環境工程專業微生物學實驗教學的探索研究

李姍蔓 易麗娟 鄧輝

石河子大學化學化工學院 新疆石河子 832003

環境工程專業微生物學實驗教學的探索研究

李姍蔓 易麗娟 鄧輝

石河子大學化學化工學院 新疆石河子 832003

根據目前本科微生物學教學實踐中存在的問題，結合環境工程專業背景，從教學內容、手段、安全及考核機制等方面探討，并提出改進措施，旨在突出實驗教學的開放性和應用性，為培養創新型就業型專業人才奠定基礎。

微生物學實驗；環境工程專業；多媒體教學

10.3969/j.issn.1671-489X.2013.12.123

作者：李姍蔓，環境評估與管理專業理學碩士，助理實驗師，主要從事環境影響評價研究。

環境微生物學作為我國高等院校環境類專業的必修科目，是一門多學科交叉的綜合性、實踐性及技術性很強的重要課程。隨著生物科學技術在眾多領域的應用和發展日益革新和壯大，這門前沿科學無疑成為研究和解決當今環境問題的新途徑、新武器[1]。微生物學實驗技術作為理論知識與工程應用的聯結紐帶，鼓舞著專業人才的科學創新思維，極大地推動環境化學、污染控制工程等領域的發展[2]。通過微生物學實驗技能的系統講解和演練，指導環境工程專業學生掌握一門實用的生物實驗操作技能，培養其實驗設計和動手能力，有效促進知識的遷移和轉化，較好地服務于該專業本科生未來的科研活動和工程實踐。

面對國家全面開展素質教育、大力培養創新型就業型人才的發展方向，各大高等院校堅持以提高本科教學質量，推進教學、科研、實踐相結合，根據學校條件和專業背景，建立與社會服務相融合的特色教育，為培育更具專業素養和社會競爭力的應用型人才而努力[3]。微生物學實驗作為訓練專業人才基礎操作技能的實用型課程，同環境工程專業領域有著重要的關聯性和輔助性，因而成為各高等院校環境類專業的重要發展學科[4]。同時，由于微生物學特有的微觀性、精密性和抽象性，環境專業學生微生物學相關知識和興趣的薄弱，使得教師對該課程整個教學過程的設計和把握顯得尤為重要。而傳統的微生物學實驗教學活動普遍存在諸多缺陷和需要改進的問題，比如：教材教學資源的陳舊滯后；教學理論與實際問題聯系不緊密；學生積極性、重視程度不高；缺乏課程考核制度；等等。因此，筆者根據以往教學經歷及同行反饋意見，對環境工程專業微生物學實驗課程進行一系列設計和改進，在此進行簡單總結論述。

1 開放式多元化實驗教學

傳統的微生物學實驗教學中，如細菌染色、培養基配制和滅菌、菌種分離培養、物理化學因素對微生物生長影響的觀察等，大都屬于驗證性實驗，著重于強化理論理解和掌握操作流程，未能充分調動學生的積極性和創新性，對未來畢業設計和就業中面對實際問題造成不利影響[5-6]。開放式實驗教學講究內容、形式、地點的開放，除了增加設計性實驗的比重，比如各類環境中（不同空氣、土壤或水中）微生物的接種、培養和測定，完全可以由學生自主設計實驗方案，準備實驗藥品和所需設備，教師幫助其審核實驗方案的合理性，培養學生嚴謹的科研作風，認真分析實驗結果，從實驗操作過程中尋找和總結不同結果的原因[7]。為此，實驗教師需要注意配備多余培養基或菌液等，對于實驗過程中的失誤或其他影響造成的異常情況，提供修正和彌補的機會，給予學生相對自由的實驗空間和條件。同時，可以適當拓展設計性實驗，加入觀摩性實驗環節，比如安排實驗與環境工程專業實習體系相結合，讓學生自主選擇污水處理廠或者環境監測站等相關單位，提前接觸認知實習的對象，通過觀察污水廠水質變化情況、取樣環節及污水處理流程的切身體驗，了解活性污泥中微生物的作用和反應原理[8]。

在課程學時的安排上，教師及時安排學生對被培養菌種的觀察和記錄時間，提前布置下次實驗內容，保證各實驗小組方案的設計和討論時間。另外，在條件允許的情況下，鼓勵學生加入教師主持的相關課題，拓寬專業思路，從而對想繼續專業深造和進行科研工作的學生起到積極的促進和引導作用。

2 武裝課程背景，緊跟前沿熱點

依托環境工程專業教學體系，本科環境微生物學課程的要求尚屬理論學習水平，重在掌握操作過程的原理和流程，與實際工程項目的要求相差甚遠；又鑒于大多數生物工程技術仍處在實驗室探索研發階段，或者依附其他行業生產和研發，純生物工程行業的人才需求并未擴大，而純微生物學專業就業面相對較窄，屬于輔助性專業課程，所以學生的學習熱情和主動性不夠高[9]。

首先，從環境微生物課程相關理論及實驗教材上講，避免沿用陳舊的教學材料，借助現代網絡多媒體技術拓展課堂內容，選擇和側重與實際問題接軌的內容，將國內外微生物科學技術的前沿進展呈現給學生。教師還可以在原有的課程里增設環境生物技術課程、環境污染生物修復技術等，掌握生物工程在相同的技術原理下在不同環境領域的應用，將理論知識和基本技能得到延伸和拓展。同時，鼓勵和督促教師自身不斷學習，掌握最新的專業動態，保持開闊的眼界和與時俱進的科研精神，通過分享國內外生物技術熱點和相關科技文獻，激發學生探索創新的求學態度，增強對所學專業的就業信心。

3 理論教學與實際案例相結合

將實際生產生活的相關知識點融入課堂教學中，指導學生在課外有選擇地參與趣味性微生物小實驗，諸如自制酸奶、酒釀、泡菜等利用微生物發酵原理的日常食物，對常見菌種如真菌、大腸桿菌等作觀察和分析等，通過將微生物原理生活化、生動化，發揮學生主觀能動性，使其在體驗微生物與日常生產生活奇妙關系的同時，將所學技能融會貫通。在微生物學實驗教學的整個過程中，堅持“學生主導，教師為輔”的原則，放手讓學生從參與準備實驗（培養基的制備、滅菌、接種等）到全程設計和操作，通過自行準備實驗器具，自主安排實驗時間，熟練微生物實驗基本物品的配備、操作及其應用。當實驗遇到困難受阻，鼓勵學生通過調研和查閱相關案例文獻來分析和解決問題，啟發其創新性和設計性思維，幫助其產生一定的責任感和成就感，為今后獨立參與相關工作奠定基礎。

4 充分利用多媒體教學手段

依托學?，F代網絡教育教學系統，把目前互聯網上優秀的微生物實驗教學資源或者教師自制的視頻、音頻、圖片等收集和整理起來，以多角度、動態清晰的方式將實驗的全過程提前展現給學生，豐富了原本枯燥的實驗內容，彌補傳統教學及演示的不足，從而提高課堂教學質量[10]。筆者特別推薦將多媒體網絡資源實施在實驗預習階段，尤其對于菌種的分離、接種、平板涂布劃線法等環節，配合影像資料，更能寓教于樂，讓他們在實驗預習過程中即能得到充分的引導，更加直觀、形象地領會到實驗操作的要領。如果在條件允許的情況下，在后期的實驗考核中，教師可以有選擇地進行攝像記錄、動態試卷等，這樣更加客觀而真實地反映學生的實際操作能力，進而提高課程考核效率。

5 嚴格保證教學實驗安全

隨著高校實驗室建設的大力投入，實驗教學質量的要求提升，實驗室的各項安全管理事宜也顯得尤為重要。為保證教學科研順利有序地進行，保證校內師生人身財產安全，加強實驗室設備及藥品的安全教育和管理，以防各類事故的發生[11]。高校微生物學實驗課程主要涉及生物安全、化學品安全、電氣安全、紫外線輻射及消防安全等。例如：實驗室酒精分類較多，用于清潔雙手的酒精棉球、浸泡鑷子（需沾取氯化汞溶液、75%乙醇等化學試劑）的酒精溶液等，要求實驗教師嚴格配制和區別標注，防止混用造成不必要的污染，用后及時洗手消毒，未用完的菌種和培養基等合理保存并記錄使用情況；無菌操作過程中，關閉門窗，嚴控課堂紀律，不得進行與實驗無關的講話、走動、吃東西等行為，防止雜菌污染；紫外照射滅菌過程中，清理超凈工作臺附近人員及物品，避免輻射傷害，以及臭氧對呼吸道的刺激；對于實驗室經常使用的高壓滅菌鍋、酒精燈等，要規范安裝及操作，定期檢查儀器表盤、維修記錄，發現異常及時修理，以免發生爆炸、火災等事故。

6 完善考核制度，培養獨立創新思維

傳統的“課程預習—實驗講解及演示—分組操作—記錄實驗結果—評定實驗報告”教學模式，不能夠全面、清晰地考察學生的基礎操作和應用能力。就石河子大學目前的實驗教學條件看（2個超凈工作臺、8臺顯微鏡、4個分光光度計等使用情況），儀器設備明顯不足，造成學生在分組實驗（4人/組）的情況下，得不到充分鍛煉的機會，導致部分學生積極性不夠，缺乏獨立思考能力。另外，部分高校實驗課程的成績是依附于理論課程中的，沒有單獨的學分考評，學生的重視程度不夠，往往造成眼高手低，動手能力差，實驗收效難以保證[12]。因此，本文堅持“強化操作能力，弱化抽象理論”的考核方案，實行“預習設計（10%）+實驗完成情況（30%）+單獨實驗操作（30%）+實驗設計方案答辯（10%）+實驗報告（20%）”的評分標準，在促進學生提高實驗能力和重視程度的同時，優化教學反饋，便于教師更全面更具體地了解授課效果，調整教學計劃、側重點、難易程度等。

7 結束語

對于環境工程專業本科生，其微生物學實驗操作技能的提高，以及對日后實際問題的分析和解決能力的提高都不是短期內能達到的，這需要相關專家和教師根據自身經歷，提出寶貴的整改方案，供同行們不斷實踐、總結和切磋，更科學更有效地實施教學活動[13]。本文對該門課程教學內容、方式、安全措施及課程考核的探索改進，打破了傳統實驗教學的局限性，堅持將提高學生的實踐操作能力貫穿于整個教學過程，旨在搭建環境專業類背景下微生物學理論和實踐的橋梁，強化和拓展學生的專業實踐能力和創新能力，為后續學生完成相關畢業論文起到輔導作用，對其在未來工作崗位上應對相關生物學實驗、分析和研究探索提供一個很好的認識和鍛煉機會。

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Research on Teaching Environmental Engineering Microbiology Experimental Course

Li Shanman, Yi Lijuan, Deng Hui

Considering the existing problems of environmental microbiology teaching in universities, this article will discuss the teaching effectiveness of microbiology experimental course set in the profession of environmental engineering in the aspect of teaching content,method, safety and assessment mechanism within the course, and provide the recommendations for improving the teaching effectiveness as well. The purpose of this article will highlight the importance of openness and applicability in experimental teaching and lays the foundation for cultivating innovative-type and employment-dominant graduates.

microbiology experiment; environmental engineering; multimedia teaching

G642.423

B

1671-489X(2013)12-0123-03

book=125,ebook=65