“层次一体化”教学模式在《环境工程微生物学实验》课程改革中的应用

鲍立宁，凌 琪，王 莉

(安徽建筑工业学院环境与能源工程学院，合肥230601)

实验教学是高等学校培养创新人才的重要教学环节，因此深化实验教学改革，提高实验教学效果是地方本科院校教学改革的重要内容［1，2］。《环境工程微生物学实验》是环境工程专业重要的专业基础课程之一，在培养计划中占有重要的地位，并且是多数高校环境工程专业研究生入学考试的专业课程之一。学生对该实验课程表现出极大地兴趣和热情，认为通过实验课程的学习，加深了对理论知识的理解、提高了实验操作技能、强化了无菌操作观念、培养了严谨求实的科学态度，受益匪浅。但学生又普遍反应实验课时不足，不能满足他们的学习需要;实验项目验证性多、综合性少、创新性几乎无，对学生的分析创新能力提高不大;实验课程中由于班容量较大、实验设备有限，每位学生无法从头至尾独立进行实验操作，影响了个人技能的发挥和提高。因此，基于学生所反映的实际问题和其在创新型人才培养理念中所发挥的重要作用，其课程体系的改革与建设迫在眉睫。

本文在《环境工程微生物学实验》课程教学体系改革中，提出了应用“层次一体化”教学模式的理念，并阐述了具体的实施方案。通过对该课程的教学内容、教学方法和考核方法三个方面的改革，体现该教学模式的层次递进和系统全面的特点。

1 教学内容的层次一体化

为了使实验教学内容体系具有系统性和先进性，在教改中秉承继承与发展相统一的思路，通过对教学内容的重新组织和安排，使学生在从验证性实验到综合性实验、再到创新性实验的学习过程中，逐级提高，具备能独立设计和完成基础环境微生物实验的能力，并能有所创新(方法参见图1)。

图1 实验教学内容的改革Fig 1 Reforming of the experiment content

旧的实验教学体系所设立的单一验证性实验所占比例较大，以往的教学经验表明，验证性实验是必要的，它能使学生加深对知识的理解，培养学生的动手操作能力和科学的工作态度。但要培养学生的创新精神，提高学生的综合素质，必须要不断地开发综合性、设计性、创新性和研究性的实验项目［3］。综合性实验是几个实验的有机组合，对学生掌握知识的广度和深度提出了更高的要求，实验突出了知识间的内在联系［4］。经过综合性实验的训练，学生对分属于各个章节的知识有了更深的了解，并把握了其中的联系，有利于提高学生的学习主动性和创造性。因此，在实验教学改革中，减少了单一的验证性实验(如显微镜的使用、培养基的制备)的课时，而是将基本操作技能的训练与其他实验有机结合，增强了实验技能训练的系统性。如水中大肠菌群的MPN法检测、空气中微生物的测定等属综合性实验，其中就涉及到了培养基的制备、微生物接种技术、划线分离技术、染色等多项实验技能。

把实验教学与科研紧密结合，设置以科研项目研究为主要内容的“创新性实验”，是培养学生创新思维、创新能力、自我设计能力以及提高综合素质的高层次实验［5，6］。在本次教改中，填补了以往教学内容中创新性实验的空白，根据教师的科学研究方向，设立了对环境中具有特殊降解作用的微生物进行分离、筛选和活性研究的实验，如土壤中纤维素降解菌的筛选和活性研究、活性污泥中反硝化菌的菌相分析等实验。这些实验的实验项目、实验原理、操作步骤更加复杂，所融会的知识面更宽，实验中所遇到的问题更多，实验结果具有不确定性，需要学生充分地开动脑筋才能完成，非常有助于提升学生的综合素质［7］。

2 教学方法的层次一体化

通过建立实验前查阅文献设计实验方案、实验中独立完成各项实验操作步骤、实验后独立分析实验结果并能展开讨论的实验教学方法，创建课前—课中—课后系统科学的层次一体化实验教学方法(方法参见图2)。

在课程改革中，运用学生与教师合作的方式，使教师的角色从传统的信息完全提供者变为学生求知过程中的合作者与引导者［8］。对综合性特别是创新性实验，由教师确定研究主题，引导学生主动查阅资料，根据文献自主设计并独立开展实验。这种学生由被动到主动的转换，可有效激发学生的主观能动性，提高学生文献查阅、实验操作、实验数据采集及实验结果分析的能力。使学生养成独立思考的习惯，掌握系统有序的开展科研工作的方法，还可培养学生严谨求实的科研工作态度和团结协作精神。

图2 实验教学方法的改革Fig 2 Reforming of teaching mode

3 考核方法的层次一体化

在课程改革中，建立和实施了以综合操作技能与创新能力为主的全程多层次实验教学考核体系，通过客观、公正、全面的科学评价体系，评价学生的动手能力、分析能力和创新能力。

在以往的学生成绩评定中，以考勤、平时表现和实验报告三部分组成，评价体系的客观性、真实性和全面性不足。经过改革，实验课程考核成绩由平时成绩、操作技能、实验研究报告、实验结果讨论与答辩几部分组成。操作技能测试可包括革兰氏染色及观察、微生物划线分离技术、接种技术等项目。通过增加技能操作的考评，可现场对每一学生进行评价并进行一对一的指导，非常有利于学生实验技能的提高，达到了考核的最终目的。实验报告的重点不是实验数据的准确程度，而是实验报告中对实验结果的分析，从中观察学生发现问题、分析问题、解决问题、归纳总结、书写表达的能力［9］，根据学生对结果分析的透彻深刻程度给出不同的分值。对创新型实验可要求部分有志于考研的学生或以小组为单位提交科研实践总结报告，或撰写相关学术论文，取得较好研究成果或在期刊上发表科技论文者可直接获取学分(方法参见图3)。

图3 实验考核方法的考核Fig 3 Reforming of performance evaluation

通过将“层次一体化”教学模式，应用在《环境工程微生物学实验》课程教学体系改革中，组建了验证—综合—创新性实验逐级递进的层次一体化实验教学内容，创建了课前辅导—课中跟踪—课后讨论系统科学的层次一体化实验教学方法，并完善了考勤—技能—分析全面综合的层次一体化教学考核方法。实践表明，课程改革达到了提高实验课教学水平、满足学生的学习热情、充分发挥学生的创造性、培养具有较高总结分析能力的创新性人才的目的。为更好的发挥课程改革的效果，在教学过程中，可充分利用开放实验室满足学生的学习热情，能有效解决实验课时不足的问题［10］，也可弥补由于实验设备台套数不足、学生多人共用一套设备的缺憾，全面提高每一位学生的动手能力。

但在改革中应注意，具体改革内容应从实际出发，充分考虑学生的实际操作水平、实验室现有仪器和设备资源及实验时间安排，不可一味追求创新，去构建理想中的空中楼阁。

［1］王孝威，曹 慧.“四层次渐进式”实验教学模式的探索与实践［J］.安徽农业科学，2009，37(34):17218-17219.

［2］苏国韶，张小飞，秦钢年.综合型与创新型实验教学的改革与实践［J］.高教论坛，2010，(2):58-60，88.

［3］中海燕.高校实验教学的新理念与新体系［J］.高教论坛，2007，(2):104-106，124.

［4］张 婕，牛 骁，张钟彦，等.综合型实验教学改革的实践与探讨［J］.实验室研究与探索，2007，26(2):103-105.

［5］李 雯.探索高校教学与科研互动的途径［J］.理工高教研究，2004，(3):84-85.

［6］汪雅棋，赵 虹，沈超明.实验教学与培养创新人才［J］.实验技术与管理，2009，26(12):127-129.

［7］洪华容，梁 楠，张晓.怎样构建实验教学管理体系实施科学规范管理，重庆医学［J］.2009，38(12):3180-3181.

［8］王 甜，林宏辉，王茂林，等.拔尖创新人才分子生物学实验教学的探索与实践［J］.生物学杂志，2012，29(3):96-98.

［9］张 丽，阎建辉，聂东宋.独立学院生物化学实验课程的改革与实践［J］.生物学杂志，2011，28(3):106-108.

［10］王 芳，李 滨，郭恒俊.提高实验教学生命力的探索和实践［J］.山东农业教育，2009，(4):47-49，56.