應用環境微生物學課程案例教學探索與實踐

摘 要：案例教學在激發學生學習積極性、培養主觀能動性和綜合能力等方面相較于傳統教學更具優勢，因此被廣泛應用于各層次教育教學實踐。教師嘗試將案例教學引入專業學位碩士研究生課程應用環境微生物學的教學過程，在案例的選擇與設計、課堂形式、課程考核體系等方面展開探索。與原來的講授式教學相比，應用環境微生物學課程的案例教學顯著提高了學生的課堂參與度，促進了學生獨立研究能力、創新思維以及解決復雜問題能力的培養，教學效果明顯提升。

關鍵詞：案例教學；應用環境微生物學；研究生課程

案例教學起源于哈佛大學，是在教師指導下，根據教學目標將案例引入教學內容，組織學生開展調查、閱讀、分析、討論和交流活動，以提升學生分析和解決問題的能力，加深學生對基本原理和概念理解的教學方法。與傳統教學中教師單向講授、學生被動接受的教學方式相比，案例教學能夠將專業知識傳授轉化為探索知識、分析問題、解決問題的實踐過程，符合現代教育“以學生為中心”的理念。當前，案例教學已成為西方發達國家高校的一種重要教學方法。在我國，案例教學也正被廣泛應用于各層次教育教學實踐。

應用環境微生物學課程是揚州大學環境科學與工程學院面向資源與環境專業學位碩士研究生和環境科學與工程學術學位碩士研究生開設的重要課程。該課程受眾廣泛，選修人數逐年增多。課程采用自編講義，內容涉及應用環境微生物學的不同領域，應用性較強。這一特點使得該課程在教學內容和組織形式上與案例教學高度適配。案例教學契合研究生的學習特點和職業發展需求，有助于提升專業學位碩士研究生的教育教學質量。

一、應用環境微生物學課程特點與教學現狀

應用環境微生物學是一門涉及眾多微生物實驗技術且實踐性較強的課程。它有助于學生深入理解微生物在生態系統中的作用，以及微生物在環境污染治理、農業資源化利用和生物防治中的應用潛力，進而掌握環境中高效功能微生物資源的開發利用技術。該課程主要介紹環境中功能微生物的獲取與鑒定，以及環境污染控制中涉及的微生物學問題，涵蓋棲息環境、受污染環境和人工處理系統中的微生物生態群落結構變化，環境污染及其生物處理中的微生物學原理和相關研究技術等方面。通過學習，學生能夠了解和掌握從環境樣品中獲取特定功能微生物并進行鑒定的基本原理和方法，理解環境微生物群落結構和多樣性研究的重要性、相關技術及應用價值，理解環境監測中微生物檢測的重要性及相關指標分析方法，掌握微生物在環境污染控制與治理中的作用，具備利用微生物技術治理環境問題的相關科學研究和工程服務能力，為進一步升學、參與科研或從事相關工作奠定理論與實踐基礎。

與本科生不同，大多數碩士研究生在本科階段已掌握一定的基礎理論知識。鑒于此，應用環境微生物學課程在教學目標和內容設置上應更具針對性，側重于培養學生的獨立研究能力、創新思維能力和解決復雜問題的能力。同時，在教學過程中采用基礎理論教學與問題探討相結合的方式，靈活運用專題研究型教學和案例教學法，將理論內容與學生興趣、已發表的相關科研論文以及現實案例緊密結合，以提高學生的課堂參與度，提升教學效果。

二、案例教學在應用環境微生物學中的應用設計與教學實踐

（一）選擇合適案例，優化教學設計

在案例教學中，選擇合適的案例是順利高效開展教學的基礎。案例選擇應具有代表性、真實性、綜合性和時效性。具體而言，所選案例需要滿足以下要求：能夠代表環境微生物學中的典型問題或現象，應基于實際發生的情況，確?？尚哦群涂煽啃浴⒑w多個知識點和概念，便于學生綜合運用所學知識進行分析，關注當前環境領域的熱點和前沿問題，體現時代性和新穎性。例如，可選取某個受污染河流的微生物群落變化、某個垃圾填埋場的微生物降解過程、水污染或土壤污染的微生物修復，以及有關新型污染物的微生物降解等案例，這些案例均能夠反映真實的環境問題和微生物應對策略。

以廣東佛山某個受污染河道的微生物修復為例。該河流主河道總長7km，有5條支流，除1條支流為V類水體以外，其余均為劣V類水體，COD、NH3-N、TP等指標嚴重超標。治理過程中，需要在截污工作基礎上，通過在取樣點前端連續兩周投加微生物復合菌和硝化菌菌劑，發現大多數采樣點超標指標顯著回落，最大下降幅度200%以上。此案例主要涉及污染水樣的化學與生物指標檢測、主要超標指標、現場環境特點（水深、水域面積、水流與淤泥情況、人工浮島或穩定塘等生態修復系統）、修復措施、微生物修復方法以及修復前后指標變化等，與課程教學密切相關的內容。

在課程設計上，教師首先讓學生分組檢索各類化學及生物指標的檢測方法、微生物修復的常規方法，并與案例所選用方法進行比較。隨后設計一系列層次分明的問題分配給學生，讓他們圍繞分配問題準備PPT匯報。課堂上，教師以問題為導向引導學生深入分析，如：微生物修復的定義及其特點是什么？適用于水污染修復的微生物種類有哪些，其特性是什么？如何監測修復效果，需要監測哪些指標以及對應的檢測方法是什么？探討在實際案例中微生物修復水污染時應注意的問題及主要影響因素，如何提高修復效率？教師在講述案例時，還可以根據課時安排拓展講解微生物代謝途徑、生態關系等方面的知識，以及微生物鑒定技術、群落結構研究技術、高通量測序技術、微生物污染物降解與修復技術等。通過上述設計，引導學生將環境監測與微生物修復等理論知識應用于實際案例中。

（二）轉變教師角色，提高學生課堂參與度

在傳統講授式教學中，教師是課堂的絕對主體，通過系統講解學科基本概念、原理及理論體系，幫助學生快速建立知識框架。但在這種教學模式下，學生處于被動接受知識的狀態，缺乏深度互動和主動參與。案例教學重構了師生角色定位，教師從“主講人”轉變為課堂的引導者、組織者、啟發者和反饋者。教師通過提出有針對性的問題，引導學生的思考方向，幫助學生掌握的關鍵知識點。教師根據選課人數將學生分成若干小組，課前分別給每組布置任務，引導學生以問題為導向，檢索與案例相關的知識點信息，并制作好PPT，為課堂匯報作準備。教師在課堂開始前先引入案例，接著提出問題，針對每個問題安排5～10分鐘的小組討論，之后由負責該問題的小組進行PPT匯報。在小組討論過程中，教師要巡視各個小組，了解學生的討論情況，及時給予指導與鼓勵。同時，在小組匯報時，需要控制時間（每組5～10分鐘），確保各個小組在每次案例教學中都有展示的機會，引導其他學生認真聽講和提問。當學生陷入困境或思維局限時，教師需要及時提供新思路與新方法，啟發學生多角度思考問題，培養學生的創新能力。例如，在受污染河道的微生物修復案例中，針對“投加修復水污染的菌劑之后如何確定菌劑中的微生物在環境中的變化情況”這一問題，可以進一步引導學生思考：除了傳統的分離計數鑒定，還可以采用哪些分子生物學手段進行鑒定？與傳統的分離計數鑒定相比，采用分子生物學手段有何優勢？在小組匯報和問題討論結束后，教師要及時對學生的表現給予反饋，對整個教學過程進行總結和評價，梳理案例中的關鍵問題和知識點，幫助學生加深對知識點的理解。教師的啟發和反饋能夠激發學生的創造力，讓學生明確自身優點和不足，為學生提供改進方向，有助于營造積極的學習氛圍，提升教學成效。

教師要精心設計各個環節，激發學生的課堂參與積極性。

1.選擇具有趣味性、多樣性和時效性的案例。這類案例能夠吸引學生的注意力，滿足學生的多元化興趣和需求，讓學生知曉學科前沿與實際應用的緊密聯系。

2.合理規劃小組規模，調整成員專業背景結構。一般而言，該課程的選課人數為10～20人，可分為3～4個小組，每組3～5人。將相同本科專業背景的學生分散在不同小組，促進跨專業交流與合作，培養學生的團隊合作精神和溝通能力。同時，分配不同的任務，確保每個學生都能在小組中發揮自身優勢。

3.案例分析表現納入考核體系。將學生在案例教學中的表現納入課程成績考核體系，并賦予一定的成績權重。通過這種方式，讓學生認識到案例教學的重要性，進而積極參與案例分析。

實踐證明，85%以上的學生都能主動參與小組匯報和課堂討論，而在原來的教學模式下，有1/3的學生處于不聽課狀態。

（三）改革課程考核體系，改變單一的成績評定方式

研究生專業課程的考核方式與本科生有所不同，通常不組織統一考試，而是采用撰寫課程論文的形式進行考核與成績評定。當前，科研相關網絡資源獲取便捷，為學生提供了豐富的參考素材，課程論文整體質量較高。然而，在成績評定過程中發現，部分學生直接將下載的網絡文檔當作課程論文提交，甚至未作任何修改，這種不誠信的學術行為危害極大。一方面，學生無法真正理解和掌握相關知識，自身能力得不到鍛煉和培養。另一方面，教師難以準確評估學生的真實學習水平，不僅破壞教學公平性，還可能助長不良學術風氣。因此，單純依據課程論文質量評定成績的考核方式過于片面。在案例教學過程中，教師要讓學生做好課前準備、積極參與課堂討論并完成小組匯報。這一過程既能鍛煉學生的綜合素質，又能讓教師全面了解學生的學習表現和學習能力。在考核時，教師應將課堂表現和小組匯報成績納入總成績評定體系，并提高其成績權重（占總成績的60%）。同時，將小組匯報成績進一步細分為教師評分、學生評分和組內互評，充分體現小組匯報質量以及每個學生的貢獻度，使成績評定更為客觀公正。在學期末，教師可設置問卷調查，從學生角度收集對案例選擇、課程設計、考核方式等方面的反饋，以便在后續教學中改進。

三、案例教學應用中存在的問題與解決策略

（一）案例教學實施過程中存在的問題

1.案例難度不適宜。一方面，如果案例過于簡單，學生可能因缺乏挑戰性而不愿深入思考，導致學習積極性降低。另一方面，如果案例過于復雜，學生易產生挫敗感，因難以理解案例而影響教學效果。例如，關于微生物在廢水處理中的應用案例，如果教師引入的問題僅涉及簡單的微生物種類識別和處理流程（這些知識點大多在本科階段學過，相關資料也很容易獲取），學生便能輕易給出答案。反之，如果案例涵蓋復雜的微生物代謝途徑和處理工藝參數等艱澀難懂的內容，部分學生可能因無從下手而敷衍了事，根本不會進行深入分析。

2.時間控制不當。如果教師在案例介紹和引導環節上花費過多時間，就會導致學生討論和分析時間不足。如果學生小組討論時出現偏離主題、爭論不休等情況，使得討論時間延長，就會擠壓核心知識點的探討時間，最終導致課程超時，影響后續教學進度。

（二）解決對策

針對上述兩方面的問題，教師可通過問卷調查、小測試以及與學生面對面溝通等方式，了解學生的知識水平和學習能力，據此選擇難度適中的案例或調整案例的復雜程度；在課前向學生推薦參考書籍、論文、在線資源等學習資料，引導學生有針對性地預習。在備課時，教師要對各個教學環節進行合理規劃，設置明確的時間節點，在教學過程中嚴格把控時間。同時，根據教學目標和學生實際情況，靈活調整各環節的時間分配。如果在教學過程中發現時間緊張，可舍去一些相對不太重要的環節，或將部分內容留到課后讓學生自主學習；如果時間充裕，則組織拓展活動，如對案例進行深入分析、比較相關案例等，進一步豐富教學內容，提高學生的學習興趣。

四、結語

與傳統教學相比，應用環境微生物學課程的案例教學有助于激發學生的學習積極性，提升學習成效，培養學生的主觀能動性和科研思維能力。同時，有助于教師提高自身綜合素養，對專業學位碩士研究生培養起到積極作用。然而，如果想讓案例教學取得良好效果，教師不僅要投入更多精力進行規劃設計和引導，還要反思、改進教學方法和策略，持續優化教學案例，提升自身專業素養。

參考文獻：

[1]屈芳.哈佛案例教學：歷史回溯、特點探析與方法借鑒[J].管理案例研究與評論，2024（4）.

[2]付強，史慧君，蘇艷，等.案例教學法在獸醫微生物學教學中的應用探索[J].現代畜牧科技，2023（6）.

[3]任麗英，秦鵬飛，衛靜，等.環境微生物課程教學改革探索與實踐[J].高教學刊，2024（23）.

[4]孫東昌.通過“現代微生物學技術”課程教學培養研究生創新能力的實踐[J].生物工程學報，2021（4）.

責編：勉 耘

基金項目：揚州大學專業學位研究生教學案例庫建設項目“‘應用環境微生物學’教學案例庫”（編號：2021016）

作者簡介：繆莉（1977— ），女，揚州大學環境科學與工程學院副教授，研究方向為環境微生物資源；董昆明（1975— ），男，揚州大學環境科學與工程學院副教授，研究方向為環境污染物分析。