BCD教学模式下的环境工程微生物学开放共享实验室建设的研究

潘 宇 宋志伟 战 友 钟子楠 李立欣 罗克洁 乔艳云

(黑龙江科技大学 环境与化工学院，黑龙江 哈尔滨 150022)

环境微生物学是环境工程专业的一门重要的专业基础课程，环境微生物学实验是课程教学体系的重要组成部分，其特点是实验量大、覆盖面广、周期长、综合性强。传统的实验教学方法实施中存在许多缺点，主要归纳为以下几点：教学内容独立，主要是一些观察和验证实验，设计实验不足；实验之间前后知识的系统性无法实现；为了在课堂上完成教学任务，实验教师将所有实验设计、准备、清理过程全部包揽，只有将所谓的“核心操作”在实验中留给学生，这会使学生失去学习与创造的责任感和学习主动性；试验时间缺乏，实验室管理封闭；课堂实验教学和科技项目的联系不紧密，虽然学生有参加课外科技创新活动的热情，但基本实验能力却不够到位。如果这些弊端没有消除，实验教学就不能满足学生进一步发展的需要，创新能力的培养就成了空谈。

因此，环境工程微生物学实验教学形式的改革，以及探索新的实践能力培养模式势在必行。在实验教学中，学生不仅需要具备必要的实验技能，还要能自主参与课前准备、设计实验方案、开展实施实验的能力，并能较恰当的分析解决实验中出现的各种问题，才能形成正确的观念，具备积极探索的态度[2]。本研究设计并构建了新的BCD实验教学模式，不仅使学生积极参与实验，提高创新的综合能力，该改革探索也为其他实验课程改革提供了必要的基础信息。

1 BCD教学模式下的环境工程微生物学开放共享实验室建设

1.1 BCD模式建立

为了培养学生的创新思维能力，提出“BCD教学模式”，将教学内容的实验项目分为三大模块，即基础实验(B)、综合实验(C)、设计性实验(D)。B被认为是C的支架，C作为D的支架。在每个实验教学的实施过程中，设置不同形式的学习支持，使学生在实验课程中学习理论知识并参与实验技能的训练，实现双重整合实验技能和实验设计。

1.2 开放式实验平台建设

为了确保BCD模式下的综合性实验和设计性实验的顺利进行，且能收到良好的效果，建立了环境微生物学开放性实验平台。时间开放是为了方便学生进行课外实验。空间开放保证了学生有大量实验试剂、实验设备和实验场地。教师指导开放，实验中所面临的实验及相关理论问题将在教师的指导下得到解决。知识开放，即对每一个同学或每一个小组，及时总结和交流实验结果和经验。

1.2.1建立开放的实验室管理制度

环境工程微生物实验室开放共享涉及实验室的所有方面。如实验仪器、实验学生、实验经费、实验用品、以及开放实验教学和正常教学秩序冲突等问题。同时，微生物实验室具有自身的特殊性，除了水、电的安全管理，有毒有害、易燃易爆的物质，还有许多的微生物菌种，稍有疏忽，可能会导致感染及实验室污染，造成严重后果。因此，建立规范的实验室开放共享制度是建立开放式实验室的根本保证。根据环境工程微生物学科自身的实验室特点，建立实验室管理人员的培训考核制度，实验室门禁系统、样品采集、存储、检查和处理系统，仪器的应用程序，设备和器具、试剂和标准管理系统，填写检验、检验记录、保管制度，微生物实验室废弃物的处理系统，维护系统采用精密仪器、实验室安全管理制度、剧毒、易燃易爆物品管理系统。学生进入实验室之前，必须负责培训他们的操作技能和安全规则和设备使用规则，进入实验室之前通过考试，真正让学生树立安全意识，增强环保意识，有助于学生的科学思维能力和自我管理约束意识的培养。在实验室日常运行中，严格执行管理条例，发现违规行为要能得到及时处理，以保证实验室的良好运行[3]。

1.2.2实验室开放模式

按照环境工程微生物实验BCD教学模式下的要求，开放平台主要针对参与教师科研、申报学校大学生科技立项项目需要使用实验室的学生。学生自主申报的科技项目，一般都有专业的教师来指导，实验内容比教学过程中的实验更复杂，实验技能要求更高，实验时间更灵活。根据这类实验开展进行的特点，通过在实验室开放管理预订方式，学生设计实验方案，在专业教师的指导下，然后应用到实验中，实验室空间和实验仪器设备提供给学生，教师在实验过程中及时指导、帮助学生，确保实验顺利进行，及实验学生的安全。实验室针对大学生科研项目的开设有利于培养学生自主学习的能力，提高学生独立分析问题和解决问题的能力[3～5]。

1.2.3开放管理实验室药品、耗材、仪器和设备

保证开放实验室顺利进行的基础是良好的实验环境，实验室使用频率增加势必对实验室安全危害增加了不确定性，对设备仪器造成损失的几率也随之增大，因此，必须加强实验室设备，药品的规范化管理。实验室管理人员应建立准确、详细的记录，包括实验药品和实验室设备的数量、种类、规格、使用情况、操作注意事项等。严格执行领用、接收制度，实验人员根据数量和所需的药品和自己测试的设备领取并登记，在实验结束后及时返回，并进行记录。对于实验室仪器设备，实验室管理人员建立详细的使用文件，包括仪器名称、类型、操作说明和说明、使用日期、使用人员和设备状态。实验室管理员在试验过程中使用跟踪和登记检验仪器，及时进行故障检测和维修和定期维护，确保设备处于良好状态。在实验结束后，要求实验人员应认真清理实验现场，打扫实验室，保持实验室的卫生条件[3,6]。

2 环境工程微生物开放实验平台的运行效果

在2015-2016两个整学年针对我院环境工程微生物实验室进行开放平台建设和管理。在实验教学的实施运行过程中，学生的积极性、主动性和创造性明显增强，上课经常主动问问题，认真思考和实践，对实验的成败充满了责任感。很多学生经常反复实验，直至取得令人满意的结果，学生“滥竽充数”的现象明显减少，实验成绩显著提高，大学生科技立项的效果和参与度、创新能力和科研素质得到明显提升，学习的兴趣和主动性也显著提高。实验室开放平台的建立虽然取得了一定成效，但仍有一些有待改进和完善的地方。由于学生们的积极性，实验课的时间延长了好几次，导致后续的实验进度变化，而且管理实验室的教师以及指导实验的教师的休息问题还有待解决，需要协调；实验室设备利用率虽然明显提高，但实验结束后学生有时没有将实验仪器恢复到初始状态，造成实验设备仪器的损耗，甚至存在一系列的安全隐患，这些问题都需要进一步的管理和探索解决。

3 结 语

针对环境工程微生物学实验课程教学的改革，建立了以学生为主体的BCD教学模式，加速学生和教师在教学过程中的角色转换，缩短从基本理论到实践创新培养的时间。BCD模式下的教学改革探索优化了环境微生物学实验教学内容。从基础实验到设计性实验的发展，使原本孤立的、不连续的实验成为一个有机的整体，提高了学生的观察、分析和解决问题的能力。为了保证BCD模式下综合性实验和设计性实验的顺利开展完成，对环境工程微生物学实验室进行了开放式平台建设，开放共享有效解决了传统本科实验教学中存在的资源利用率低，学生学习积极性差、对实验的成败没有责任感等缺点。开放实验室资源，建立完善的管理体制，保障了实验室资源的高效利用及开放式平台的合理、顺利的运行，有效提升了教学质量。让学生获得更多的个性化教育等方面的思维模式，学生的自主创新能力和实践能力明显提高。

[1] 刘翔，鲁逸人，季民，毛大庆. 微生物开放共享实验室建设的研究[J].高校实验室工作研究，2016, 6:100～101.

[2] 乔维川,虞磊,叶菊娣. 环境微生物学综合性实验教学改革[J]. 微生物学通报,2017,6:253～259.

[3] 代先祝,张晓辉. PBL和模块教学法在环境微生物学实验教学改革中的应用[J]. 西南师范大学学报(自然科学版),2017,5:177～181.

[4] 段静静,骆宛蓉. 为环境科学及生态学专业本科生开设环境微生物学实验课程的探索和实践[J]. 微生物学通报, 2016,4:90～95.