楊聰玲 鄧信爽 陳月

摘要 為提高環(huán)境微生物實(shí)驗(yàn)課的學(xué)習(xí)效率，拓展環(huán)境微生物實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)內(nèi)容，探索了環(huán)境微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，改進(jìn)教學(xué)效果不理想的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，增設(shè)有專(zhuān)業(yè)特色的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)選修實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，以實(shí)現(xiàn)環(huán)境微生物與水污染控制，固體廢棄處置，大氣污染控制實(shí)驗(yàn)的整合，促進(jìn)環(huán)境工程應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。同時(shí)，增加熒光顯微鏡、掃描電鏡等大型精密儀器的教學(xué)開(kāi)放服務(wù)。這一探究對(duì)于推進(jìn)環(huán)境微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革具有一定的推廣和借鑒意義。

關(guān)鍵詞 環(huán)境微生物學(xué)實(shí)驗(yàn);實(shí)驗(yàn)教學(xué);創(chuàng)新創(chuàng)業(yè);大型精密儀器

Abstract In order to improve the learning efficiency of microbiology experimental course and expand the experimental teaching content of environmental microbiology， this paper took environmental engineering major of Sichuan Normal University for example to make an exploration of teaching reforms. Unsatisfactory experimental projects were improved， the optional experimental project of innovation and entrepreneurship with professional characteristics were added， which expected to realize the integration of environmental microorganism and water pollution control， solid waste disposal and air pollution control experiment. Students have the option to choose microbiology and water， solid， gas and other fields related to the experimental projects， which is conducive to the training of environmental engineering specific applicationoriented talents. Meanwhile， fluorescence microscopy， scanning electron microscopy and other precision instrument serve were added in experiment teaching. This study had great reference significance and extension value for improving the reform of environmental microbiology experiment teaching.

Key words Environmental microbiology experiment;Experimental teaching;Innovation and entrepreneurship;Large precision instrument

環(huán)境微生物學(xué)是重點(diǎn)研究污染環(huán)境中的微生物學(xué)，是環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生必學(xué)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，是多學(xué)科交叉發(fā)展迅速的前沿研究領(lǐng)域[1-5]。環(huán)境微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)是課程教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，可以強(qiáng)化基礎(chǔ)知識(shí)，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和實(shí)踐能力，為創(chuàng)新型環(huán)保人才的培養(yǎng)提供有力的支撐。隨著微生物技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)、污染物處理及資源化的應(yīng)用日益廣泛，知識(shí)的快速更新，目前亟待對(duì)環(huán)境微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)提出改革，才能推進(jìn)創(chuàng)新型環(huán)保人才的培養(yǎng)和學(xué)科發(fā)展[6-8]。環(huán)境微生物實(shí)驗(yàn)是2002年四川師范大學(xué)大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院為環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)的專(zhuān)業(yè)發(fā)展核心課程，在10余年的教學(xué)大綱修訂及教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中，逐步推出了實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的改革，初步取得了成效。環(huán)境微生物實(shí)驗(yàn)室以胡佩教授為領(lǐng)頭人，建立了四川省畜禽糞污處理與資源化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。四川省高校農(nóng)田生態(tài)服務(wù)能力建設(shè)工程中心、科研成果轉(zhuǎn)化平臺(tái)基地——四川師大綠環(huán)生物科技有限公司，也是環(huán)境微生物領(lǐng)域成果轉(zhuǎn)換比較成功的案例。

1 環(huán)境微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題

四川師范大學(xué)開(kāi)設(shè)的環(huán)境微生物實(shí)驗(yàn)，內(nèi)容設(shè)置是生物微生物，教學(xué)模式采用“撰寫(xiě)預(yù)習(xí)報(bào)告—教師講解—教師演示—學(xué)生操作—撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告—教師批閱”[9-10]。環(huán)境微生物實(shí)驗(yàn)大多為基礎(chǔ)微生物操作，缺乏環(huán)境工程微生物的特色，與環(huán)境工程其他學(xué)科無(wú)交叉。灌輸式的教學(xué)模式不利于鍛煉學(xué)生獨(dú)立思考、操作能力。

1.1 分組安排不合理

實(shí)驗(yàn)多為演示性基本操作，教師的操作演示至關(guān)緊要。實(shí)驗(yàn)每組人數(shù)多為10～16人，教師在示范時(shí)容易造成學(xué)生的盲區(qū)，示范教學(xué)效果不理想。每組又分為4個(gè)小組，且4人一組的成員組合不變。成員組合穩(wěn)定導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)積極性不足的同學(xué)在穩(wěn)定的團(tuán)隊(duì)中更不愿動(dòng)手，難以形成優(yōu)秀實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)。

1.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容單一，綜合性不強(qiáng)

內(nèi)容多為單一的、獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)，如細(xì)菌革蘭氏染色、培養(yǎng)基的配制和滅菌等。各個(gè)實(shí)驗(yàn)間無(wú)聯(lián)系，導(dǎo)致整個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后學(xué)生已經(jīng)忘記之前做的實(shí)驗(yàn)。設(shè)置的環(huán)境微生物實(shí)驗(yàn)大多為基礎(chǔ)微生物操作，內(nèi)容開(kāi)設(shè)沒(méi)有明顯的環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)傾向，不利于專(zhuān)業(yè)的整合。學(xué)生在學(xué)習(xí)后難以將所學(xué)知識(shí)運(yùn)用于處理實(shí)際問(wèn)題中。

1.3 傳統(tǒng)的考核方式忽略了學(xué)生實(shí)際操作

實(shí)驗(yàn)考核方式大多為考察學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)理論知識(shí)的掌握和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的總結(jié)，忽略了學(xué)生在實(shí)際操作過(guò)程中的動(dòng)手能力。主要參照實(shí)驗(yàn)報(bào)告，學(xué)生不重視真實(shí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，抄襲現(xiàn)象較為常見(jiàn)，甚至出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)不動(dòng)手但報(bào)告抄襲好的同學(xué)比認(rèn)真實(shí)驗(yàn)的得分更高，不利于樹(shù)立嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的實(shí)驗(yàn)之風(fēng)。

1.4 教學(xué)設(shè)施未充分利用

微生物教學(xué)常用顯微鏡、接種環(huán)、培養(yǎng)皿等基本儀器，而大型精密儀器使用得很少，造成教學(xué)資源的浪費(fèi)。

1.5 學(xué)生安全意識(shí)不高

環(huán)境微生物實(shí)驗(yàn)中涉及到高壓滅菌和紫外滅菌很多不安全的因素，如在接種大腸桿菌時(shí)有些同學(xué)由于實(shí)驗(yàn)防護(hù)設(shè)施不到位，做完實(shí)驗(yàn)后可能會(huì)發(fā)生腹瀉等。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中易出現(xiàn)因安全意識(shí)不足而造成的不當(dāng)實(shí)驗(yàn)。

1.6 實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容陳舊

實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目多以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，內(nèi)容陳舊，缺乏綜合性和創(chuàng)新性，不能充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。

2 環(huán)境微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與方法的改革與探究

探索環(huán)境微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式，提高教學(xué)質(zhì)量，最終培養(yǎng)環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)的應(yīng)用型人才，是目前亟需解決的問(wèn)題[11-12]。針對(duì)上述存在的教學(xué)問(wèn)題，近年來(lái)對(duì)實(shí)驗(yàn)人員分組、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)體系等進(jìn)行了初步探索。以2016級(jí)環(huán)工6班為研究對(duì)象，開(kāi)設(shè)了實(shí)驗(yàn)班，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，擴(kuò)大開(kāi)放實(shí)驗(yàn)，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。同時(shí)，結(jié)合四川師范大學(xué)的辦學(xué)、專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)，加強(qiáng)與工程中心及綠環(huán)公司的合作交流，從而提高教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐。

2.1 打破傳統(tǒng)分組模式，分組實(shí)行自由組合模式

為了便于選課和提高團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，在一大組成員固定的條件下，打破4人小組成員的穩(wěn)定模式，實(shí)驗(yàn)前靈活自主選擇，激發(fā)學(xué)生爭(zhēng)做團(tuán)隊(duì)優(yōu)秀的熱情。實(shí)驗(yàn)課學(xué)生人數(shù)多，大多實(shí)驗(yàn)為演示性實(shí)驗(yàn)，教師演示有盲區(qū)，課堂時(shí)間有限，不能逐一演示。從每小組中選出一位組長(zhǎng)，教師再集中指導(dǎo)四名推選的組長(zhǎng)，由小組長(zhǎng)進(jìn)一步指導(dǎo)和督察組員的實(shí)驗(yàn)操作，既達(dá)到了合適的實(shí)驗(yàn)演示效果，又培養(yǎng)了組長(zhǎng)的組織協(xié)調(diào)能力。

2.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式的優(yōu)化

針對(duì)當(dāng)前實(shí)驗(yàn)彼此孤立、連貫性不強(qiáng)，無(wú)環(huán)境工程特色的現(xiàn)狀，增設(shè)多個(gè)環(huán)境微生物綜合實(shí)驗(yàn)。學(xué)生根據(jù)自身興趣，組成小組，選修不同領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)。學(xué)生經(jīng)小組討論，自主制定實(shí)驗(yàn)步驟;提交實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備與內(nèi)容，經(jīng)教師實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、修改后再進(jìn)行自我探究實(shí)驗(yàn)。將教學(xué)方式從原來(lái)的教師主導(dǎo)轉(zhuǎn)變?yōu)橛蓪W(xué)生主動(dòng)探索。

2.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的優(yōu)化

2.3.1 整實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，增加先進(jìn)設(shè)備。

顯微鏡的操作、細(xì)菌、放線菌、酵母菌、霉菌的個(gè)體形態(tài)觀察、培養(yǎng)基的配制和滅菌、微生物大小和數(shù)量的測(cè)定等都是必不可少的環(huán)境微生物實(shí)驗(yàn)，學(xué)生必須要扎實(shí)掌握。但在微生物種類(lèi)的選擇上也要照顧到環(huán)境工程中的重要微生物，如活性污泥中細(xì)菌、真菌、藻類(lèi)和原生動(dòng)物等[13]，由原來(lái)測(cè)量酵母菌的大小和數(shù)量改為測(cè)量輪蟲(chóng)的大小和數(shù)量。將普通顯微鏡改為熒光顯微鏡，以便于微生物的大小和數(shù)量的測(cè)定，提高實(shí)驗(yàn)效率[14]。增加大型精密儀器如熒光顯微鏡、掃描電鏡等對(duì)本科教學(xué)的服務(wù)，既可使教學(xué)資源得到更充分的利用，也能使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器更為了解。

2.3.2 增設(shè)實(shí)驗(yàn)選修。

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目對(duì)專(zhuān)業(yè)技術(shù)要求高，如表1所示。以細(xì)菌的革蘭氏染色為例，影響染色效果的步驟多，導(dǎo)致紫色和紅色顏色區(qū)分不明顯，由原來(lái)的必修實(shí)驗(yàn)改成選修實(shí)驗(yàn)，由實(shí)驗(yàn)技能高的同學(xué)選修。為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情及專(zhuān)業(yè)興趣，增設(shè)與環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)相關(guān)的水、固、氣的選修綜合性實(shí)驗(yàn)，調(diào)整優(yōu)化后的微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容如表2所示。由學(xué)生根據(jù)自身興趣和專(zhuān)業(yè)所長(zhǎng)，自主去選修水、固、氣某一方面的綜合性實(shí)驗(yàn)。通過(guò)這些難度系數(shù)高的綜合實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生養(yǎng)成用相關(guān)的知識(shí)解決工程問(wèn)題的思維習(xí)慣，通過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)和探索培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和科研能力。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)小組團(tuán)隊(duì)合理分工，共同克服困難，有利于培養(yǎng)持之以恒的團(tuán)隊(duì)合作精神。

2.3.3 巧妙結(jié)合工程中心和綠環(huán)公司這些平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)和科研成果轉(zhuǎn)化基地的雙贏。

如表2所示，設(shè)置了與環(huán)境工程息息相關(guān)的環(huán)境微生物實(shí)驗(yàn)，這些實(shí)驗(yàn)一方面可以實(shí)現(xiàn)環(huán)境微生物與水污染控制，固體廢棄處置，大氣污染控制實(shí)驗(yàn)的整合，另一方面也有利于培養(yǎng)水固氣領(lǐng)域的具體應(yīng)用型人才。巧妙結(jié)合四川師范大學(xué)特色的四川省高校農(nóng)田生態(tài)服務(wù)能力建設(shè)工程中心和科研成果轉(zhuǎn)化平臺(tái)基地——四川師大綠環(huán)生物科技有限公司，安排學(xué)生參觀實(shí)習(xí)。樹(shù)立胡佩教授這一成功榜樣，不僅能激勵(lì)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神，同時(shí)已有部分優(yōu)秀實(shí)習(xí)生成功就業(yè)于四川師大綠環(huán)生物科技有限公司，提高了學(xué)生就業(yè)率。

2.4 建立科學(xué)的綜合評(píng)分體系

針對(duì)傳統(tǒng)考核方式忽略了學(xué)生實(shí)際操作這一問(wèn)題，新的評(píng)分體系如下：①課前預(yù)習(xí)占總成績(jī)的10%，其內(nèi)容包括預(yù)習(xí)報(bào)告的撰寫(xiě)，實(shí)驗(yàn)課上隨機(jī)抽問(wèn)。②實(shí)驗(yàn)過(guò)程占總成績(jī)的30%，其內(nèi)容包括學(xué)習(xí)態(tài)度、實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范程度、實(shí)驗(yàn)結(jié)果。③實(shí)驗(yàn)報(bào)告占總成績(jī)的30%，其內(nèi)容包括實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析。④操作技能占總成績(jī)的30%，選擇具有代表性的微生物實(shí)驗(yàn)進(jìn)行考試，并由每個(gè)學(xué)生獨(dú)立完成。這一新的評(píng)分體系在學(xué)生中得到了很好的反饋，提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

3 結(jié)語(yǔ)

環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)的環(huán)境微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與方法的改革不是一蹴而就的，需要不斷的探索、實(shí)踐和總結(jié)。筆者以四川師范大學(xué)2016級(jí)6班環(huán)境微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例，對(duì)實(shí)驗(yàn)分組、教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)體系以及教學(xué)設(shè)施等方面進(jìn)行了初步探索。此次教學(xué)改革打破了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，?guī)范了學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作，增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。特別是增設(shè)與環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)相關(guān)的水、固、氣的選修綜合性實(shí)驗(yàn)，更是在師生中得到了非常好的反饋。這一改革也為學(xué)生后期的畢業(yè)設(shè)計(jì)奠定了良好的基礎(chǔ)，對(duì)于探索適合高校本科生環(huán)境微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展之路也是一次積極有益的嘗試。

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