环境工程微生物学课程教学的探讨

蔡亚君，赵丽荣，彭其安，谭远友

（武汉纺织大学 环境工程学院，湖北 武汉 430073）

环境工程微生物学课程教学的探讨

蔡亚君，赵丽荣，彭其安，谭远友

（武汉纺织大学 环境工程学院，湖北 武汉 430073）

根据环境工程本科专业微生物教学的现状与存在的问题，提出环境工程微生物学教学的几点思考。首先，教材宜选择浅显实用的；其次，对于基础知识的课堂教学应该有的放矢、重点突出，辅以多种形式的教学手段，提升学生的学习兴趣，多方面增强教学效果；对于实验教学，通过综合性实验的教学以及“过程评价”和“结果评价”相结合的“综合评价”，全方位地锻炼学生的实验操作、分析问题和解决问题的能力。

环境工程微生物学；教材；基础知识；实验教学

微生物在环境保护和环境治理中，在保持生态平衡等方面与其他生物一样，起着举足轻重的作用。由于微生物具有容易发生变异的特点，随着新污染物的产生和数量的增多，微生物的种类可随之相应增多，呈现出更加丰富的多样性。这使得它有别于其他生物，在环境污染中，微生物的作用更是独树一帜。因此，以研究微生物，并利用有益微生物来处理环境中的各种有害物质，防止、控制和消除微生物的有害活动为研究方向和任务的环境工程微生物学便在环境科学和环境工程事业蓬勃发展的基础上应运而生[1]，并作为环境科学、环境工程和市政工程及环境监测等专业的专业基础课，为学生提供广泛的微生物基础知识和操作技能。

在从事对环境工程专业微生物学教学时，教材的选择、课堂教学和实验教学是必须要面对的问题。

一、教材的选择

环境工程专业是一门工科专业，学生的生物学知识还停留在中学所教授的内容上，微生物学对他们来说是一门完全陌生的课程，因此，在教材的选择上要结合实际，选择简洁易懂、学生易于接受的教材为上。目前已有的环境专业类微生物学教材有周群英等、王国惠等分别编著的《环境工程微生物学》[1，2]，以及郑平、乐毅全等、王家玲等分别编著的《环境微生物学》[3-5]，在以上各教材中，均系统阐述了微生物学的基本知识与原理，微生物在环境保护中的作用与地位，以及进行环境污染物控制的原理，其中周群英等及乐毅全等主编的教材还含有实验教学的内容。就教材的课堂教学内容比较而言，周群英等、王国惠、王家玲、乐毅全等主编的教材摈弃了生物的起源进化等内容，内容更简明扼要，适合工科学生学习，此外，周群英等所编著的教材还对微生物学新技术在环境工程中的应用进行了系统阐述，且教材是由浅入深对微生物的基础知识进行阐述，更易于学生掌握，同时该教材将所有内容分为微生物学基础知识部分，微生物在环境工程中的应用知识部分以及实验部分，条理清晰。因此，综合看来，以周群英等所编著的《环境工程微生物学》内容全面且浅显易懂，更适用于环境工程专业微生物教学。因此，本课程最终选择周群英等所编著的《环境工程微生物学》作为教材。

二、课堂教学

本校环境工程专业本科学生的培养计划中，环境微生物课程后续有环境工程、水污染控制工程、大气污染控制工程、固体废弃物处理与原理、环境监测等课程，其内容均涉及微生物学的基础知识，只有在本课程中系统和全面地掌握了微生物学基础知识之后，才能正确地运用这些知识进一步学习和掌握污水生物处理技术、污染物的生物降解和生物转化等具体内容，才能更加深刻认识微生物在环境保护和环境治理中不同于动植物的独特作用和重要地位。因此，使学生坚实地打好微生物学基础是环境微生物学课程的重要任务。基础知识与学生的潜能悟性和创造力息息相关，可内化为学生的科学与文化素养，激发创新思维。如果仅有技术而没有基本知识，则会缺乏应有的应变能力，不能更好地分析问题和解决问题[6]。只有掌握了基础知识所包含的科学原理，才能在环境治理的实际应用中有正确的判断力，充分发挥微生物学知识的作用。

结合本校环境工程专业课程安排及教学实际效果，分析环境微生物课程教学可从以下方面入手加以改进。

1.调整教学内容，突出重点。本教材中所包含的内容有：微生物的形态、结构和功能，微生物的营养和代谢，微生物生长繁殖及控制，微生物的遗传和变异，微生物的生态，微生物与自然界中的物质循环，水污染微生物处理的原理，固废和废气微生物处理的原理，环境微生物处理新技术等[1]。要想将教材内容全部讲授给学生，学校所安排的教学学时是远远不够的，因此，需要教师根据学生专业应用及考研需要，有的放矢地讲授教材中的重点内容，并根据需要辅以一些教材外的知识点的讲授。

针对环境工程类专业，本教材中与之应用相关的微生物基础知识，如微生物的营养、代谢、生长繁殖及微生物生长曲线在污染物生物处理中的应用等内容需要重点讲解；而教材中酶的代谢调控、微生物的遗传和变异、基因工程的原理和应用，糖类等有机物的酵解途径和自然界物质循环的路径等过多、深入的涉及都是没有必要，也没有太大益处的，因为这些内容的完整理解需要借助其他基础课程的学习，如生物化学、分子生物学等，因此这些内容只能做蜻蜓点水式的简单介绍，并给有兴趣的学生指出参考教材或资料即可。

在本教材中，涉及基因工程微生物以及酶制剂、微生物制剂等在环境污染控制中的应用以及微生物能源等环境生物处理新技术，这些内容可作为应用发展的前沿介绍给学生，以拓宽知识面，但是其中的原理等内容不宜过深讲解，有兴趣的学生可以通过选修相关课程来达到深入了解的目的。

2.提高教学生动性，增强教学效果。对于基础性知识的教学，一般以教师讲授为主，现在的课堂讲授普遍采用多媒体教学，可以将书本内容大量以图片和视频的方式展现，这在一定程度上提高了教学的生动性，有助于学生对知识的理解和掌握。但是，在教学过程中，不能仅仅靠教师的讲授，教师的职责除了“传道”、“授业”还要“解惑”，所以教师在教学过程中还要引导学生积极思考，鼓励学生提出问题并共同加以解决，提高学生分析问题和解决问题的能力；另一方面，要激发学生的学习潜力，目前的学生普遍存在自主学习积极性不高的问题，笔者在教学过程中发现，在对教材第一部分——基础知识部分的内容讲授的基础上，将教材第二部分——应用知识部分的内容分成多个知识点，交给学生分组进行PPT讲授，在这个过程中，学生自行对教材内容加以提炼、组织，并查找资料插入图片视频等内容，最后的讲解效果虽然参差不齐，但是考核结果表明，其学习效果普遍比单纯由教师讲授要好得多，学生因为自身的积极参与，所以对知识的掌握牢固度更高。

因此，针对现在大学生的特点，通过教学内容的调整及教学方式的改变来提高教学生动性和学生的学习兴趣，并加以积极引导，是目前教学改革的主要方向。

三、实验教学

现阶段高校环境微生物学教学过程中存在着一些问题，主要包括教材选择随意性、教学目标不明确性、教学方法千篇一律性、教学内容陈旧性等[6]。

本课程的教学中，虽然所选择的教材中的实验内容满足了现有环境工程专业所需，但是由于本校环境工程专业对环境微生物学这门课程重视不够，也有以下几方面的突出问题存在：第一，没有开设专门的实验课程，实验教学穿插在理论教学中，学时远远不能让学生掌握所有实验内容；第二，实验室条件不足，实验课采取分组方式进行，导致真正动手参与的学生只有少数，不能达到实验教学的目的。针对以上问题，除了争取更好的实验条件以外，笔者从以下几方面对环境微生物学实验教学进行了改进。

1.将多媒体技术引入到环境微生物学实验教学。目前微生物学基础实验方面的教学录像已经很多，如显微镜的使用、培养基的制备灭菌方法、细菌的分离与纯化方法、细菌的各种染色法、细菌的稀释测数法等，把这些录像片在真正动手实验之前播放，大大解决了目前学时不够以及实验教学进行过程中存在的很多同学注意力不集中、教学效果差的问题，提高学生学习兴趣的同时，也极大增强了教学效果。

2.进行综合性实验教学。综合性实验给学生提供研究探索的机会，鼓励学生独立思考、标新立异、强调智力开发，通过综合实验的全程指导和训练，使学生掌握综合实验的设计思路，锻炼综合实验每个部分的正规操作技能，提高综合分析问题和解决问题的能力，还可学习相关统计软件最基本的使用方法，增强学生分析数据的手段和能力，以不断提高本科生的综合素质和科研报告撰写水平[7]。因此，针对本课程实验学时少却又要学生掌握基本微生物实验操作的目的，本课程实验部分进行综合性实验教学。

在综合性实验开设之初，指导教师设计具有科学性和研究性的实验课题，课题内容贴近生产生活和研究热点，如对日常生活的环境进行微生物数量的检测，结果参照国家相关环境和卫生标准进行评价；或筛选具有絮凝沉淀性质的细菌并进行废水的絮凝沉淀实验；或筛选染料降解细菌并进行染料降解脱色的实验，这些课题与生活、生产息息相关，能充分调动学生积极性，使学生对专业有了更广、更深的了解。之后由学生设计具有可操作性的实施方案和检验程序，由老师检查讨论后进行具体操作，实验操作过程中老师要严谨耐心地传授规范操作技能并详细讲解注意事项，最后得到的结果学生先加以分析后老师与学生再进行一对一的讨论。在整个实验教学过程中，学生不仅能循序渐进地掌握实验技术、资料分析和处理等方面的技能，同时导师也能全面地考核学生。此外，在整个过程中也要注意与学生交流，及时收集回馈意见，以便不断改进教学方法。

3.进行“过程评价”与“结果评价”相结合的综合评价。生物学科的发展都是建立在实践动手的基础上，环境微生物学作为其中的一个分支，在教学过程中对实践动手能力的考核也是至关重要的。本课程在实验教学过程中，摒弃原来单一的以实验报告作为实验最终考核的方法，将上述综合性实验教学过程中的所有内容参照方治国等分为三大部分进行考核[7]：（1）平时成绩占40%，包括实验态度、课堂操作的熟练程度、实验设计思路与方法、科学作风、实验结果与讨论等；（2）考试成绩占30%，包括现场操作和问题回答；（3）综合能力测评占30%，包括实验方案设计、基础知识掌握、结果分析和经验总结能力等。

这种实验教学“过程评价”与“结果评价”相结合的综合评价考核评价体系，对学生的学习态度、操作技能以及综合能力等进行全面考核，突出学生实践能力、创新精神及综合能力的培养，培养学生严谨的科研作风，锻炼学生分析问题和解决问题的能力，比单一的以实验报告作为实验最终考核的方法效果更客观公正，更能达到实验教学的目的。

环境微生物学是一门实践性和应用性很强的学科，在教学过程中，应该从学生具体实际出发，既要重视基础性课堂教学，通过教学内容和教学方法的改革，激发学生对环境微生物学学习的兴趣；也要提高实验教学的比重，培养学生的探索精神和实践能力，如此，才能充分将知识应用于实践，也才能真正将所学知识融会贯通、充分掌握，达到“学以致用”的目的，从而取得更好的教学效果。

[1]周群英，王士芬.环境工程微生物学[M].北京：高等教育出版社，2008.

[2]王国惠.环境工程微生物学[M].北京：科学出版社，2011.

3]郑平.环境微生物学[M].杭州：浙江大学出版社，2010.

[4]乐毅全，王士芬.环境微生物学[M].北京：化学工业出版社，2005.

[5]王家玲.环境微生物学[M].北京：高等教育出版社，2004.

[6]荚荣，王怡平，吴旺宝.环境科学专业微生物学教学探讨[J].微生物学通报，2007，34（3）：606-607.

[7]方治国，刘惠君，都韶婷，申屠佳丽.环境类专业微生物学课程教学实践与改革[J].科教文汇（理工），2011上旬刊：98-99，131.

G642.41

A

1674-9324（2014）20-0104-03

湖北省教育厅教研项目（编号2012298）。

蔡亚君（1980-），女，湖北宜昌人，副教授，博士，从事环境生物技术教学与科研工作。

谭远友，教授。