关于环境微生物学实验教学改革的几点想法

2012-03-19黄玉茜孙军德刘灵芝肖亦农

微生物学杂志 2012年6期

黄玉茜，韩梅，孙军德，刘灵芝，肖亦农

(沈阳农业大学土地与环境学院，辽宁沈阳 110866)

环境微生物学是把微生物学的理论、技术和方法应用于环境污染治理和环境保护方面，并与农业微生物、工业微生物和医学微生物等学科相互渗透交叉，但又彼此独立的一门综合性较强的边缘学科。作为环境工程、环境科学等专业的基础主干课，其实验内容是理论课的重要组成部分［1-2］。环境微生物学实验是一门实践性及应用性很强的学科，其独特的研究方法和手段已广泛地渗透到现代生命科学的各个领域，是环境类专业中十分重要的基础实验课［3］。高等教育改革一直是高校教育者探索的课题，作为高等教育改革的重要组成部分—实验教学的改革，也在各高校中轰轰烈烈地进行着［4］。但由于历史原因，实验教学存在较多问题，因此其改革可以说是一项复杂的工程，它涉及到师资队伍、教学内容、教学方法和考核方式等多方面的工作［5］。本文结合本单位的实际工作情况，总结了目前环境微生物学实验教学现状，并对实验课改革提出几点想法，以期达到提高实验课教学效果的目的。

1 环境微生物学实验教学现状

1.1 实验技术队伍构成不合理

目前高校实验技术队伍虽然担负着沉重的实验教学任务，但存在着学历普遍较低、知识结构陈旧、理论水平不高、进修培训少等问题，大多只能完成一般性的常规实验教学任务。实验技术队伍中高学历、高职称的比例偏小，几乎没有学科带头人参与实验教学工作。整个实验师资队伍层次偏低、实力不足。而实验室人员职称评定不被重视、工资待遇较低、进修培训机会较少的现状，不但影响实验室人员业务水平的提高，也阻碍了高学历、高职称人员的流入。虽然上述问题早已被提出，也取得了一些改进，但一直没有得到很好的解决。

1.2 实验内容陈旧、教学方法落后

实验内容几十年一贯制的现象相当严重，陈旧的实验内容、落后的实验仪器设备，使学生浪费了不少时间去学习一些过时的实验技术，因而不利于他们了解和掌握现代的先进科学实验技术。

在教学方法上，传统的实验教学方法多为验证性的，一般学生在实验前对结果已知，只是按实验指导书或教师的要求，使用规定的仪器或设备完成规定的实验内容，然后，按规定的格式完成实验报告，这种单一的实验教学模式影响了学生积极参与实验的兴趣，对学生创新能力的培养也是极为不利的。

1.3 实验考核制度单一化

一直以来由于受实验教学从属于理论教学的影响，环境微生物学实验考核制度没有得到足够的重视，考核主要是“重结果，轻实践”。长期形成的只凭实验报告给出实验成绩的方法，难以调动学生的积极性，使学生养成了只重视实验报告的习惯。有些学生甚至编造实验数据，弄虚作假，不注重自己实验素质的提高，因此单纯根据实验报告来评定成绩，这种考核流于形式，不能反映学生的实际水平和教学效果［6-7］。

由此可见，以往的实验教学难以培养学生对实验的兴趣，无法调动教师授课和学生学习的主动性和积极性，不能真正培养学生的创新精神和创造能力。在课时逐渐减少，知识不断更新，环境问题日益突出和生物技术不断发展的今天，如何提高实验教学师资队伍的整体实力，巧妙安排实验课程，以提高学生实验的主动性和积极性，激发学生开放性思维，培养学生灵活运用知识分析问题和解决问题的能力，是非常值得思考的问题。

2 环境微生物学实验教学改革的几点想法

2.1 加强实验教学队伍的整体实力，优化实验教学资源配置

要提高实验教学水平，人才是重要因素。加强实验教学队伍建设，首先要选拔具有高级技术职称的优秀教师担任实验教学带头人，作为实验教学的领头人应具有专业理论水平、丰富的实验教学经验和较强的科研管理能力;其次，要重点做好实验教学队伍的梯队建设工作，做到老中青教师的传帮带工作;第三、要注重提高实验教学队伍的业务水平，建立定期的进修制度，加强实验教师与其他院校的学术交流与协作;第四、由专门从事理论教学的部分教师定期轮流兼职实验教学，这是一种“多、快、好、省”地改进实验师资队伍结构的方法。这样有助于理论和实验教师之间的学术交流，避免有些理论教师只会纸上谈兵的现象发生。

实验室硬件建设是实验教学的物质基础，也是实验教学改革的必要条件。为使实验教学上规模，上水平必须要下大力气，多投资金，改变实验教学设备陈旧、落后、分散的状况。首先，要按照“适当引进、档次合理、配套实用”的原则，有计划、分步骤地对实验设备进行更新换代;其次，要规范实验室的管理制度，在合理使用和养护实验设备的前提下，提高实验设备的利用率，在有限的使用时间内充分发挥现有设备的效能［8］。

2.2 精心设计和优化实验教学内容，构建模块式实验课程知识体系

我院环境微生物学实验课程在本科三年级开设，仅有28学时，而环境微生物学涵盖的实验内容丰富，大纲要求具有一定的深度和广度，且和其他的课程存在交叉重叠，有的内容和其他的课程有所重复。因此在课时相对较少的情况下，必须在内容的选择上有所取舍，注重使学生掌握课程的精髓。作为一门专业基础实验课，过去的实验教学以内容单一的验证性实验为主。这些实验能巩固学生在理论课上所学的知识，并能使学生掌握一些基本的实验操作，有其合理的一面，但也存在实验内容陈旧重复等现象［9-10］。如在以往的实验教学中，将显微镜的使用单独作为一个独立的实验对学生进行讲授，但实际情况则是作为环境类专业的学生在其他课程的学习中已经掌握了显微镜的使用方法。随着实验条件和实验技术的不断改善，有一些实验内容也明显过时，如在以往的教学过程中，仍在讲授如何制作棉塞、包扎移液管和三角瓶等实验内容，而这些实验技术早已随着新的实验器材的应用而显得不合时宜。因此，对实验内容的进一步精炼至关重要。结合环境微生物学理论课内容调整实验课的内容，使其内容既要保证普通微生物学的基础实验，又要体现环境微生物学的特色，以培养学生微生物4项基本实验技术(显微镜观察、无菌操作、纯种分离和纯种培养)为核心，以精简系统为原则，按照多层次递进式教学模式，精心选择并逐步设计十余个实验，旨在培养学生的实验动手能力及初步的综合分析解决问题的能力。

模块式教学是近年来兴起的一种新的教学形式，它把整个课程教学体系，按照教学内容和教学目的的不同，分割成相对独立的不同单元，在单元内和单元之间可以围绕整体教学目标进行互动［11］。模块式教学比较灵活，可以根据学科发展趋势，增加新的教学内容。明确了实验教学目的，精炼了实验教学内容后，将环境微生物学实验的内容整合成3个模块:即基础性实验模块、综合性实验模块和设计性实验模块，构建起“以基础知识和基本技能为基本内容，以创新能力培养为核心内容”的实验教学新体系，使环境微生物学实验更具科学性和系统性。

2.2.1 基础性实验模块基础性实验模块由简单的验证与观察实验组成，内容涵盖了无菌操作技术、显微观察和测量技术、纯种分离和培养技术、微生物制片和染色技术等，由指导教师详尽地讲解、示范和指导学生掌握微生物学的基本实验操作。该模块强化学生基本实验技能，培养学生独立进行实验的能力，启发学生的创新意识。通过此模块的实验教学，使学生能够扎实系统地掌握环境微生物学研究的基本实验方法和技术手段，熟悉常规仪器的使用，使学生具有初步的独立自主实验能力［12］。

2.2.2 综合性实验模块综合性实验模块由2部分实验组成，即土壤中各类微生物分离、活菌计数、形态观察与纯化;水中大肠菌群的检测。该模块内容涵盖了基础性实验模块的全部实验技术，但又不是上一模块所学内容的简单重复，而是将各项实验内容有机地结合在一起，其目的在于使学生能够利用自己掌握的基本实验技术，对一既定的实验课题独立自主地进行分析和研究，进一步提高学生的学习和科研能力，使其整体性、系统性思维能力得到提高。

2.2.3 设计性实验模块设计性实验模块教学根据学生的兴趣自主选题，内容贴近生活、生产和研究的热点。在环境微生物监测实验设计时，学生可以选择最感兴趣的材料作为研究对象，对日常饮用水、饮料进行菌落总数测定;对纸币、公交卡、电脑键盘和鼠标等进行监测和评价;根据监测结果利用理化因素对微生物生长的影响选择相应的消毒和灭菌方法改善日常用品和环境的卫生状况。通过该模块的实验教学，使知识融入到生活中，点燃学生学习和探索知识的激情，并提高了动手能力及分析问题、解决问题的能力［13］。

2.3 积极推进实验教学方法和教学手段的改革

实验教学方法采取集中—分组—开放式教学相结合的方式。基础性实验模块主要采取集中教学，指导教师讲授和学生动手实验相结合，加强基本实验技能操作。综合性实验模块主要采取分组式教学，4～6名学生一组，学生在实验前充分预习，根据实验目的给出实验方案，经指导教师检查合格后进行实验，有利于培养学生的整体思维和团队合作能力。设计性实验模块主要采取开放式教学，实验时间和实验内容由学生自行选择，确定选题后学生通过查阅资料，自主设计实验方案，然后分组讨论各个方案的可行性，最终确定实验方案，列出实验所需耗材清单。指导教师对方案进行审阅，提出修改和补充意见，教师仅起到辅助作用，有利于培养学生自主学习能力［14］。

在传统的实验教学中，教师结合标本、切片、模型、挂图等形式进行讲解，学生独自使用显微镜观察，这种教学手段简单、枯燥、指导性和互动性差。现代实验教学中可以采用数码显微互动实验教学系统，该系统由2部分组成，即图像系统和双向语音交流系统。图像系统将教室中的所有显微镜连接在一起，从而实现显微镜画面的单一、分组实时显示，教师可以通过教师的显微镜和计算机输出系统通过大屏幕直接动态讲解每一张细菌涂片，并可以实现显微镜画面选择、图像处理、图像分析测量等功能。通过语音系统进行双向语音交流，可以针对全体学生，也可以针对某一学生，学生遇到问题可以随时通过呼叫系统进行呼叫，教师可以选择通话模式与学生进行交流，学生之间也可以进行分组交流。学生和教师均可以对各自显微镜中的视野进行拍照存储。显微镜中还装有LED指针系统，可在显微镜中指示图像，使需要讲解、讨论的内容一目了然，师生间的交流更直观更有效［15］。

2.4 细化考核内容，建立有效的实验考核模式

考核是检验教学效果的重要手段，科学的考核办法不仅能检验学生对理论知识的掌握程度和实际操作能力，更是促进学生认真做好实验、提高解决问题的能力、培养创新能力的有效手段。为了客观、公正、较全面衡量学生的微生物学实验知识、操作能力和综合素质水平，改变期末一次性的考核办法，建立多元实验考核方法，细化考核操作要点及评分细则，可以采用多方面、多角度和多层次的考核来综合评定实验成绩。实验考核内容包括实验态度、实验室常识、实验报告、实验操作技能、综合性实验答辩和设计性实验论文等方面。考核要点针对不同的实验模块有所侧重，基础性实验模块以操作考核为主，综合性实验模块以技能和答辩考核为主，设计性实验模块以实验论文撰写为主。实验成绩由平时成绩(20%)、实验技能综合实验成绩(30%)、设计性实验成绩(30%)和笔试成绩(20%)4部分组成。平时成绩由出勤率、实验报告、实验态度、实验纪律和协作精神4方面组成，每方面各占5%。实验技能综合实验考核，主要是对学生的各项基本操作技术进行考察，侧重于操作的熟练程度、动手能力和运用实验方法分析解决问题的能力测试。设计性实验主要从学生的设计方案思路及具体的实验操作、记录、结果和实验论文等方面综合评分。这种考核方式的实施，加强了学生对实验课的重视，避免了只根据实验报告作为考核标准的单一性和片面性，增强了实验考核的合理性、公平性和真实性，能够较全面客观地评价每一位学生的实际水平。

［1］李靖，周玉林，关杰.环境微生物学教学改革的探索与实践［J］.微生物学通报，2009，36(11):1766-1771.

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