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關(guān)于環(huán)境工程微生物學(xué)實(shí)驗教學(xué)改革實(shí)踐的特點(diǎn)的論文
實(shí)驗教學(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)踐是認識的先導，又是檢驗認識的標準。通過(guò)實(shí)驗教學(xué)，使學(xué)生更好地接受理論知識，并鞏固和加深對理論知識的理解和掌握m。環(huán)境微生物學(xué)是一門(mén)技術(shù)性很強的實(shí)驗學(xué)科，其實(shí)驗技術(shù)在學(xué)科發(fā)展中占據著(zhù)突出的位置。作為環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)基礎必修課�！碍h(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，具有極強的實(shí)踐性和應用性。環(huán)境工程微生物學(xué)實(shí)驗課是理論課的延伸，實(shí)驗教學(xué)是加深學(xué)生對理論知識的理解，培養學(xué)生實(shí)踐技能，提高學(xué)生獨立操作能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力的—個(gè)重要環(huán)節。因此，加強環(huán)境工程微生物學(xué)實(shí)驗教學(xué)的改革研究，對學(xué)生掌握基本實(shí)驗技能，深刻理解微生物在污染治理中的作用，掌握環(huán)境中微生物污染調查的技術(shù)和方法，提高學(xué)生的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)及培養創(chuàng )新人才等方面都具有非常重要的意義。
我校自1998年開(kāi)始面向全國招收環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)的本科生，為了適應環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)開(kāi)展了環(huán)境微生物實(shí)驗課教學(xué)，近年來(lái)我們對環(huán)境工程微生物的實(shí)驗教學(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)驗教學(xué)效率，培養具備理論知識扎實(shí)、動(dòng)手能力強的大學(xué)畢業(yè)生。
1實(shí)驗教學(xué)改革
l.1實(shí)驗課程的設置
環(huán)境工程微生物學(xué)實(shí)驗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)驗項目2個(gè)。實(shí)驗內容較少，教學(xué)方式單學(xué)生缺乏足夠的實(shí)驗訓練，不能充分掌握實(shí)驗技能，在后續的實(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)驗技能，加深學(xué)生對環(huán)境工程微生物學(xué)的認識，2007年開(kāi)始將“環(huán)境工程微生物學(xué)實(shí)驗”獨立成為環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)必修課，共16學(xué)時(shí)，1學(xué)分。
1.2修訂教學(xué)內容
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(zhuān)業(yè)特點(diǎn)，實(shí)驗內容的選擇要做到既能培養學(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)踐中的應用。例如，培養基的制備、器皿及培養基的滅菌、顯微鏡的操作、微生物的染色及觀(guān)察、微生物的培養及分離等實(shí)驗內容是必不可少的，這些都是微生物實(shí)驗最基本的操作，學(xué)生必須扎實(shí)掌握，但在實(shí)驗微生物種類(lèi)的選擇上也要照顧到環(huán)境工程中的重要微生物，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(lèi)、原生動(dòng)物和微型后生動(dòng)物等，本人自2007年起，對環(huán)境工程微生物學(xué)實(shí)驗教學(xué)不斷完善，及時(shí)更新實(shí)驗教學(xué)內容，加大實(shí)驗知識和實(shí)驗技術(shù)的傳授，同時(shí)將教師的科研項目引入實(shí)驗教學(xué)。將實(shí)驗項目拓展到8個(gè)，并出版校內講義《環(huán)境工程微生物學(xué)實(shí)驗技術(shù)》，作為實(shí)驗指導教材；2011年9月，將實(shí)驗教學(xué)內容進(jìn)一步修改完善，出版了校內講義《環(huán)境工程微生物學(xué)實(shí)驗技術(shù)》（修訂版)，將環(huán)境工程微生物實(shí)驗項目增加到10個(gè)，并增加綜合性實(shí)驗項目；設計了“環(huán)境工程微生物學(xué)”實(shí)驗內容、實(shí)驗項目、學(xué)時(shí)數和實(shí)驗類(lèi)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、編寫(xiě)報告的教學(xué)方法，將實(shí)驗教學(xué)貫穿到實(shí)驗準備、實(shí)驗過(guò)程、編寫(xiě)報告、實(shí)驗考試等全過(guò)程。
傳統的實(shí)驗課程教學(xué)方法是由實(shí)驗教師幫助學(xué)生完成很大一部分準備工作，學(xué)生只是按教師的講解和實(shí)驗手冊的步驟進(jìn)行操作。我們在環(huán)境工程微生物實(shí)驗教學(xué)中，要求學(xué)生提前預習實(shí)驗指導書(shū)并寫(xiě)出預習報告(包括實(shí)驗目的、原理、儀器、材料、步驟等)，做到對所做實(shí)驗心中有數。實(shí)驗過(guò)程中從準備實(shí)驗器材、配置試劑到實(shí)驗結束每一步都由學(xué)生自己動(dòng)手，教師只起到輔助、監督和示范作用。每個(gè)實(shí)驗都設置有相關(guān)思考題，學(xué)生帶著(zhù)這些問(wèn)題進(jìn)行實(shí)驗，實(shí)驗課程中進(jìn)行討論、驗證或課后進(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)生對它的感性認識不多，這使許多有關(guān)微生物的概念變得抽象、難以理解。在實(shí)驗教學(xué)中，有目的地引入視頻實(shí)驗教學(xué)等多媒體教學(xué)方法，可以增加實(shí)驗教學(xué)的直觀(guān)性和趣味性。采用視頻教學(xué)短片，向學(xué)生展示基本的實(shí)驗操作，以及相關(guān)實(shí)驗技術(shù)的發(fā)展及其在生產(chǎn)或科研中的應用，通過(guò)屏幕清晰形象準確地展現每一個(gè)步驟，如無(wú)菌操作技術(shù)，微生物的分離和培養技術(shù)，消毒滅菌技術(shù)，斜面、液體、平板接種培養方法等。采用多媒體進(jìn)行實(shí)驗教學(xué)，具有形象、生動(dòng)、信息量大的優(yōu)點(diǎn)，結合教師在實(shí)驗過(guò)程中的講授和示范，使學(xué)生可以更好地掌握實(shí)驗操作技巧，實(shí)驗操作更加規范。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)驗的多媒體教學(xué)課件，建立了環(huán)境工程微生物圖庫，完成了課程試題庫建設，該網(wǎng)站成為適合學(xué)生自學(xué)的網(wǎng)絡(luò )平臺。
1.5有效的考核和評價(jià)方式
建立了一套有效的考核方法。實(shí)驗課程考試方式是綜合考核(實(shí)驗+閉卷考試)，實(shí)驗主要考核項目有預習情況、操作情況、數據的記錄及處理、實(shí)驗報告的質(zhì)量等，該部分占考核成績(jì)的70%。閉卷考試主要考核實(shí)驗涉及到的知識點(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)驗教學(xué)改革實(shí)踐的特點(diǎn)
2.1讓學(xué)生參與實(shí)驗準備的全過(guò)程
實(shí)驗室的前期準備工作很重要，工作量要比實(shí)驗課程多許多。讓學(xué)生參與到前期準備工作中，不但要認真預習實(shí)驗內容，還要準備實(shí)驗所需的材料。實(shí)驗課分組進(jìn)行，每組實(shí)驗結束后，做好后續整理工作，比如微生物生長(cháng)量的測定和生長(cháng)曲線(xiàn)繪制實(shí)驗，測試完畢要將實(shí)驗菌種和器材進(jìn)行滅菌后清洗，然后每組分別準備出下一個(gè)實(shí)驗自己小組所需的器材，要對培養皿、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)習到完整的微生物實(shí)驗操作技術(shù)。
2.2及時(shí)更新實(shí)驗教學(xué)內容
微生物學(xué)和環(huán)境科學(xué)知識的更新推動(dòng)著(zhù)環(huán)境工程微生物學(xué)不斷向前發(fā)展，實(shí)驗技術(shù)和方法也在不斷改進(jìn)。隨著(zhù)生物工程技術(shù)的發(fā)展，現代生物技術(shù)如基因重組、PCR技術(shù)也在環(huán)境工程得到應用，但是傳統的實(shí)驗教學(xué)對這些實(shí)驗技術(shù)在環(huán)境工程中運用很少涉及，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和操作技術(shù)，我們及時(shí)更新實(shí)驗內容，將分子生物學(xué)的部分內容寫(xiě)進(jìn)教材，如2011年進(jìn)行實(shí)驗教材的改編時(shí)，將電泳、凝膠成像、PCR基因擴增等實(shí)驗引入到實(shí)驗教學(xué)中。
2.3增強不同實(shí)驗間的連貫性
過(guò)去實(shí)驗內容多為孤立、連貫性不強的項目，各實(shí)驗之間的內容重復較多，學(xué)生難以系統地把握微生物學(xué)實(shí)驗，對此，我們調整了實(shí)驗內容，將原來(lái)獨立設置的實(shí)驗內容整合到一起，形成具有一定連續性的實(shí)驗體系，比如培養基的配制和滅菌(實(shí)驗一)培養出的微生物可進(jìn)行觀(guān)察細菌的形態(tài)結構和染色練習(實(shí)驗二)，微生物的分離和純化(實(shí)驗三)后的微生物進(jìn)行數量和大小測定(實(shí)驗四)以及生長(cháng)曲線(xiàn)的測定(實(shí)驗五)。在這個(gè)環(huán)環(huán)相扣的實(shí)驗體系中，有利于培養學(xué)生嚴謹的學(xué)習態(tài)度和實(shí)事求是的工作作風(fēng)，有利于培養學(xué)生獨立思考、探索和發(fā)現問(wèn)題、分析問(wèn)題以及解決問(wèn)題的能力，也可以系統培養學(xué)生的邏輯思維，并使之形成一種良好的思維慣性，對學(xué)生在日后的學(xué)習或工作中的創(chuàng )造，都有著(zhù)積極的作用。
2.4結合多媒體實(shí)驗教學(xué)、更直觀(guān)展現實(shí)驗內容
環(huán)境工程微生物學(xué)實(shí)驗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雜性和多樣性，應用傳統的實(shí)驗教學(xué)方法不便于更好地展示微生物的形態(tài)結構、動(dòng)態(tài)變化過(guò)程，針對這點(diǎn)我們在多媒體課件中放入大量宏觀(guān)及微觀(guān)圖片，并建立了污水處理指示性微生物圖庫，從而更直觀(guān)更豐富的反應微生物的形態(tài)特征，使學(xué)生更好的掌握實(shí)驗知識。
2.5增加創(chuàng )新性實(shí)驗項目，培養創(chuàng )造性思維能力
高等學(xué)校實(shí)驗室是“知識創(chuàng )新的源頭，人才培養的基地”。增加本科生科技創(chuàng )新實(shí)驗項目，是為了有效利用和挖掘實(shí)驗室資源條件，充分發(fā)揮實(shí)驗室在實(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)驗室參加實(shí)驗，提供更多的實(shí)踐機會(huì )，活躍學(xué)生的第二課堂，使學(xué)生更好地掌握和鞏固專(zhuān)業(yè)知識，提高其動(dòng)手能力和創(chuàng )新實(shí)踐能力，培養學(xué)生創(chuàng )新思維，為日后從事科學(xué)研究工作奠定較為堅實(shí)的基礎。創(chuàng )新性實(shí)驗項目把實(shí)驗的主動(dòng)權交給學(xué)生，學(xué)生在教師有限的啟發(fā)引導下，綜合運用所學(xué)知識，項目選題、實(shí)驗設計、項目實(shí)施、結果處理、項目報告評審等均由學(xué)生解決。創(chuàng )新性實(shí)驗的目的是進(jìn)一步培養設計實(shí)驗和創(chuàng )造性思維的能力，所以在實(shí)驗項目的安排原則上不做范圍的限制，只要是實(shí)驗室條件滿(mǎn)足就予以安排，創(chuàng )新性實(shí)驗結束后指導教師和學(xué)生一起總結實(shí)驗，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)沼氣工藝參數優(yōu)化試驗研究等；2010年的科技創(chuàng )新項目：2-MIB降解菌的生理生化特性的研究、復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)項目由3-5名本科生，1名指導教師組成。學(xué)生自由組織，編寫(xiě)項目申請書(shū)，提交申請，申請通過(guò)后實(shí)驗室提供場(chǎng)地和實(shí)驗材料，項目完成后進(jìn)行答辯驗收，驗收由3-5名評委進(jìn)行，優(yōu)秀的項目可以獲得一定的獎勵。
2.6完善的考核手段
合理的考核方法對學(xué)生的學(xué)習能起到積極的督促作用。相當一部分學(xué)生存在對實(shí)驗技能不夠重視的傾向，他們在實(shí)驗中不認真操作，基本技能掌握不好，但卻可以寫(xiě)出很好的實(shí)驗報告。為克服這種不良傾向，我們在本課程中建立了一套有效的考核手段，除了實(shí)驗操作+實(shí)驗報告成績(jì)（占70%)，環(huán)境工程微生物學(xué)實(shí)驗還增加了閉卷考試(占30%)，將實(shí)驗中的重要內容或者操作的關(guān)鍵點(diǎn)靈活轉化為試題的形式進(jìn)一步進(jìn)行考核，有利于加深學(xué)生對實(shí)驗關(guān)鍵點(diǎn)的掌握。
3實(shí)驗教學(xué)改革的成效
通過(guò)對實(shí)驗內容的不斷改進(jìn)，實(shí)驗教學(xué)環(huán)節的優(yōu)化以及考核評價(jià)體系的優(yōu)化，減少了重復操作，豐富了實(shí)驗內容，提高了實(shí)驗效率，加深了學(xué)生對專(zhuān)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)驗技能，增強了科研意識及專(zhuān)業(yè)信心，通過(guò)實(shí)驗環(huán)節和考核方式的改革，培養了學(xué)生嚴謹求實(shí)、一絲不茍的工作作風(fēng)，為今后的工作打下了堅實(shí)的基礎。
從2007年至2012年，環(huán)境工程微生物學(xué)實(shí)驗教學(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3年來(lái)環(huán)境工程微生物學(xué)實(shí)驗教學(xué)在本科教學(xué)網(wǎng)評中排名前10%。2010-2011年，“環(huán)境工程微生物學(xué)”成為校第五批優(yōu)秀課程建設項目，2012年11月，環(huán)境工程微生物學(xué)實(shí)驗教學(xué)改革項目被評為我校第十屆實(shí)驗技術(shù)成果獎二等獎。為了配合環(huán)境工程微生物學(xué)實(shí)驗教學(xué)改革，出版了2本配套講義和1本普通高等教育“十一五”國家級規劃教材，分別是《環(huán)境工程微生物學(xué)實(shí)驗技術(shù)》(2007版和2011版，校內講義)和《環(huán)境工程微生物學(xué)》。
4結語(yǔ)
環(huán)境工程微生物學(xué)實(shí)驗教學(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，目前國內文獻或會(huì )議報道的環(huán)境微生物學(xué)實(shí)驗教學(xué)改革有讓學(xué)生盡量多的參與實(shí)驗準備過(guò)程、完善教學(xué)內容、增強實(shí)驗連貫性、增加綜合性實(shí)驗的比重、結合多媒體教學(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)驗操作+閉卷考試)，將分子生物學(xué)的內容引入到環(huán)境工程微生物實(shí)驗教學(xué)中，進(jìn)一步適應目前環(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)驗項目?jì)热�，極大地提高了學(xué)生的科研能力。
通過(guò)對環(huán)境工程微生物學(xué)實(shí)驗教學(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)驗的內容安排更加合理、科學(xué)。學(xué)生通過(guò)實(shí)驗熟練地掌握了各項基本技能，同時(shí)促進(jìn)了對環(huán)境工程微生物學(xué)理論知識的學(xué)習與理解，為他們從事后續環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習以及從事科研工作打下了很好的基礎。
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