關(guān)于環(huán)境工程微生物學實驗教學改革實踐的特點的論文
實驗教學是貫徹理論聯(lián)系實際教學原則的重要而有效的手段(教學方法)。實踐是認識的先導，又是檢驗認識的標準。通過實驗教學，使學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)境微生物學是一門技術(shù)性很強的實驗學科，其實驗技術(shù)在學科發(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”是生命科學和環(huán)境科學與工程的交叉學科，具有極強的實踐性和應用性。環(huán)境工程微生物學實驗課是理論課的延伸，實驗教學是加深學生對理論知識的理解，培養(yǎng)學生實踐技能，提高學生獨立操作能力、分析問題和解決問題能力的—個重要環(huán)節(jié)。因此，加強環(huán)境工程微生物學實驗教學的改革研究，對學生掌握基本實驗技能，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(diào)查的技術(shù)和方法，提高學生的專業(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年開始面向全國招收環(huán)境工程專業(yè)的本科生，為了適應環(huán)境工程專業(yè)開展了環(huán)境微生物實驗課教學，近年來我們對環(huán)境工程微生物的實驗教學進行了改革探索，目的是進一步提高環(huán)境工程微生物學實驗教學效率，培養(yǎng)具備理論知識扎實、動手能力強的大學畢業(yè)生。
1實驗教學改革
l.1實驗課程的設(shè)置
環(huán)境工程微生物學實驗2001-2006年之間是環(huán)境工程微生物學課程(36學時)的一部分，占其中的4學時，實驗項目2個。實驗內(nèi)容較少，教學方式單學生缺乏足夠的實驗訓練，不能充分掌握實驗技能，在后續(xù)的實踐及科研中感到比較吃力。
為了進一步提高學生的實驗技能，加深學生對環(huán)境工程微生物學的認識，2007年開始將“環(huán)境工程微生物學實驗”獨立成為環(huán)境工程專業(yè)的一門專業(yè)必修課，共16學時，1學分。
1.2修訂教學內(nèi)容
環(huán)境工程微生物學是微生物學的一個分支，具有突出的專業(yè)特點，實驗內(nèi)容的選擇要做到既能培養(yǎng)學生微生物學的基本操作技能，又要兼顧微生物在環(huán)境工程實踐中的應用。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)及分離等實驗內(nèi)容是必不可少的，這些都是微生物實驗最基本的操作，學生必須扎實掌握，但在實驗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，比如普通生物學中較少涉及環(huán)境工程微生物中比較重要的藻類、原生動物和微型后生動物等，本人自2007年起，對環(huán)境工程微生物學實驗教學不斷完善，及時更新實驗教學內(nèi)容，加大實驗知識和實驗技術(shù)的傳授，同時將教師的科研項目引入實驗教學。將實驗項目拓展到8個，并出版校內(nèi)講義《環(huán)境工程微生物學實驗技術(shù)》，作為實驗指導教材；2011年9月，將實驗教學內(nèi)容進一步修改完善，出版了校內(nèi)講義《環(huán)境工程微生物學實驗技術(shù)》（修訂版)，將環(huán)境工程微生物實驗項目增加到10個，并增加綜合性實驗項目；設(shè)計了“環(huán)境工程微生物學”實驗內(nèi)容、實驗項目、學時數(shù)和實驗類別等。
1.3改變教學方式
改變以往簡單的學生實驗、編寫報告的教學方法，將實驗教學貫穿到實驗準備、實驗過程、編寫報告、實驗考試等全過程。
傳統(tǒng)的實驗課程教學方法是由實驗教師幫助學生完成很大一部分準備工作，學生只是按教師的講解和實驗手冊的步驟進行操作。我們在環(huán)境工程微生物實驗教學中，要求學生提前預習實驗指導書并寫出預習報告(包括實驗目的、原理、儀器、材料、步驟等)，做到對所做實驗心中有數(shù)。實驗過程中從準備實驗器材、配置試劑到實驗結(jié)束每一步都由學生自己動手，教師只起到輔助、監(jiān)督和示范作用。每個實驗都設(shè)置有相關(guān)思考題，學生帶著這些問題進行實驗，實驗課程中進行討論、驗證或課后進一步查找資料來解決這些疑問。
1.4改革教學手段
微生物個體微小，學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。在實驗教學中，有目的地引入視頻實驗教學等多媒體教學方法，可以增加實驗教學的'直觀性和趣味性。采用視頻教學短片，向?qū)W生展示基本的實驗操作，以及相關(guān)實驗技術(shù)的發(fā)展及其在生產(chǎn)或科研中的應用，通過屏幕清晰形象準確地展現(xiàn)每一個步驟，如無菌操作技術(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。采用多媒體進行實驗教學，具有形象、生動、信息量大的優(yōu)點，結(jié)合教師在實驗過程中的講授和示范，使學生可以更好地掌握實驗操作技巧，實驗操作更加規(guī)范。因此，我們建立了環(huán)境工程微生物學課程網(wǎng)站，制作了環(huán)境工程微生物實驗的多媒體教學課件，建立了環(huán)境工程微生物圖庫，完成了課程試題庫建設(shè)，該網(wǎng)站成為適合學生自學的網(wǎng)絡(luò)平臺。
1.5有效的考核和評價方式
建立了一套有效的考核方法。實驗課程考試方式是綜合考核(實驗+閉卷考試)，實驗主要考核項目有預習情況、操作情況、數(shù)據(jù)的記錄及處理、實驗報告的質(zhì)量等，該部分占考核成績的70%。閉卷考試主要考核實驗涉及到的知識點及操作關(guān)鍵點，該部分占30%。
2環(huán)境工程微生物學實驗教學改革實踐的特點
2.1讓學生參與實驗準備的全過程
實驗室的前期準備工作很重要，工作量要比實驗課程多許多。讓學生參與到前期準備工作中，不但要認真預習實驗內(nèi)容，還要準備實驗所需的材料。實驗課分組進行，每組實驗結(jié)束后，做好后續(xù)整理工作，比如微生物生長量的測定和生長曲線繪制實驗，測試完畢要將實驗菌種和器材進行滅菌后清洗，然后每組分別準備出下一個實驗自己小組所需的器材，要對培養(yǎng)皿、試管、鑷子等消毒滅菌，配置各種試劑，這個過程使學生學習到完整的微生物實驗操作技術(shù)。
2.2及時更新實驗教學內(nèi)容
微生物學和環(huán)境科學知識的更新推動著環(huán)境工程微生物學不斷向前發(fā)展，實驗技術(shù)和方法也在不斷改進。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)境工程得到應用，但是傳統(tǒng)的實驗教學對這些實驗技術(shù)在環(huán)境工程中運用很少涉及，為了緊跟時代和學科發(fā)展的步伐，讓學生熟悉和掌握學科前沿新的理論知識和操作技術(shù)，我們及時更新實驗內(nèi)容，將分子生物學的部分內(nèi)容寫進教材，如2011年進行實驗教材的改編時，將電泳、凝膠成像、PCR基因擴增等實驗引入到實驗教學中。
2.3增強不同實驗間的連貫性
過去實驗內(nèi)容多為孤立、連貫性不強的項目，各實驗之間的內(nèi)容重復較多，學生難以系統(tǒng)地把握微生物學實驗，對此，我們調(diào)整了實驗內(nèi)容，將原來獨立設(shè)置的實驗內(nèi)容整合到一起，形成具有一定連續(xù)性的實驗體系，比如培養(yǎng)基的配制和滅菌(實驗一)培養(yǎng)出的微生物可進行觀察細菌的形態(tài)結(jié)構(gòu)和染色練習(實驗二)，微生物的分離和純化(實驗三)后的微生物進行數(shù)量和大小測定(實驗四)以及生長曲線的測定(實驗五)。在這個環(huán)環(huán)相扣的實驗體系中，有利于培養(yǎng)學生嚴謹?shù)膶W習態(tài)度和實事求是的工作作風，有利于培養(yǎng)學生獨立思考、探索和發(fā)現(xiàn)問題、分析問題以及解決問題的能力，也可以系統(tǒng)培養(yǎng)學生的邏輯思維，并使之形成一種良好的思維慣性，對學生在日后的學習或工作中的創(chuàng)造，都有著積極的作用。
2.4結(jié)合多媒體實驗教學、更直觀展現(xiàn)實驗內(nèi)容
環(huán)境工程微生物學實驗中的各種微生物需要在光學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(tǒng)的實驗教學方法不便于更好地展示微生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)、動態(tài)變化過程，針對這點我們在多媒體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，從而更直觀更豐富的反應微生物的形態(tài)特征，使學生更好的掌握實驗知識。
2.5增加創(chuàng)新性實驗項目，培養(yǎng)創(chuàng)造性思維能力
高等學校實驗室是“知識創(chuàng)新的源頭，人才培養(yǎng)的基地”。增加本科生科技創(chuàng)新實驗項目，是為了有效利用和挖掘?qū)嶒炇屹Y源條件，充分發(fā)揮實驗室在實施素質(zhì)教育中的重要作用，吸引學生利用課余時間到實驗室參加實驗，提供更多的實踐機會，活躍學生的第二課堂，使學生更好地掌握和鞏固專業(yè)知識，提高其動手能力和創(chuàng)新實踐能力，培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維，為日后從事科學研究工作奠定較為堅實的基礎(chǔ)。創(chuàng)新性實驗項目把實驗的主動權(quán)交給學生，學生在教師有限的啟發(fā)引導下，綜合運用所學知識，項目選題、實驗設(shè)計、項目實施、結(jié)果處理、項目報告評審等均由學生解決。創(chuàng)新性實驗的目的是進一步培養(yǎng)設(shè)計實驗和創(chuàng)造性思維的能力，所以在實驗項目的安排原則上不做范圍的限制，只要是實驗室條件滿足就予以安排，創(chuàng)新性實驗結(jié)束后指導教師和學生一起總結(jié)實驗，找出成功或者不足之處，使學生的創(chuàng)造性思維和分析解決問題能力得到提高。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(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。每個項目由3-5名本科生，1名指導教師組成。學生自由組織，編寫項目申請書，提交申請，申請通過后實驗室提供場地和實驗材料，項目完成后進行答辯驗收，驗收由3-5名評委進行，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生的學習能起到積極的督促作用。相當一部分學生存在對實驗技能不夠重視的傾向，他們在實驗中不認真操作，基本技能掌握不好，但卻可以寫出很好的實驗報告。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，除了實驗操作+實驗報告成績（占70%)，環(huán)境工程微生物學實驗還增加了閉卷考試(占30%)，將實驗中的重要內(nèi)容或者操作的關(guān)鍵點靈活轉(zhuǎn)化為試題的形式進一步進行考核，有利于加深學生對實驗關(guān)鍵點的掌握。
3實驗教學改革的成效
通過對實驗內(nèi)容的不斷改進，實驗教學環(huán)節(jié)的優(yōu)化以及考核評價體系的優(yōu)化，減少了重復操作，豐富了實驗內(nèi)容，提高了實驗效率，加深了學生對專業(yè)的了解，拓寬了他們的視野，提高了學生分析問題和解決問題的能力及實驗技能，增強了科研意識及專業(yè)信心，通過實驗環(huán)節(jié)和考核方式的改革，培養(yǎng)了學生嚴謹求實、一絲不茍的工作作風，為今后的工作打下了堅實的基礎(chǔ)。
從2007年至2012年，環(huán)境工程微生物學實驗教學改革探索進行了5年，取得了非常好的教學效果，連續(xù)3年來環(huán)境工程微生物學實驗教學在本科教學網(wǎng)評中排名前10%。2010-2011年，“環(huán)境工程微生物學”成為校第五批優(yōu)秀課程建設(shè)項目，2012年11月，環(huán)境工程微生物學實驗教學改革項目被評為我校第十屆實驗技術(shù)成果獎二等獎。為了配合環(huán)境工程微生物學實驗教學改革，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(guī)劃教材，分別是《環(huán)境工程微生物學實驗技術(shù)》(2007版和2011版，校內(nèi)講義)和《環(huán)境工程微生物學》。
4結(jié)語
環(huán)境工程微生物學實驗教學已進行了多年，很多學校也進行了不少教學改革探索，目前國內(nèi)文獻或會議報道的環(huán)境微生物學實驗教學改革有讓學生盡量多的參與實驗準備過程、完善教學內(nèi)容、增強實驗連貫性、增加綜合性實驗的比重、結(jié)合多媒體教學等。本論文的特點在于在環(huán)境工程微生物學教學改革中，增加了網(wǎng)上教學交流及多媒體教學的比重，采用了更加完善的考核方式(實驗操作+閉卷考試)，將分子生物學的內(nèi)容引入到環(huán)境工程微生物實驗教學中，進一步適應目前環(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)新性實驗項目內(nèi)容，極大地提高了學生的科研能力。
通過對環(huán)境工程微生物學實驗教學的不斷改革及實踐，我們看到環(huán)境工程微生物學實驗的內(nèi)容安排更加合理、科學。學生通過實驗熟練地掌握了各項基本技能，同時促進了對環(huán)境工程微生物學理論知識的學習與理解，為他們從事后續(xù)環(huán)境工程專業(yè)課程的學習以及從事科研工作打下了很好的基礎(chǔ)。
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