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【摘要】《环境工程微生物学》课程是环境工程专业的主要专业基础课之一。本人经过近两年的教学实践,认为应注重以下几个方面:(1)加强绪论部分的教学,(2)加大新知识和新技术的传授,(3)激发学生学习兴趣,(4)加强实验教学。做到以上几点,将极大地提高该课程的教学水平,培养出该领域的优秀人才。
【关键词】环境工程微生物学 教学 体会
微生物技术是现代高技术之一,对经济建设与社会进步有着深远的影响,它以低耗高效、副产物和副作用小、安全性好,而在解决生态和环境问题等方面发挥着越来越重要的作用。在现代技术的交叉渗透过程中,将微生物技术的基本原理应用到环境工程中,为微生物技术从实验室走向解决环境问题提供了理论基础。在解决目前人类所遇到的人口、能源、废物处理等环境问题中发挥了重要的作用,并显示了可观的经济效益和社会效益。因此,国内许多院校的环境工程专业开设了《环境工程微生物学》课程,并将课程的重点放在了介绍微生物的生态与微生物在解决环境问题的应用上。但同时《环境工程微生物学》在内容与研究方法上和环境工程的其它课程又有较大的差别,所以该课程的教学有它的独特性。
我校水资源与环境学院自开始招环境工程本科生以来,一直把《环境工程微生物学》作为环境工程专业的主要专业基础课之一。目前,我有幸成为这门课程的主讲老师。如何对待该课程的教学? 如何使环境工程专业微生物学教学紧跟学科发展步伐,使学生在系统学习和掌握微生物学基础理论知识的同时,进一步理解防治环境污染、改善与提高环境质量的微生物学原理、技术和方法? 经过近两年的教学工作,感受颇多,特将我对讲授这门课的一些体会总结如下,请批评指正。
1 加强绪论部分的教学
有些人认为绪论没有什么具体内容,在教学上可有可无,有些老师往往是让学生们自学绪论部分。但实际上绪论是一门课程的序曲,又是一门课程的缩影和向导。在绪论的讲授中,授课教师应该介绍微生物的发现及其与人类和环境之间的关系,让学生认识到微生物对于我们人类和环境的重要性;介绍微生物学的奠基、发展历史、现状及发展方向,让学生了解微生物学是在解决实际问题,是在认识自然和改造自然的过程中得到发展的;介绍显微镜的发明者列文虎克、青霉素的发现者弗莱明等为微生物学做出杰出贡献的科学家,启迪学生为科学献身的精神[1];介绍环境工程微生物学当前的研究热点和难点,激发学生的求知欲望。同时,在课程的讲授过程中要多联系生活和实践,努力使抽象深奥的内容变得具体简单。例如,在讲授微生物发酵时,联系酸奶的制作,告诉学生各厂家生产的酸奶呈现不同的风味就是因为不同厂家选用的菌种不同,因而发酵产物不同所致,使学生深刻了解了发酵的不同类型。
2 更新教学内容,加大新知识和新技术的传授
环境微生物学作为一门新兴的边缘学科,随着生物学、微生物学及环境科学的发展而不断呈现出新的内容。特别是日新月异的分子生物学技术已渗透到生物科学和技术的各个领域,尤其是与微生物学关系密切,这更加促进了微生物在环境工程中的应用。为了紧跟时代和学科发展的步伐,培养高质量人才,教师需及时更新自己的知识结构,跟踪学科前沿发展变化的动态,将新的知识和新技术及时增加到教学中来,让学生熟悉和掌握学科前沿性的理论知识和操作技术,为他们将来深入开展研究打下良好的基础。例如,可以讲解有关DNA重组技术、基因扩增技术、DNA测序技术等高新技术在环境工程中的应用现状和发展前景[2,3],为学生将来开展创新性研究工作奠定理论基础。同时还可以把一些和日常生活关系密切的知识,例如ADIS的传播及预防,SARS、禽流感的爆发与环境污染的关系等等,以科普形式介绍给学生,既活跃了课堂气氛,又拓宽了学生的知识面,调动了学生的学习兴趣,激发学生对科学研究的责任感和奉献精神。另外,把一些有争议的问题引入教学中,也可以开拓学生的专业视野,激发学生智力活动的积极性,培养学生的科研动机,帮助学生认识发现真理的过程,培养其攀登科学高峰的信心和勇气。
3 改革教学模式,激发学生学习兴趣
学习动机是一种内驱力,学习兴趣是学习的最佳动力。只有在充分激发学生的兴趣,调动他们的想象力和参与能力的情况下才能最大限度地发挥效力。环境微生物学研究的对象是人们在通常情况下看不见的微小生物,其教学内容是一些微观的、抽象的、阐述性的内容,并且涉及到遗传学、生理学、生物化学、分子生物学等诸多前沿学科,具有较强的广度与深度。如果不能及时调动学生的学习积极性,那么这些繁杂的内容就会使学生感到味如嚼蜡,毫无兴趣,直接影响学生的理解,最终导致学习效率低下,学习效果不佳。如果激发了学生对课程的学习兴趣,就会增加学生课后查找、阅读参考资料的主动性,这对学生后续内容的学习也是一种鞭策和鼓励。
学生在学习该课程之前,主要学习了数学、物理和基础化学等课程,专业课程学习尚未展开,所以学生对环境工程专业学习微生物目的缺乏认识,在他们思想上有一种根深蒂固的想法,即解决环境问题必须用物理化学的方法。针对这种情况,就需要将工程实践中一些有影响的或与学生生活比较贴近的实例,如:一般的城市二级污水处理厂、城市垃圾资源化系统等内容引入课堂,让学生明白微生物在处理环境问题中有着广泛的应用,从而激发他们的学习热情。
还有,《环境工程微生物学》的前几个章节主要讲述微生物的形态、结构及生化过程,具有概念多、微生物种类多且形态多变的特点,而且由于微生物形体小,无法从日常生活中得到直观的印象,学生普遍感到“看不见,摸不着”。针对这种情况,应当采用多媒体教学的手段,利用一些典型微生物的图片或三维动画形式,描述其形态与生长发育过程,这样既方便讲解又生动活泼,利于学生理解,增加学生学习兴趣,提高教学效果。同时,还要鼓励学生自己动手采集微生物,利用实验室开放时间,自己去观察体会,并通过查资料,关注学科进展,采取互动形式,增加学生从课外获得相关知识的能力。
4 加强实验教学
微生物学是来源于实验的科学,所以我们应着重加强实验教学。环境工程微生物学实验是一门原理性、概念性、实践性、操作性难度较大的课程。比如显微镜技术、制片和染色技术、培养基的制备技术、无菌操作技术、纯种分离培养技术、菌种保藏技术、大气及水中微生物监测技术等。这些都需要特殊的设备和独立的训练,如果没有足够的课时及仪器支持,掌握其中的操作技术是很困难的。环境工程微生物学实验课前期准备工作是一项比较复杂、精细和繁琐的工作,工作量大,连续性强,即使是微小的疏忽也可能造成实验的失败。在做实验准备的过程中必须认真、细致才能保证实验课的顺利进行,这就对实验室老师的素质和教学态度提出严峻的考验。
还有,实验操作过程是培养学生独立工作能力最好的过程。实验中,我们应该采取学生独立思考、自己动手、大胆探索,教师积极引导、注重启发的实验教学模式,充分发挥学生在实验中的积极性和主动性。如在做“细菌革兰氏染色”实验时,我们要求每个学生至少完成3个不同类别典型细菌的正确鉴别染色片,从挑取菌种、涂片、固定、染色、调试显微镜,直到观察到染色的微生物形态,鉴别出正确的菌种为止,整个过程完全由学生自己操作,而且实验的每一步都要非常认真仔细,稍不注意就得不到正确结果[4]。实验中,学生对涂片后固定细菌时的温度高低、洗片环节、酒精脱色的时间等精心分析,反复实验摸索,并在教师的启发下,找出问题症结,直到得出满意的结果为止。实验过程中,我们还应对学生操作时的习惯性问题和错误作重点提示和讲解,并在学生操作过程中及时指导纠正动作,严格要求学生独立完成。
实验课的讲授过程中,我们还应尽可能地开一些综合性地实验。综合实验是一个以学生为主体、学生与教师互动的教学过程,其特点是学生独立自主进行实验的设计、组织、实施和管理。演示性、验证性实验多,而综合性、设计性实验少是过去实验教学中存在的问题,学生对实验过程印象不深,理论掌握不牢,动手能力不强,不利于培养学生的创新能力。为此,我们针对学生比较感兴趣的实验课题,如水、室内空气、土壤和食品中的微生物种类、数量、分布等应用于实验教学,学生通过查阅资料,设计实验方案,由指导老师指导和小组讨论,确定实验方案,提高了学生的分析问题和解决问题的能力,这样激发了学习兴趣,巩固了理论知识和实验技术,也培养了学生的综合运用能力。
微生物学博大精深,微生物在处理环境问题时的优势越来越明显。作为环境工程专业的重要基础课之一,《环境工程微生物学》在学科体系中的地位也越来越重要。如何使环境工程专业的微生物教学进行得更合理,如何使环境工程专业的学生具备较高的微生物学综合素质,相信通过对教学经验的不断总结和改革,通过主讲老师地不断学习提高,最终能够使《环境工程微生物学》的教学工作适应时代发展要求,为培养具有综合素质的环境科学人才做出贡献。
参考文献
[1] 周德庆.微生物学教程(第二版).北京:高等教育出版社,2002.
[2] 张洪勋,王晓谊,齐鸿雁.微生物生态学研究方法进展[J].生态学报,2003,23(5): 988-993.
[3] 卢莉琼,徐亚同,梁俊.分子生物学方法在微生物多样性及微生物生态研究中的应用[J].应用与环境生物学报,2004,10(6): 826-830.
[4] 周群英,高廷耀.环境工程微生物学(第三版).北京:高等教育出版社,2003.
