环境微生物实验在线课程的建设与初步实践

程曼

摘  要：环境微生物实验是一门实践与应用并重的课程，其相关技术在环境保护工作中起着重要的作用。结合当前教育发展方向，文章通过构建环境微生物实验在线课程，对实验目标和内容等进行优化和整合，制作并整理相关教学资源。在此基础上，通过在线学习与思考、课堂操作与讨论、课后总结与反馈、课程考核与评价等环节混合式教学，促进学生自主学习，提高环境微生物实验课程的教学效果。

关键词：环境微生物实验;在线课程;混合式教学

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2018）24-0070-04

Abstract： Environmental Microbiology Experiment is a course with equal importance to practice and application. Techniques relevant to the course play an important role in environment protection. Combined with the current situation of education development， this thesis optimizes and integrates the target and content of the experiments， and organizes the related teaching resources through constructing the online course of Environmental Microbiology Experiment. On this basis， blending teaching mode which contains learning and thinking online， operation and discussion in class， summary and feedback after school， assessment and evaluation is carried out. Under this teaching mode， students' ability of independent learning and the teaching effect of the course are improved.

Keywords： Environmental Microbiology Experiment; online course; blending teaching

随着环境保护意识深入人心，环境问题的监测与治理力度在不断加强。微生物技术作为环境工作中的锐利武器，应用也越来越广泛。因此，环境微生物实验的开设，对环境类专业学生尤为重要。作为一门技术性和实践性很强的专业基础课，环境微生物实验是经典微生物实验技术与环境工作的结合[1]，通过密切联系二者的实验项目，引导学生应用微生物学理论和方法去探索和解决实际环境问题，提高学生的综合素质和实践能力，为创新型环保人才的培养提供有力的支撑。

然而，当前环境微生物实验教学中，实验内容简单陈旧、验证性实验比重偏高、实验内容缺乏内在联系等问题相对突出[2]，导致学生微生物技术掌握不扎实、实际应用能力较弱。为了提高课程的教学质量，顺应未来教育领域发展方向，本文以在线课程相关教育理念和教学方式为基础，探讨环境微生物实验在线课程的建设与实践。通过混合式教学模式，结合生动、高效的学习环境，促进环境微生物实验知识的吸收与掌握，提高学生的自学能力与创新能力。

一、环境微生物实验在线课程的建设

传统的环境微生物实验课程受到课时和仪器等限制，许多教学实践无法在课堂完成，不能达到很好的教学效果。而在线课程的学习相对自由、且可分段重复学习，对学生实验技能的巩固有较好的帮助。在新时代教育理念下，结合在线课程建设，设计环境微生物实验教学体系，围绕核心内容，拓展课程的深度和广度，突破传统教学模式，改变学生的学习方式，努力提高环境微生物实验教学的效果。

（一）教学目标的确立

环境微生物实验内容涉及面广，不仅包括基础微生物技术，还包括环境微生物的检测与评价、微生物的污染处理等实际应用技术。通过线上和线下课程学习结合的混合式教学模式，不仅使学生能熟悉环境中微生物的主要类群，牢固掌握微生物基本操作技能和研究方法，掌握微生物对环境的响应以及对污染物的降解与转化，更能提高课程教学效果，培养学生的动手能力，加强理论与实践的联系[3]。以科学性、系統性和实用性的教学，结合在线课程的自主学习，让学生对实验过程、操作步骤等有深入把握，能够自主完成实验，拓展相关知识，并综合运用知识进行实验设计与结果讨论。不同类型实验项目层层递进，训练学生的基本操作能力、综合应用能力、自主学习能力、分析和解决问题的能力，培养学生实事求是、科学严谨的工作态度，启迪学生的创新思维，为今后的学习和工作奠定基础。

（二）实验内容的整合

我校环境微生物实验课开设在第四学期，共32学时。在有限的学时内，对涉及面广、应用性强的环境微生物实验技术不可能面面俱到，因此需要对实验项目及内容进行整理和优化，让学生掌握精髓、学会应用。教学内容的设计难度要适中，要让大多数同学通过学习能够达到课前学习目标，让他们通过自己的探索和学习，扎实掌握实验操作与技能，发掘并思考相关问题。

结合高校环境微生物实验课程的特点，分析新形势下在线课程建设情况，在课程目标的指导下，对原有的实验内容进行优化和整合。经典的微生物实验技术结合实际应用取其精华，增加环境微生物技术的发展和应用，注重学生实践技能的培养和个人能力的提高。在此基础上，重新构建实验教学体系，将现有实验循序渐进地分为基础性实验、综合性实验、设计性实验和拓展性实验四大类型（表1）。不仅使实验内容与学科发展和社会实践相结合，更能够利用在线课程的特点，真正让学生掌握实验技能，自主学习、开拓创新等综合能力得到提高。

（三）教学资源的制作

环境微生物实验在线课程以学校课程平台为依托，由课程引导、基本理论、实验项目三大模块组成[3]。课程引导是学生学习的指南，包括课程教学大纲、授课计划、基本要求、学习方法、考核评价方法等，让学生对环境微生物实验在线课程的学习有整体的把握。课程要求中要突出微生物实验室的安全要求，引导学生正确、规范、安全地完成实验课程的学习，加强实验操作的规范性和严谨性。基本理论是环境微生物理论课程的节段，选取与学生各项实验相关的知识，如微生物的类群、生理生化特征、微生物与环境的相互作用、微生物在环境工作中的应用等，制作为微视频供学生巩固学习，作为完成各项实验的基础。实验项目模块则根据环境微生物实验教学目标、要求及实验内容的安排，对实验中涉及的知识点和重难点梳理和细化。收集和准备相关视频，经典的微生物操作技术，通过网络现有资源引导学生观看;教师也录制相关微视频（15分钟以内），展示实验中的关键步骤和操作要点。此外，针对教学中的需要，收集相关案例及工程实践等网络资源，扩充微视频数量。微视频资源制作并收集完全后，上传至学校在线课程平台。同时，每一实验项目内嵌针对该次实验的课前思考、课堂讨论、课后练习，供学生观看和学习。

1. 基础性实验的设置。微生物个体微小，不易观察及操作，且微生物实验技术严格精细，稍不注意可能造成实验失败。因此，掌握基础性实验技能尤为重要，如显微镜操作、微生物形态观察、染色、器皿包扎、培养基配制、灭菌、微生物分离、接种及培养技术、生理生化检验等技术。借助在线课程平台，对平时收集的典型微生物的显微镜及培养图片进行展示，部分知识的讲解配以微生物趣味动画，将不可直观、不可触摸的微生物世界表现出来，寓知识于娱乐，形成对微生物的感性认知。同时，将环境微生物基本操作技术制成演示影像，操作过程要准确、规范，操作要点要重点强调，让学生能够仔细观察、认真领会，并可反复多次学习，巩固基本技能。环境微生物实验技术通常有多种，如微生物的分离技术，常用的有平板划线法、涂布平板法、浇注平板法等，实验过程中不可能全部涉及，对于学生实验中没有采用的技术，制作为补充视频，拓展学生的知识面，并鼓励学生采用多种方法来进行研究。学生实验中容易出现的问题及可能的实验结果以图片、视频等形式展示，引导学生分析，以便更好地应对实验中的突发状况，更深地把握实验基本操作[4]。

2. 综合性实验的设置。综合性实验通过高效功能菌的分离和筛选，对重污染环境进行分析，筛选能降解重金属或有机污染物的高效功能菌，并對菌种的相关性能初步研究。综合性实验不仅巩固了学生的微生物形态观察、培养、生理生化等基本操作技能，还提升了学生的综合分析及实际应用的能力，激发了学生的科研灵感。由于实验具有很强的实践性及复杂性，为了提高实验效率，减少实验中的突发事件，通过录制关键过程和步骤，将实验的重难点展示给学生，让学生能够对实验过程有所认知，对涉及的相关技术心中有数。

3. 设计性实验的设置。设计性实验包括微生物的检测与评价、化学因素对微生物的影响两个项目，这是在学生掌握微生物基本技术和初步应用的基础上进行的。由学生自己选择不同角度，分别进行实验方案的设计、实验过程的完善与实验结果的分析，培养学生收集与整理资料、分析与解决问题、团队交流与合作等综合应用能力。对此，在线课程平台中无需完全展示实验内容，重点提供该实验项目的相关理论教学视频或资源链接，让学生在充分把握微生物在环境中的生理生态、微生物对环境的响应等知识的基础上，自行设计并完成相关实验。同时，利用学生交流板块，让学生在设计实验过程中及时沟通和反馈，完善实验方案，提高团队合作能力[5]。

4. 拓展性实验的设置。由于学时的限制，微生物在环境工程中的具体应用和微生物技术的新进展等实验不能完全在实验室体现，因此增设拓展性实验，供学生课后学习，进一步激发学生对课程学习的兴趣以及对职业的认同。环境工程工艺繁多，在此只选取典型处理工艺，如A2/O、UASB等，结合微生物在实际污（废）水处理中的应用，为后续专业课程的学习打下基础。固定化微生物技术则结合教师科研项目及学生创新项目，展示部分实验过程及成果，加强学生的科研创新能力，为社会实践及毕业论文做准备。

二、环境微生物实验在线课程的初步实践

传统的环境微生物实验课程受到时空的限制，许多教学资源无法利用，教学手段难以实现，往往不能达到很好的教学效果。应在明确的教学目标基础上，结合传统课堂和在线课程的特点，构建适合环境微生物实验课程的混合式教学模式。通过课前在线学习与思考、课堂操作与讨论、课后总结与反馈及课程考核评价等环节，充分调动和利用各类教学资源，改革环境微生物实验的教学，促进学生由被动学习向主动学习转变[6]。

（一）课前在线学习与思考

借助学校在线课程平台，引导学生在课前一周内对环境微生物实验在线课程进行预习。对照教材和授课计划，查阅教师上传的实验课件、教案和操作视频等资料，理解实验的基本原理和方法，对实验内容及操作过程心中有数，对实验可能出现的结果有初步预知，提高对实验现象及结果的分析能力。由于微生物实验的复杂及抽象，对于刚接触的同学可能会有困难，在线课程的反复学习可以起到一定的帮助。预习过程中产生的疑问，可以通过平台中讨论区或者QQ群与学生和老师交流。在线上课程学习的基础上，要求学生完成预习报告，并设置相关思考题，让学生思考实验怎么做、为什么这样做等问题，不是图于应付预习任务，而是真正的理解实验操作要点。教师在学生学习的过程中，要及时通过课程平台了解学生的学习进度和疑难问题，检查学生的学习效果，分析整理学生在本实验中的理解难点，便于课堂教学过程中进一步攻克[7，8]。

（二）课堂操作与讨论

通过课前的在线学习，学生对实验内容和操作技术有了初步的认知。进入实验室后，结合教师的课堂讲授，能够按照实验步骤，扎实完成实验过程，巩固相关技能，减少实验的不确定因素。对于在线学习中的课前思考题，引导学生主动解答并相互评价，教师进行补充讲解。学生实验过程中与课程视频有时会出现不一致的地方，引导学生认真记录并思考，有疑问的地方及时提出，促进学生的自主学习与交流，提高学生的综合素质。

（三）课后总结与反馈

课堂实验完成后，及时总结本次实验教学任务的完成情况，梳理知识点，解决学生的疑惑。引导学生认真完成实验报告，反思总结自己的实验情况，完成在线课程中的实验练习。对于实验中出现的问题可以相互交流与探讨，或者查阅相关文献和资料进行拓展学习。教师在线上及线下课程教学过程中，要收集学生在学习过程中的疑问及建议，结合学生对实验内容的接受程度和学习进度，调整和优化在线课程的教学过程。

（四）课程考核与评价

传统的环境微生物实验课程的考核主要采用实验操作与实验报告相结合的方式，这种考核方式存在一定的弊端，如实验过程中依赖同学、实验报告缺乏自己的思考等。因此，结合学生在线课程的学习情况，增加对学习过程中统计的学习效果、实验方案设计等指标的考核[9，10]。分布权重具体如下：在线学习（视频观看、在线练习、方案设计、问题交流等）30%、实验操作（操作过程、实验结果）30%、实验报告（实验总结、思考讨论）20%、实验考试（理论及实验知识）20%。通过完善环境微生物实验考核方式，将过程性评价与终结性评价相结合，促进学生主动学习并及时反馈，提高考核的全面性和准确性。在这过程中，教师也可以及时了解课程学习状况，掌控课程整体教学效果，便于适时做出调整。

三、结束语

环境微生物实验是一门技术性与实践性并重的课程，对环境工作的顺利实施有着重要的作用。通过在线课程的建设，结合传统课堂，建立环境微生物实验混合式教学模式，引导学生主动学习，提高学生对微生物技術的掌握程度，加强微生物知识在环境中的应用，是顺应时代要求的教学实践。在这一过程中，学生能够利用各类教学资源分析探讨相关问题，能够自主设计并完成实验，体现了该课程的实践效果良好。然而，环境微生物实验在线课程的建设和完善任重道远。教师在引入新方法、新手段的同时，要不断促进自身角色的转变，提高自身的业务水平;要充分考虑学生自主学习的需求，提高学生对实验活动的参与度和学习效率。通过在线课程的建设和实践，推动自主创新教育，努力为社会培养优秀的应用型人才。

参考文献：

[1]周群英，王士芬.环境工程微生物学（第四版）[M].北京：高等教育出版社，2015.

[2]王国惠.环境工程微生物学综合性实验教学体系的构建与实践[J].微生物学通报，2017，44（1）：232-237.

[3]王梦令，梅汝焕，厉旭云，等.在线课程和现场实验相结合，提高学生的综合能力[J].实验室研究与探索，2017，36（5）：174-177+203.

[4]高冬梅，王秀梅，洪波.环境微生物实验演示影像库及教学实践[J].实验科学与技术，2011，9（3）：146-148.

[5]何宝燕，尹华叶，锦韶，等.创新实验教学体系促进实践能力培养——环境微生物学实验教学改革[J].微生物学通报，2008，35（10）：1655-1658.

[6]宋立超，李炳学，钮旭光，等.环境微生物学翻转课堂教学模式探析[J].沈阳农业大学学报（社会科学版），2017，19（3）：319-323.

[7]肖翔.浅谈MOOC在《环境微生物学》实验教学中的应用[J].广东化工，2016，43（16）：208-209.

[8]刘正辉，谢文玉，张冬梅，等.基于MOOC交互模式的环境微生物课程教学改革探究[J].教育观察，2016，5（17）：73-76.

[9]许小红，朱姗颖，张波.SPOC理念下环境微生物学教学模式构建[J].科教文汇，2016（360）：46-48.

[10]刁红丽，夏世斌，黄永炳.《环境微生物学》在线开放课程教学与评价体系设计及思考[J].教育教学论坛，2018（6）：205-206.