關(guān)于環(huán)境工程微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革實(shí)踐的特點(diǎn)的論文
實(shí)驗(yàn)教學(xué)是貫徹理論聯(lián)系實(shí)際教學(xué)原則的重要而有效的手段(教學(xué)方法)。實(shí)踐是認(rèn)識(shí)的先導(dǎo)，又是檢驗(yàn)認(rèn)識(shí)的標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使學(xué)生更好地接受理論知識(shí)，并鞏固和加深對(duì)理論知識(shí)的理解和掌握m。環(huán)境微生物學(xué)是一門技術(shù)性很強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)學(xué)科，其實(shí)驗(yàn)技術(shù)在學(xué)科發(fā)展中占據(jù)著突出的位置。作為環(huán)境工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)必修課。“環(huán)境工程微生物學(xué)”是生命科學(xué)和環(huán)境科學(xué)與工程的交叉學(xué)科，具有極強(qiáng)的實(shí)踐性和應(yīng)用性。環(huán)境工程微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課是理論課的延伸，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐技能，提高學(xué)生獨(dú)立操作能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力的—個(gè)重要環(huán)節(jié)。因此，加強(qiáng)環(huán)境工程微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革研究，對(duì)學(xué)生掌握基本實(shí)驗(yàn)技能，深刻理解微生物在污染治理中的作用，掌握環(huán)境中微生物污染調(diào)查的技術(shù)和方法，提高學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)及培養(yǎng)創(chuàng)新人才等方面都具有非常重要的意義。
我校自1998年開始面向全國(guó)招收環(huán)境工程專業(yè)的本科生，為了適應(yīng)環(huán)境工程專業(yè)開展了環(huán)境微生物實(shí)驗(yàn)課教學(xué)，近年來(lái)我們對(duì)環(huán)境工程微生物的實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了改革探索，目的是進(jìn)一步提高環(huán)境工程微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率，培養(yǎng)具備理論知識(shí)扎實(shí)、動(dòng)手能力強(qiáng)的大學(xué)畢業(yè)生。
1實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革
l.1實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)置
環(huán)境工程微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)2001-2006年之間是環(huán)境工程微生物學(xué)課程(36學(xué)時(shí))的一部分，占其中的4學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目2個(gè)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較少，教學(xué)方式單學(xué)生缺乏足夠的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，不能充分掌握實(shí)驗(yàn)技能，在后續(xù)的實(shí)踐及科研中感到比較吃力。
為了進(jìn)一步提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能，加深學(xué)生對(duì)環(huán)境工程微生物學(xué)的認(rèn)識(shí)，2007年開始將“環(huán)境工程微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)”獨(dú)立成為環(huán)境工程專業(yè)的一門專業(yè)必修課，共16學(xué)時(shí)，1學(xué)分。
1.2修訂教學(xué)內(nèi)容
環(huán)境工程微生物學(xué)是微生物學(xué)的一個(gè)分支，具有突出的專業(yè)特點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選擇要做到既能培養(yǎng)學(xué)生微生物學(xué)的基本操作技能，又要兼顧微生物在環(huán)境工程實(shí)踐中的應(yīng)用。例如，培養(yǎng)基的制備、器皿及培養(yǎng)基的滅菌、顯微鏡的操作、微生物的染色及觀察、微生物的培養(yǎng)及分離等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是必不可少的，這些都是微生物實(shí)驗(yàn)最基本的操作，學(xué)生必須扎實(shí)掌握，但在實(shí)驗(yàn)微生物種類的選擇上也要照顧到環(huán)境工程中的重要微生物，比如普通生物學(xué)中較少涉及環(huán)境工程微生物中比較重要的藻類、原生動(dòng)物和微型后生動(dòng)物等，本人自2007年起，對(duì)環(huán)境工程微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)不斷完善，及時(shí)更新實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，加大實(shí)驗(yàn)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技術(shù)的傳授，同時(shí)將教師的科研項(xiàng)目引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)。將實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目拓展到8個(gè)，并出版校內(nèi)講義《環(huán)境工程微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)》，作為實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教材；2011年9月，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)一步修改完善，出版了校內(nèi)講義《環(huán)境工程微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)》（修訂版)，將環(huán)境工程微生物實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目增加到10個(gè)，并增加綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目；設(shè)計(jì)了“環(huán)境工程微生物學(xué)”實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、學(xué)時(shí)數(shù)和實(shí)驗(yàn)類別等。
1.3改變教學(xué)方式
改變以往簡(jiǎn)單的學(xué)生實(shí)驗(yàn)、編寫報(bào)告的教學(xué)方法，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)貫穿到實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)過(guò)程、編寫報(bào)告、實(shí)驗(yàn)考試等全過(guò)程。
傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)方法是由實(shí)驗(yàn)教師幫助學(xué)生完成很大一部分準(zhǔn)備工作，學(xué)生只是按教師的講解和實(shí)驗(yàn)手冊(cè)的步驟進(jìn)行操作。我們?cè)诃h(huán)境工程微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，要求學(xué)生提前預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書并寫出預(yù)習(xí)報(bào)告(包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康�、原理、儀器、材料、步驟等)，做到對(duì)所做實(shí)驗(yàn)心中有數(shù)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中從準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材、配置試劑到實(shí)驗(yàn)結(jié)束每一步都由學(xué)生自己動(dòng)手，教師只起到輔助、監(jiān)督和示范作用。每個(gè)實(shí)驗(yàn)都設(shè)置有相關(guān)思考題，學(xué)生帶著這些問(wèn)題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)課程中進(jìn)行討論、驗(yàn)證或課后進(jìn)一步查找資料來(lái)解決這些疑問(wèn)。
1.4改革教學(xué)手段
微生物個(gè)體微小，學(xué)生對(duì)它的感性認(rèn)識(shí)不多，這使許多有關(guān)微生物的概念變得抽象、難以理解。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，有目的地引入視頻實(shí)驗(yàn)教學(xué)等多媒體教學(xué)方法，可以增加實(shí)驗(yàn)教學(xué)的'直觀性和趣味性。采用視頻教學(xué)短片，向?qū)W生展示基本的實(shí)驗(yàn)操作，以及相關(guān)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展及其在生產(chǎn)或科研中的應(yīng)用，通過(guò)屏幕清晰形象準(zhǔn)確地展現(xiàn)每一個(gè)步驟，如無(wú)菌操作技術(shù)，微生物的分離和培養(yǎng)技術(shù)，消毒滅菌技術(shù)，斜面、液體、平板接種培養(yǎng)方法等。采用多媒體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，具有形象、生動(dòng)、信息量大的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合教師在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的講授和示范，使學(xué)生可以更好地掌握實(shí)驗(yàn)操作技巧，實(shí)驗(yàn)操作更加規(guī)范。因此，我們建立了環(huán)境工程微生物學(xué)課程網(wǎng)站，制作了環(huán)境工程微生物實(shí)驗(yàn)的多媒體教學(xué)課件，建立了環(huán)境工程微生物圖庫(kù)，完成了課程試題庫(kù)建設(shè)，該網(wǎng)站成為適合學(xué)生自學(xué)的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。
1.5有效的考核和評(píng)價(jià)方式
建立了一套有效的考核方法。實(shí)驗(yàn)課程考試方式是綜合考核(實(shí)驗(yàn)+閉卷考試)，實(shí)驗(yàn)主要考核項(xiàng)目有預(yù)習(xí)情況、操作情況、數(shù)據(jù)的記錄及處理、實(shí)驗(yàn)報(bào)告的質(zhì)量等，該部分占考核成績(jī)的70%。閉卷考試主要考核實(shí)驗(yàn)涉及到的知識(shí)點(diǎn)及操作關(guān)鍵點(diǎn)，該部分占30%。
2環(huán)境工程微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革實(shí)踐的特點(diǎn)
2.1讓學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備的全過(guò)程
實(shí)驗(yàn)室的前期準(zhǔn)備工作很重要，工作量要比實(shí)驗(yàn)課程多許多。讓學(xué)生參與到前期準(zhǔn)備工作中，不但要認(rèn)真預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，還要準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)所需的材料。實(shí)驗(yàn)課分組進(jìn)行，每組實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，做好后續(xù)整理工作，比如微生物生長(zhǎng)量的測(cè)定和生長(zhǎng)曲線繪制實(shí)驗(yàn)，測(cè)試完畢要將實(shí)驗(yàn)菌種和器材進(jìn)行滅菌后清洗，然后每組分別準(zhǔn)備出下一個(gè)實(shí)驗(yàn)自己小組所需的器材，要對(duì)培養(yǎng)皿、試管、鑷子等消毒滅菌，配置各種試劑，這個(gè)過(guò)程使學(xué)生學(xué)習(xí)到完整的微生物實(shí)驗(yàn)操作技術(shù)。
2.2及時(shí)更新實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容
微生物學(xué)和環(huán)境科學(xué)知識(shí)的更新推動(dòng)著環(huán)境工程微生物學(xué)不斷向前發(fā)展，實(shí)驗(yàn)技術(shù)和方法也在不斷改進(jìn)。隨著生物工程技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代生物技術(shù)如基因重組、PCR技術(shù)也在環(huán)境工程得到應(yīng)用，但是傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)這些實(shí)驗(yàn)技術(shù)在環(huán)境工程中運(yùn)用很少涉及，為了緊跟時(shí)代和學(xué)科發(fā)展的步伐，讓學(xué)生熟悉和掌握學(xué)科前沿新的理論知識(shí)和操作技術(shù)，我們及時(shí)更新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，將分子生物學(xué)的部分內(nèi)容寫進(jìn)教材，如2011年進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教材的改編時(shí)，將電泳、凝膠成像、PCR基因擴(kuò)增等實(shí)驗(yàn)引入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。
2.3增強(qiáng)不同實(shí)驗(yàn)間的連貫性
過(guò)去實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多為孤立、連貫性不強(qiáng)的項(xiàng)目，各實(shí)驗(yàn)之間的內(nèi)容重復(fù)較多，學(xué)生難以系統(tǒng)地把握微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)，對(duì)此，我們調(diào)整了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，將原來(lái)獨(dú)立設(shè)置的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容整合到一起，形成具有一定連續(xù)性的實(shí)驗(yàn)體系，比如培養(yǎng)基的配制和滅菌(實(shí)驗(yàn)一)培養(yǎng)出的微生物可進(jìn)行觀察細(xì)菌的形態(tài)結(jié)構(gòu)和染色練習(xí)(實(shí)驗(yàn)二)，微生物的分離和純化(實(shí)驗(yàn)三)后的微生物進(jìn)行數(shù)量和大小測(cè)定(實(shí)驗(yàn)四)以及生長(zhǎng)曲線的測(cè)定(實(shí)驗(yàn)五)。在這個(gè)環(huán)環(huán)相扣的實(shí)驗(yàn)體系中，有利于培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度和實(shí)事求是的工作作風(fēng)，有利于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、探索和發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題以及解決問(wèn)題的能力，也可以系統(tǒng)培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維，并使之形成一種良好的思維慣性，對(duì)學(xué)生在日后的學(xué)習(xí)或工作中的創(chuàng)造，都有著積極的作用。
2.4結(jié)合多媒體實(shí)驗(yàn)教學(xué)、更直觀展現(xiàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
環(huán)境工程微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中的各種微生物需要在光學(xué)顯微鏡甚至電子顯微鏡下放大才能看到。由于環(huán)境樣品中微生物的復(fù)雜性和多樣性，應(yīng)用傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法不便于更好地展示微生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)、動(dòng)態(tài)變化過(guò)程，針對(duì)這點(diǎn)我們?cè)诙嗝襟w課件中放入大量宏觀及微觀圖片，并建立了污水處理指示性微生物圖庫(kù)，從而更直觀更豐富的反應(yīng)微生物的形態(tài)特征，使學(xué)生更好的掌握實(shí)驗(yàn)知識(shí)。
2.5增加創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，培養(yǎng)創(chuàng)造性思維能力
高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)室是“知識(shí)創(chuàng)新的源頭，人才培養(yǎng)的基地”。增加本科生科技創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，是為了有效利用和挖掘?qū)嶒?yàn)室資源條件，充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)室在實(shí)施素質(zhì)教育中的重要作用，吸引學(xué)生利用課余時(shí)間到實(shí)驗(yàn)室參加實(shí)驗(yàn)，提供更多的實(shí)踐機(jī)會(huì)，活躍學(xué)生的第二課堂，使學(xué)生更好地掌握和鞏固專業(yè)知識(shí)，提高其動(dòng)手能力和創(chuàng)新實(shí)踐能力，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維，為日后從事科學(xué)研究工作奠定較為堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目把實(shí)驗(yàn)的主動(dòng)權(quán)交給學(xué)生，學(xué)生在教師有限的啟發(fā)引導(dǎo)下，綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，項(xiàng)目選題、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、項(xiàng)目實(shí)施、結(jié)果處理、項(xiàng)目報(bào)告評(píng)審等均由學(xué)生解決。創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的目的是進(jìn)一步培養(yǎng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)造性思維的能力，所以在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的安排原則上不做范圍的限制，只要是實(shí)驗(yàn)室條件滿足就予以安排，創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)結(jié)束后指導(dǎo)教師和學(xué)生一起總結(jié)實(shí)驗(yàn)，找出成功或者不足之處，使學(xué)生的創(chuàng)造性思維和分析解決問(wèn)題能力得到提高。如2013年我校的科技創(chuàng)新項(xiàng)目：微生物處理高氯酸鹽的研究、利用餐廚垃圾發(fā)酵廢液培養(yǎng)產(chǎn)油微生物及其油脂提取技術(shù)的研究和餐廚垃圾與玉米秸軒混合干式厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣工藝參數(shù)優(yōu)化試驗(yàn)研究等；2010年的科技創(chuàng)新項(xiàng)目：2-MIB降解菌的生理生化特性的研究、復(fù)合生物填料處理垃圾滲濾液的研究和體育館有害微生物研究。每個(gè)項(xiàng)目由3-5名本科生，1名指導(dǎo)教師組成。學(xué)生自由組織，編寫項(xiàng)目申請(qǐng)書，提交申請(qǐng)，申請(qǐng)通過(guò)后實(shí)驗(yàn)室提供場(chǎng)地和實(shí)驗(yàn)材料，項(xiàng)目完成后進(jìn)行答辯驗(yàn)收，驗(yàn)收由3-5名評(píng)委進(jìn)行，優(yōu)秀的項(xiàng)目可以獲得一定的獎(jiǎng)勵(lì)。
2.6完善的考核手段
合理的考核方法對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)能起到積極的督促作用。相當(dāng)一部分學(xué)生存在對(duì)實(shí)驗(yàn)技能不夠重視的傾向，他們?cè)趯?shí)驗(yàn)中不認(rèn)真操作，基本技能掌握不好，但卻可以寫出很好的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。為克服這種不良傾向，我們?cè)诒菊n程中建立了一套有效的考核手段，除了實(shí)驗(yàn)操作+實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)（占70%)，環(huán)境工程微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)還增加了閉卷考試(占30%)，將實(shí)驗(yàn)中的重要內(nèi)容或者操作的關(guān)鍵點(diǎn)靈活轉(zhuǎn)化為試題的形式進(jìn)一步進(jìn)行考核，有利于加深學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵點(diǎn)的掌握。
3實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的成效
通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的不斷改進(jìn)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的優(yōu)化以及考核評(píng)價(jià)體系的優(yōu)化，減少了重復(fù)操作，豐富了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，提高了實(shí)驗(yàn)效率，加深了學(xué)生對(duì)專業(yè)的了解，拓寬了他們的視野，提高了學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力及實(shí)驗(yàn)技能，增強(qiáng)了科研意識(shí)及專業(yè)信心，通過(guò)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)和考核方式的改革，培養(yǎng)了學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、一絲不茍的工作作風(fēng)，為今后的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
從2007年至2012年，環(huán)境工程微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索進(jìn)行了5年，取得了非常好的教學(xué)效果，連續(xù)3年來(lái)環(huán)境工程微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在本科教學(xué)網(wǎng)評(píng)中排名前10%。2010-2011年，“環(huán)境工程微生物學(xué)”成為校第五批優(yōu)秀課程建設(shè)項(xiàng)目，2012年11月，環(huán)境工程微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革項(xiàng)目被評(píng)為我校第十屆實(shí)驗(yàn)技術(shù)成果獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。為了配合環(huán)境工程微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，出版了2本配套講義和1本普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材，分別是《環(huán)境工程微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)》(2007版和2011版，校內(nèi)講義)和《環(huán)境工程微生物學(xué)》。
4結(jié)語(yǔ)
環(huán)境工程微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)已進(jìn)行了多年，很多學(xué)校也進(jìn)行了不少教學(xué)改革探索，目前國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)或會(huì)議報(bào)道的環(huán)境微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革有讓學(xué)生盡量多的參與實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備過(guò)程、完善教學(xué)內(nèi)容、增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)連貫性、增加綜合性實(shí)驗(yàn)的比重、結(jié)合多媒體教學(xué)等。本論文的特點(diǎn)在于在環(huán)境工程微生物學(xué)教學(xué)改革中，增加了網(wǎng)上教學(xué)交流及多媒體教學(xué)的比重，采用了更加完善的考核方式(實(shí)驗(yàn)操作+閉卷考試)，將分子生物學(xué)的內(nèi)容引入到環(huán)境工程微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，進(jìn)一步適應(yīng)目前環(huán)境工程微生物技術(shù)的要求；本文的創(chuàng)新性在于增加了創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容，極大地提高了學(xué)生的科研能力。
通過(guò)對(duì)環(huán)境工程微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不斷改革及實(shí)踐，我們看到環(huán)境工程微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容安排更加合理、科學(xué)。學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)熟練地掌握了各項(xiàng)基本技能，同時(shí)促進(jìn)了對(duì)環(huán)境工程微生物學(xué)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)與理解，為他們從事后續(xù)環(huán)境工程專業(yè)課程的學(xué)習(xí)以及從事科研工作打下了很好的基礎(chǔ)。
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