化工专业环境生物技术课程教学改革初探

2022-03-16常海星邱发成

科教导刊·电子版 2022年13期

张磊，常海星，邱发成

（重庆理工大学化学化工学院，重庆 400054）

环境生物技术是环境工程与现代生物技术相结合的新兴交叉学科，是直接或间接利用完整的生物体或生物体的某些组成部分或某些机能，建立降低或消除污染物的生产工艺，或者能够高效净化环境污染以及同时生产有用物质的人工技术系统[1]。本课程不仅涉及环境工程方面的相关知识，还涉及生物处理过程中的微生物学、分子生物学、生物信息学、发酵工程等生物学相关知识。当前的环境污染物中，大部分的有机污染物能够作为底物，经生物过程处理后生成无毒无害的稳定物质，其中一部分有机污染物还可转化成酒精、沼气、蛋白等有用物质，实现污染物的资源化利用[2]。对于今后从事环境工程及其相关领域的学生，学好该门课程后能更好地应用生物技术解决环境中存在的实际问题。由于本课程的授课对象中有很多化工专业的本科生，这些专业学生在生物学方面知识相对匮乏，严重影响了学生的学习能动性，导致学习效率低。因此，本文结合教学实际，在教学团队建设、教学内容、教学方法、考核方式四个方面探讨其教学改革。

1 教学团队建设

环境生物技术是一门涉及环境科学、生物学、化学的多学科课程。一个老师很难对每个学科的各项理论知识及技术达到精通的程度，导致很难应付人员众多、研究方向各异的所有听课学生的需求[3]。这就需要将研究方向、擅长领域不同的教师组成环境生物技术教学团队，汇集到课堂上形成了一个有机整体。采用“以老带新、老中青相结合”的方式，加强青年教师培养，提高教学质量。一个优秀的教学团队，首先需要一个核心与灵魂。这个核心教师必须具有较高的学术造诣及丰富的实践教学经验，一个既具学术能力又具人格魅力的人才能担当起领导一个团队的责任。与此同时，该教学团队的领导者还要德才兼备，具有较高的沟通协调能力和团结协作精神。除了核心教师以外，还需要一个科学合理的团队构成。团队成员不但要在专业领域、职称水平、年龄层次、技术能力上形成良好的互补性，还要使团队具有继承性。一方面，充分发挥老教师“传、帮、带”的作用，提高青年教师的主动性和业务能力；另一方面，充分发挥青年教师的创新能力，构建一支“凝聚力高、竞争力强、创新能力突出”的专业教学团队。

2 教学内容

环境生物技术课程的授课内容涉及微生物基础、化学计量学、反应器及生物修复等理论，穿插了大量的生物学相关知识[1]。虽然本课程会首先为化工类专业学生讲解微生物的形态、进化关系等微生物基础，但涉及后续固体废弃物的发酵过程，污水处理过程中微生物宏基因组分析等知识，学生就会觉得晦涩难懂。因此，教师应当结合本课程的授课内容，在教学初期除了讲解微生物学的基础知识外，也要为学生讲解一些后续会用到的生物学基础知识，例如DNA、RNA、蛋白质三者的结构、关系及功能，以及宏基因组、转录组等生物信息学知识。此外，在讲授中，要以微生物为载体，融会贯通各章节之间的相互关系。比如在讲授堆肥过程中微生物最适的C/N比时可以联系废水处理中微生物对C/N比的要求，有助于引导学生积极思考。

当前，环境污染物处理技术的发展日新月异，新方法新技术层出不穷。除了课本上的基础性知识外，教学内容的编排一定要体现课程的前沿性，让学生了解最新的环境生物技术研究成果[4]。这不仅能够丰富教学内容，也能够激发学生的积极性，增强学生思考及解决实际问题的能力。在具体讲授过程中，要理论与技术相结合，先讲解理论知识，再推演到相关的实验技术，这样学生就能更容易接受相关实验技术的原理及其应用。比如在讲解环境污染治理基因工程技术时，要提前给学生讲解基因工程方面的相关知识，然后扩展到具体案例，提高教学效率及教学质量。

3 教学方法

环境生物技术课程比较抽象，在传统教学过程中较为单调。网络上存在大量的课件资源以及视频资料，可以在授课时利用现代多媒体手段[5]，将环境生物技术的相关知识通过影音、图片等形式展现出来，使得缺乏生物背景的化工专业学生能够直观、生动地理解相关知识[6]。比如，可以通过动画或者视频演示DNA的复制、转录以及RNA的翻译过程，丰富课堂内容，提升教学效果，让学生能够更高效地接受相关知识。在教学过程中，还可以科研促进教学，介绍本学院部分教师的先进科研成果，鼓励学生参与老师的科研项目，在科研实践中促进教学。带领学生参观污水处理厂、垃圾填埋场等环保设施，使学生在工程实践中巩固理论知识。在教学过程中，由老师以课程内容为中心，介绍环境生物技术相关领域的新技术以及新成果，并结合课程相关理论知识，让学生自己选择相应的专题，在课程开展过程中模拟学术会议，进行课堂研讨会。让学生查阅环境生物技术相关领域最新的科研成果，在课堂上对相关内容进行文献报告。这种教学方式有助于学生掌握并运用最新的知识，同时有助于培养学生的科研与创新思维能力。

4 考核方式

目前，大学生的课程知识考核主要还是以传统的笔试为主，导致很多学生会采取死记硬背、考前突击的方式来应对考核，教学效果差，考试后学生就全忘[7]。结合化工专业学生的知识背景，笔试的难度会进一步加大。因此，本课程的考核方式应当多元化，注重平时成绩以及课外实践，注重考查学习主动性。该课程的考核成绩可以由三部分组成，一是课程的理论知识笔试成绩，二是平时课程互动成绩，三是课外实践。笔试成绩部分可以采用开卷或者闭卷，也可以采用提交报告的形式来进行考查，特别推荐提交环境生物技术所涉及的某个热点的综述论文，以规范的格式来进行撰写，既锻炼了学生的学术撰写能力，又能够让学生自学很多知识。在平时成绩方面，着重考查学生的出勤率，课堂积极性以及学术会议的参与性[8]。对于积极参与课堂学术研讨会的学生予以额外加分，提高学生的学习主动性[9]。在课外实践方面，鼓励学生积极参与本学院老师的科研项目，或者参与校外实践，最后以PPT的形式进行课堂报告，不论结果如何，只要学生积极参与、认真思考，均可加分。这要求教师在平时教学中，注重鼓励和督促学生参与课程研讨活动，记录学生的发言次数及专题报告，作为成绩评定的依据[10]。总之，在考核方式上不能单纯以笔试为主，要用多元化的方式综合考查学生的学习能力及主动性。