卓越工程师背景下环境微生物实验教学改革

杨统一，田园，师一粟，陈晨，商丹红



卓越工程师背景下环境微生物实验教学改革

杨统一，田园，师一粟，陈晨，商丹红

（江苏科技大学 环境与化学工程学院，江苏 镇江 212018）

探讨了卓越工程师背景下微生物实验的教学改革实践，从改革实验教学目标、优化实验课程设置和改进教学方法等3方面对环境工程微生物实验课程进行了一系列教学改革尝试，以培养大学生的自主创新能力和工程实践能力．

环境工程微生物实验；实验教学改革；卓越工程师

环境工程微生物实验课程是高等教育中环境科学和环境工程等专业的专业基础课，在大部分院校中作为环境工程微生物学的课内实验，掌握必要的环境工程微生物学实验能力对从事环境工程相关工作具有重要的支撑意义[1-2]．为了贯彻落实《国家中长期人才发展规划纲要（2010—2020年）》，教育部提出“卓越工程师教育培养计划”，促进我国由工程教育大国向工程教育强国转变，培养具有较强创新能力和工程实践能力的各类型工程技术人才，为国家走新型工业化发展道路，建设创新型国家和人才强国战略服务．

江苏科技大学作为第二批入选教育部卓越工程师培养计划的高校，在新的培养要求下，调整各工科专业人才培养方案和课程设置．其中，实验课程教学改革创新是卓越工程师培养的一个重要内容，要以培养卓越工程师为目的，改革各工程专业的课程设置．原来环境工程微生物学培养方案中，实验作为课内实验，内容侧重于操作性及验证性，既没有与工程实践联系起来，又缺乏环境工程专业特点[3-5]．当前环境工程微生物实验课程在教学过程中多应用先讲述、演示，学生再模仿的教学方式，学生的积极性较低，更难培养他们的自主创新能力．针对这些问题，对环境工程微生物实验课程进行改革，取得了较好的教学效果．

1　改革教学目标

环境微生物学实验教学改革之前，微生物学实验是环境工程微生物学课内的一部分，教学目标是通过实验环节使学生掌握微生物的形态、细胞结构及其功能，强化学生的微生物理论和基础知识，学习与掌握微生物研究所必需的基本实验操作技能，如微生物的形态观察、细菌染色和分离与培养技术等技能．在培养卓越工程师方案改革的背景下，微生物学实验从环境工程微生物学中独立出来，单独设课，相应教学目标也进行一定的改革．由原来单纯的加深理论课学习转变成将环境微生物学基础理论部分与工程实践操作环节紧密结合，使学生掌握解决微生物在污水处理工程等实践中出现的问题的能力，加深对环境工程微生物学基础理论知识的理解，把理性知识与感性认识有机地结合统一，培养学生具有一定的工程实践能力、探究性研究能力和创新性思维能力，为学生今后进行与环境科学和工程有关的研究打下基础．

2　改革教学内容

2.1联系工程实践，调整实验课程内容

在教育部培养卓越工程师的要求下，学校提出改革本科教育人才的培养模式．环境工程微生物学实验从环境工程微生物学中独立出来，在16学时内开设5个实验（见表1），实验内容从一般简单的验证实验，调整为操作实验和工程实践实验相结合，使学生在工程实践中能对所学的内容融会贯通，达到培养学生的自主创新能力和工程实践能力的目的．

表1　环境工程微生物实验课程改革前后教学内容对比

调整后的环境工程微生物学实验项目——污水生物处理过程中微生物的观察与简单分析中涉及到活性污泥微生物的观察，与污水处理工程有密切关系．实验前要到污水处理厂采集处理工艺中的污泥，实验中学生凭借已学的知识去发现、解决工程实践中的实际问题．通过这个实验内容，学生把环境微生物形态学方面的理论知识和工程实践能力结合起来，培养他们理论联系实际的能力．且该实验是探究性的，之前没有答案，要较好地完成该实验需要具备丰富的想象力及良好的知识迁移能力，需要较强的创新意识和思维能力，这是通过实验培养运用知识的能力的体现．通过多层次的实验教学，帮助学生将知识融会贯通，从中感受、理解知识产生和发展的过程，对培养、形成创新思维的能力大有帮助，同时可以进一步提高学生的观察能力、分析问题和解决实际问题的能力．

2.2建立开放选修实验项目，拓展探索性实验能力

环境微生物实验课程对很多学生，特别是有意愿深入研究的学生还是远远不够的．很多具有强烈的求知欲望学生需要通过探索性实验，培养他们的创新能力和实践能力．在卓越工程师培养要求下，尝试利用周末等课余时间开设多项32学时的开放选修实验．开放选修实验是在本科实验室具备开设能力的前提下，在原来实验室场地中，由学校教务处提供专项经费，教师申报不同的实验项目，实验时间灵活，每个实验项目经费800元，一般6~8名学生选择一项，且每名学生都要选择一个感兴趣的实验项目．考核时按照实验报告和实验心得总结2项内容评定，合格的学生可以获得2个第二课堂学分，这是本科培养方案的一部分．通过开放选修实验，学生可以拓展实验内容，进行研究性和探索性实验，这样不但更全面地提高了学生的综合运用能力、创新能力和动手能力，也促进他们对微生物基础知识有更深入的理解．同时，不同项目的开放选修实验，也为因材施教提供了机会，使学生可以对感兴趣的课题深入研究．经过培养，很多学生对环境微生物产生浓厚的兴趣，并且有的实验小组将结果整理成研究论文发表．

3　改进教学方法

多媒体教学是随着计算机技术的发展而兴起的一种教学方式，它融文字、图像、动画和声音等为一体，在加强环境工程微生物实验教学中发挥着重要的支撑作用[6-9]．这是因为多媒体教学不但能很好地解决传统微生物实验教学中出现的问题，还可以使实验课教学变得更加形象，更具有趣味性．根据实验内容制作了精美、简洁的多媒体课件，其中包含大量的微生物显微图片、规范的实验操作录像片等．但多媒体教学也存在不足之处，在环境工程微生物学实验教学上主要表现在2个方面：一是互动效果差，教学内容是单向的传递，教师应该有针对性地插入讲解、引导，增加互动性；二是播放速度快，学生没有足够的时间深入思考，而是被动地接受知识，印象不深，教师应适时提问及提醒关键点．

随着移动互联网、大数据及云计算等新一代信息技术的快速普及，以微课为代表的教育教学新应用逐渐引起了广大教师关注．微课一般是以阐释某一知识点为目标，以短小精悍的在线视频为表现形式，以学习或教学应用为目的的在线教学视频．为了取得更好的实验教学效果，针对一些实验过程的难点和重点，制作多个形式多样的微课视频，使学生可以存储在手机中，利用碎片化的课余时间来学习实验中的难点和重点，从而取得较好的教学效果．

4　建立完善的考核制度

目前，江苏科技大学环境工程微生物学实验已经独立设课，课时为16学时．原来作为环境工程微生物课内实验时只考核实验报告，而没有涉及到考核实验操作过程及实验原理掌握情况的评价，这种考核方式不利于培养学生的创新能力．作为独立的实验课程，微生物学实验的成绩考核分为3大部分：平时成绩（20%）、实验报告（预习报告＋实验报告）和综合成绩（40%）及期末实验考试成绩（40%）．平时成绩主要考查学生的出勤情况以及课堂中实验操作的熟练程度；预习实验报告成绩可以用来考查学生预习情况以及对实验的整体把握；期末实验考试考核内容则包括实验基础理论、基本实验操作技能及实验室相关安全知识．在微生物实验教学考核改革中，使考核内容涵盖了从平时课堂表现、预习实验报告到实验原理及实验现象背后原理的考核等．这些完整的考核评价制度提高了学生的学习积极性，锻炼他们的实践能力，有利于卓越工程师的培养．

5　结语

在教育部提出培养“卓越工程师”的背景下，为了提高学生的自主创新能力和工程实践能力，对环境工程微生物学实验教学进行了一系列改革．通过改革，提高了学生的探索性实验设计能力、动手能力及工程实践能力，同时也提高学生的学习兴趣和学习效果．

[1] 颜守保，王顺昌，仝倩倩，等．微生物学实验教学改革和实践研究[J]．安徽农业科学，2014，42（13）：4156-4157

[2] 孔芳，薛正莲，杨超英，等．环境工程微生物学实验教学改革[J]．高师理科学刊，2016，36（1）：97-99

[3] 贾震虎．特色专业背景下微生物实验教学改革探索[J]．实验室科学，2011，14（6）：25-27

[4] 陈俊华，刘磊，王艳，等．环境工程专业微生物学实验教学改革探索[J]．高等建筑教育，2015，24（6）：152-155

[5] 王国惠．环境工程微生物学实验教学改革研究[J]．微生物学通报，2005，32（2）：144-145

[6] 李霜，王浩绮，周华，等．科研设计性大实验在微生物学实验教学中的应用[J]．微生物学通报，2009，36（1）：134-136

[7] 王士芬，施鼎方，唐贤春，等．环境工程微生物学实验教学的改革实践[J]．中国大学教学，2009（2）：79-80

[8] 潘少兵，孙慧群．环境工程微生物学实验教学内容优化研究[J]．中国微生态学杂志，2010，22（9）：841-842

[9] 王亚楠，程殿林，丛培江，等．微生物工程实验教学中培养学生综合素质的实践[J]．微生物学杂志，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

江苏省江苏科技大学《环境工程微生物学》教学改革示范课程建设项目（1112021401）

杨统一（1980-），男，江苏镇江人，讲师，博士，主要从事环境工程微生物学方面的研究. E-mail：tongyi@just.edu.cn