环境工程专业微生物学实验教学的探索研究

摘 要 根据目前本科微生物学教学实践中存在的问题，结合环境工程专业背景，从教学内容、手段、安全及考核机制等方面探讨，并提出改进措施，旨在突出实验教学的开放性和应用性，为培养创新型就业型专业人才奠定基础。

关键词 微生物学实验；环境工程专业；多媒体教学

中图分类号：G642.423 文献标识码：B 文章编号：1671-489X（2013）12-0123-03

环境微生物学作为我国高等院校环境类专业的必修科目，是一门多学科交叉的综合性、实践性及技术性很强的重要课程。随着生物科学技术在众多领域的应用和发展日益革新和壮大，这门前沿科学无疑成为研究和解决当今环境问题的新途径、新武器[1]。微生物学实验技术作为理论知识与工程应用的联结纽带，鼓舞着专业人才的科学创新思维，极大地推动环境化学、污染控制工程等领域的发展[2]。通过微生物学实验技能的系统讲解和演练，指导环境工程专业学生掌握一门实用的生物实验操作技能，培养其实验设计和动手能力，有效促进知识的迁移和转化，较好地服务于该专业本科生未来的科研活动和工程实践。

面对国家全面开展素质教育、大力培养创新型就业型人才的发展方向，各大高等院校坚持以提高本科教学质量，推进教学、科研、实践相结合，根据学校条件和专业背景，建立与社会服务相融合的特色教育，为培育更具专业素养和社会竞争力的应用型人才而努力[3]。微生物学实验作为训练专业人才基础操作技能的实用型课程，同环境工程专业领域有着重要的关联性和辅助性，因而成为各高等院校环境类专业的重要发展学科[4]。同时，由于微生物学特有的微观性、精密性和抽象性，环境专业学生微生物学相关知识和兴趣的薄弱，使得教师对该课程整个教学过程的设计和把握显得尤为重要。而传统的微生物学实验教学活动普遍存在诸多缺陷和需要改进的问题，比如：教材教学资源的陈旧滞后；教学理论与实际问题联系不紧密；学生积极性、重视程度不高；缺乏课程考核制度；等等。因此，笔者根据以往教学经历及同行反馈意见，对环境工程专业微生物学实验课程进行一系列设计和改进，在此进行简单总结论述。

1 开放式多元化实验教学

传统的微生物学实验教学中，如细菌染色、培养基配制和灭菌、菌种分离培养、物理化学因素对微生物生长影响的观察等，大都属于验证性实验，着重于强化理论理解和掌握操作流程，未能充分调动学生的积极性和创新性，对未来毕业设计和就业中面对实际问题造成不利影响[5-6]。开放式实验教学讲究内容、形式、地点的开放，除了增加设计性实验的比重，比如各类环境中（不同空气、土壤或水中）微生物的接种、培养和测定，完全可以由学生自主设计实验方案，准备实验药品和所需设备，教师帮助其审核实验方案的合理性，培养学生严谨的科研作风，认真分析实验结果，从实验操作过程中寻找和总结不同结果的原因[7]。为此，实验教师需要注意配备多余培养基或菌液等，对于实验过程中的失误或其他影响造成的异常情况，提供修正和弥补的机会，给予学生相对自由的实验空间和条件。同时，可以适当拓展设计性实验，加入观摩性实验环节，比如安排实验与环境工程专业实习体系相结合，让学生自主选择污水处理厂或者环境监测站等相关单位，提前接触认知实习的对象，通过观察污水厂水质变化情况、取样环节及污水处理流程的切身体验，了解活性污泥中微生物的作用和反应原理[8]。

在课程学时的安排上，教师及时安排学生对被培养菌种的观察和记录时间，提前布置下次实验内容，保证各实验小组方案的设计和讨论时间。另外，在条件允许的情况下，鼓励学生加入教师主持的相关课题，拓宽专业思路，从而对想继续专业深造和进行科研工作的学生起到积极的促进和引导作用。

2 武装课程背景，紧跟前沿热点

依托环境工程专业教学体系，本科环境微生物学课程的要求尚属理论学习水平，重在掌握操作过程的原理和流程，与实际工程项目的要求相差甚远；又鉴于大多数生物工程技术仍处在实验室探索研发阶段，或者依附其他行业生产和研发，纯生物工程行业的人才需求并未扩大，而纯微生物学专业就业面相对较窄，属于辅助性专业课程，所以学生的学习热情和主动性不够高[9]。

首先，从环境微生物课程相关理论及实验教材上讲，避免沿用陈旧的教学材料，借助现代网络多媒体技术拓展课堂内容，选择和侧重与实际问题接轨的内容，将国内外微生物科学技术的前沿进展呈现给学生。教师还可以在原有的课程里增设环境生物技术课程、环境污染生物修复技术等，掌握生物工程在相同的技术原理下在不同环境领域的应用，将理论知识和基本技能得到延伸和拓展。同时，鼓励和督促教师自身不断学习，掌握最新的专业动态，保持开阔的眼界和与时俱进的科研精神，通过分享国内外生物技术热点和相关科技文献，激发学生探索创新的求学态度，增强对所学专业的就业信心。

3 理论教学与实际案例相结合

将实际生产生活的相关知识点融入课堂教学中，指导学生在课外有选择地参与趣味性微生物小实验，诸如自制酸奶、酒酿、泡菜等利用微生物发酵原理的日常食物，对常见菌种如真菌、大肠杆菌等作观察和分析等，通过将微生物原理生活化、生动化，发挥学生主观能动性，使其在体验微生物与日常生产生活奇妙关系的同时，将所学技能融会贯通。在微生物学实验教学的整个过程中，坚持“学生主导，教师为辅”的原则，放手让学生从参与准备实验（培养基的制备、灭菌、接种等）到全程设计和操作，通过自行准备实验器具，自主安排实验时间，熟练微生物实验基本物品的配备、操作及其应用。当实验遇到困难受阻，鼓励学生通过调研和查阅相关案例文献来分析和解决问题，启发其创新性和设计性思维，帮助其产生一定的责任感和成就感，为今后独立参与相关工作奠定基础。

4 充分利用多媒体教学手段

依托学校现代网络教育教学系统，把目前互联网上优秀的微生物实验教学资源或者教师自制的视频、音频、图片等收集和整理起来，以多角度、动态清晰的方式将实验的全过程提前展现给学生，丰富了原本枯燥的实验内容，弥补传统教学及演示的不足，从而提高课堂教学质量[10]。笔者特别推荐将多媒体网络资源实施在实验预习阶段，尤其对于菌种的分离、接种、平板涂布划线法等环节，配合影像资料，更能寓教于乐，让他们在实验预习过程中即能得到充分的引导，更加直观、形象地领会到实验操作的要领。如果在条件允许的情况下，在后期的实验考核中，教师可以有选择地进行摄像记录、动态试卷等，这样更加客观而真实地反映学生的实际操作能力，进而提高课程考核效率。

5 严格保证教学实验安全

随着高校实验室建设的大力投入，实验教学质量的要求提升，实验室的各项安全管理事宜也显得尤为重要。为保证教学科研顺利有序地进行，保证校内师生人身财产安全，加强实验室设备及药品的安全教育和管理，以防各类事故的发生[11]。高校微生物学实验课程主要涉及生物安全、化学品安全、电气安全、紫外线辐射及消防安全等。例如：实验室酒精分类较多，用于清洁双手的酒精棉球、浸泡镊子（需沾取氯化汞溶液、75%乙醇等化学试剂）的酒精溶液等，要求实验教师严格配制和区别标注，防止混用造成不必要的污染，用后及时洗手消毒，未用完的菌种和培养基等合理保存并记录使用情况；无菌操作过程中，关闭门窗，严控课堂纪律，不得进行与实验无关的讲话、走动、吃东西等行为，防止杂菌污染；紫外照射灭菌过程中，清理超净工作台附近人员及物品，避免辐射伤害，以及臭氧对呼吸道的刺激；对于实验室经常使用的高压灭菌锅、酒精灯等，要规范安装及操作，定期检查仪器表盘、维修记录，发现异常及时修理，以免发生爆炸、火灾等事故。

6 完善考核制度，培养独立创新思维

传统的“课程预习—实验讲解及演示—分组操作—记录实验结果—评定实验报告”教学模式，不能够全面、清晰地考察学生的基础操作和应用能力。就石河子大学目前的实验教学条件看（2个超净工作台、8台显微镜、4个分光光度计等使用情况），仪器设备明显不足，造成学生在分组实验（4人/组）的情况下，得不到充分锻炼的机会，导致部分学生积极性不够，缺乏独立思考能力。另外，部分高校实验课程的成绩是依附于理论课程中的，没有单独的学分考评，学生的重视程度不够，往往造成眼高手低，动手能力差，实验收效难以保证[12]。因此，本文坚持“强化操作能力，弱化抽象理论”的考核方案，实行“预习设计（10%）+实验完成情况（30%）+单独实验操作（30%）+实验设计方案答辩（10%）+实验报告（20%）”的评分标准，在促进学生提高实验能力和重视程度的同时，优化教学反馈，便于教师更全面更具体地了解授课效果，调整教学计划、侧重点、难易程度等。

7 结束语

对于环境工程专业本科生，其微生物学实验操作技能的提高，以及对日后实际问题的分析和解决能力的提高都不是短期内能达到的，这需要相关专家和教师根据自身经历，提出宝贵的整改方案，供同行们不断实践、总结和切磋，更科学更有效地实施教学活动[13]。本文对该门课程教学内容、方式、安全措施及课程考核的探索改进，打破了传统实验教学的局限性，坚持将提高学生的实践操作能力贯穿于整个教学过程，旨在搭建环境专业类背景下微生物学理论和实践的桥梁，强化和拓展学生的专业实践能力和创新能力，为后续学生完成相关毕业论文起到辅导作用，对其在未来工作岗位上应对相关生物学实验、分析和研究探索提供一个很好的认识和锻炼机会。

参考文献

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