環(huán)境工程微生物學(xué)課程教學(xué)的探討

蔡亞君，趙麗榮，彭其安，譚遠(yuǎn)友

（武漢紡織大學(xué) 環(huán)境工程學(xué)院，湖北 武漢 430073）

環(huán)境工程微生物學(xué)課程教學(xué)的探討

蔡亞君，趙麗榮，彭其安，譚遠(yuǎn)友

（武漢紡織大學(xué) 環(huán)境工程學(xué)院，湖北 武漢 430073）

根據(jù)環(huán)境工程本科專業(yè)微生物教學(xué)的現(xiàn)狀與存在的問題，提出環(huán)境工程微生物學(xué)教學(xué)的幾點思考。首先，教材宜選擇淺顯實用的；其次，對于基礎(chǔ)知識的課堂教學(xué)應(yīng)該有的放矢、重點突出，輔以多種形式的教學(xué)手段，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，多方面增強(qiáng)教學(xué)效果；對于實驗教學(xué)，通過綜合性實驗的教學(xué)以及“過程評價”和“結(jié)果評價”相結(jié)合的“綜合評價”，全方位地鍛煉學(xué)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(xué)；教材；基礎(chǔ)知識；實驗教學(xué)

微生物在環(huán)境保護(hù)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(yīng)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(zhì)，防止、控制和消除微生物的有害活動為研究方向和任務(wù)的環(huán)境工程微生物學(xué)便在環(huán)境科學(xué)和環(huán)境工程事業(yè)蓬勃發(fā)展的基礎(chǔ)上應(yīng)運而生[1]，并作為環(huán)境科學(xué)、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(chǔ)課，為學(xué)生提供廣泛的微生物基礎(chǔ)知識和操作技能。

在從事對環(huán)境工程專業(yè)微生物學(xué)教學(xué)時，教材的選擇、課堂教學(xué)和實驗教學(xué)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(xué)生的生物學(xué)知識還停留在中學(xué)所教授的內(nèi)容上，微生物學(xué)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(jié)合實際，選擇簡潔易懂、學(xué)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(xué)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(xué)》[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(xué)》[3-5]，在以上各教材中，均系統(tǒng)闡述了微生物學(xué)的基本知識與原理，微生物在環(huán)境保護(hù)中的作用與地位，以及進(jìn)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(xué)的內(nèi)容。就教材的課堂教學(xué)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(jìn)化等內(nèi)容，內(nèi)容更簡明扼要，適合工科學(xué)生學(xué)習(xí)，此外，周群英等所編著的教材還對微生物學(xué)新技術(shù)在環(huán)境工程中的應(yīng)用進(jìn)行了系統(tǒng)闡述，且教材是由淺入深對微生物的基礎(chǔ)知識進(jìn)行闡述，更易于學(xué)生掌握，同時該教材將所有內(nèi)容分為微生物學(xué)基礎(chǔ)知識部分，微生物在環(huán)境工程中的應(yīng)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(xué)》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(xué)。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(xué)》作為教材。

二、課堂教學(xué)

本校環(huán)境工程專業(yè)本科學(xué)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(xué)的基礎(chǔ)知識，只有在本課程中系統(tǒng)和全面地掌握了微生物學(xué)基礎(chǔ)知識之后，才能正確地運用這些知識進(jìn)一步學(xué)習(xí)和掌握污水生物處理技術(shù)、污染物的生物降解和生物轉(zhuǎn)化等具體內(nèi)容，才能更加深刻認(rèn)識微生物在環(huán)境保護(hù)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(xué)生堅實地打好微生物學(xué)基礎(chǔ)是環(huán)境微生物學(xué)課程的重要任務(wù)?；A(chǔ)知識與學(xué)生的潛能悟性和創(chuàng)造力息息相關(guān)，可內(nèi)化為學(xué)生的科學(xué)與文化素養(yǎng)，激發(fā)創(chuàng)新思維。如果僅有技術(shù)而沒有基本知識，則會缺乏應(yīng)有的應(yīng)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(chǔ)知識所包含的科學(xué)原理，才能在環(huán)境治理的實際應(yīng)用中有正確的判斷力，充分發(fā)揮微生物學(xué)知識的作用。

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

1.調(diào)整教學(xué)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(jié)構(gòu)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(zhì)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(shù)等[1]。要想將教材內(nèi)容全部講授給學(xué)生，學(xué)校所安排的教學(xué)學(xué)時是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，因此，需要教師根據(jù)學(xué)生專業(yè)應(yīng)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(yīng)用相關(guān)的微生物基礎(chǔ)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(yīng)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(yīng)用，糖類等有機(jī)物的酵解途徑和自然界物質(zhì)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(chǔ)課程的學(xué)習(xí)，如生物化學(xué)、分子生物學(xué)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(xué)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(yīng)用以及微生物能源等環(huán)境生物處理新技術(shù)，這些內(nèi)容可作為應(yīng)用發(fā)展的前沿介紹給學(xué)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(xué)生可以通過選修相關(guān)課程來達(dá)到深入了解的目的。

2.提高教學(xué)生動性，增強(qiáng)教學(xué)效果。對于基礎(chǔ)性知識的教學(xué)，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(xué)，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(xué)的生動性，有助于學(xué)生對知識的理解和掌握。但是，在教學(xué)過程中，不能僅僅靠教師的講授，教師的職責(zé)除了“傳道”、“授業(yè)”還要“解惑”，所以教師在教學(xué)過程中還要引導(dǎo)學(xué)生積極思考，鼓勵學(xué)生提出問題并共同加以解決，提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力；另一方面，要激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)潛力，目前的學(xué)生普遍存在自主學(xué)習(xí)積極性不高的問題，筆者在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，在對教材第一部分——基礎(chǔ)知識部分的內(nèi)容講授的基礎(chǔ)上，將教材第二部分——應(yīng)用知識部分的內(nèi)容分成多個知識點，交給學(xué)生分組進(jìn)行PPT講授，在這個過程中，學(xué)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(jié)果表明，其學(xué)習(xí)效果普遍比單純由教師講授要好得多，學(xué)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(xué)生的特點，通過教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整及教學(xué)方式的改變來提高教學(xué)生動性和學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并加以積極引導(dǎo)，是目前教學(xué)改革的主要方向。

三、實驗教學(xué)

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

本課程的教學(xué)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(xué)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(shè)專門的實驗課程，實驗教學(xué)穿插在理論教學(xué)中，學(xué)時遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能讓學(xué)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(jìn)行，導(dǎo)致真正動手參與的學(xué)生只有少數(shù)，不能達(dá)到實驗教學(xué)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(xué)實驗教學(xué)進(jìn)行了改進(jìn)。

1.將多媒體技術(shù)引入到環(huán)境微生物學(xué)實驗教學(xué)。目前微生物學(xué)基礎(chǔ)實驗方面的教學(xué)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(xì)菌的分離與純化方法、細(xì)菌的各種染色法、細(xì)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(xué)時不夠以及實驗教學(xué)進(jìn)行過程中存在的很多同學(xué)注意力不集中、教學(xué)效果差的問題，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時，也極大增強(qiáng)了教學(xué)效果。

2.進(jìn)行綜合性實驗教學(xué)。綜合性實驗給學(xué)生提供研究探索的機(jī)會，鼓勵學(xué)生獨立思考、標(biāo)新立異、強(qiáng)調(diào)智力開發(fā)，通過綜合實驗的全程指導(dǎo)和訓(xùn)練，使學(xué)生掌握綜合實驗的設(shè)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(xué)習(xí)相關(guān)統(tǒng)計軟件最基本的使用方法，增強(qiáng)學(xué)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(zhì)和科研報告撰寫水平[7]。因此，針對本課程實驗學(xué)時少卻又要學(xué)生掌握基本微生物實驗操作的目的，本課程實驗部分進(jìn)行綜合性實驗教學(xué)。

在綜合性實驗開設(shè)之初，指導(dǎo)教師設(shè)計具有科學(xué)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(jìn)行微生物數(shù)量的檢測，結(jié)果參照國家相關(guān)環(huán)境和衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評價；或篩選具有絮凝沉淀性質(zhì)的細(xì)菌并進(jìn)行廢水的絮凝沉淀實驗；或篩選染料降解細(xì)菌并進(jìn)行染料降解脫色的實驗，這些課題與生活、生產(chǎn)息息相關(guān)，能充分調(diào)動學(xué)生積極性，使學(xué)生對專業(yè)有了更廣、更深的了解。之后由學(xué)生設(shè)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(jìn)行具體操作，實驗操作過程中老師要嚴(yán)謹(jǐn)耐心地傳授規(guī)范操作技能并詳細(xì)講解注意事項，最后得到的結(jié)果學(xué)生先加以分析后老師與學(xué)生再進(jìn)行一對一的討論。在整個實驗教學(xué)過程中，學(xué)生不僅能循序漸進(jìn)地掌握實驗技術(shù)、資料分析和處理等方面的技能，同時導(dǎo)師也能全面地考核學(xué)生。此外，在整個過程中也要注意與學(xué)生交流，及時收集回饋意見，以便不斷改進(jìn)教學(xué)方法。

3.進(jìn)行“過程評價”與“結(jié)果評價”相結(jié)合的綜合評價。生物學(xué)科的發(fā)展都是建立在實踐動手的基礎(chǔ)上，環(huán)境微生物學(xué)作為其中的一個分支，在教學(xué)過程中對實踐動手能力的考核也是至關(guān)重要的。本課程在實驗教學(xué)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(xué)過程中的所有內(nèi)容參照方治國等分為三大部分進(jìn)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(shè)計思路與方法、科學(xué)作風(fēng)、實驗結(jié)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(shè)計、基礎(chǔ)知識掌握、結(jié)果分析和經(jīng)驗總結(jié)能力等。

這種實驗教學(xué)“過程評價”與“結(jié)果評價”相結(jié)合的綜合評價考核評價體系，對學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、操作技能以及綜合能力等進(jìn)行全面考核，突出學(xué)生實踐能力、創(chuàng)新精神及綜合能力的培養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲凶黠L(fēng)，鍛煉學(xué)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(dá)到實驗教學(xué)的目的。

環(huán)境微生物學(xué)是一門實踐性和應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科，在教學(xué)過程中，應(yīng)該從學(xué)生具體實際出發(fā)，既要重視基礎(chǔ)性課堂教學(xué)，通過教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的改革，激發(fā)學(xué)生對環(huán)境微生物學(xué)學(xué)習(xí)的興趣；也要提高實驗教學(xué)的比重，培養(yǎng)學(xué)生的探索精神和實踐能力，如此，才能充分將知識應(yīng)用于實踐，也才能真正將所學(xué)知識融會貫通、充分掌握，達(dá)到“學(xué)以致用”的目的，從而取得更好的教學(xué)效果。

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

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

3]鄭平.環(huán)境微生物學(xué)[M].杭州：浙江大學(xué)出版社，2010.

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

[5]王家玲.環(huán)境微生物學(xué)[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(xué)專業(yè)微生物學(xué)教學(xué)探討[J].微生物學(xué)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(xué)課程教學(xué)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(shù)教學(xué)與科研工作。

譚遠(yuǎn)友，教授。