環境微生物實驗在線課程的建設與初步實踐

程曼

摘? 要：環境微生物實驗是一門實踐與應用并重的課程，其相關技術在環境保護工作中起著重要的作用。結合當前教育發展方向，文章通過構建環境微生物實驗在線課程，對實驗目標和內容等進行優化和整合，制作并整理相關教學資源。在此基礎上，通過在線學習與思考、課堂操作與討論、課后總結與反饋、課程考核與評價等環節混合式教學，促進學生自主學習，提高環境微生物實驗課程的教學效果。

關鍵詞：環境微生物實驗;在線課程;混合式教學

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2018）24-0070-04

Abstract： Environmental Microbiology Experiment is a course with equal importance to practice and application. Techniques relevant to the course play an important role in environment protection. Combined with the current situation of education development， this thesis optimizes and integrates the target and content of the experiments， and organizes the related teaching resources through constructing the online course of Environmental Microbiology Experiment. On this basis， blending teaching mode which contains learning and thinking online， operation and discussion in class， summary and feedback after school， assessment and evaluation is carried out. Under this teaching mode， students' ability of independent learning and the teaching effect of the course are improved.

Keywords： Environmental Microbiology Experiment; online course; blending teaching

隨著環境保護意識深入人心，環境問題的監測與治理力度在不斷加強。微生物技術作為環境工作中的銳利武器，應用也越來越廣泛。因此，環境微生物實驗的開設，對環境類專業學生尤為重要。作為一門技術性和實踐性很強的專業基礎課，環境微生物實驗是經典微生物實驗技術與環境工作的結合[1]，通過密切聯系二者的實驗項目，引導學生應用微生物學理論和方法去探索和解決實際環境問題，提高學生的綜合素質和實踐能力，為創新型環保人才的培養提供有力的支撐。

然而，當前環境微生物實驗教學中，實驗內容簡單陳舊、驗證性實驗比重偏高、實驗內容缺乏內在聯系等問題相對突出[2]，導致學生微生物技術掌握不扎實、實際應用能力較弱。為了提高課程的教學質量，順應未來教育領域發展方向，本文以在線課程相關教育理念和教學方式為基礎，探討環境微生物實驗在線課程的建設與實踐。通過混合式教學模式，結合生動、高效的學習環境，促進環境微生物實驗知識的吸收與掌握，提高學生的自學能力與創新能力。

一、環境微生物實驗在線課程的建設

傳統的環境微生物實驗課程受到課時和儀器等限制，許多教學實踐無法在課堂完成，不能達到很好的教學效果。而在線課程的學習相對自由、且可分段重復學習，對學生實驗技能的鞏固有較好的幫助。在新時代教育理念下，結合在線課程建設，設計環境微生物實驗教學體系，圍繞核心內容，拓展課程的深度和廣度，突破傳統教學模式，改變學生的學習方式，努力提高環境微生物實驗教學的效果。

（一）教學目標的確立

環境微生物實驗內容涉及面廣，不僅包括基礎微生物技術，還包括環境微生物的檢測與評價、微生物的污染處理等實際應用技術。通過線上和線下課程學習結合的混合式教學模式，不僅使學生能熟悉環境中微生物的主要類群，牢固掌握微生物基本操作技能和研究方法，掌握微生物對環境的響應以及對污染物的降解與轉化，更能提高課程教學效果，培養學生的動手能力，加強理論與實踐的聯系[3]。以科學性、系統性和實用性的教學，結合在線課程的自主學習，讓學生對實驗過程、操作步驟等有深入把握，能夠自主完成實驗，拓展相關知識，并綜合運用知識進行實驗設計與結果討論。不同類型實驗項目層層遞進，訓練學生的基本操作能力、綜合應用能力、自主學習能力、分析和解決問題的能力，培養學生實事求是、科學嚴謹的工作態度，啟迪學生的創新思維，為今后的學習和工作奠定基礎。

（二）實驗內容的整合

我校環境微生物實驗課開設在第四學期，共32學時。在有限的學時內，對涉及面廣、應用性強的環境微生物實驗技術不可能面面俱到，因此需要對實驗項目及內容進行整理和優化，讓學生掌握精髓、學會應用。教學內容的設計難度要適中，要讓大多數同學通過學習能夠達到課前學習目標，讓他們通過自己的探索和學習，扎實掌握實驗操作與技能，發掘并思考相關問題。

結合高校環境微生物實驗課程的特點，分析新形勢下在線課程建設情況，在課程目標的指導下，對原有的實驗內容進行優化和整合。經典的微生物實驗技術結合實際應用取其精華，增加環境微生物技術的發展和應用，注重學生實踐技能的培養和個人能力的提高。在此基礎上，重新構建實驗教學體系，將現有實驗循序漸進地分為基礎性實驗、綜合性實驗、設計性實驗和拓展性實驗四大類型（表1）。不僅使實驗內容與學科發展和社會實踐相結合，更能夠利用在線課程的特點，真正讓學生掌握實驗技能，自主學習、開拓創新等綜合能力得到提高。

（三）教學資源的制作

環境微生物實驗在線課程以學校課程平臺為依托，由課程引導、基本理論、實驗項目三大模塊組成[3]。課程引導是學生學習的指南，包括課程教學大綱、授課計劃、基本要求、學習方法、考核評價方法等，讓學生對環境微生物實驗在線課程的學習有整體的把握。課程要求中要突出微生物實驗室的安全要求，引導學生正確、規范、安全地完成實驗課程的學習，加強實驗操作的規范性和嚴謹性。基本理論是環境微生物理論課程的節段，選取與學生各項實驗相關的知識，如微生物的類群、生理生化特征、微生物與環境的相互作用、微生物在環境工作中的應用等，制作為微視頻供學生鞏固學習，作為完成各項實驗的基礎。實驗項目模塊則根據環境微生物實驗教學目標、要求及實驗內容的安排，對實驗中涉及的知識點和重難點梳理和細化。收集和準備相關視頻，經典的微生物操作技術，通過網絡現有資源引導學生觀看;教師也錄制相關微視頻（15分鐘以內），展示實驗中的關鍵步驟和操作要點。此外，針對教學中的需要，收集相關案例及工程實踐等網絡資源，擴充微視頻數量。微視頻資源制作并收集完全后，上傳至學校在線課程平臺。同時，每一實驗項目內嵌針對該次實驗的課前思考、課堂討論、課后練習，供學生觀看和學習。

1. 基礎性實驗的設置。微生物個體微小，不易觀察及操作，且微生物實驗技術嚴格精細，稍不注意可能造成實驗失敗。因此，掌握基礎性實驗技能尤為重要，如顯微鏡操作、微生物形態觀察、染色、器皿包扎、培養基配制、滅菌、微生物分離、接種及培養技術、生理生化檢驗等技術。借助在線課程平臺，對平時收集的典型微生物的顯微鏡及培養圖片進行展示，部分知識的講解配以微生物趣味動畫，將不可直觀、不可觸摸的微生物世界表現出來，寓知識于娛樂，形成對微生物的感性認知。同時，將環境微生物基本操作技術制成演示影像，操作過程要準確、規范，操作要點要重點強調，讓學生能夠仔細觀察、認真領會，并可反復多次學習，鞏固基本技能。環境微生物實驗技術通常有多種，如微生物的分離技術，常用的有平板劃線法、涂布平板法、澆注平板法等，實驗過程中不可能全部涉及，對于學生實驗中沒有采用的技術，制作為補充視頻，拓展學生的知識面，并鼓勵學生采用多種方法來進行研究。學生實驗中容易出現的問題及可能的實驗結果以圖片、視頻等形式展示，引導學生分析，以便更好地應對實驗中的突發狀況，更深地把握實驗基本操作[4]。

2. 綜合性實驗的設置。綜合性實驗通過高效功能菌的分離和篩選，對重污染環境進行分析，篩選能降解重金屬或有機污染物的高效功能菌，并對菌種的相關性能初步研究。綜合性實驗不僅鞏固了學生的微生物形態觀察、培養、生理生化等基本操作技能，還提升了學生的綜合分析及實際應用的能力，激發了學生的科研靈感。由于實驗具有很強的實踐性及復雜性，為了提高實驗效率，減少實驗中的突發事件，通過錄制關鍵過程和步驟，將實驗的重難點展示給學生，讓學生能夠對實驗過程有所認知，對涉及的相關技術心中有數。

3. 設計性實驗的設置。設計性實驗包括微生物的檢測與評價、化學因素對微生物的影響兩個項目，這是在學生掌握微生物基本技術和初步應用的基礎上進行的。由學生自己選擇不同角度，分別進行實驗方案的設計、實驗過程的完善與實驗結果的分析，培養學生收集與整理資料、分析與解決問題、團隊交流與合作等綜合應用能力。對此，在線課程平臺中無需完全展示實驗內容，重點提供該實驗項目的相關理論教學視頻或資源鏈接，讓學生在充分把握微生物在環境中的生理生態、微生物對環境的響應等知識的基礎上，自行設計并完成相關實驗。同時，利用學生交流板塊，讓學生在設計實驗過程中及時溝通和反饋，完善實驗方案，提高團隊合作能力[5]。

4. 拓展性實驗的設置。由于學時的限制，微生物在環境工程中的具體應用和微生物技術的新進展等實驗不能完全在實驗室體現，因此增設拓展性實驗，供學生課后學習，進一步激發學生對課程學習的興趣以及對職業的認同。環境工程工藝繁多，在此只選取典型處理工藝，如A2/O、UASB等，結合微生物在實際污（廢）水處理中的應用，為后續專業課程的學習打下基礎。固定化微生物技術則結合教師科研項目及學生創新項目，展示部分實驗過程及成果，加強學生的科研創新能力，為社會實踐及畢業論文做準備。

二、環境微生物實驗在線課程的初步實踐

傳統的環境微生物實驗課程受到時空的限制，許多教學資源無法利用，教學手段難以實現，往往不能達到很好的教學效果。應在明確的教學目標基礎上，結合傳統課堂和在線課程的特點，構建適合環境微生物實驗課程的混合式教學模式。通過課前在線學習與思考、課堂操作與討論、課后總結與反饋及課程考核評價等環節，充分調動和利用各類教學資源，改革環境微生物實驗的教學，促進學生由被動學習向主動學習轉變[6]。

（一）課前在線學習與思考

借助學校在線課程平臺，引導學生在課前一周內對環境微生物實驗在線課程進行預習。對照教材和授課計劃，查閱教師上傳的實驗課件、教案和操作視頻等資料，理解實驗的基本原理和方法，對實驗內容及操作過程心中有數，對實驗可能出現的結果有初步預知，提高對實驗現象及結果的分析能力。由于微生物實驗的復雜及抽象，對于剛接觸的同學可能會有困難，在線課程的反復學習可以起到一定的幫助。預習過程中產生的疑問，可以通過平臺中討論區或者QQ群與學生和老師交流。在線上課程學習的基礎上，要求學生完成預習報告，并設置相關思考題，讓學生思考實驗怎么做、為什么這樣做等問題，不是圖于應付預習任務，而是真正的理解實驗操作要點。教師在學生學習的過程中，要及時通過課程平臺了解學生的學習進度和疑難問題，檢查學生的學習效果，分析整理學生在本實驗中的理解難點，便于課堂教學過程中進一步攻克[7，8]。

（二）課堂操作與討論

通過課前的在線學習，學生對實驗內容和操作技術有了初步的認知。進入實驗室后，結合教師的課堂講授，能夠按照實驗步驟，扎實完成實驗過程，鞏固相關技能，減少實驗的不確定因素。對于在線學習中的課前思考題，引導學生主動解答并相互評價，教師進行補充講解。學生實驗過程中與課程視頻有時會出現不一致的地方，引導學生認真記錄并思考，有疑問的地方及時提出，促進學生的自主學習與交流，提高學生的綜合素質。

（三）課后總結與反饋

課堂實驗完成后，及時總結本次實驗教學任務的完成情況，梳理知識點，解決學生的疑惑。引導學生認真完成實驗報告，反思總結自己的實驗情況，完成在線課程中的實驗練習。對于實驗中出現的問題可以相互交流與探討，或者查閱相關文獻和資料進行拓展學習。教師在線上及線下課程教學過程中，要收集學生在學習過程中的疑問及建議，結合學生對實驗內容的接受程度和學習進度，調整和優化在線課程的教學過程。

（四）課程考核與評價

傳統的環境微生物實驗課程的考核主要采用實驗操作與實驗報告相結合的方式，這種考核方式存在一定的弊端，如實驗過程中依賴同學、實驗報告缺乏自己的思考等。因此，結合學生在線課程的學習情況，增加對學習過程中統計的學習效果、實驗方案設計等指標的考核[9，10]。分布權重具體如下：在線學習（視頻觀看、在線練習、方案設計、問題交流等）30%、實驗操作（操作過程、實驗結果）30%、實驗報告（實驗總結、思考討論）20%、實驗考試（理論及實驗知識）20%。通過完善環境微生物實驗考核方式，將過程性評價與終結性評價相結合，促進學生主動學習并及時反饋，提高考核的全面性和準確性。在這過程中，教師也可以及時了解課程學習狀況，掌控課程整體教學效果，便于適時做出調整。

三、結束語

環境微生物實驗是一門技術性與實踐性并重的課程，對環境工作的順利實施有著重要的作用。通過在線課程的建設，結合傳統課堂，建立環境微生物實驗混合式教學模式，引導學生主動學習，提高學生對微生物技術的掌握程度，加強微生物知識在環境中的應用，是順應時代要求的教學實踐。在這一過程中，學生能夠利用各類教學資源分析探討相關問題，能夠自主設計并完成實驗，體現了該課程的實踐效果良好。然而，環境微生物實驗在線課程的建設和完善任重道遠。教師在引入新方法、新手段的同時，要不斷促進自身角色的轉變，提高自身的業務水平;要充分考慮學生自主學習的需求，提高學生對實驗活動的參與度和學習效率。通過在線課程的建設和實踐，推動自主創新教育，努力為社會培養優秀的應用型人才。

參考文獻：

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[10]刁紅麗，夏世斌，黃永炳.《環境微生物學》在線開放課程教學與評價體系設計及思考[J].教育教學論壇，2018（6）：205-206.