最開(kāi)始表現(xiàn)的茫然不知所措，到經(jīng)過(guò)再三思考確定實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，雖然只是一個(gè)小小的決定，卻使學(xué)生從按部就班完成教師規(guī)定的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，轉(zhuǎn)變到主動(dòng)思考并積極實(shí)施的自己選定實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，完成從被動(dòng)執(zhí)行到主動(dòng)思考的轉(zhuǎn)換。以某一組學(xué)生選定的“水中細(xì)菌總數(shù)的測(cè)定”為例，他們最初確定的內(nèi)容是：通過(guò)對(duì)校園景觀池塘水和自來(lái)水中的細(xì)菌總數(shù)進(jìn)行測(cè)定，判斷前者是否滿足飲用水的細(xì)菌學(xué)指標(biāo)要求。對(duì)此，我們指出：校園景觀池塘水作為開(kāi)放的景觀用水，必然不能滿足飲用水的要求，因此，實(shí)驗(yàn)缺少現(xiàn)實(shí)意義和新意。隨后，經(jīng)過(guò)討論，他們將實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容調(diào)整為：對(duì)校園不同狀態(tài)景觀用水的細(xì)菌總數(shù)進(jìn)行測(cè)定，評(píng)價(jià)其生物污染狀況和產(chǎn)生的原因。具體包括：采集校園流動(dòng)水景、靜水池塘和林間集水坑的水樣；對(duì)水樣的細(xì)菌總數(shù)進(jìn)行測(cè)定；對(duì)水體的水源、流動(dòng)換水情況、人員流動(dòng)情況等進(jìn)行調(diào)查；根據(jù)測(cè)定的結(jié)果分析水質(zhì)現(xiàn)狀及形成原因。由于是自己選定的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，學(xué)生對(duì)后續(xù)實(shí)驗(yàn)的實(shí)施也表現(xiàn)出更大的積極性和主動(dòng)性，通過(guò)參考書本，請(qǐng)教教師和同學(xué)，團(tuán)結(jié)合作，最終完成實(shí)驗(yàn)，得到以下結(jié)論：三種水樣中細(xì)菌總數(shù)由大到小依次為：校園靜水池塘>流動(dòng)水景>林間集水坑，因此認(rèn)為三者中受生物污染狀況最為嚴(yán)重的為靜止的池塘水，分析原因在于：靜止的池塘中，水流動(dòng)性小，換水量不大，且有放養(yǎng)的魚類、觀賞禽類，同時(shí)還時(shí)有路過(guò)的行人向池中投加食物，造成水中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富，利于微生物生長(zhǎng)。教學(xué)中，我們通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，既避免了實(shí)驗(yàn)與一般“水中細(xì)菌總數(shù)測(cè)定”的雷同，又使學(xué)生意識(shí)到：科學(xué)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容應(yīng)該具有現(xiàn)實(shí)的意義，實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容應(yīng)該為達(dá)到實(shí)驗(yàn)的目的而設(shè)置。

三、團(tuán)隊(duì)合作責(zé)任意識(shí)的培養(yǎng)

隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異和知識(shí)信息的爆炸式增長(zhǎng)，如何有效地與他人分享信息資訊已成為學(xué)生成長(zhǎng)的必修課和基本功。是否具備良好的溝通能力、團(tuán)隊(duì)精神、責(zé)任意識(shí)、創(chuàng)新能力等綜合素質(zhì)也是社會(huì)或用人單位招聘面試的重點(diǎn)考察內(nèi)容。首先，微生物綜合實(shí)驗(yàn)對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)是一個(gè)全新的課題，在以前沒(méi)有涉及過(guò)，因此在綜合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的確定和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)時(shí)，他們不得不與教師和同學(xué)進(jìn)行反復(fù)討論，才能確定實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容和實(shí)施的方案；此后，由于完成實(shí)驗(yàn)的時(shí)間可能較長(zhǎng)且分散，需要學(xué)生利用周末、晚上或節(jié)假日等空閑時(shí)間來(lái)進(jìn)行，因此小組成員間就必需根據(jù)各自的時(shí)間來(lái)安排計(jì)劃、明確各自負(fù)責(zé)的內(nèi)容、團(tuán)結(jié)協(xié)作才能保證實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行。在實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行過(guò)程中，不可避免的會(huì)有分歧和不同意見(jiàn)，比如富集酵母菌的材料是用蘋果皮還是蘋果肉、接種時(shí)是用平板涂布法、混菌法還是劃線接種法等。經(jīng)過(guò)爭(zhēng)論、請(qǐng)教、思考，他們認(rèn)識(shí)到：要富集酵母菌，蘋果皮和蘋果肉可能都不如爛蘋果好；微生物計(jì)數(shù)接種時(shí)可以用平板涂布或者混菌法都可以，而劃線接種法更多用于菌種分離純化培養(yǎng)。

四、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)

隨著我國(guó)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的興起，對(duì)大學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)也越來(lái)越受到各界的關(guān)注。鑒于《環(huán)境工程微生物學(xué)》是環(huán)境工程專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程，又與環(huán)境保護(hù)技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)，我們?cè)诮虒W(xué)中，將對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)界定于“微生物在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用技術(shù)研究”中，力求增強(qiáng)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)的針對(duì)性和實(shí)效性。設(shè)計(jì)模塊的教學(xué)是創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。教學(xué)過(guò)程中，我們根據(jù)教學(xué)團(tuán)隊(duì)正在進(jìn)行的“水體黑臭底泥生態(tài)修復(fù)”課題，剝離出“黑臭底泥硫氧化反硝化功能微生物的富集培養(yǎng)”、“硫氧化-反硝化菌劑研發(fā)”、“反硝化菌劑研發(fā)”、“硫氧化菌劑研發(fā)”等選題供學(xué)生選擇進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)。學(xué)生提交的方案由老師組織學(xué)生參與進(jìn)行公開(kāi)評(píng)比和討論，最終每個(gè)選題只確定一個(gè)最優(yōu)方案進(jìn)行實(shí)施。

五、問(wèn)題與建議

從我們構(gòu)建的教學(xué)體系的實(shí)行情況來(lái)看，既鍛煉了學(xué)生的微生物實(shí)踐操作能力，又培養(yǎng)了他們的多種創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)素質(zhì)，但在實(shí)施中也發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題，主要表現(xiàn)在：

第一，由于教學(xué)學(xué)時(shí)有限，許多實(shí)驗(yàn)的完成都需要利用課余、節(jié)假日時(shí)間，這給老師的教學(xué)投入、實(shí)驗(yàn)室的管理都提出了新的要求。為保證教學(xué)的正常進(jìn)行，需要增設(shè)研究生助教崗位，延長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放時(shí)間。

第二，與傳統(tǒng)開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目相比，綜合和設(shè)計(jì)模塊實(shí)驗(yàn)在內(nèi)容上更豐富多樣并且都與實(shí)際應(yīng)用有關(guān)，因此需要完善配套的實(shí)驗(yàn)條件，如需氧培養(yǎng)設(shè)備、獨(dú)立管理的實(shí)驗(yàn)間等。

第三，授課老師除了掌握微生物的實(shí)驗(yàn)技術(shù)以外，還要了解地方的環(huán)境保護(hù)發(fā)展和動(dòng)態(tài)，具有一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，才能在教學(xué)過(guò)程中激發(fā)學(xué)生的興趣和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的激情。

第四，綜合和設(shè)計(jì)模塊實(shí)驗(yàn)更多依靠學(xué)生分組協(xié)作完成，單純憑借實(shí)驗(yàn)報(bào)告無(wú)法滿足考核的需要，有必要根據(jù)學(xué)生的考勤、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、創(chuàng)新性、完成情況等建立一套合理有效的考核方式。

第五，受地方教育水平和高考地方加分政策影響，學(xué)生的個(gè)人能力差異較大。對(duì)一些個(gè)人能力不足的學(xué)生，需要建立幫扶制度，區(qū)別對(duì)待重點(diǎn)關(guān)注。

總的來(lái)說(shuō)，我們通過(guò)構(gòu)建新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，實(shí)行模塊化教學(xué)，對(duì)在環(huán)境工程微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力進(jìn)行了探索，取得了一些經(jīng)驗(yàn)，但對(duì)于如何進(jìn)一步優(yōu)化課程的教學(xué)體系、建立合理的考核方式、創(chuàng)立學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)、對(duì)個(gè)人能力不足學(xué)生的幫扶措施等都還值得進(jìn)一步改革探索。

參考文獻(xiàn)：

[1]薛禎禎，陳雅.基于創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃的大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)方式研究[J].時(shí)代教育，2015，（13）.

[2]朱正國(guó)，朱桃杏，王道遠(yuǎn).工科院校實(shí)施創(chuàng)新教育的幾點(diǎn)思考[J].教育探索，2014，（1）.

[3]王士芬，施鼎方.淺析環(huán)境微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2005，22（10）.

[4]肖春玲，王安萍，鄒小明，等.微生物學(xué)模塊式實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的構(gòu)建與應(yīng)用[J].井岡山大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2011，32（2）.

[5]李維國(guó)，常立民，張曉艷，等.環(huán)境工程微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)改革的初步嘗試[J].吉林師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2007，（1）.