摘要:针对地方本科院校“环境工程微生物学”实验教学的现状，并结合教学实践中的尝试，着重讨论了新工科背景下应用创新型人才培养课程教学改革，从实验教学体系的构建、教学方式的变革和教学效果的评价等方面进行了初步探讨。
关键词:环境微生物学;实验教学;新工科
地方高校为区域经济社会发展服务是其自身发展的内在动力。由于办学历史等原因，地方高校为区域经济社会发展服务的能力普遍不足，亟待向应用型转型发展。人才培养一直是大学的核心工作，课程建设与改革则是人才培养工作的关键环节之一。“环境工程微生物学”是我国高校环境类专业的基础必修课，“环境工程微生物学”实验开设的目的是增强学生对“环境工程微生物学”理论知识的理解与应用，培养学生独立的实验操作技能、解决环境问题的思路，并通过创新型及综合型实验开发学生创新意识[1,2]。在新工科背景下，如何结合行业企业对环境专业应用型人才的需求设置实验教学内容及教学思路，对环境类专业应用型人才的培养具有十分重要的地位[3]。井冈山大学作为地方性新建本科院校，承担着为区域社会经济发展培养专门性人才的重大使命。近年来，由于国内产业发展的转移，区域性环境问题日益突出，环境污染日趋严重，社会对环保人才的需求日益增多[4]。然而，过去由于办学条件、办学资源以及办学理念等因素的限制，我们培养的人才并不能很好地满足行业企业的需求，这将倒逼学校对教学模式及教学过程进行深层次改革，而课程教学改革则是这一系列改革中的落脚点。经过近10年的教学探索，井冈山大学环境工程微生物学实验教学中存在一些问题，主要表现在：（1）实验项目验证性多、综合性少。（2）教学体系设置不合理，教学方式单一，实验效果收获甚微。（3）考核缺乏标准，不能科学全面地评价学生成绩。因此，在新工科背景下探索“环境工程微生物学”实验教学的改革，不但能提高学生对环境污染治理中微生物作用的认识，还能培养学生的专业综合素质和创新能力，对应用型人才培养具有深远的意义。
1实验教学体系的构建
传统的“环境工程微生物”实验教材不是按照微生物学实验研究的先后顺序编排的，更多注重单个实验技能的训练，忽略前后实验项目之间的内在系统性和连续性，学生很难将实验内容与实际应用联系起来，这不利于学生应用能力的培养[5,6]。对培养应用型人才的实验课程来说，实验教学体系的选择及科学组织，直接关系到实验教学过程的实施，并直接影响实验教学的效果。在现有环境工程专业本科人才培养框架的基础上，依托学校现有的实验教学资源，以行业企业需求为目标，坚持“理论教学与实验教学相结合、实验教学与科研相结合、实验教学与工程实践应用相结合”的原则，建构“厚基础、强实践、重创新”的三层次实验教学体系，将课程实验内容模块化，分为基础性实验、综合性实验和创新型实验三个模块。针对基础性实验，要求学生掌握实验的基本原理，规范基本操作技术，比如光学显微镜的操作及微生物个体形态的观察实验；针对综合型实验，要求学生通过查阅文献和预习实验指导教材，自主选择实验条件，在教师指导下完成实验，如土壤细菌分离及菌落总数的测定、水中大肠杆菌的测定等；针对创新型实验，要求学生遵循从理论-实验-发现问题-描述问题-分析（解决）问题的思路，通过文献阅读，独立进行实验设计，并获取实验结果，比如硝化细菌的分离纯化及活性检测实验、活性污泥的培养及生物相观察实验等。
2实验教学方式的探索与实践
2.1采用现代信息技术教学，使内容具体化
传统环境工程微生物学实验大多采用“实验预习-教师讲解-学生实验操作-实验报告撰写”等流程的教学模式[1]，这种传统的实验教学方式只适合验证型实验的教学，综合型及创新型实验很难达到预期的实验效果。为此，我们充分利用计算机及互联网技术，将部分实验通过多媒体以图片及视频的形式展示，将实验教学内容转变为生动形象的感性素材，有利于提高学生的学习兴趣。例如，我们开设的土壤细菌分离及菌落总数测定实验，从土样的采集、预处理、超净工作台的使用、稀释平皿法的操作均以图像或影音的形式向学生展示，让学生能快速掌握实验的关键环节和操作细则，促进规范实验操作习惯的形成。
2.2建立学生开放实验室，拓展实验内容
验证型实验一般可以在课堂上完成，综合型及创新型实验由于实验项目较多，且大部分实验具有连续性，课堂上很难完成，建立开放实验室就显得尤为重要。我们的实践结果表明，通过开放实验室，学生可充分利用课余时间进入实验室，根据实验设计方案与步骤自由开展实验，这不但能充分调动学生参与实验的积极性，还能让学生有足够的对实验过程思考的空间以及对实验结果反复验证的时间，让学生全面掌握整个实验的过程，获得实验成功的喜悦心情，大大提高了实验教学的效果。例如，我们开设的硝化细菌的分离纯化及活性检测实验，学生通过阅读文献，根据自己掌握的相关知识，从不同的环境条件下取样，分离出了几株自养和异养的硝化细菌菌株，并对其硝化特性进行了测定，表现出很好的硝化活性，学生实验的积极性大大提高。
2.3融合科研项目，寓教于研
近几年，环境科学与工程学科领域知识的更新速度不断加快，微生物学实验技术的发展也日新月异[5]。井冈山大学“环境工程微生物学”教学团队充分利用团队成员承担的科研项目，主动吸收本科生参与项目研究，同时通过指导学生申报大学生创新实验项目，将科研资源转化为实验教学资源，师生同行，逐步形成了“研教一体”的育人环境，大大激发了学生学习的主动性和创新潜力[4,6]，同时也为实验教学提供了有力保障。在综合型和创新型实验模块的教学过程中，我们积极探索这一模式的实施。例如有部分学生完成的硝化细菌分离纯化及活性检测实验就是教师承担科研项目的部分研究内容。
2.4利用实践教学基地，寓教于用
实践教学基地是大学生理论教学与实践教学结合的重要场所，校院资源整合、校企联合培养是新工科背景下解决实践教学难题的有效办法。环境污染物治理离不开微生物的作用，特别是污染物深度处理过程需围绕着提高微生物的作用效果来设计。在理论教学过程中，我们安排了实践基地的现场教学[4]。在实验教学环节我们也与实践教学基地紧密结合，通过现场观摩等方式帮助学生了解污染物处理工艺流程的同时，掌握工艺设计过程中的微生物作用机理。例如硝化细菌分离及活性检测实验我们带领学生进入吉安市新源污水处理厂（主要为氧化沟工艺），通过污水处理厂技术人员讲解，让学生掌握不同处理段设计的原理及微生物的作用机制，重点讲解微生物的脱氮过程。同时在他们的指导下现场取样，进行镜检分析，观察微生物的生物相，并取样保存带回实验室进行消化菌的分离及活性检测，让学生实践中体会课堂实验安排的重要性，真正理解产教融合、学以致用的道理。
3引入过程考核标准，科学全面评定成绩
过去，实验成绩的考核大多根据学生实验报告来评定，很难客观全面反映学生的学习水平及操作能力。为了科学全面地评定学生成绩，真实反映学生的学习效果，我们一方面探索实验过程的量化考核标准，另一方面将工程实践及实验设计与分析引入实验考核，其中实验过程的量化考核占总成绩的80%，创新综合型实验设计过程与结果描述占20%。在实验量化考核过程，我们分为三部分进行，分别对实验预习、实验过程参与和实验报告撰写进行量化评分，占比为3∶3∶4；实验设计与分析主要以案例分析的形式单独上交文稿，主要为综合型和创新型实验，学生可以选择其中一个实验进行考核材料的准备。经过几年的实践，取得了很好的效果。
4结语
“环境工程微生物学”实验课程教学有效的实施有利于提高学生对理论知识的理解与应用，培养学生独立的实验操作技能、解决环境问题的思路[1]。在新工科背景下，如何通过实验教学改革提高学生知识的应用能力，满足社会对环保型人才的需要，是环境工程微生物学课程改革的主要目标。我们通过建构“厚基础、强实践、重创新”的三层次实验教学体系，将课程实验内容模块化，分为基础性实验、综合性实验和创新型实验三个模块，在课程教学体系的改革上取得了一定的教学效果；同时，我们不断优化实验教学方式，多方面整合教学，将多媒体、开放式实验室、实践教学基地及教师的科研项目应用于教学过程，提高了教学效果。此外，我们将单一的学生成绩评价方式多元化，紧扣过程考核，突显能力培养，取得很好的效果。
参考文献
[1]徐爱玲,宋志文,夏文香,孙好芬,李捷,谢经良.“环境工程微生物学”实验教学改革初探[J].微生物学通报,2018,45(3):691-696.
[2]鲍立宁,凌琪,王莉.“层次一体化”教学模式在“环境工程微生物学实验”课程改革中的应用[J].生物学杂志,2013,30(4):110-112.
[3]周静,刘全菊,张青.新工科背景下实践教学模式的改革与构建[J].实验技术与管理,2018,35(3):165-168.
[4]贺根和,尹丽,宋勇生,刘强.基于应用型人才培养的“环境微生物学”教学模式改革初探[J].广东化工,2016,16(43):216-217.
[5]王利明.环境工程微生物学实践教学改革与实践[J].微生物学通报,2017,44(11):2755-2759.
[6]邵继海,魏祥东,周细红,铁柏清,李宗军.“质量工程”背景下的环境工程微生物学实验教学改革探索[J].生物学杂志,2010,27(3):106-108.
作者:贺根和 廖永辉 郭小华 尹丽 王安萍 单位:井冈山大学生命科学学院环境科学系 江西省吉安市第二中学
