基于研究性教學的環境微生物學綜合性實驗教學探討

王進軍，于 昊

(揚州大學 環境科學與工程學院，江蘇 揚州 225127)

1 引言

環境微生物學是環境類大專業的專業基礎課，面向揚州大學環境學院的所有相關專業開設，主要講授環境微生物學的相關基礎理論，包括微生物形態，微生物分類，微生物生理生化，微生物遺傳學，微生物生態學等內容，同時也比較重視微生物在解決實際環境問題,如固液氣污染物治理等[1，2]。

環境微生物學實驗是環境微生物學的配套的實驗課，是理論課的一個重要的實踐環節，其內容包括基本理論驗證性實驗和拓展性綜合性實驗。基礎理論驗證性實驗是理論課所講授內容的再現，有助于充實理論部分知識；拓展綜合性實驗則體現基礎理論知識在實驗的綜合運用，具有一定的探索性和創新性。拓展性綜合實驗的過程實際上也就是環境微生物學研究性教學的過程，需要學生將所掌握的環境微生物學基礎理論知識靈活運用于解決實驗中遇到的實際問題?；纠碚擈炞C性實驗是學生按照實驗教材和老師講解的實驗步驟一步步的重復，很多同學做的過程中不動腦，只是機械的，被動的重復，沒有積極性和主動性。而拓展性綜合實驗從實驗的選題，方案的確定，具體的過程都需要發揮主觀能動性，將多學的知識能融會貫通[3]?；诖耍疚慕Y合研究性教學探討環境微生物學實驗教學的實驗選題、方案的制定、實驗的運行和最后的評價等幾個方面。

2 環境微生物學綜合性實驗的選題

環境微生物學綜合性實驗是在驗證性實驗的基礎上進行的。驗證性實驗共有5個：光學顯微鏡的使用與細菌形態觀察，細菌的簡單染色與革蘭氏染色，酵母菌、霉菌、放線菌的形態和菌落特征觀察，培養基的制作與滅菌技術，微生物計數法(平板法、血球板法)。通過這5個實驗對環境微生物學基礎知識有了一定的了解。

環境微生物學綜合性實驗的選題來源兩個部分：一個是老師指定的3個題目(微生物的純系分離、培養方法與菌種保藏技術，活性污泥及其生物相的觀察和不同生態環境中微生物多樣性研究)；二是學生自主設計實驗，來源于環境微生物學理論課的專題討論配套的實驗。下面以其中一個班的綜合性實驗作為案例(表1)，8個小組的同學分別設計了難易程度不同的實驗，其中大多數小組選擇的是實驗參考書上已有的現成實驗方案的大實驗，有兩個小組選擇感興趣的課題進行了設計，“活性乳酸菌飲品中落總數的測定”是來源于理論課的小組研討的題目“微生物與益生菌”。這8個小組的實驗充分體現了環境微生物學實驗的相關的重要問題，如與日常生活密切相關，短時間能達到等。

表1 綜合性實驗具體案例

3 環境微生物學綜合性實驗方案的確定

5個驗證性實驗的每一個步驟都是確定的，不需要考慮調整，而綜合性設計實驗需要學生自己設計。每個小組在綜合性實驗的選題確定后，先查閱選題相關的實驗原理和實驗步驟, 引導學生在知網上查閱實驗相關常規研究方法和常用技術路線等微生物研究性論文，設計實驗方案。綜合性實驗的實驗方案需要整理融合成易操作的具體步驟，不能直接照搬已有的現成的實驗書上的內容，需要根據實驗內容、實驗目的進行調整。經過反復討論后確定實驗步驟，學生嚴格按實驗計劃和步驟進行，以保證的順利進行[4～6]。

4 環境微生物學綜合性實驗的運行

4.1 實驗環境樣品的獲得

實驗1,4-7的環境樣品直接從實驗室所在周圍環境中獲取水樣(校園里的朗月湖)，土樣(教學樓前面的草坪)，空氣樣(平皿直接收集)等。實驗2的樣品由超市購買養樂多乳酸飲品。實驗3的樣品由小組成員的手機膜和衛生間馬桶上取得。

4.2 實驗具體安排緊湊合理

4.2.1 實驗前預習報告

綜合性設計性實驗屬于大實驗，需要充分了解實驗的原理、過程和具體的操作方案，所以實驗之前完整的預習報告就比較重要。學生在寫預習報告的過程可以充分利用網絡線上資源，查詢撰寫實驗方案，在寫的過程中發現操作的重難點，及時發現問題，查漏補缺，減少在實驗過程中浪費的時間。

4.2.2 實驗過程中的質量控制

預習報告通過后，每組在開展實驗前，要準備實驗材料，熟悉儀器設備，進行相關儀器的使用培訓，使用儀器要做好記錄，嚴格按操作規范進行，減少因不熟悉而造成的不必要的儀器損壞，避免安全事故的發生。每個小組由組長負責統籌安排實驗進度，對實驗過程中出現的疑難點問題及時和老師溝通。老師在各小組實驗室過程中全程指導，同時加強實驗儀器管理，嚴格要求學生，保證學生人身安全和實驗室儀器安全。各小組要合理安排實驗時間，提供效率，一般要求在2～3周內完成，如有實驗因操作問題失敗，可以有重復實驗的緩沖時間。實驗后各組及時完成相應的實驗報告，完成相應的實驗小論文[7～10]。

4.3 環境微生物學綜合性實驗結果的評價

綜合性實驗的評價也是綜合性的，注重過程性評價和結果性評價。過程性評價的內容包括實驗選題，方案的制定，實驗的運行整個實驗的過程。具體而言過程性評價是看實驗是否可行以及設計是否合理，實驗過程中個人和小組團隊的分工協作能力以及解決實際問題的能力。結果性評價包括實驗的結果，實驗報告和相應小論文的質量。采取這種綜合性考核方式，需要老師和學生，小組成員之間充分溝通，增強學生的團隊意識，從而提高自主解決專業相關的具體問題的能力[1]。

4.4 環境微生物學綜合性實驗的成效

環境微生物學綜合實驗自2014級環境類學生開展以來，取得了不錯的效果。學生對《環境微生物學實驗》教評的分數明顯提高(從92.1提升到94.3分)。在每年學校的大學生學術科技創新基金項目中，與環境微生物學綜合性實驗相關的項目越來越多，其中15級的“基于畜禽糞便四環素殘留去除應用的高效降解菌篩選及其機制研究”項目和16級的“基于咖啡渣資源化利用的連作障礙土壤修復劑研究與開發”項目獲得江蘇省重點項目資助。這些創新項目的主持的學生得到很好的實驗技能和科研素養的培養，為后期的繼續工作或深造讀研打下了堅實的基礎[11～15]。

5 結語

環境微生物學綜合性實驗的開展，是環境微生物學研究性教學改革的重要組成部分。綜合性實驗是在開展驗證性的實驗基礎上的一個提升和積極的嘗試和探索，目前已有了一定的效果。在今后的實驗教學中還要進一步因地制宜，因材施教，為不同的學生定制特定的“套餐”，以提升學生的主觀探索實驗的動力，培養創新思維和創新素質。環境微生物學綜合性實驗開展的經驗，也為相關環境學科的實驗課開展教改提供一定的參考。