环境工程微生物学教学改革研究

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摘要：针对目前“环境工程微生物学”课程教学过程中存在的一些问题，提出在课程内容教学顺序、教材中的错误及需更新的知识、教学方式、实验类型与实践等方面的建议，实施“参与式”教学，以提高学生的理论和实践技能，提高课程的教学质量。

关键词：环境工程微生物学；参与式教；改革；实践

“环境工程微生物学”是目前绝大多数高校环境科学、环境工程专业开设的一门必修课程，其中周群英[1]编的“环境工程微生物学”（第四版），因其内容丰富、编排合理、难易适当等原因，是大多数高校首选教材，同时也是考研指定参考书目之一。2010年至今，笔者在讲授这门课程过程中发现一些问题，这些问题如不能很好地解决，会严重影响课程的教学效果、学生学习兴趣的培养以及学生创新能力的提高等。

1教材的相关问题

1.1教材内容的编排顺序问题。教材是按微生物由低等到高等进化的顺序编排，首先介绍非细胞型生物——病毒的概念和相关知识，然后介绍原核微生物和真核微生物，这与国内目前使用的大部分教材是不同的，其优点就是学生对病毒、原核微生物和真核微生物在结构及进化地位等方面有更为清晰的认识。但是，与此同时也产生一些问题，由于在“病毒”一章中的许多概念和理论都涉及原核微生物的内容，尤其是细菌细胞结构部分，比如噬菌斑的概念、溶原性的概念、噬菌体的繁殖过程等，学生在学习这些内容时缺乏相应原核微生物（特别是细菌）的知识，因此在理解上会有些困难；此外，这种安排容易使学生对生物进化问题产生误解，即认为病毒是地球上最原始的生物，原核微生物和真核微生物是在病毒的基础上进化而来的。考虑到病毒在“环境工程微生物学”中的重要性和所占的比重要远远小于原核微生物，因此建议教材先介绍原核微生物，再介绍病毒；或者在具体教学过程中，调整教学顺序，即先介绍原核微生物中细菌的细胞结构等内容，再介绍病毒，笔者近几年一直采用这种方式，教学效果比较好。1.2教材中部分错误的描述。(1)教材第37页，细胞壁的化学组成与结构中，描述革兰氏阳性细菌含肽聚糖，其成分有二氨基庚二酸，这里的二氨基庚二酸要删除，因革兰氏阳性细菌细胞壁肽聚糖中没有二氨基庚二酸，革兰氏阴性细菌肽聚糖才有。(2)第83页，霉菌菌丝体分为营养菌丝和气生菌丝两部分，应改为霉菌菌丝体分为营养菌丝、气生菌丝和繁殖菌丝三部分。(3)第89页，全酶有3种形式，教材中描述的前两种都是酶蛋白+非蛋白小分子有机物，应改为酶蛋白+非蛋白有机物，因很多大分子有机物也可以充当辅酶，如维生素、ATP等。(4)第121页，糖酵解，即在无氧条件下，1mol葡萄糖分解的描述中，应改为在无氧或有氧条件下，因糖酵解途径在有氧、无氧条件下都能进行。(5)第131页，发光细菌的电子流途径示意图中，应将O2、醛挪到第二个箭头旁边。1.3教材中需要更新的内容。(1)第107页，微生物的营养类型表格中，第4列的光能有机营养型微生物举例，紫色非硫细菌，现已不再用这个名称，已将其划归为紫色硫细菌。(2)第137页，氢细菌（紫色非硫细菌），已不属于氢单胞菌属，现已被划为假单胞菌属、产碱菌属、副球菌属和放线菌中的若干种；另括号内紫色非硫细菌删除。(3)第250页，反硝化作用概念描述中，当发生缺氧或厌氧环境时，应该为缺氧、厌氧或有氧条件下，因反硝化在缺氧和好氧环境均可发生。1.4教材使用过程中其他需要注意的地方。教材内容比较丰富，但限于课程性质、篇幅等原因，仍有很多内容编写的较简单，学生较难掌握。具体如下：(1)在描述细菌细胞结构，尤其是细胞壁结构的时候，编写的内容较少，深度也不够，需要教师在授课过程中补充相关内容，如细菌细胞壁肽聚糖单体的构件及其组成等。(2)古生菌细胞结构描述较少，尤其是需要补充产甲烷古生菌细胞壁假肽聚糖组成，还需要着重强调细菌细胞壁肽聚糖和产甲烷古生菌细胞壁假肽聚糖的异同点。(3)在基础篇中，病毒、原核微生物、真核微生物讲完以后，需要对几种重要微生物的组成结构、菌落特征、繁殖方式等加以比较。(4)课程内容使用过程中要注意前后知识的衔接和贯通，如介绍细菌细胞质内含物—厌氧氨氧化体时，要向学生介绍它的作用，还要和后面第八章第三节氮循环及第十章第一节脱氮原理做个衔接和铺垫，因这部分内容较难理解且又非常重要。

2实验课程安排

笔者将“环境工程微生物学”课程安排了7个实验项目，其中6个实验项目由老师统一安排，具体实验项目：实验1，显微镜的使用与细菌、放线菌、酵母菌、霉菌、藻类、原生动物及微型后生动物个体形态的观察；实验2，器皿包扎、培养基的配制与灭菌；实验3，细菌的革兰氏染色；实验4，土壤中微生物的稀释、分离与纯化；实验5，环境中（实验室、寝室、食堂和人体表面等）微生物的检测；实验6，各种水体中细菌总数和大肠菌群数的测定。6个实验项目中既有验证型实验，也有设计型和综合型实验。第7个实验由学生根据自己的兴趣组成小组，选择与课程相关的实验内容，学生自主完成从材料收集、实验课题确定、实验设计到实验结果分析等全过程，教师只给予鼓励、帮助和指导。如鼓励学生参与中国微生物协会举办的微生物平板绘画大赛，学生通过图案的设计、制作，能够很好地掌握微生物平板划线分离的方法。

3教学方式改革

3.1理论与实际相结合。“环境工程微生物学”课程基础篇内容主要为理论知识，内容较为枯燥乏味，因此，结合专业特点，将基础篇的内容结合实际应用来讲授显得尤为必要。例如，在讲到电子传递链时，电子传递偶联三磷酸腺苷(ATP)合成，如果能够阻断电子传递与ATP合成偶联机制，那么ATP产生量必然减少，从而影响到合成代谢，这正是现在污泥减量的一种途径，即通过解偶联剂阻断ATP的合成，削弱合成代谢强度，从而达到污泥减量的目的[2]。再比如在讲授微生物指示作用时，可以安排学生到污水处理厂各种处理工艺池中现场采集活性污泥悬浮液，制作装片、显微镜观察、微生物种类和数量统计、运行状况评价，让学生从头到尾参与到整个实验项目的实施。可见微生物基础理论部分的内容事实上和环境工程中的应用是密不可分的，理论和实际相结合，可以充分发挥学生学习的兴趣。3.2各种教学方式相结合。“环境工程微生物学”课程内容琐碎，尤其是基础篇介绍各种微生物形态、大小、细胞结构等内容时，一方面，传统的教学方法如以板书、挂图或板图等形式介绍各类微生物的形态，能够在教学过程中发挥很好的作用；另一方面，充分发挥网络资源，精心准备大量具有代表性的图片、视频、动画等资料，利用多媒体教学手段，让学生更加直观地认识各种微生物。传统和多媒体教学相辅相成，融会贯通，运用得当，会大大提高学生学习的主动性和积极性，同时，教学效果也会得到提高[3]。3.3“参与式”教学“参与式”。[4]是目前运用比较多的一种教学方式，在很多课程中有具体的应用[5-6]。“参与式”教学在“环境工程微生物学”课程中主要体现在：(1)让学生参与教学内容设计，教师需要根据课程特征和学生兴趣，优化教学内容，如在学习细菌、病毒致病性时，鼓励学生去收集关于细菌、病毒传播疾病的案例，然后在课堂上加以讨论；(2)让学生参与实验项目实施的各个环节；(3)鼓励学生参与各类大学生科技活动，如挑战杯、节能减排、安徽双百、三下乡等活动；(4)鼓励学生积极参与教师的课题和项目。

4结束语

由于“环境工程微生物学”课程内容琐碎，信息量大，理论知识抽象、微观、晦涩难懂，笔者购买了“环境工程微生物学”试题库光盘，在教学过程中加以灵活应用，并安排了各个高校考研真题，以检验学生的学习掌握情况，同时也能提高学生的积极性和自信心。除此之外，还要求学生阅读微生物领域的经典期刊，鼓励学生积极浏览国内外相关网站，拓宽他们的知识面。对于环境科学、环境工程专业学生，其分析、解决问题能力的提高不是一蹴而就的，这需要教师在教学过程中根据自身经验，在满足课堂教学基本要求的前提下，以社会需求为导向，不断实践、总结，更科学有效地实施教学活动，服务地方社会经济发展。

参考文献：

[1]周群英.环境工程微生物学[M].4版.北京:高等教育出版社,2015.

[2]王国锦.环境微生物学课程教学改革与探索[J].当代教育理论与实践,2014,6(12):26.

[3]王进军,梅丽娟,朴哲.浅谈《环境微生物学》教改[J].教育教学论坛,2015(38):87-88.

[4]陈时见,谢梦雪.参与式教学的形态特征与实施策略[J].西南大学学报(社会科学版),2016,42(6):22-26.

[5]韩燕娟,张宝辉,胡立如.基于互动的研究生参与式教学设计与实施效果分析[J].研究生教育研究,2016(1):36-43.

[6]林柳,何滨,关亚丽.从学生到教师的角色转变——参与式教学在高校师范班《遗传学实验》教学中的实践[J].生物学通报,2016,51(6):39-42.

作者:潘少兵 单位:1.安庆师范大学 2.江苏大学