蔡亞君，趙麗榮，彭其安，譚遠友

（武漢紡織大學 環(huán)境工程學院，湖北 武漢 430073）

環(huán)境工程微生物學課程教學的探討

蔡亞君，趙麗榮，彭其安，譚遠友

（武漢紡織大學 環(huán)境工程學院，湖北 武漢 430073）

根據(jù)環(huán)境工程本科專業(yè)微生物教學的現(xiàn)狀與存在的問題，提出環(huán)境工程微生物學教學的幾點思考。首先，教材宜選擇淺顯實用的；其次，對于基礎知識的課堂教學應該有的放矢、重點突出，輔以多種形式的教學手段，提升學生的學習興趣，多方面增強教學效果；對于實驗教學，通過綜合性實驗的教學以及“過程評價”和“結果評價”相結合的“綜合評價”，全方位地鍛煉學生的實驗操作、分析問題和解決問題的能力。

環(huán)境工程微生物學；教材；基礎知識；實驗教學

微生物在環(huán)境保護和環(huán)境治理中，在保持生態(tài)平衡等方面與其他生物一樣，起著舉足輕重的作用。由于微生物具有容易發(fā)生變異的特點，隨著新污染物的產(chǎn)生和數(shù)量的增多，微生物的種類可隨之相應增多，呈現(xiàn)出更加豐富的多樣性。這使得它有別于其他生物，在環(huán)境污染中，微生物的作用更是獨樹一幟。因此，以研究微生物，并利用有益微生物來處理環(huán)境中的各種有害物質，防止、控制和消除微生物的有害活動為研究方向和任務的環(huán)境工程微生物學便在環(huán)境科學和環(huán)境工程事業(yè)蓬勃發(fā)展的基礎上應運而生[1]，并作為環(huán)境科學、環(huán)境工程和市政工程及環(huán)境監(jiān)測等專業(yè)的專業(yè)基礎課，為學生提供廣泛的微生物基礎知識和操作技能。

在從事對環(huán)境工程專業(yè)微生物學教學時，教材的選擇、課堂教學和實驗教學是必須要面對的問題。

一、教材的選擇

環(huán)境工程專業(yè)是一門工科專業(yè)，學生的生物學知識還停留在中學所教授的內(nèi)容上，微生物學對他們來說是一門完全陌生的課程，因此，在教材的選擇上要結合實際，選擇簡潔易懂、學生易于接受的教材為上。目前已有的環(huán)境專業(yè)類微生物學教材有周群英等、王國惠等分別編著的《環(huán)境工程微生物學》[1，2]，以及鄭平、樂毅全等、王家玲等分別編著的《環(huán)境微生物學》[3-5]，在以上各教材中，均系統(tǒng)闡述了微生物學的基本知識與原理，微生物在環(huán)境保護中的作用與地位，以及進行環(huán)境污染物控制的原理，其中周群英等及樂毅全等主編的教材還含有實驗教學的內(nèi)容。就教材的課堂教學內(nèi)容比較而言，周群英等、王國惠、王家玲、樂毅全等主編的教材擯棄了生物的起源進化等內(nèi)容，內(nèi)容更簡明扼要，適合工科學生學習，此外，周群英等所編著的教材還對微生物學新技術在環(huán)境工程中的應用進行了系統(tǒng)闡述，且教材是由淺入深對微生物的基礎知識進行闡述，更易于學生掌握，同時該教材將所有內(nèi)容分為微生物學基礎知識部分，微生物在環(huán)境工程中的應用知識部分以及實驗部分，條理清晰。因此，綜合看來，以周群英等所編著的《環(huán)境工程微生物學》內(nèi)容全面且淺顯易懂，更適用于環(huán)境工程專業(yè)微生物教學。因此，本課程最終選擇周群英等所編著的《環(huán)境工程微生物學》作為教材。

二、課堂教學

本校環(huán)境工程專業(yè)本科學生的培養(yǎng)計劃中，環(huán)境微生物課程后續(xù)有環(huán)境工程、水污染控制工程、大氣污染控制工程、固體廢棄物處理與原理、環(huán)境監(jiān)測等課程，其內(nèi)容均涉及微生物學的基礎知識，只有在本課程中系統(tǒng)和全面地掌握了微生物學基礎知識之后，才能正確地運用這些知識進一步學習和掌握污水生物處理技術、污染物的生物降解和生物轉化等具體內(nèi)容，才能更加深刻認識微生物在環(huán)境保護和環(huán)境治理中不同于動植物的獨特作用和重要地位。因此，使學生堅實地打好微生物學基礎是環(huán)境微生物學課程的重要任務?；A知識與學生的潛能悟性和創(chuàng)造力息息相關，可內(nèi)化為學生的科學與文化素養(yǎng)，激發(fā)創(chuàng)新思維。如果僅有技術而沒有基本知識，則會缺乏應有的應變能力，不能更好地分析問題和解決問題[6]。只有掌握了基礎知識所包含的科學原理，才能在環(huán)境治理的實際應用中有正確的判斷力，充分發(fā)揮微生物學知識的作用。

結合本校環(huán)境工程專業(yè)課程安排及教學實際效果，分析環(huán)境微生物課程教學可從以下方面入手加以改進。

1.調(diào)整教學內(nèi)容，突出重點。本教材中所包含的內(nèi)容有：微生物的形態(tài)、結構和功能，微生物的營養(yǎng)和代謝，微生物生長繁殖及控制，微生物的遺傳和變異，微生物的生態(tài)，微生物與自然界中的物質循環(huán)，水污染微生物處理的原理，固廢和廢氣微生物處理的原理，環(huán)境微生物處理新技術等[1]。要想將教材內(nèi)容全部講授給學生，學校所安排的教學學時是遠遠不夠的，因此，需要教師根據(jù)學生專業(yè)應用及考研需要，有的放矢地講授教材中的重點內(nèi)容，并根據(jù)需要輔以一些教材外的知識點的講授。

針對環(huán)境工程類專業(yè)，本教材中與之應用相關的微生物基礎知識，如微生物的營養(yǎng)、代謝、生長繁殖及微生物生長曲線在污染物生物處理中的應用等內(nèi)容需要重點講解；而教材中酶的代謝調(diào)控、微生物的遺傳和變異、基因工程的原理和應用，糖類等有機物的酵解途徑和自然界物質循環(huán)的路徑等過多、深入的涉及都是沒有必要，也沒有太大益處的，因為這些內(nèi)容的完整理解需要借助其他基礎課程的學習，如生物化學、分子生物學等，因此這些內(nèi)容只能做蜻蜓點水式的簡單介紹，并給有興趣的學生指出參考教材或資料即可。

在本教材中，涉及基因工程微生物以及酶制劑、微生物制劑等在環(huán)境污染控制中的應用以及微生物能源等環(huán)境生物處理新技術，這些內(nèi)容可作為應用發(fā)展的前沿介紹給學生，以拓寬知識面，但是其中的原理等內(nèi)容不宜過深講解，有興趣的學生可以通過選修相關課程來達到深入了解的目的。

2.提高教學生動性，增強教學效果。對于基礎性知識的教學，一般以教師講授為主，現(xiàn)在的課堂講授普遍采用多媒體教學，可以將書本內(nèi)容大量以圖片和視頻的方式展現(xiàn)，這在一定程度上提高了教學的生動性，有助于學生對知識的理解和掌握。但是，在教學過程中，不能僅僅靠教師的講授，教師的職責除了“傳道”、“授業(yè)”還要“解惑”，所以教師在教學過程中還要引導學生積極思考，鼓勵學生提出問題并共同加以解決，提高學生分析問題和解決問題的能力；另一方面，要激發(fā)學生的學習潛力，目前的學生普遍存在自主學習積極性不高的問題，筆者在教學過程中發(fā)現(xiàn)，在對教材第一部分——基礎知識部分的內(nèi)容講授的基礎上，將教材第二部分——應用知識部分的內(nèi)容分成多個知識點，交給學生分組進行PPT講授，在這個過程中，學生自行對教材內(nèi)容加以提煉、組織，并查找資料插入圖片視頻等內(nèi)容，最后的講解效果雖然參差不齊，但是考核結果表明，其學習效果普遍比單純由教師講授要好得多，學生因為自身的積極參與，所以對知識的掌握牢固度更高。

因此，針對現(xiàn)在大學生的特點，通過教學內(nèi)容的調(diào)整及教學方式的改變來提高教學生動性和學生的學習興趣，并加以積極引導，是目前教學改革的主要方向。

三、實驗教學

現(xiàn)階段高校環(huán)境微生物學教學過程中存在著一些問題，主要包括教材選擇隨意性、教學目標不明確性、教學方法千篇一律性、教學內(nèi)容陳舊性等[6]。

本課程的教學中，雖然所選擇的教材中的實驗內(nèi)容滿足了現(xiàn)有環(huán)境工程專業(yè)所需，但是由于本校環(huán)境工程專業(yè)對環(huán)境微生物學這門課程重視不夠，也有以下幾方面的突出問題存在：第一，沒有開設專門的實驗課程，實驗教學穿插在理論教學中，學時遠遠不能讓學生掌握所有實驗內(nèi)容；第二，實驗室條件不足，實驗課采取分組方式進行，導致真正動手參與的學生只有少數(shù)，不能達到實驗教學的目的。針對以上問題，除了爭取更好的實驗條件以外，筆者從以下幾方面對環(huán)境微生物學實驗教學進行了改進。

1.將多媒體技術引入到環(huán)境微生物學實驗教學。目前微生物學基礎實驗方面的教學錄像已經(jīng)很多，如顯微鏡的使用、培養(yǎng)基的制備滅菌方法、細菌的分離與純化方法、細菌的各種染色法、細菌的稀釋測數(shù)法等，把這些錄像片在真正動手實驗之前播放，大大解決了目前學時不夠以及實驗教學進行過程中存在的很多同學注意力不集中、教學效果差的問題，提高學生學習興趣的同時，也極大增強了教學效果。

2.進行綜合性實驗教學。綜合性實驗給學生提供研究探索的機會，鼓勵學生獨立思考、標新立異、強調(diào)智力開發(fā)，通過綜合實驗的全程指導和訓練，使學生掌握綜合實驗的設計思路，鍛煉綜合實驗每個部分的正規(guī)操作技能，提高綜合分析問題和解決問題的能力，還可學習相關統(tǒng)計軟件最基本的使用方法，增強學生分析數(shù)據(jù)的手段和能力，以不斷提高本科生的綜合素質和科研報告撰寫水平[7]。因此，針對本課程實驗學時少卻又要學生掌握基本微生物實驗操作的目的，本課程實驗部分進行綜合性實驗教學。

在綜合性實驗開設之初，指導教師設計具有科學性和研究性的實驗課題，課題內(nèi)容貼近生產(chǎn)生活和研究熱點，如對日常生活的環(huán)境進行微生物數(shù)量的檢測，結果參照國家相關環(huán)境和衛(wèi)生標準進行評價；或篩選具有絮凝沉淀性質的細菌并進行廢水的絮凝沉淀實驗；或篩選染料降解細菌并進行染料降解脫色的實驗，這些課題與生活、生產(chǎn)息息相關，能充分調(diào)動學生積極性，使學生對專業(yè)有了更廣、更深的了解。之后由學生設計具有可操作性的實施方案和檢驗程序，由老師檢查討論后進行具體操作，實驗操作過程中老師要嚴謹耐心地傳授規(guī)范操作技能并詳細講解注意事項，最后得到的結果學生先加以分析后老師與學生再進行一對一的討論。在整個實驗教學過程中，學生不僅能循序漸進地掌握實驗技術、資料分析和處理等方面的技能，同時導師也能全面地考核學生。此外，在整個過程中也要注意與學生交流，及時收集回饋意見，以便不斷改進教學方法。

3.進行“過程評價”與“結果評價”相結合的綜合評價。生物學科的發(fā)展都是建立在實踐動手的基礎上，環(huán)境微生物學作為其中的一個分支，在教學過程中對實踐動手能力的考核也是至關重要的。本課程在實驗教學過程中，摒棄原來單一的以實驗報告作為實驗最終考核的方法，將上述綜合性實驗教學過程中的所有內(nèi)容參照方治國等分為三大部分進行考核[7]：（1）平時成績占40%，包括實驗態(tài)度、課堂操作的熟練程度、實驗設計思路與方法、科學作風、實驗結果與討論等；（2）考試成績占30%，包括現(xiàn)場操作和問題回答；（3）綜合能力測評占30%，包括實驗方案設計、基礎知識掌握、結果分析和經(jīng)驗總結能力等。

這種實驗教學“過程評價”與“結果評價”相結合的綜合評價考核評價體系，對學生的學習態(tài)度、操作技能以及綜合能力等進行全面考核，突出學生實踐能力、創(chuàng)新精神及綜合能力的培養(yǎng)，培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目蒲凶黠L，鍛煉學生分析問題和解決問題的能力，比單一的以實驗報告作為實驗最終考核的方法效果更客觀公正，更能達到實驗教學的目的。

環(huán)境微生物學是一門實踐性和應用性很強的學科，在教學過程中，應該從學生具體實際出發(fā)，既要重視基礎性課堂教學，通過教學內(nèi)容和教學方法的改革，激發(fā)學生對環(huán)境微生物學學習的興趣；也要提高實驗教學的比重，培養(yǎng)學生的探索精神和實踐能力，如此，才能充分將知識應用于實踐，也才能真正將所學知識融會貫通、充分掌握，達到“學以致用”的目的，從而取得更好的教學效果。

[1]周群英，王士芬.環(huán)境工程微生物學[M].北京：高等教育出版社，2008.

[2]王國惠.環(huán)境工程微生物學[M].北京：科學出版社，2011.

3]鄭平.環(huán)境微生物學[M].杭州：浙江大學出版社，2010.

[4]樂毅全，王士芬.環(huán)境微生物學[M].北京：化學工業(yè)出版社，2005.

[5]王家玲.環(huán)境微生物學[M].北京：高等教育出版社，2004.

[6]莢榮，王怡平，吳旺寶.環(huán)境科學專業(yè)微生物學教學探討[J].微生物學通報，2007，34（3）：606-607.

[7]方治國，劉惠君，都韶婷，申屠佳麗.環(huán)境類專業(yè)微生物學課程教學實踐與改革[J].科教文匯（理工），2011上旬刊：98-99，131.

G642.41

A

1674-9324（2014）20-0104-03

湖北省教育廳教研項目（編號2012298）。

蔡亞君（1980-），女，湖北宜昌人，副教授，博士，從事環(huán)境生物技術教學與科研工作。

譚遠友，教授。