楊統(tǒng)一，田園，師一粟，陳晨，商丹紅

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卓越工程師背景下環(huán)境微生物實驗教學改革

楊統(tǒng)一，田園，師一粟，陳晨，商丹紅

（江蘇科技大學 環(huán)境與化學工程學院，江蘇 鎮(zhèn)江 212018）

探討了卓越工程師背景下微生物實驗的教學改革實踐，從改革實驗教學目標、優(yōu)化實驗課程設置和改進教學方法等3方面對環(huán)境工程微生物實驗課程進行了一系列教學改革嘗試，以培養(yǎng)大學生的自主創(chuàng)新能力和工程實踐能力．

環(huán)境工程微生物實驗；實驗教學改革；卓越工程師

環(huán)境工程微生物實驗課程是高等教育中環(huán)境科學和環(huán)境工程等專業(yè)的專業(yè)基礎課，在大部分院校中作為環(huán)境工程微生物學的課內(nèi)實驗，掌握必要的環(huán)境工程微生物學實驗能力對從事環(huán)境工程相關工作具有重要的支撐意義[1-2]．為了貫徹落實《國家中長期人才發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》，教育部提出“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”，促進我國由工程教育大國向工程教育強國轉變，培養(yǎng)具有較強創(chuàng)新能力和工程實踐能力的各類型工程技術人才，為國家走新型工業(yè)化發(fā)展道路，建設創(chuàng)新型國家和人才強國戰(zhàn)略服務．

江蘇科技大學作為第二批入選教育部卓越工程師培養(yǎng)計劃的高校，在新的培養(yǎng)要求下，調(diào)整各工科專業(yè)人才培養(yǎng)方案和課程設置．其中，實驗課程教學改革創(chuàng)新是卓越工程師培養(yǎng)的一個重要內(nèi)容，要以培養(yǎng)卓越工程師為目的，改革各工程專業(yè)的課程設置．原來環(huán)境工程微生物學培養(yǎng)方案中，實驗作為課內(nèi)實驗，內(nèi)容側重于操作性及驗證性，既沒有與工程實踐聯(lián)系起來，又缺乏環(huán)境工程專業(yè)特點[3-5]．當前環(huán)境工程微生物實驗課程在教學過程中多應用先講述、演示，學生再模仿的教學方式，學生的積極性較低，更難培養(yǎng)他們的自主創(chuàng)新能力．針對這些問題，對環(huán)境工程微生物實驗課程進行改革，取得了較好的教學效果．

1　改革教學目標

環(huán)境微生物學實驗教學改革之前，微生物學實驗是環(huán)境工程微生物學課內(nèi)的一部分，教學目標是通過實驗環(huán)節(jié)使學生掌握微生物的形態(tài)、細胞結構及其功能，強化學生的微生物理論和基礎知識，學習與掌握微生物研究所必需的基本實驗操作技能，如微生物的形態(tài)觀察、細菌染色和分離與培養(yǎng)技術等技能．在培養(yǎng)卓越工程師方案改革的背景下，微生物學實驗從環(huán)境工程微生物學中獨立出來，單獨設課，相應教學目標也進行一定的改革．由原來單純的加深理論課學習轉變成將環(huán)境微生物學基礎理論部分與工程實踐操作環(huán)節(jié)緊密結合，使學生掌握解決微生物在污水處理工程等實踐中出現(xiàn)的問題的能力，加深對環(huán)境工程微生物學基礎理論知識的理解，把理性知識與感性認識有機地結合統(tǒng)一，培養(yǎng)學生具有一定的工程實踐能力、探究性研究能力和創(chuàng)新性思維能力，為學生今后進行與環(huán)境科學和工程有關的研究打下基礎．

2　改革教學內(nèi)容

2.1聯(lián)系工程實踐，調(diào)整實驗課程內(nèi)容

在教育部培養(yǎng)卓越工程師的要求下，學校提出改革本科教育人才的培養(yǎng)模式．環(huán)境工程微生物學實驗從環(huán)境工程微生物學中獨立出來，在16學時內(nèi)開設5個實驗（見表1），實驗內(nèi)容從一般簡單的驗證實驗，調(diào)整為操作實驗和工程實踐實驗相結合，使學生在工程實踐中能對所學的內(nèi)容融會貫通，達到培養(yǎng)學生的自主創(chuàng)新能力和工程實踐能力的目的．

表1　環(huán)境工程微生物實驗課程改革前后教學內(nèi)容對比

調(diào)整后的環(huán)境工程微生物學實驗項目——污水生物處理過程中微生物的觀察與簡單分析中涉及到活性污泥微生物的觀察，與污水處理工程有密切關系．實驗前要到污水處理廠采集處理工藝中的污泥，實驗中學生憑借已學的知識去發(fā)現(xiàn)、解決工程實踐中的實際問題．通過這個實驗內(nèi)容，學生把環(huán)境微生物形態(tài)學方面的理論知識和工程實踐能力結合起來，培養(yǎng)他們理論聯(lián)系實際的能力．且該實驗是探究性的，之前沒有答案，要較好地完成該實驗需要具備豐富的想象力及良好的知識遷移能力，需要較強的創(chuàng)新意識和思維能力，這是通過實驗培養(yǎng)運用知識的能力的體現(xiàn)．通過多層次的實驗教學，幫助學生將知識融會貫通，從中感受、理解知識產(chǎn)生和發(fā)展的過程，對培養(yǎng)、形成創(chuàng)新思維的能力大有幫助，同時可以進一步提高學生的觀察能力、分析問題和解決實際問題的能力．

2.2建立開放選修實驗項目，拓展探索性實驗能力

環(huán)境微生物實驗課程對很多學生，特別是有意愿深入研究的學生還是遠遠不夠的．很多具有強烈的求知欲望學生需要通過探索性實驗，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力和實踐能力．在卓越工程師培養(yǎng)要求下，嘗試利用周末等課余時間開設多項32學時的開放選修實驗．開放選修實驗是在本科實驗室具備開設能力的前提下，在原來實驗室場地中，由學校教務處提供專項經(jīng)費，教師申報不同的實驗項目，實驗時間靈活，每個實驗項目經(jīng)費800元，一般6~8名學生選擇一項，且每名學生都要選擇一個感興趣的實驗項目．考核時按照實驗報告和實驗心得總結2項內(nèi)容評定，合格的學生可以獲得2個第二課堂學分，這是本科培養(yǎng)方案的一部分．通過開放選修實驗，學生可以拓展實驗內(nèi)容，進行研究性和探索性實驗，這樣不但更全面地提高了學生的綜合運用能力、創(chuàng)新能力和動手能力，也促進他們對微生物基礎知識有更深入的理解．同時，不同項目的開放選修實驗，也為因材施教提供了機會，使學生可以對感興趣的課題深入研究．經(jīng)過培養(yǎng)，很多學生對環(huán)境微生物產(chǎn)生濃厚的興趣，并且有的實驗小組將結果整理成研究論文發(fā)表．

3　改進教學方法

多媒體教學是隨著計算機技術的發(fā)展而興起的一種教學方式，它融文字、圖像、動畫和聲音等為一體，在加強環(huán)境工程微生物實驗教學中發(fā)揮著重要的支撐作用[6-9]．這是因為多媒體教學不但能很好地解決傳統(tǒng)微生物實驗教學中出現(xiàn)的問題，還可以使實驗課教學變得更加形象，更具有趣味性．根據(jù)實驗內(nèi)容制作了精美、簡潔的多媒體課件，其中包含大量的微生物顯微圖片、規(guī)范的實驗操作錄像片等．但多媒體教學也存在不足之處，在環(huán)境工程微生物學實驗教學上主要表現(xiàn)在2個方面：一是互動效果差，教學內(nèi)容是單向的傳遞，教師應該有針對性地插入講解、引導，增加互動性；二是播放速度快，學生沒有足夠的時間深入思考，而是被動地接受知識，印象不深，教師應適時提問及提醒關鍵點．

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)及云計算等新一代信息技術的快速普及，以微課為代表的教育教學新應用逐漸引起了廣大教師關注．微課一般是以闡釋某一知識點為目標，以短小精悍的在線視頻為表現(xiàn)形式，以學習或教學應用為目的的在線教學視頻．為了取得更好的實驗教學效果，針對一些實驗過程的難點和重點，制作多個形式多樣的微課視頻，使學生可以存儲在手機中，利用碎片化的課余時間來學習實驗中的難點和重點，從而取得較好的教學效果．

4　建立完善的考核制度

目前，江蘇科技大學環(huán)境工程微生物學實驗已經(jīng)獨立設課，課時為16學時．原來作為環(huán)境工程微生物課內(nèi)實驗時只考核實驗報告，而沒有涉及到考核實驗操作過程及實驗原理掌握情況的評價，這種考核方式不利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力．作為獨立的實驗課程，微生物學實驗的成績考核分為3大部分：平時成績（20%）、實驗報告（預習報告＋實驗報告）和綜合成績（40%）及期末實驗考試成績（40%）．平時成績主要考查學生的出勤情況以及課堂中實驗操作的熟練程度；預習實驗報告成績可以用來考查學生預習情況以及對實驗的整體把握；期末實驗考試考核內(nèi)容則包括實驗基礎理論、基本實驗操作技能及實驗室相關安全知識．在微生物實驗教學考核改革中，使考核內(nèi)容涵蓋了從平時課堂表現(xiàn)、預習實驗報告到實驗原理及實驗現(xiàn)象背后原理的考核等．這些完整的考核評價制度提高了學生的學習積極性，鍛煉他們的實踐能力，有利于卓越工程師的培養(yǎng)．

5　結語

在教育部提出培養(yǎng)“卓越工程師”的背景下，為了提高學生的自主創(chuàng)新能力和工程實踐能力，對環(huán)境工程微生物學實驗教學進行了一系列改革．通過改革，提高了學生的探索性實驗設計能力、動手能力及工程實踐能力，同時也提高學生的學習興趣和學習效果．

[1] 顏守保，王順昌，仝倩倩，等．微生物學實驗教學改革和實踐研究[J]．安徽農(nóng)業(yè)科學，2014，42（13）：4156-4157

[2] 孔芳，薛正蓮，楊超英，等．環(huán)境工程微生物學實驗教學改革[J]．高師理科學刊，2016，36（1）：97-99

[3] 賈震虎．特色專業(yè)背景下微生物實驗教學改革探索[J]．實驗室科學，2011，14（6）：25-27

[4] 陳俊華，劉磊，王艷，等．環(huán)境工程專業(yè)微生物學實驗教學改革探索[J]．高等建筑教育，2015，24（6）：152-155

[5] 王國惠．環(huán)境工程微生物學實驗教學改革研究[J]．微生物學通報，2005，32（2）：144-145

[6] 李霜，王浩綺，周華，等．科研設計性大實驗在微生物學實驗教學中的應用[J]．微生物學通報，2009，36（1）：134-136

[7] 王士芬，施鼎方，唐賢春，等．環(huán)境工程微生物學實驗教學的改革實踐[J]．中國大學教學，2009（2）：79-80

[8] 潘少兵，孫慧群．環(huán)境工程微生物學實驗教學內(nèi)容優(yōu)化研究[J]．中國微生態(tài)學雜志，2010，22（9）：841-842

[9] 王亞楠，程殿林，叢培江，等．微生物工程實驗教學中培養(yǎng)學生綜合素質(zhì)的實踐[J]．微生物學雜志，2010，30（6）：104-106

Teaching reform of microbiology experiment for environmental engineering under the background of excellent engineer

YANG Tong-yi，TIAN Yuan，SHI Yi-su，CHEN Chen，SHANG Dan-hong

（School of Environmental and Chemical Engineering，Jiangsu University of Science and Technology，Zhenjiang 212018，China）

Discussed microbiology experiment teaching reform and practice under the background of excellent engineer，and a series teaching reform were carried out on the microbiology experiment course of environmental engineering from three aspects of reform teaching objectives，optimizing the experimental curriculum and improving teaching methods，which can cultivate ability of independent innovation and engineering practice of students．

microbiology experiment for environmental engineering；teaching reform of experimental；excellent engineer

1007-9831（2016）09-0090-03

Q93∶G642.0

A

10.3969/j.issn.1007-9831.2016.09.026

2016-07-12

江蘇省江蘇科技大學《環(huán)境工程微生物學》教學改革示范課程建設項目（1112021401）

楊統(tǒng)一（1980-），男，江蘇鎮(zhèn)江人，講師，博士，主要從事環(huán)境工程微生物學方面的研究. E-mail：tongyi@just.edu.cn