微生物学相关专业范例6篇

微生物学相关专业

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1 传统的微生物学实验教学的局限

传统的微生物学实验教学往往忽略学生的学习兴趣。在微生物学理论课程的教学过程中,为了提高学生?W习兴趣,教师往往会“讲历史故事”。包括生动的讲解微生物发展史上重要科学家的有趣故事或者经典的实验,例如科赫、巴斯德、莱德伯格等科学家的故事,经典“影印培养实验”等。但是在微生物学实验教学的课堂上,教师往往直接向学生介绍实验原理、实验材料、实验步骤,然后学生按部就班去做实验。这种传统的教学方法,只是对微生物学理论课中所涉及知识的验证,大大降低了学生学习的兴趣[1]。

传统的微生物学实验教学缺少对学生创新思维、实践应用能力的综合培养 。传统的微生物学实验教学为了在计划时间内顺利完成实验课,提高学生实验操作的成功率,往往实验设计是“程序化”的,实验取材、试剂配置、实验准备工作等都由实验员代劳,并且实验结果是单一的[2]。因此传统的微生物学实验教学压缩了学生动手的时间,抑制了学生自由发挥的空间,学生通常是固定和定向思维,根本就谈不上分析和解决实际问题了[3]。

传统的微生物学实验教学的专业特色不明显。我学院微生物实验室除面向生物工程专业的学生外,还承担了生物技术制药专业、食品安全专业以及园林园艺专业的微生物实验课程。但是存在不同专业开设完全相同的综合实验的情况。因此,我们在体现专业特色与综合实践能力培养方面做得不够,还需进一步改革和完善。

2 提高微生物学实验教学的措施

2.1 应用开放式微生物学实验教学提高学生学习兴趣

开放式微生物实验教学模式中,学生可以自己提出假设,自主设计并完成实验内容。在兴趣驱动下,学生更愿意花远远超出正常实验课的时间去查资料、做调研、自行设计实验等[4]。例如当我们课程学习到病毒章节时,教师通过 “讲现代故事”的方法提升学生学习兴趣,包括埃博拉病毒、中东呼吸综合征(MERS)、寨卡病毒等等,还有食品安全相关的“细菌门”、“质量门”、“酸败门”等事件。部分学生对病毒和致病菌的PCR检测技术很感兴趣,并且提出了设计新型PCR仪的想法。比如开展“土壤中微生物的分离”实验时,学生可以结合自己的专业 和兴趣,设计多种实验方案。单单就取材地点,同学们就设计很多种方案,包括农田土壤、校园山坡土壤、食堂附近土壤、苗圃土壤等等。同学们筛选的目标微生物也各有不同,包括产蛋白酶的微生物、产淀粉酶的微生物、具有拮抗功能的放线菌等等。因此通过开放式微生物实验教学,学生能自由发挥、自由设计,学生获得了极大的自由度 、 不知不觉中提升了学习的兴趣和锻炼了自主思考能力。

2.2 开展研究型微生物学实验教学培养学生创新思维能力

微生物学实验课的教学既要求学生掌握实验技术,又要培养学生分析问题和解决问题的能力,因此建议将一部分简单的验证性实验向创新性、综合性实验拓展,不断完善微生物学实验教学效果[5]。例如“水体中大肠菌群的鉴定”实验,同学可以自由取材,包括自来水、污水、池塘水、桶装水等等,由于材料不同结果则各不相同,这种研究型实验更能激发学生的科研兴趣。以大肠杆菌为实验对象,从标本的采集处理、微生物的分离培养、微生物形态观察、生化指标检测、到水质监测标准应用等等相互结合,该实验就由简单的验证实验转向综合性实验。

我学院针对生物工程卓越班的学生实施了导师制度,让学生参与教师科研活动,提高学生科研素养。目前,大学生创新项目已经走进全国各大高校,各个高校给学生们提供了丰富的机会和良好的实验平台,有助于提高学生的动手能力和创新能力。我学院依托我校大学生创业创新中心,鼓励学生多多开展创新性课题研究。近几年来,我学院学生参与的微生物相关的创新课题包括:“优势脱氮微生物的筛选及复合型微生物净水剂的研制”、“启动子区优化和宿主菌的基因修饰提高pHsh表达效能”、“低频磁场和超声波对安络小皮伞菌产多糖的影响研究”、“ 金属硫蛋白的可溶性表达及发酵工艺研究”等。将微生物学实验教学与大学生创新项目、教师科研项目相结合,能极大地激发学生进行微生物相关实验的兴趣,提升微生物实验教学效果,同时也培养了一批“科研小助手”。

2.3 体现专业特色构建微生物学实验教学新体系

目前的微生物实验一般分为三个模块,分别为验证性实验、综合性实验以及创新性实验[6]。最能体现专业特色的主要在综合性实验以及创新性实验。所以结合专业特色,不同专业的综合性实验以及创新性实验设置的实验项目也应该各不相同。例如,微生物实验是我校生物工程专业必修课,要求要比其他专业高,不仅要求熟悉常规菌株的筛选, 还要掌握基因的克隆与表达、纯化等技术。例如,对于生物工程专业,我们利用微生物学教研室保存的材料,开展了综合实验“木聚糖酶高产菌株的筛选、表达、纯化和酶活测定”;对食品安全专业的学生,侧重于对食品中有害微生物的检验实验;而对于园林园艺专业的学生,则侧重于植物病害相关的于微生物的检验与鉴定。实践证明,体现专业特色的微生物学实验教学,可加深学生对本专业的认识,提高实验教学质量和学生的专业素养[7]。

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1.1医学课程的设置造成临床知识应用的局限性

目前,我国医学教学的课程设置未能与时俱进,依旧沿袭传统的教学体系,通常是以基础课程为起点,掌握基础医学之后再进行专业课程、临床课程的学习,最后进行实践课程。统观我国高校专科医学课程设置,医学微生物学课程一般安排在大一,由于大一阶段学生侧重学习通识课程,接触的临床知识具有局限性与零散性,临床知识的缺乏决定了医学微生物教学很难真正应用临床知识,否则只会增加学生学习医学微生物学的难度,久而久之产生厌烦心理,最终起到了南辕北辙的后果。

1.2医学教师专业素质造成临床知识应用的局限性

医学微生物学是医学中的一门基础性学科,要想将医学微生物学的理论知识与临床实践中的具体病案相结合,需要教师掌握专门、专业的医学知识与丰富的临床实践经验。然而,目前我国高校专科教授医学微生物学的教师有一部分毕业于非医学专业或是刚从医学院校毕业,这些教师的专业知识与临床实践经验存在一定的局限性,因此也很难在医学微生物学的教学过程中应用临床知识。教师是教学过程中的主导者,要想充分发挥引导作用,其专业素养必须放在突出位置。

1.3学制与学时的临床知识应用的局限性

随着我国教育体制的大力改革,医学院校的相关专业的学制与学时也发生了明显变化。专科医学专业由于具备系统性、知识繁杂、难度大等特点,采用的是三年制学制。现在改革之后增加了一些相关专业的课程,这直接造成学时的减少。在医学微生物学教学中,缩短后的学时使得临床知识的应用举步维艰,带来了一定的局限性。

2在医学微生物学理论教学中运用临床知识的有效对策

2.1教师认真研究教学内容,适时应用临床知识

在医学微生物理论教学中有效地应用临床知识,有利于激发学生的学习兴趣与参与热情,有利于活跃医学课堂氛围,有利于使学生通过具体、真实的病案加深对医学微生物理论内容的理解程度,总而言之,将医学微生物理论教学与临床知识相结合对提高教学的有效性大有裨益。然而,教师也应当注意,临床知识的应用不是越多越好,病案的引入也不是越多越好,而要根据具体的教学内容进行恰当、适时引入临床知识。医学微生物学从本质上来说仍然属于带有临床实践特征的基础性学科,因此对于其中理论性强、临床实践性弱的知识点,教师不能一味追求临床知识的应用。而对于一些与临床实践密切相关的医学微生物学知识。

2.2教师要精选病案,注重临床知识运用的典型性与有效性

临床知识在医学微生物学中运用的目的仍然是为了提高医学微生物学的有效性,临床知识作为一种辅助手段,促进基础医学课程教学效率的提升。为此,教师在引入临床知识的过程中,要从学生的接受情况与教材内容的具体情况出发,选择有针对性、有代表性、典型的病案,通过分析研究、小组讨论、反馈总结等环节,使临床实践知识真正服务于医学微生物学的教学课堂之中。临床知识要难易程度适中,尽量贴合生活实际,使学生在讨论分析与总结反馈中提高学习能力,培养创新思维。

2.3加强培训力度,提高教师的专业素养,丰富教师的临床实践经验

在教学活动中,学生居于主体地位,教师发挥着主导作用,二者教学相长,以促进教学改革,提高教学效率。尤其是对医学学科而言,医学教学具有严谨性与科学性,与人们的生命安全休戚相关,因此提高教师的专业素质成为必然。面对着我国高等医学院校非医学专业教师教授医学微生物学的现状,高等医学院校要加强对教师的培训力度,提高医学教师的专业素养,使医学教师了解国内外最新医学动态,掌握最新的先进理论成果,充实丰富医学理论素养。除此之外,医学院校要创造多样的机会,搭建良好的平台,使一些教授基础理论课程的教师。如医学微生物学教师能够有充足的机会走入临床实践中来,在临床实践中学以致用,加深对基础理论知识的理解程度。医学微生物学教师只有同时具备顶尖的理论知识与丰富的临床实践经验,才能在医学微生物学教学中有效地利用临床知识,以提高教学的有效性。

3结语

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在实践教学过程中,注重校企合作、思维能力培养,并迅速转变学模式和教学方法,将抽象的知识具体化和形象化,可以更好的增强学生学习微生物免疫学课程的兴趣,最终在实践过程中增强学生的综合能力。根据高职高专微生物免疫学课程教学的实际情况,将生活中的例子、各种事物作为教学内容,可以使复杂的知识变得更加简单,从而便于学生理解和掌握,这是高职高专微生物免疫学课程的重要教学思路。与此同时,注重生物免疫学课程教学内容的合理选择,为学生制定科学的职业生涯,帮助他们进行专业定位,将课堂练习和工作任务结合到一起,才能在充分利用各种现代教学资源、信息技术与设备的情况下,不断增强学生的职业技能、实践能力,最终培养出微生物免疫学发展所需的综合性人才。

二、高职高专微生物免疫学课程教学方法

随着我国教育改革的不断推进,高职高专微生物免疫学课程教学水平得到一定提升,是社会不断发展的必然趋势。在实践教学过程中,应采取的教学方法主要有如下几个方面:

(一)教学模式创新

目前,高职高专微生物免疫学课程教学过程中,教学模式已经向着校企合作、工学结合、理论与实践相联系等多个方向发展,使得高职高专微生物免疫学课程教学模式得到不断创新。在实际教学过程中,不断提高学生的思维能力、职业素质,注重实践训练,才能让学生的自我提升意识得到有效增强,并逐步沿着知识、能力与素质三个阶段不断发展。随着教学模式的不断创新,高职高职学校要对实践教学平台的构建给以高度重视,不断引进各种先进仪器、设备和信息技术,注重校内微生物免疫学实训基地建设,才能真正激发学生的学习积极性,从而实现理论与实践相结合、工学相结合的一体化教学模式。通过加强学生的实践训练,学生在教、学与做相结合的教学模式下,可以不断增强学习主动性、创新性,从而在探索的过程中发新的事物,真正激发学生的创造力。例如:在进行菌种鉴定这个实验教学前,让学生自己掌握相关理论知识,并对实验要点进行全面分析,以在制备培养基的过程中运用相关理论知识,从而帮助学生快速掌握培养基制备方法、接种方法等。

(二)教学理念创新

现代教育制度下,高职高专微生物免疫学课程教学必须注重理念创新,才能更好的服务社会、满足社会的发展需求。目前,高职高专微生物免疫学课程教学理念应以职业能力提高、职业素养提升等为重要标准,根据微生物免疫学的职业发展来选择合适的教学内容,注重重点内容的强化,以满足岗位任务的实际需求,从而在选取教学内容的过程中,充分发挥现代信息技术和设备的作用,让学生掌握更多与现代为生物免疫学发展相关的知识。例如:在进行池塘水中大肠埃希菌群数测定这个知识点的教学时,设置合适的课程模块、选择合适的教学内容,以增强学生对大肠埃希菌群数测定方法的理解,从而构建具有一定职业性、综合性、创新性的实验教学体系。

(三)提高教学师资力量

在实践教学过程中,教师是教学质量不断提高、保证教学水平的重要因素,因此,不断提高高职高专微生物免疫学课程教学师资力量,注重师资队伍的有效建设,加大投入力度和支持力度,才能全面提升高职高专微生物免疫学课程教学水平,从而增强教师的综合素质和职业素养。首先,注重优秀技术人员的聘请,让他们作为兼职教师来进行课堂教学,并为学生的实践练习给以正确的引导,其次,注重教师的定期培训和进修,培养一批优秀的青年教师,加强实训基地建设、校企合作、课堂研究等的考核,才能为教师提供更广阔的发展空间,从而提升高职高专微生物免疫学课程的整体教学水平。

(四)创新教学评价体系

随着教育改革力度和素质教育的不断推进,高职高专微生物免疫学课程教学必须注重教学评价体系的创新和完善,才能充分体现学生的主体地位,以在提高学生各方面能力的同时,促进高职高专微生物免疫学课程教学体系更加完善。根据高职高专微生物免疫学课程的教学情况可知,教学评价需要对学生的学习成绩、实习成绩、实践情况和应用情况等进行全面考核,并对教师的教学质量、教学水平等进行严格审核,才能真正促进高职高专微生物免疫学课程教学不断创新。

三、结束语

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【关键词】: 微生物学、教学、农业教学、探索

中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1003-8809(2010)-08-0172-01

一、 微生物学的发展历程

在前汉后期的《泛胜之书》记录中就提起到肥田中用熟粪及小豆与瓜果轮作的种植方法,公元141年,名医华佗进行麻醉和外科手术时主张割去腐肉以防传染,1676年,荷兰人列文虎克用自制的显微镜观察生物,第一次观察到了细菌并对其形状进行了描述。后来细菌奠基人柯赫先生提出了细菌会产生于农业牲畜体内,这种病菌可以分离出来,在牲畜体外培养,并认为患某种疾病的动物体内一定存在特定病原菌,将此原菌接种到敏感动物,必然会引发相同的疾病。还有一个就是和农业微生物学有着巨大关系的施勒辛和明茨,19世纪后期,农业化学和细菌学的形成和发展为研究土壤中物质转变开辟了道路,在1877年,施勒辛和明茨证实土壤中的硝化作用是通过微生物进行的,1891年,伟林顿又证实了硝化作用不仅在土壤中,也可以在含有铵盐的液体中用土壤接种来产生。

这三个研究成果,随后在民国时期正式传入中国,不可否认,这三个研究成果对中国微生物学发展起到了莫大的帮助,截止现在,我们微生物学界内还会用及到这三个研究成果的理论知识。对于现代微生物来说,微生物成为了一门热门的前沿基础学科,在基础学理论研究方面,逐步进入到了分子水平的研究中,在应用研究中,向着更有效和良好的方向发展。

二、 农业微生物学教育的重要性

现今生活中离不开微生物的影子,也更离不开微生物学的研究。水果、蔬菜、毛巾、化妆品等等,都含有微生物的存在,这些物品的成分由来,就是微生物学科学家和学生们多年研究出的成果,把反复试验成功的微生物加载到需要的物品中,制造出和我们生活息息相关的物品,微生物学的研究教育工作,给我国的经济、高新、生物、农业等带来很大的帮助,中国的矿物质随着人为和环境的破坏而日益减少,具新华社报道,以中国目前的煤炭使用量来说,中国煤炭资源只能在维持70年,可以试想,70年以后,灭绝的不只是煤炭,还有石油、稀有物质等,如果我们没有了这些必要物资,我们该怎么办?只有通过自主研究新的微生物能源,创新出更有效地物资来保证人类生活的正常运转。

微生物学的应用范围不单单限制于生活应用中,它的分布范围非常广,对于土地来说,1g沃土中含菌量高达几亿甚至几十亿。正介于微生物具有生长快、代谢能力强的特点,才使得微生物能够成为发酵工业的产业大军,在工、农、医等战线上发挥巨大作用。正因为微生物学的重要度如此之大,所以中国和世界都极其需要微生物学的教育者和探索者,用他们的努力成果来给我们未来的生活保障和依靠。所以说,微生物学的教育是必然的,微生物学的探索研究也是必要的。

三、 如何开展微生物学的教育和探索

1、让学者正确认识微生物学的重要性。只有正确意识到微生物学对人类的帮助,才能用心的去学习,,社会中的事物是多面性的,都是相互依赖、相互联系的,都全面反映了事物之间的密切关联,正确看待、正确理解。才能学好微生物学的奥妙知识。

2、加强学术队伍建设,建立多层次人才培养体系。十年树木百年树人,微生物学最重视的是自身学术梯队的建设,要有多面人才得产于,融合老专家、老学者。使这个队伍变得更加有力,创新能力更强。然后注重新人的培养,带动研究生教育工作的发展,只有坚实科学研究基础,才有微生物学教育和研究进步。

3、加强微生物学的教学研究,提高教育质量。确保微生物学课程在相关院校中基础教学地位,加强基础、扩宽面向,无论是综合性还是工程性的大学,还是农业院校的植物生长和动物生产类的专业,微生物学都是一门重要的基础课或专业课,因此,微生物学的发展力量不会削弱。

4、基础课程的合理设置。课程设置是教学计划的核心内容,是实现专业培养目标的中心环节,微生物学是一门复杂的学科,由许多相关的学科绑定在一起,息息相关,为让更多的被教育者适应这种学习环境,所以要以加强基础教育,扩宽基础口径,增强人才培养适应性的原则,来建立合理的课程设置。

5、注重培养学生的创新能力。给学生充足的时间和条件,让学生自己动手去实验,去探索微生物学中的知识,将基础课实验、专业实验、实习、论文等环节合理的衔接和优化,围绕加强学生自主创新能力,在不同阶段向学生们提出合理的要求。以培养他们的自主创新能力。

总结:

以上是笔者在当代微生物学的研究和探索中所整合的经验来进行了粗略的分析和研究,微生物学的研究和教育工作是未来开展的一个方向,只有通过合理的手段、合理的方法,完成微生物学的教育目标和微生物学的探索研究工作,才能使我们的微生物学技术由基本走向成熟,对我们未来中国发展和人类居住环境给予保障,所以我们要认真对待微生物学的教育工作,培养学生的学习兴趣,引导他们学习巴施勒辛和明茨等微生物前辈们的丰功伟绩和高尚情操,热爱微生物学专业,为微生物事业做出贡献。

参考文献:

[1]王忠印. 关于现代微生物学的认识[J]. 生物学杂志,2009(02)

[2]刘琛. 2006年中国生物化学及微生物农药制造行业发展分析[N].环球日报,2007(05)

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新型案例教学设计

基于对微生物燃料电池多年的研究基础及对环境工程专业的认识,笔者总结了微生物燃料电池与以下课程的结合。

1.水质工程学教学

微生物燃料电池作为一种有应用前景的新技术,近年来得到广泛关注,也取得了进展。而微生物燃料电池可以作为案例,引入到水质工程学的教学中来。在讲授生物处理部分,可以引入微生物燃料电池这项新技术。首先需要向学生讲清楚微生物燃料处理废水的原理。在微生物燃料电池阳极室内,同时发生着厌氧生物处理、电化学氧化、生物氧化与生物混凝等多个过程,并逐一介绍此四个过程的原理特征。然后向学生介绍当前应用微生物燃料电池技术进行污染处理的研究状况。近年来,一系列富含生物可降解有机物的废水,在微生物燃料电池中逐渐被尝试用来产电,同时废水本身得到降解。在介绍完整体研究状况后,任课教师可以根据熟悉的特征废水,展开而深入地向学生展示。需要提及的是,氮污染控制是当下环境保护工作的重点,微生物燃料电池处理含氮废水是该技术在废水处理领域最重要的应用之一,也与中国地质大学(北京)以地下水污染防治为特色的环境工程教学特点密切相关。微生物燃料电池生物脱氮的研究最早开始于2004年,研究者发现当阴极电势控制在-500mV时,微生物能够直接以阴极作为电子供体将NO3-还原[7],这对微生物燃料电池处理含氮废水的实际应用具有十分重要的意义。同时也需要向学生说明,当前受制于材料成本,微生物燃料电池处理废水还只停留在实验室研究,还未真正应用。这样既向学生传授了生物水处理的相关知识,又激发学生进行深入了解研究的动力,培养了学生善于思考与联想的能力。在讲授水处理系统部分时,在讲解完生活污水传统的处理工艺的基础上,可以针对当下相对难以处理的工业废水,介绍基于微生物燃料电池的新型处理工艺。如笔者所在的课题组尝试用UASB-MFC-BAF的组合工艺处理糖蜜酒精废水[8],高效去除污染物的同时,并获得1410.2mW/m2的最大功率密度。其中,在UASB单元高效去除COD并进行硫酸盐还原,MFC单元氧化硫化物的同时产电,BAF单元去除色度并降解苯酚衍生物。与常规工艺的结合为MFC在污水处理方面的应用提供了新的思路,成为一种很有前途的处理方式。这除了向学生传递了水处理工艺的相关知识,也示范了工艺组合的特点与基本规律,培养了学生讲自己所学的水处理技术融会贯通,灵活运用的能力。

2.固体废物处理处置工程教学

堆肥处理是主要的资源化技术之一,在讲到堆肥部分时,可以介绍微生物燃料电池固体废物堆肥中的应用案例,即微生物燃料电池既可以处理废水,也可以处理固体废物,展示了该技术良好的发展前景。其在固体废物堆肥中,底物不需要频繁更换,而且有机质含量高,堆肥过程自身产热可提高温度,为堆肥过程中形成的高度复杂的微生物种群的富集和生长提供了更加稳定的外部环境,当前以厨余垃圾和园林肥料为原料的堆肥微生物燃料电池也已经有报道[9]。剩余污泥是城市污水处理厂运行中最为头疼的问题,在讲授城市污水处理厂剩余污泥处理处置部分时,可以着重介绍微生物燃料电池在剩余污泥资源化过程中的应用,微生物燃料电池可以将剩余污泥中的化学能转化为最清洁的电能,为污泥资源化提供了新的思路。具体包括直接利用剩余污泥与间接利用剩余污泥两方面,前者是直接以剩余污泥为燃料,在输出电能的同时,能达到良好的污泥减量效果;后者是分别以剩余污泥微波预处理上清液与剩余污泥发酵产生的挥发性脂肪酸作为燃料,可以有效地资源化利用剩余污泥,同时达到污泥减量的目的。将此类案例介绍给学生,既可以传授了固体废物资源化与处置的相关知识点,又可以激发学生的学习热情,提高教学质量,并且进一步培养了学生环境工程意识和环境工程研究的能力,进一步培养了学生分析和解决环境工程实际问题的能力。

3.环境学教学

环境学是环境类专业本科生的专业基础课程,旨在使学生正确理解和掌握与环境问题有关的基本概念、基本知识以及基本原理,以便为学习后续课程奠定必要的基础。而微生物燃料电池与其课程教学也有密切联系,可以成为增强教学效果的有力工具。污染物是环境工程的处理目标,而污染物指标是检验环境技术优劣的标准,在水体污染教学方面,五日生活需氧量(BOD5)的含义与测定是教学中的一项重要内容。常规BOD5测定主要采用呼吸法,该法测定较为复杂,而且耗时长,基于微生物燃料电池工作原理的BOD5传感器具有良好的应用前景,其电流或电压与污染物浓度呈现良好的线性关系,而且能够快速响应,并且测量范围较宽,结果具有良好的重复性,因此成为微生物燃料电池实际应用领域较为重要的直接应用方向。在利用微生物燃料电池类型的传感器测定BOD5时,以待测废水为阳极液,通过之前测定的电压与浓度对应关系,读取电压值,便可换算为BOD5的浓度。此测定方法发现电池转移电荷与BOD5之间呈明显的线性关系,相关系数达到0.99,标准偏差为3%~12%。而且微生物燃料电池类型的BOD5传感器响应快,恢复能力强,当污水浓度发生变化时,电流滞后1h即可达到稳定。而且微生物燃料电池型BOD5测定方法的另一突出优点是可连续运行,无需路外保养。通过介绍微生物燃料电池在测定BOD5中的应用,可以加深学生对BOD5的理解,传授了水体污染指标的概念,也培养了学生触类旁通、理论联系实际的能力。在环境学课程讲授中,会涉及全球的能源与环境问题,也会提到一些新型的清洁能源如氢能、核能等。此时可以介绍微生物燃料电池电助产氢的相关知识,这也是微生物燃料电池可能直接利用的主要形式。根据电化学理论,电解水的分解电压为1.6V,而在无氧气存在的条件下,在双室微生物燃料电池阴极施加一个远小于水的分解电压的小电压(一般小于0.8V),可以促进外电路转移至阴极的电子和阳极转移至阴极的质子结合而生成氢气,从而达到利用微生物燃料电池系统产生氢气的目的,该工艺产生的氢气纯度较高,并可以积累和储存以及运输,克服了以前微生物燃料电池输出功率低、无法直接应用的缺点,从而促进微生物燃料电池技术朝着实际应用又迈进了一步。这一方面可以吸引学生更深的了解微生物燃料电池技术,而且培养学生的研发兴趣与爱好,另一方面传授了氢能等清洁能源的相关知识,拓展了氢能的来源,启发了学生深入探究、勤于联想的能力,取得良好的教学效果。

课堂教学实践

在中国地质大学(北京),笔者主要参与环境工程专业基础课与专业课的教学。在实际教学中,将微生物燃料电池的研究心得与实际教学相结合,对教学起到很好的促进作用。如在环境专业基础课有机化学的教学中,在讲授烯烃部分时,讲到石墨烯作为微生物燃料电池阳极的优点,更多地利用了其比表面积大、易于微生物附着的特征,促进了微生物燃料电池的产电与污染物去除,使得学生对于石墨烯的应用有了更直观的认识,对教学起到了促进与拓展的作用,符合当下理论联系实际的教学思路。在环境专业主干课环境生态学的教学中,将水生生态系统部分引入微生物燃料电池的概念,介绍了产电微生物的工作原理及特性,并介绍了沉积物微生物燃料电池的工作原理及应用,这不仅向学生传递了水生生态系统中的环境微生物的类群与功能,以及污染物在水生生态系统中的迁移转化规律等知识点,而且可以使学生明晰微生物燃料电池的在其中所起的作用,形象地展示了微生物燃料电池参与污染迁移转化的过程,对于此部分知识的教学,起到很好的促进作用。讲到这些案例时,学生的学习热情都比较高涨,教学效果明显提升。可见微生物燃料电池确实是良好的教学载体,有助于提高环境工程教学的质量,笔者在后续教学中还需进一步完善提炼。

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1.1微生物学教学方法优化

《微生物学》在实际教学中存在“知识点多且散、内容覆盖面广、知识点易混淆”等缺点,加之微生物本身肉眼看不见,在实际教学中抽象性概念及描述较多。教师在课堂讲授过程中容易犯照本宣科、“填鸭式”教学的错误方法,造成学生学过就忘、考完就忘的问题,难以在脑海中形成完整的知识网络结构,容易使学生失去学习兴趣。由于《微生物学》实践性较强,而且与人类健康休戚相关。因此,需要在绪论内容讲述方面就充分调动学生的学习积极性,要让学生意识到微生物虽然个体小,但是其作用却是一点也不小;从日常生活中衣物与食品的发霉现象,到生产中酿酒、制作腐乳等工艺,到微生物致病性和引起人类恐慌的传染性疾病的蔓延等具体事例,引起学生对微生物的重视,激发学生对微生物学的学习兴趣。在知识讲述方法上,注意前后结合,融会贯通,比如原核微生物的细胞结构与真核微生物的细胞结构差异、病毒一步式生长曲线与细菌群体生长曲线的对比、微生物分解代谢与微生物的营养之间的关系等。前后知识点系统联系,对比记忆,归纳总结。以提纲式教学的方法向学生讲授知识点、重点及难点,一方面既巩固了知识,又加强学生综合运用知识的能力,使学生在脑海中形成一套完整的理论知识体系和一张系统的知识脉络结构网,帮助学生快速高效的学习知识。

1.2紧跟科学前沿,放眼学科动态微生物学作为一门专业基础课程,与科技发展紧密相连,教师在课堂讲述过程中,除了系统介绍课本知识外,还应穿插当今科学研究前沿,以充满激情的科学态度向学生展示微生物学的发展动态及当前的热门话题。比如:介绍与微生物相关的诺贝尔获奖者的研究成果;近期发表在Nature、Science、Cell等国际顶尖杂志上的科学文章;在讲授病毒这一章内容时,结合目前流行的埃博拉病毒、甲型H1N1流感病毒等疾病的感染与治疗讲述病毒的特点等。以当今的科技成果和热点话题,激发学生对微生物学的学习兴趣和对微生物科研工作的崇拜感。

1.3充分调动学生参与课堂的积极性引导学生积极参与课堂,变“被动”教学为“主动”教学。以往的理论内容教学就是以老师为主体,老师讲学生听,教师与学生互动较少,学生参与课堂的积极性也不高。在教学过程中应该采用“启发式”教学和“参与式”教学,例如:安排学生提问,让学生提问老师,创造学生参与课堂及师生互动的机会,增加学生的个人成就感;布置课后问题,组成3-5人的科研小组,让学生在课下积极思考,查阅资料,获得自己的科研成果;开展“翻转课堂”“微课”“慕课”等活动,以丰富多彩的教学形式充分调动学生参与课堂的积极性,其知识面和创新意识也得到了极大的提升,有效培养了学生自主学习的能力。

1.4突出微生物学的课程特点,避免与其他课程知识重复微生物学作为一门专业基础课,与普通生物学、生物化学、遗传学、细胞生物学、分子生物学等多门课程存在交叉重复的内容。而且这些课程在授课时间安排上不统一,有前有后,那么如何在有限的课时里详尽的向学生讲述微生物学的知识但是又避免知识的重复累赘?如何突出本课程的教学特点,优化课程讲授内容?这就需要教师在课前做好充分的准备,首先与其他课程的老师互相交流,相互协调授课内容,对于重复的知识点不做过多的赘述,仅作重点提示或简单的复习;其次,注意倾听学生的意见反馈,由于知识学习存在遗忘过程,针对这种情况,如果重复知识内容在不同学期或者学年开课,要注意适当加强复习,以课堂提问及重点提示的形式完成知识内容的学习。对于同学期开设的平行课程,有些重复知识内容仅作简单的带过。如,在微生物遗传育种一章内容中,同学期生物专业开设了《微生物遗传育种学》课程,那么在微生物学讲授过程中,这部分的内容完全可以略过,提示学生此部分内容在其他课程中有详细的学习。总之,需要授课教师在其他任课教师和学生之间建立联动的关系,既与相关课程的教师经常交流,保证各课程在内容上互为补充、相互协调、相互促进;又要及时关注学生对知识的理解情况,将教学内容有顺序有逻辑有重点的呈现给学生,建立优质课堂教学,既让学生系统学习理论知识又突出了本门课程的学习特色。

2微生物学实验课程教学改革

由于微生物学是一门实践性极强的学科,微生物实验教学是微生物教学中的重要组成部分,是现代生物学技术的重要基础,其独特的实验技术在学科的发展中占据着突出的位置。

2.1微生物学实验教学存在的问题

微生物实验教学对于学生加深对理论知识的学习理解、提高学生动手实验技能、培养学生团队意识与创新精神、树立严谨求实的科学态度至关重要。现阶段关于微生物实验课程建设仍然存在着一些问题:在微生物实验课程建设方面重点培养学生动手能力的同时忽略了对学生独立思考及创新能力的锻炼;课程讲授与实验课程课时安排存在着不一致性;实验课时相对较少,实验课教学最容易受到课时及实验室具体条件的限制,对于实验周期长或缺乏仪器无法直接完成的实验,以往只能选择不做。

2.2微生物学实验教学改革措施

作为实验课程建设及改革,应针对不同专业的专业特色及专业优势,根据课程内容适当调整实验方向及实验内容,凸显专业优势;同时注重基础理论知识的巩固加强以及不同专业优势互补和专业交叉合作。通过微生物实验课程改革及完善能够使学生熟练掌握微生物学实验技术和操作规程,培养他们观察、思考、分析和解决问题的能力,增强他们的创新意识,树立实事求是、严肃认真的科学态度以及勤俭节约、爱护公物的良好作风。其主要内容包括:

(1)让学生参与实验准备工作:实验课程的建设不单单是实验过程,前期实验准备工作也是非常重要的,让学生亲自参与到前期实验准备工作能够培养学生的认真负责的态度,同时也让学生对整个实验过程有全面的认识与学习。

(2)实验内容及课时的调整:应结合学生在微生物课程上学习到的理论知识,将理论课与实验课合理安排。做到先学习理论知识,打牢基础,再培养实验技能,在实验过程中真正理解书本知识,将理论与实践合理结合。

(3)凸显专业优势与专业交叉:针对各个专业的优势,设计有针对性的专业微生物实验,并设计能够将生物专业、食品专业和烟草专业等各个专业优势合并的大实验课程,增加探索性实验,鼓励学生自己成立科研小组,独立开展创新实验。

(4)开展录像实验教学:由于实验条件或实验经费的限制,对于暂时不能开展的实验内容不能弃之不做,虽然实际实验条件不能满足,但是借助于多媒体教学手段,让学生对实验原理、过程及操作要点有清晰的认识。通过对微生物实验课程的优化改革,能极大丰富实验课程,培养学生创新意识,提高学生实验技能与实践能力。力争做到:凸显专业优势及专业互补,避免内容的重复及雷同;鼓励学生独立参与科研课题,拓展视野;通过实验课程的讲授培养学生对实验的兴趣及实事求是、严肃认真的科学态度和团队合作意识。

3结论