本科院校的环境工程微生物学实验教学改革探索

人类社会的迅猛发展带来的环境问题日益严峻，近年来，极端天气和污染事件的频发不断警示人类应该辩证的看待与自然界之间的关系。绿色发展和生态文明建设是我们国家面对人与自然之间的辩证关系探索出来的一条新型发展道路。在生态文明的建设过程中，大气、水和土壤环境的保护是其核心内容之一。当前，对于环境污染物的去除最行之有效的方法就是微生物处理。环境工程专业学生在对于微生物基本的形态、结构、生理、生态特性等内容学习的基础之上，理解污染物的微生物降解的转化规律，微生物在环境污染防治中的应用，对于未来利用微生物方法解决环境问题具有重要意义。而在此过程中，实现由理论到实际应用的转化则离不开《环境工程微生物学实验》的过渡与衔接。因此，在环境工程微生物学实验教学过程中，我们应注重通过实验过程加深学生课本所学理论知识的直观理解，并具备独立开展微生物实验的技能，启发学生的独立思考，培养解决实际问题的你能力和养成良好的科学研究习惯。
1、环境工程微生物实验教学现状和存在的问题
1.1课程定位不准确
环境工程微生物学这门课程的教学重点应该是微生物学的相关内容。通过对微生物系统的学习，让学生深入掌握包括各类微生物的形态、大小、细胞结构与功能；微生物生理(营养和呼吸)；
微生物与环境因素的关系；微生物的生长繁殖、遗传与变异；微生物生态等基础知识。在此基础之上，初步理解如何利用环境微生物学知识分析、监测和解决生产和生活中出现的环境污染问题。
因此，作为支撑的环境工程微生物实验，应将重点集中于微生物的观察、培养以及探索性的利用微生物处理日常生活废污水等方面。而反观当前的实验安排，大量的学时集中于显微镜的组装、培养基的配置、土壤或水体中微生物的计数等专业性不强的内容。
课程定位的偏差会导致无法达到教学目标，不利学生对于微生物生理习性的理解，同时也无法实现对学生创新性的利用微生物学方法解决环境问题的思维方式和能力。
1.2传统实验教学形式单一，效果不佳
传统的环境工程微生物实验是以老师为主体。在上课的过程中老师往往先为学生讲解基本的实验原理、实验所用到的仪器设备、实验操作过程和数据处理方法，并演示具体的实验步骤。这种“一条龙”包办填鸭式的教学方式会导致学生丧失自主学习的兴趣，缺乏主动探索的求知能力和消减主动学习兴趣。最终导致学生仅仅只是机械的重复老师所教的实验方法，不利于对于所学内容的掌握。缺乏对于学生思维能力的锻炼。
除此之外，由于上课时间的限值，老师往往只能演示实验操作过程中的一些关键性步骤，而无法完成整个实验过程的演示，这会导致学生在个人具体实际操作过程中患得患失，忽略细节，从而导致实验结果失败率较高，不利于培养学生对于微生物的学习兴趣。
最后，由于实验课往往要分成若干组，而老师的注意力有限，这种空间上的局限性导致老师无法观察到每个学生的具体操作细节，不能及时发现学生的不规范甚至不当操作。更有甚者，有些学生实验失败而不自知，最终导致实验结果和理论不匹配，进而建立对于微生物错误的认识与理解。
1.3实验内容陈旧
以学院为例，环境工程微生物实验一共是27学时，安排6个实验，包括光学显微镜的使用及微生物个体形态观察、细菌的简单染色和革兰氏染色、培养基的配制和灭菌、环境中微生物分离、培养和接种、土壤中微生物的测定、水中细菌总数和大肠杆菌群的测定。这些实验性质单一，都属于验证性实验。缺乏创新型研究的启发和融入。此外，微生物法作为目前处理生活污水应用最广泛和有效的途径，随着社会的发展也在不断进步和完善，而课本的实验课程内容有很强的滞后性，导致学生无法理解最前沿的微生物相关知识。除此之外，实验设备的老旧也无法满足现代化教学的需求。
2、环境工程微生物实验教学改革探索
本文对于环境工程微生物学实验教学方法改革的探索主要集中于在培养学生基本规范操作的基础之上，启发创新思维和探索能力；利用线上教学平台延伸学习时间，提高学习效率；结合个人科研方向和文献报道，让学生掌握领域最新发展动向。
2.1优化实验内容
将原本的验证性实验内容改为基础性实验和探究性实验的有机融合。一方面，基础性实验能培养学生微生物学相关的规范操作和实验技能，打好基础；同时可以加深对课本所学理论知识的深入理解和掌握。另一方面，探索性实验的引入，能锻炼学生综合分析、解决问题的能力。
2.2线上平台的利用
网络教学平台上丰富的资源是传统教学课堂的补充和延伸。
在上课之前，教师可利用超星学习平台上传对应的学习资料，比如培养方案、教学大纲、课件、思考题等文字内容，促使学生在上课之前对实验内容和实验目标有明确的把握。
在此基础之上，教师还可以录制操作演示视频，讲解具体的实验操作过程和要点，强调操作难点和易错点。这样，在上课之前学生可以对实验操作的全过程有全面的理解和掌握，从而避免由于上课时长的限值而导致不会操作的情况出现。
通过慕课平台，分享优秀的在线资源。如将南京大学国家精品课程《生物化学实验》、南京师范大学国家精品课程《微生物学模块化实验》等优质资源推送给学生，启发学生的学习兴趣。多元化的学习方式让学生获得与传统课堂全完不同的学习体验，克服单一老师上课产生的知识局限性，拓宽学生专业知识的广度。
2.3以个人科研方向和最新文献为着力点，与时俱进
在实验课中，在根据课程安排完成既定的实验任务之外，还要注重知识体系的更新。以个人科研方向或最新的文献为着力点，为学生介绍微生物相关的最前沿的研究方向。让学生了解最新的仪器设备、研究思路、研究方法和研究技术等内容。让学生不仅掌握微生物的基本实验技能，更注重培养学生科学思维和创新精神。
2.4建立科学的评价方案
传统的微生物实验对学生的评价最重要的环节是根据实验结果。但微生物实验由于其培养周期较长、偶然性误差影响较大等因素导致直接以结果为评价的标准不合理。因此，在对于微生物实验课程的考核中，应更注重对于学习方式、学习态度、学习深度等方面出发。
3、结论
本文通过对环境工程微生物学实验在目前教学过程中存在问题的分析，提出一系列有针对性的改革方法和措施，从实验内容的优化到线上平台的应用来加深学生学习的深度和广度，同时强调知识的及时更新以及更科学的评价方案。