单位文秘网 2021-07-08 08:19:20 点击: 次
环境微生物学是环境科学相关专业重要的专业知识与技能课程。分析了环境微生物学常见问题与教学难点,设计教学小道具、科研简易小设备、利用多媒体介绍国内外最新科研动态等教学新亮点,以及调整学期专业课程安排时间等教改措施,营造课堂学习氛围,缩短理论学习与实际应用间的距离,增强学生课外科研积极性,引导学生成功考研等方面收到了良好的效果。
环境微生物学习兴趣教学方法课程安排环境微生物学是环境资源、环境科学与环境工程等专业重要的基础学科之一,环境微生物的应用在解决日趋严重的污染问题,建立环境生态友好型社会中起着其他措施难以取代的独特的作用。该课程以微生物学为基础,不仅在环保,同时辐射农业、医学、食品等领域,涉及应用微生物学、系统学、生物科学、生物技术、遗传工程、分子生物学等交叉学科,因此学好环境微生物学不仅是学科知识体系构建的需要,也是为学生毕业就业或拓展专业深造提供重要的保障。
环境微生物学因其研究对象微生物个体微小,教学内容相对抽象,涉及多门交叉学科,课堂中学生难以切身感受,导致学生理解难度较大;环境微生物学体现专业应用,需要引导学生从大一较单纯的基础学习,经过适应过渡,进入专业学习达到具备独立思考解决问题的能力。该课程目前理论学时普遍较少,且受环境生物处理工程工艺实验条件限制,与实验课程难以良好匹配,影响教学效果。因此,学科建设以及教学改革均十分注重如何提高教学效果,探索调动学生的学习积极性和主动性,培养学生的创新精神与应用能力的方法,为满足国家和社会对环境科学专业人才的需求。
一、授课难点与教学问题
1.课程知识包容面广,内容枯燥抽象
一门环境微生物学课程,实际上涉及几门独立开课的大课程,如微生物学、系统分类学、应用微生物学、遗传学、分子生物学、生态学、生物化学、环境化学、环境监测、环境污染控制与治理、现代生物技术等,这些课程一些属于普通生物基础课,一些属于环境关联专业课,一些属于研究生的特色课程,林林总总,相互穿插,跨越了较多的学科界限。而这些课程实际上不可能都可以成为环境科学、环境微生物学的基础课程,而予以事先由学生选修的。另一方面,微生物属于眼睛难以看见的微小生物,它真正发挥作用的是它的生物降解原理,在生物处理工程中看得见摸得着的处理效果。因此环境微生物学从微观到宏观的知识结构,内容涵盖面广且枯燥抽象,需要拓展任课老师与学生的想象思维,否则难以收到较好的效果。
2.生物处理工程工艺缺乏实物对照
环境微生物学的教学重点不仅在理论基础,而更应着重于应用。比如环境污染控制与治理章节中主要介绍固废,污水的好氧、厌氧、脱磷除氮、环境修复等的原理,涉及的是工程工艺流程与技术装备,这一部分也是学生最为关注感兴趣的。目前的环境微生物教科书中多数只是草图,工程图,很少有实物图。从微生物到工程设备、到大型污水处理厂,其实可以看做所有的工程工艺都是为了调节控制微生物的生长,发挥最大的降解效率。对这种从理论到实践的空间跨度,理解能力强的学生兴致盎然,而理解能力差的学生不容易很好地理解和接受。因此不仅需要老师有多学科的专业知识储备,深入浅出地讲解,同时如果加上有能让理论与实际结合、身临其境的实际教学手段,必能提高学生的理解能力,促进学习效果。
3.教材知识成果滞后,亟待补充和加强
为了解决日趋严重的环境污染问题,近年国际以及国内投入到环境污染治理方面的人力物力财力十分可观,以环境微生物为中心的科研成果日新月异。由此贯穿应用的环境微生物学教材也在不断地更新完善,即使是新出版的教材其知识与研究应用成果往往已经滞后于现实。因此,需要任课老师不断接收新知识,掌握科技最前沿,引导并带动学生创新思维,把握行业尖端技术,才能彰显特色学科的生命力。
4.专业课程开课时宜影响教学质量
如前所述,环境微生物学课程重在理论知识和实践运用,这对从高中生向大学生的转型、基础课程到专业课程的转换、死记硬背到分析思考灵活应用的学习方法的转变,对学生实际上是一种学习能力升级的挑战。由于大学生四年中学习方法、思维方式、性格养成、解决问题能力等有明显的时序性,因此,根据不同年级何时安排专业课程学习其学习效果存在明显差异。例如,为了加强学生对环境微生物学专业课程的体验,我们从以往的大三上学期安排的课,曾提早到大二上学期上,这样使得08级大三学生与09级大二学生拼班上大课。尽管授课老师平时反复强调专业课程的学习特点和方法,但大三与大二学生接受知识与理解应用能力明显存在差异。期末考试中专业课程一般要增加分析应用的题目,比如有道题为简述可溶性有机物进入水体后微生物群落是如何演替的,实际上是要求学生用学过的知识,用口述的语言表达方式,简要叙述水体中营养成分增加后,由于环境条件的变化、食物链关系的形成,微生物群体发生演替的过程。题目没有标准答案,要求学生运用所学知识,分析思考后进行简要叙述。但考试结果看,大三学生都能较好的回答类似题目,有分析有叙述,平均得点为84.7分。而大二学生多数没有作类似口语化的过程叙述,仍然就画了老师上课时PPT中的各时期微生物种类演替的图标,很少作文字说明,没有达到考试要求的简述形式答题,因此平均得点为75.2分,平均要低9.5分。有比较才有鉴别,究其原因,由于大二学生进校不久,尚未接触以应用为主的专业课程学习,多数学生仍然停留在高中主要靠死记硬背标准答案的习惯学习模式上,难以快速适应理论联系实际、融会贯通灵活应用的新学习方法的要求。从中可以看到专业课程的安排不仅需要课程种类的合理配置,同时需要根据学生在年度间接受知识能力差异的实际情况做科学合理地调整。
二、改进授课方法,提高教学质量
1.充分利用多种媒体,活跃课堂学习氛围
多媒体教学的优势是能充分利用多种可视化教学手段,扩大知识容量和感官记忆学习效果。正是这一点,能够有效解决环境微生物课程知识包容面广,内容枯燥抽象的缺陷。我们根据教学大纲要求,应用网络先进的视屏教学效果,如生态系统、物质运输、遗传和变异、污染控制技术等,更能形象的讲解枯燥抽象的章节,极大地提高学生的学习兴趣。此外,制作实物小道具帮助学生直观了解抽象内容。如富营养水体中的食物链关系,我们通过制作蓝藻等藻类大发生的富营养水,繁殖能够吃藻类的食藻虫(桡足类和枝角类),带至课堂现场,增强学生对食藻虫自然控制藻类发生规律的理解与认识,同时指出藻类大发生后消亡的死体沉积淤泥后,缺氧分解导致有毒物质与气体的发生,食藻虫难以安全过冬的情况,引导学生思考如何才能有效恢复自然生态系统等实际问题,课堂学习氛围活跃。课后学生自发组成课外科研小组,申报“应用抑藻因子调控藻类生长的技术初探”等实验室开放项目,进行观察、调查与研究,取得了初步研究结果。
2.设计简易实验道具,激发学生科研兴趣
这里主要针对环境微生物学课程中应用微生物与污水处理工程工艺之间(如活性污泥法)难以建立实物教学的问题。虽然学生可以参观污水处理厂,但参观效果也是因人而异,特别是微生物的好氧、厌氧等处理方法难以直观理解。为此,授课老师利用废弃可乐瓶做成开放式的好氧以及密封式的厌氧发酵罐,小塑料管做成连续流的管网,打吊针的流量可控注射器做成流量控制器,小型水泵做成提水落差,并利用印染、制药等废水,与学生一起手工制作数套简易连续流生物处理反应器。学生们兴高采烈,自己动手制作,使所学理论能联系实际,有实物对照更能理解书中工程工艺的原理,开展学习和研究。利用这些简易反应器进行微生物的分离、培养、机能等观察实验,三年中共吸收了十数个学生课外科研团队,包括大学生科技创新活动计划(新苗人才计划)项目落户这些简易实验反应器,从中学到许多书本上甚至社会上难以学到的有实际应用价值的知识和科研经历,取得很好的效果。
3.利用教师自身优势,介绍最新科技前沿
如前所述,环境微生物学是交叉学科,涉及生命科学和环境科学等最新科技前沿,直接面对新技术不断涌现的市场。因此就教科书而言,永远无法紧随日新月异科技发展的步伐,需要授课老师不断地吸收新知识和新技术,快速地将其转化给学生。笔者利用国外环境微生物方面的新成果,利用照片、录像、技术资料等及时介绍给学生,同时利用参加国际国内学术会议获得的最新研究动态和成果,让学生站在较高的学习平台,接受新知识、新技术和新观念,不仅激发了学生学好环境微生物学的热情,也给学生在同一领域的科研创新注入新鲜血液。通过这些手段和方法,学生普遍比较喜欢环境微生物学,在学好环境科学其他课程的同时,每年以做环境微生物相关毕业论文的学生所占比例居高不下。并且成功考研的学生中考上国内外名牌大学、科研院所从事环境微生物相关专业的不乏少数。
4.确定开课最佳学期,扎实学生综合分析能力
大学生的四年学习生涯,其心理素质、接受知识能力、理解和解决问题能力等存在明显差异。在实际教学中已经看到了大二与大三学生对专业课程知识的掌握和应用能力的差异,因此对环境微生物这门比较特殊的专业课程的修学时宜需要做适当地调整。调整的策略是强化大一、大二学生基础课程,注重思维与学习方法的引导转型,提升专业应用课程的学习效果。在教学课程安排上,对大二上学期我们先安排生物化学这门基础理论课,而将与生物化学直接相关的环境微生物学从以往大三上学期安排在大二下学期,适当提早专业必修课程做好衔接,让大二学生对专业学习有一个过度与思想准备,引导学生适应专业课程的学习,更好地掌握环境微生物这门重要的学科专业课程。基于此我们将10级大二上学期安排生物化学基础课作为缓冲,将环境微生物学课从大三上学期提到大二下学期,提早一个学期。经一年的教学实践看,学生增强了对环境微生物学专业课程的学习兴趣和积极性,从应用层面能较好地掌握专业的实际知识水平,考试平均成绩达83.4分,取得较好的教学效果。
综上所述,我们分析了环境微生物学课程的授课难点与教学问题,在充分利用多媒体、改进与补充教学手段、及时介绍前沿专业技术、调整教学计划等方面做了改革性的探索,取得了明显的教学效果,具有较好的实际应用价值。
参考文献:
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[2]南树华.高校辅导员如何引导大学生理性规划学习与生活.内蒙古民族大学学报,2012,18(3):126-127.
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