地方综合类大学环境微生物学实践教学模式改革

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[摘 要 ]环境微生物学实验课是环境科学与工程专业重要的专业基础课程,其特点是具有较强的理论性与实践性,因此,只有坚持实践教学模式的不断改革与创新,才能培养出高素质、复合型、创新型高级专业人才.文章探讨了地方综合类大学如何发挥自身优势来开展环境微生物学实践教学模式改革,给出了改革应遵循的原则和一些具体的做法,以期为环境微生物学实践教学课程建设与教学改革提供参考.

[关 键 词 ]环境微生物学 实践教学模式 地方综合类大学

[作者简介]邢子鹏（1981- ）,男,山东邹县人,黑龙江大学化学化工与材料学院,副教授,博士,硕士生导师,研究方向为环境污染控制,万家峰（1972- ）,男,黑龙江齐齐哈尔人,黑龙江大学化学化工与材料学院环境科学系副主任,副教授,博士,研究方向为环境污染控制,于秀娟（1965- ）,女,山东菏泽人,黑龙江大学化学化工与材料学院环境科学系主任,教授,博士,研究方向为环境污染控制.（黑龙江 哈尔滨 150080）

[课题项目]本文系2014年度黑龙江大学教育教学改革工程项目“培养拔尖应用型环境科学专业人才模式下的环境微生物学实验课程改革”的阶段性研究成果.（项目编号：2014B20）

[中图分类号]G642 [文献标识码]A [文章编号]1004-3985（2014）36-0158-03

地方类综合大学主要以提高人才培养质量和社会适应能力为重点,承担着为地方经济建设与社会发展需要培养大批高素质、复合型、创新型高级专业人才,以及服务区域经济和社会发展的重任.环境微生物学实验课是环境科学类专业重要的专业基础必修课程,具有较强的实践性和应用性.因此,开展环境微生物学实践教学模式改革对于提高学生的实践能力和创新精神具有举足轻重的作用.本文提出了环境微生物学实践教学模式改革应遵循的原则并归纳出实践教学模式改革的一些具体方法,从而能够有效发挥地方综合类大学的特色以提高教学质量.

一、环境微生物学实践教学模式改革遵循的原则

(一)以学生为主体,反馈式教学

学生对教学效果的评价,是教学质量高低最直接的体现.因此,需要对学生的学习体验进行及时反馈,做到因材施教和因需施教,进而根据学生所提出的意见不断修正原有的教学模式.例如,有些学生在做环境微生物学基础实验时,常常会因为不了解所做的实验在实际工作中的作用,感觉实验的内容与实际工作距离很远,进而丧失学习的兴趣.这就要求教学理论与实际相结合,教师除了介绍环境微生物实验的基本原理,还要介绍所操作的实验在实际工作中涉及的领域以及它的应用价值.只有时常进行教学反馈和修正,教学效果才会有所提升.

(二)充分利用学校优质教学资源,实现课内、课外教学有效结合

地方综合类大学能够为在校的本科生提供学业导师网络平台和网络教学资源库,这使得环境微生物学实验教学不再局限于课堂之上.教师可以把环境微生物学实验的教学课件和实验演示视频上传到网络教学资源库当中,便于学生下载和观摩,以多种形式来巩固学生所获得的知识.在学业导师网络平台里,学生和老师可以随时交流,老师会及时解答学生提出的问题,并及时把握学生对于知识的掌握情况.笔者认为这是信息化时代的一种全新教学模式.

(三)面向服务地方经济,提高学生综合能力

环境微生物学实验虽然是环境科学专业一门基础实验课,但是却有着很强的应用背景.教师可以设置一些创新实验,将环境微生物学实验与企业的实际需求联系起来.这样不但能够培养学生的创新能力、分析能力和综合实验能力,还能够激发学生的学习兴趣,使学生将所学知识与未来就业相接轨.例如,笔者根据企业需求,设置了啤酒厂抑菌剂在线监测实验.这个实验充分利用学生们掌握的环境微生物学实验的相关知识,自主开发和设计了相应的检测系统.在实验过程中,学生既了解了地方企业生产的过程,又灵活运用了自己所学的知识,综合能力得到提高.

二、环境微生物学实践教学模式改革的方法

(一)运用多种教学方式,调动学生学习的积极性和创造性

1.教学素材多样.在环境微生物学实验课程的教学中,由于知识比较抽象,学生很难理解,特别是微生物本身就属于肉眼看不见的生物体,学生没有直接体验会直接影响学习的兴趣.而多媒体技术,可以将图片、动画、视频等多元素融为一体,让学生以多感式来体验什么是微生物,在轻松愉快的氛围下提升对知识的兴趣.随着互联网信息时代的来到,教师还可以从互联网上广泛搜集相关的教学素材,通过photoshop、flash和3DMAX等多媒体技术制备出生动、直观的多媒体课件,比如营养物质是如何进入细菌体内的,细菌的繁殖过程的动画等.

2.实例教学.在环境微生物学实验课程当中,会涉及许多史实和事例,对这些史实和事例进行精彩的讲解,也能激发学生的学习兴趣.这些事例包含历史故事,比如通过细菌过滤器的介绍使学生们了解烟草花叶病毒发现的过程,也可以与生活贴近,比如在介绍消毒和灭菌实验的过程中让学生了解日常食物应该如何保鲜以及采用何种方式抑制病毒和致病菌的传播.此外,还可以讲解与当前最新的科技前沿相联系的事例,比如转基因技术在环境科学与工程中的应用,生物传感器在环境监测中的应用等.这样既开拓了学生们的视野,又使他们更加重视基础知识的学习.

3.启发式教学.其目的是使学生在学习过程中始终处于主动地位.具体做法就是以问题为基础,以学生为中心.这在国际上是一种比较流行的教学模式,称为是PBL（problem-based learning）教学法,它可以发展学生的综合思考能力和解决实际问题的能力.例如,在每次实验之前、实验过程中以及实验之后都安排一些思考题,让学生们自己去探寻实验的目的、意义和基本原理,并且鼓励他们进行实验设计.让学生在主动收集资料、广泛查阅文献的基础上,针对问题进行思考、讨论.这有助于调动学生的积极性和创造性,锻炼学生处理问题的综合能力. 4.模块化课程设置.不同的实验模块对于学生能力培养的侧重点不同.

一是操作性实验.如“显微镜的使用及微生物形态的观察”“革兰氏染色”“培养基的配制与灭菌”等,在实验室过程中主要是对学生实验的基本功进行严格训练,从而为后续的科学研究打下基础.

二是观摩实验.主要是以教师操作或者多媒体演示为主,由于一些精密的科研仪器数量有限,如PCR仪、高效凝胶色谱等,不可能让所有学生都能有机会操作,因此可以采用观摩实验的方式,让学生们对前沿的生物技术有感性的认识.

三是参观性实验.笔者带领学生去城市污水处理厂进行实地参观,并从污水处理厂运行的生物反应器中取出活性污泥,带回实验室进行“活性污泥生物相的分析”实验,通过分析结果来评价城市污水处理厂生化池的运行效果.由此,学生对废水生物处理工艺有了感性认识,也对反应器的运行效果有了深刻理解.“学以致用”会激发学生对基础知识的掌握,并且能够更早地掌握当前的行业现状.

四是创新实验.为了培养学生的创新性以及分析问题、解决问题的能力,可以设置一些科研课题或者是与企业合作的项目让学生去完成,比如微生物燃料电池、生物传感器的设计、生物毒性及生物量的在线监测等,这既能让学生了解到前沿的科学问题以及企业的迫切需求,又能培养学生的创新能力.

5.科学的考核机制.教学考核不是目的,而是检验教学效果的重要手段,同时也是实验教学内容的延续.科学合理的考核方式是提高教学质量的有效途径.在环境微生物学实验的第一堂课,向学生说明环境微生物学实验的考核办法、内容以及评分标准,让学生明白考核也是一种学习方式.学生不仅要学习实验操作技能,同时要养成科学认真严谨的学习态度.在广泛征求意见和深入研究的基础上,笔者认为可以采用综合评分的考核方式将环境微生物学实验考核内容分为四大部分：（1）实验的预习情况,占20%,（2）实验的操作技术,占30%,（3）实验报告,占40%,（4）综合创新能力,占10%.考核结束后,笔者对这种考核方式做了问卷调查,多数同学认为这种考核方式更能反映出学生的综合素质.考核方式的规范化、科学化,有助于学生从思想上重视实验课,进而提升环境微生物学实验课的教学效果.

(二)开展多形式、多渠道的交流方式,加强师生间的沟通

只有加强与学生沟通,才能真正做到以学生为本,才能切实了解学生的需求,进而不断调整教学方式,提高教学质量.

1.举办形式多样的交流会.（1）交流座谈会.通过举办交流座谈会面对面地了解学生对于课程设置、教学形式、教学方法、考核方式的意见,向学生介绍课程学习的相关心得和经验,让学生对课程的总体情况有比较全面的了解,克服学习中的畏难心理.（2）研究讨论会.可以针对创新实验举办研究讨论会,大家一起集思广益,激发学生的创新思维,提高学生的交流能力,培养彼此协作的精神.（3）答疑会.学生在实验学习过程中,经常会对实验操作方法、基本原理等方面内容产生一些疑惑.因此,有必要及时举办答疑会,尽早解决学生心中的疑惑,帮助学生吸收和消化知识,避免问题堆积.

2.进行跟踪式问卷调查.调查问卷是反馈教学的一种重要形式,在教学过程的初期、中期和结束期都要组织相应的问卷调查.教学初期,可以针对学生的知识背景、渴望的教学形式等内容进行调查,锁定学生的兴趣点,做到有的放矢,掌握好学生的知识结构和层次,循序渐进地推进课程的深度和广度.教学过程中期,教师要及时收集学生对各个教学环节的反馈意见,再根据相应的反馈信息调整相应的教学手段来改善后续教学效果.教学结束期,主要针对学生的学习体验、教学整体效果进行反馈,这样老师就可以把握教学的整体效果,不断改进教学过程中的不足.调查问卷对问题的设置要科学合理,能够全面提供教师所需的信息,另外,还要对问卷结果进行汇总分析,从整体上了解教学效果.

3.运用信息化教学平台.除了与学生进行面对面的交流,还要发挥信息化平台的优势,多渠道与学生保持沟通.首先是地方综合类大学的网络教学资源库,教师可以把最新的网络教学资源上传到其中,便于学生随时下载.其次,地方综合类大学的学业导师网络平台,是另一个学生与老师有效沟通的教学平台,学生可以在课下随时通过网络平台与老师进行交流,简单快捷,这也是学生们比较喜欢的一种沟通方式.此外,教师还可以留下E-mail和手机微信,通过这些现代化通信方式随时与学生保持沟通,随时掌握学生的学习情况,对学生进行有效的指导.

(三)组织多种社会实践活动,搭建就业平台

地方综合类大学所培养出来的学生主要承担着为地方经济服务的重任.因此,环境微生物学实验课程一定要本着走出课堂的理念,密切接触地方企业,让学生毕业后能够更好地适应社会工作.比如一些参观实验,笔者带学生去城市周边的污水处理厂,让学生们更好地了解所学的环境微生物学基础实验课程在实际污水处理厂运行中所起的作用,城市污水处理厂里的许多员工也是学生们的校友,通过面对面的沟通,既能让学生们感到亲切,又能激发他们的学习热情.

在大学校园里一般有针对大学生实践所设立的各种科研项目,例如一些实验室开放项目或者大学生创新创业训练项目等,教师们可以灵活设置一些环境微生物学的创新实验,鼓励学生以此为基础,去申报相关的科研项目.学生们感觉所学的环境微生物学实验的知识能够马上得到运用,自然会更加重视课堂所学的内容.一般而言,学生们对自己所申报的项目,主动性会大大提高,以极大的热情来设计实验、发现问题以及解决问题,另外,学生在完成科研项目的过程中,还会涉及环境微生物实验的相关操作,这实际上也是对课堂上所训练的实验操作技能的一种巩固.笔者就开设了以微生物一体化反应器处理废水为题的创新实验,让学生去设计反应器,调试工艺运行参数,并带领相关学生成功申请到了国家大学生创新训练项目,教学收到了很好的效果.

此外,创新实验要更多地体现出地方特色.笔者设置了一些具有北方寒冷地区特色的实验,学生们对当地的气候条件非常熟悉,而北方寒冷地区冬季废水生物处理又恰恰是一个技术难题.一方面,这些创新实验中鲜明的地方特色能够激发学生们的兴趣,另一方面,这些难题的攻克也能为未来地方经济发展服务.创新实验还可以与当地企业紧密联系.随着国家对环境保护的重视,环境标准日益严格,许多企业传统的生产工艺,已不能够满足日益严格的环境标准,因此,企业生产技术的改造对于环境人才的需求也日益迫切.教师可以把企业的迫切需求设置为创新实验,让学生们能够更好地发挥创新能力,真正做到学有所用.一些在实验项目中表现优异的学生,毕业后能够直接到所合作的单位就业.这样,学好一门环境微生物学的基础实验课程也能够在一定程度上解决就业问题,学生们会更加重视对于课程的学习.

三、结语

环境微生物学实践教学模式改革应该是全方位的、动态的,遵循环境微生物学实践教学模式改革的原则,核心是要以学生为主体,充分调动学生学习的主动性和积极性,并结合地方综合类高校的基础条件和地方特色经济的发展形势,提高学生严谨求实的科学素质,培养学生独立开展科学实验的能力,从而为地方经济社会发展输送真正的实用性、技术性创新人才.

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