海洋化學(xué)專業(yè)海洋微生物學(xué)教學(xué)改革探索

董宏坡

摘要：針對海洋化學(xué)專業(yè)學(xué)科特點，結(jié)合我校科研基礎(chǔ)和培養(yǎng)目標，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方法幾個方面對海洋微生物學(xué)教學(xué)進行了改革探索。注重教學(xué)、科研和實踐三者相結(jié)合，以科研帶動教學(xué)，突出學(xué)生為主體，充分發(fā)揮其能動性，培養(yǎng)適應(yīng)海洋科學(xué)發(fā)展的新型創(chuàng)新性人才。

關(guān)鍵詞：海洋化學(xué)專業(yè)；海洋微生物學(xué)；教學(xué)改革；能動性

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）15-0079-02

當前，各種新技術(shù)、新方法不斷應(yīng)用到海洋微生物領(lǐng)域，極大豐富了海洋微生物學(xué)的研究內(nèi)容。海洋微生物在海洋生物地球化學(xué)循環(huán)中的作用不斷獲得新的認識，由此帶動了相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域的快速發(fā)展，這些領(lǐng)域包括海洋污染物的控制和修復(fù)、海洋天然產(chǎn)物的降解、海洋微生物藥物的開發(fā)、廢水的處理、海洋石油和天然氣的開發(fā)等等。海洋化學(xué)是研究海洋中物質(zhì)的化學(xué)組成、分布、化學(xué)性質(zhì)和過程的學(xué)科，主要內(nèi)容包括海洋水體、海洋生物體和海底沉積物的化學(xué)組成、分布和轉(zhuǎn)化以及其中的化學(xué)資源開發(fā)和利用。在海洋化學(xué)專業(yè)中開設(shè)海洋微生物學(xué)有利于學(xué)生深入理解海洋中各種元素分布的規(guī)律和轉(zhuǎn)化的過程，有助于學(xué)生從整個海洋生態(tài)系統(tǒng)角度認識海洋中物質(zhì)和能量流動，為學(xué)生未來走上工作崗位和繼續(xù)深造打下堅實的理論基礎(chǔ)。對于海洋類高校海洋化學(xué)專業(yè)來說，筆者結(jié)合多年的教學(xué)實踐，根據(jù)海洋化學(xué)專業(yè)的特點，結(jié)合未來學(xué)生的就業(yè)前景，提出了一些符合海洋化學(xué)專業(yè)培養(yǎng)目標的教學(xué)方法和措施，希望能借此完善學(xué)生的海洋知識體系，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力。

一、教學(xué)內(nèi)容改革

1.結(jié)合科學(xué)研究，突出重點，形成特色。我校海洋學(xué)院海洋化學(xué)專業(yè)創(chuàng)建時間僅3年，為了形成自己的特色，整合學(xué)院的力量，學(xué)院提出了將海洋生物地球化學(xué)循環(huán)與物理過程的耦合作為學(xué)院未來重點研究方向，以科研帶動教學(xué)。2015年我校海洋科學(xué)入選廣東省高水平大學(xué)建設(shè)學(xué)科。借此機會，學(xué)院召集物理海洋、化學(xué)、地質(zhì)和生物團隊對粵西近海進行每月一次的海洋調(diào)查。這對全院教師和學(xué)生都是一個很好的學(xué)習(xí)實踐機會。為了利用這個調(diào)查航次，我在課堂上對海洋微生物參與海洋元素的轉(zhuǎn)化過程進行了重點講解，特別對海洋微生物在碳循環(huán)、氮循環(huán)、硫循環(huán)和磷循環(huán)中的關(guān)鍵作用進行了分析。由于學(xué)院航次都安排在周末，因此我們可以有組織地派學(xué)生輪流參與航次調(diào)查，使學(xué)生在實踐中掌握了海洋水體和沉積物中微生物的采樣方法。同時，利用學(xué)生采集到的樣品，我們在本科生創(chuàng)新實驗課上，開展了一系列實驗，如參與海洋主要元素循環(huán)微生物的富集培養(yǎng)、分離和純化；利用分子生物學(xué)技術(shù)檢測氮循環(huán)相關(guān)微生物的豐度和多樣性。學(xué)生在這種高度的參與中，學(xué)習(xí)熱情高漲，對海洋科學(xué)研究產(chǎn)生了濃厚的興趣。

2.利用學(xué)校基礎(chǔ)，增加實踐性教學(xué)。海洋微生物學(xué)是一門實驗科學(xué)，單純的理論教學(xué)容易讓學(xué)生失去學(xué)習(xí)興趣。我校水產(chǎn)科學(xué)和食品科學(xué)專業(yè)歷史悠久，科研實力雄厚，這兩個學(xué)科都具有鮮明的海洋特色，水產(chǎn)科學(xué)重點研究海洋魚、蝦貝的養(yǎng)殖和病害治理，食品科學(xué)重點研究海產(chǎn)品的加工和相關(guān)的功能食品開發(fā)。借助這個基礎(chǔ)，我查閱了大量關(guān)于海洋微生物在水產(chǎn)養(yǎng)殖和海產(chǎn)品加工方面的文獻資料，在課程上有針對性地給學(xué)生講解微生物在水產(chǎn)養(yǎng)殖中對池塘生態(tài)系統(tǒng)的影響，微生物和海洋生物病害之間的關(guān)系，以及微生物在海產(chǎn)品發(fā)酵中的作用。在理論教學(xué)的同時，組織學(xué)生參觀和考察了水產(chǎn)學(xué)院的東海島養(yǎng)殖基地、病害防治實驗室以及食品學(xué)院的海產(chǎn)品加工實驗室。通過這樣的考察，加深了學(xué)生對海洋微生物重要性的認識，增強了他們的專業(yè)認同感。

3.引入最新科研成果，開闊學(xué)生視野。海洋微生物學(xué)是海洋科學(xué)中發(fā)展非常迅速的學(xué)科，生命和化學(xué)領(lǐng)域的新技術(shù)和方法不斷應(yīng)用到海洋微生物學(xué)中，使得人類對于極端環(huán)境海洋微生物多樣性和生存機制、海洋病原微生物的防控、海洋污染物的生物修復(fù)、海洋微生物代謝途徑等方面有了更深的認識。近年來，由于認識到95%左右的海洋微生物無法培養(yǎng)，許多分子生物學(xué)技術(shù)（基因組，轉(zhuǎn)錄組，蛋白質(zhì)組）被應(yīng)用于海洋微生物研究，在海洋微生物中發(fā)現(xiàn)了大量新基因和新功能，大大推動了微生物分子生態(tài)學(xué)的發(fā)展。本課程以海洋微生物分子生態(tài)學(xué)為專題，從國際環(huán)境微生物主流期刊《The ISME Journal》、《Environmental Microbiology》和《Molecular Microbiology》上摘錄最新研究論文，通過歸類、總結(jié)，向?qū)W生介紹氮循環(huán)微生物的種類、時空分布以及影響因素，同時，結(jié)合全球變暖、海洋酸化以及深海可燃冰開采，引導(dǎo)學(xué)生認識海洋微生物在吸收二氧化碳、甲烷產(chǎn)生過程的重要作用。

除了直接從文獻中摘取研究例子之外，我還布置一些最新文獻讓他們在上課之前閱讀，告訴他們將不理解的地方記下來，并提出自己的問題，課堂上拿出來討論，通過這種以問題為導(dǎo)向的文獻閱讀，顯著調(diào)動了學(xué)生的積極性，培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和求知的愿望。通過對文獻的分析，使學(xué)生明白科學(xué)家是如何提出科學(xué)問題，設(shè)計實驗，分析結(jié)果，并從結(jié)果中獲得問題的答案的。需要指出的是，對于海洋化學(xué)專業(yè)來說，分子生物學(xué)知識比較薄弱，因此，適當推薦一些相關(guān)的書籍讓他們課下閱讀很有必要，便于學(xué)生將學(xué)到的知識融會貫通。

二、課程教學(xué)方法的改革

1.以學(xué)生為主的課堂教學(xué)。由于微生物肉眼無法觀察，學(xué)生無直觀性的印象，因此充分利用多媒體、視頻進行課堂教學(xué)很有必要。特別是在講解海洋微生物形態(tài)結(jié)構(gòu)的時候，圖片和視頻增加了學(xué)生的記憶，培養(yǎng)了他們的興趣。同時，為了使學(xué)生印象更為深刻，提高他們的參與性，我們在課前讓學(xué)生自己去搜索資料，制作幻燈片，每節(jié)安排若干個人在課堂上講解，隨后大家分組討論，最后我進行總結(jié)發(fā)言。這種參與性教學(xué)大大增加了學(xué)生的能動性，避免了教師的一言堂，學(xué)生低頭率高的現(xiàn)象。

此外，傳授學(xué)生知識、培養(yǎng)學(xué)生能力不能僅僅局限于理論課堂上，為此我們充分利用實驗課來傳授知識、培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力。我們的具體措施有：增加實驗課和實習(xí)課的內(nèi)容和次數(shù)；增添了實驗員人數(shù)。特別是增加了一些有利于海洋化學(xué)專業(yè)學(xué)生未來發(fā)展的實驗課程，如海水中特定微生物的富集培養(yǎng)（硝化細菌、海洋光能營養(yǎng)菌、海洋嗜鹽古菌）、海水和沉積物中微生物的熒光顯微鏡計數(shù)，利用流式細胞技術(shù)計數(shù)海水中微生物。為了提高學(xué)生的主動性，每次實驗前，要求學(xué)生提前到實驗室與教師或?qū)嶒瀱T一道準備實驗器材、化學(xué)試劑和實驗樣品，讓學(xué)生充分了解整個實驗的目的和過程，避免學(xué)生知其然，而不知其所以然。另外，為了加強理論和實踐的結(jié)合，我們在每次實驗課結(jié)束之前，帶領(lǐng)大家對這節(jié)實驗課涉及的理論知識進行了回顧并討論，讓學(xué)生在掌握實驗技能的同時，深化了對理論知識的理解。

2.考核方式的改革。海洋化學(xué)專業(yè)的學(xué)生大部分選擇繼續(xù)深造，如果單純采用以記憶知識點的卷面考試，則不利于培養(yǎng)學(xué)生的科研創(chuàng)造能力，因此我們減少了試卷考試的權(quán)重，增加了專題討論、實踐實習(xí)和研究報告的比重。學(xué)生的試卷考試僅占50%，課堂專題討論占10%，實踐實習(xí)占20%，研究報告占20%。課堂討論根據(jù)學(xué)生發(fā)言的踴躍性、分析和回答問題的準確性進行評判；實踐實習(xí)根據(jù)學(xué)生的參與度、實習(xí)報告的質(zhì)量進行評判。研究報告是我們專門精心設(shè)計的一種考核方式，報告內(nèi)容基于學(xué)生做過的創(chuàng)新實驗，參考科研項目撰寫方式，從研究意義、研究方案、研究方法和可行性等幾個方面進行撰寫，最后做成幻燈片進行答辯，教師根據(jù)研究報告的書面材料和答辯表現(xiàn)進行綜合打分。通過這樣的考核，學(xué)生主動查閱大量文獻，進行分析、歸納和總結(jié)，大大培養(yǎng)了他們的獨立思考和科研創(chuàng)新能力。

三、結(jié)束語

海洋科學(xué)本身就是一門多學(xué)科交叉的前言科學(xué)，內(nèi)容涉及海洋生態(tài)、海洋地質(zhì)、物理海洋、海洋化學(xué)等學(xué)科，作為海洋化學(xué)專業(yè)的學(xué)生，從宏觀角度了解和認識海洋對于他們未來熱愛海洋事業(yè)非常重要。海洋微生物在世界大洋水團的物質(zhì)和能量循環(huán)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。在海洋化學(xué)專業(yè)中開設(shè)海洋微生物課程，使學(xué)生靈活運用海洋微生物相關(guān)知識、掌握研究海洋微生物方面的實驗技能對于培養(yǎng)合格的海洋化學(xué)高層次人才是必不可少的。

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