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摘 要：针对我国地方石油化工院校环境工程微生物学实验的教学现状，并结合平时教学实践的经验总结，分析了在新工科背景下应用创新型人才培养专业课程教学改革重要性和紧迫性，并从实验教学体系的优化、教学方式的变革和学生成绩的评价，教学队伍和教学资源的优化配置等方面进行了初步探讨。
关键词：环境工程微生物学；新工科；实验教学
本文引用格式：江利梅，聂丽君，杨春平，等 . 新工科背景下环境工程微生物学实验教学改革初探 [J]. 教育现代化 ,2021,8(41):69-72.
Reform and Exploration in Environmental Engineering Microbiology under Background of New Engineering
JIang Limei, nIE Lijun, Yang Chunping, MaO Yufeng , LIU Zhenghui , XIang Yinbo（guangdong University of Petrochemical Technology, Maoming guangdong）
Abstract: Aiming at the current situation of environmental engineering microbiology experimental teaching in regional petrochemical universities, and combined with the summary of attempts in teaching practice，the importance and urgency of the teaching reform of applied innovative talent training courses under the background of new engineering were analyzed. theteaching reform of environmental engineering microbiology experimental course was also discussed including the optimization of experimental teaching system, reform of teaching methods, evaluation of student performance and optimal allocation of teaching teams and teaching resources.
Keywords: environmental engineering microbiology; new engineering; experimental teaching
一 引言
为顺应“互联网 +”“工业 4.0”等国内外重大战略举措，快速培养我国迫切需要的实践能力强、创新能力好的高素质复合型人才，2017 年初，教育部颁发了《教育部高等教育司关于开展“新工科” 研究与实践的通知》，希望全国各地高校大力开展“新工科”的研究实践活动 [1]。“新工科”更注重强调每个学科专业的创新实践性、综合应用性和学科交叉性 [2]。因此，在新工科背景下，如何结合地方产业行业特色对环境工程专业应用服务型人才的需求设置实验教学项目内容及教学模式等，对本专业应用型人才的培养具有十分重要指导意义 [3]。
近年来，由于石油化工产业的大力开发，环境污染越来越严重，我国区域性环境问题已亟待解决， 社会对环保服务人才的需求日益增多。
而广东石油化工学院作为华南地区唯一一所以石油化工为主导的特色高校，也是一所极具行业产业特色的地方本科院校，是我国石油石化行业专业环保人才培养的重要基地之一，尤其是我校环境工程专业于 2019 年初已通过国家工程教育认证，同时也作为省级一流专业、省级特色专业和专业综合改革试点专业，承担着培养区域环境污染治理专门性人才的重大使命， 这就迫切要求我们必须通过实验教学改革来提高学生理论知识的应用能力和实践创新能力，使其在毕业前具备较强的实验操作技能和处理实际环境问题的能力，更好地满足当今社会对环保型人才的需要。
但是，过去由于各种因素限制，我校环境工程专业在环境微工程生物学实验教学方面存在许多不足，无法较全面地提高学生的创新实践技能和真正提高解决实际环境污染问题的能力。因此，在新工科背景下探索环境工程微生物学实验教学改革，对学生真正理解功能微生物在实际环境污染治理中的重要功能角色， 全面提升学生的综合专业素养以及培养创新应用型工程技术人才等方面都具有深远意义 [4-5]，同时，也对我校应用型人才培养服务地方经济社会具有重要指导意义。
二 环境工程微生物学实验的地位
在高校，实验教学主要是培养学生将课堂所学到的理论知识灵活运用到实际情境分析解决问题的 思路，提高学生动手操作能力和开发学生创新实践思维的重要环节 [6]。通过实验教学，学生可以更好地吸收理论知识，并加深对理论知识的理解和掌握。“环境工程微生物学”是我校环境工程专业的一门专业基础必修课程，而环境工程微生物学实验又是该理论课的核心组成部分，我校已将其作为一门独立的专业必修课，该门课程独特的研究手段和技术已被广泛地运用到生命科学和环境领域的各个学科 [7]。通过本课程的系统学习，要求学生掌握环境微生物学的基本研究方法和实验技术，为帮助学生深入理解微生物在环境污染治理中的应用、为后续开展环保相关领域研究奠定坚实基础。
三 环境工程微生物实验教学现状
（一） 实验教材更新慢，教学资源不足
教材是保证学校教育教学质量的重要指导性材料，实验教材也是如此 [8]。但目前环境工程微生物学实验的教材指导书更新慢，实验项目和内容相对比较简单，学生虽容易上手操作和被动接受掌握， 但降低了学生的主动性和学习兴趣。而且，实验教材各个内容环节过于详细，学生普遍依赖现成的实验指导书，机械地模仿书上方法或者按照实验老师提供的方法进行实验，这不利于激发学生积极探索创新的精神，阻碍了其专业综合素质的提高。我校也尚未有系统性的环境工程微生物学实验指导教材， 一直沿用传统的实验团队成员编写的简易实验指导书，实践性和创新性不够突出。另外，实验仪器设备较老旧，例如，微生物显微观察需要用的显微镜， 大部分都是年代久远，已达到使用报废年份，有些零件也已无法精细调节。另外，随着学校环境工程专业的不断扩招，实验室现有仪器设备台套数严重不足，再加上近两年新校区建设，学校缩减了对教学实验和实验室建设的经费投入，限制了教学中实验项目的开设。
（二） 教学方法单一，考核制度粗简
传统的实验教学内容大多为验证性项目，在教学中主要采用讲授法和演示法，实验老师先确定实验项目，根据教材或者实验指导视线先帮学生整理好具体的实验方法和步骤，实验材料和试剂药品的配制则由专职实验员提前完成，学生几乎未参与实验课前准备，授课主要模式就是学生先听老师讲解实验目的原理和步骤及注意事项等，然后要求学生在短暂的教学时间内按部就班地完成相应实验项目。这种教学模式导致很大一部分学生课前不自觉预习， 实验结果不主动分析，全程只依赖老师上课讲解， 一定程度上挫伤了学生的学习热情，也不利于学生实践创新思维的培养。
受理论教学的影响， 该实验课程考核要求没有得到足够重视，只由实验报告占 80% 和平时成绩 20% 这两部分组成，未将每部分进行细化，导致学生只注重写实验报告，不重视实验过程，少部分学生甚至直接抄袭他人数据结果或图片，导致有些平时态度认真负责，动手能力强的学生成绩不一定能真正体现出来，打击了学生学习的积极性。因此，单由实验报告和简单考勤来评定学生成绩，并不能真实反映学生的实际学习水平和真实教学效果 [9]。
（三） 实验教师队伍实践能力欠缺
目前承担实验教学的多数是青年教师，几乎没有课程学科带头人参与实验教学工作，缺乏实践应用经验。而且，当今环境治理和现代微生物领域研究技术不断更新换代，实验教师几乎没有外出进修培训学习的机会，缺乏对当今环境微生物学最新研究技术的系统学习，使得教学实验方法和理念很难与时俱进，严重限制教师队伍业务水平的发展提升。
四 实验教学改革的几点想法
（一） 调整实验模块，优化教学体系
为使学生在学校规定的有限教学进程内进一步提升学生的实验操作技能，加深学生对环境工程微生物学的理解认识，我校已将“环境工程微生物学实验”独立设为环境工程专业的一门专业必修课程， 共 20 个学时，1 学分。同时，在不断优化现有环境工程专业人才培养方案基础上，依托学校现有实验教学资源，以茂石化等企业需求为目标，坚持“理论与实验相结合、实验与科研相结合、实验与实践应用相结合”的原则，构建“基础厚、实践强、创新高”的实验教学体系，将课程内容进行模块化， 主要分为基础验证性实验、综合研究性实验和创新设计性实验三个模块 [6]。
针对基础验证性实验，安排在教学最前面，要求掌握实验原理和目的，严格规范操作技术，例如光学显微镜的正确使用操作，微生物形态显微观察， 微生物制片及革兰氏染色技术、培养基的配制与灭菌和平板涂布方法等，该模块主要由实验指导老师系统讲解并演示示范；针对综合研究性实验，在掌握基础性实验的基础上，要求学生自行查阅文献或利用学校环境资源等方式，通过分组合作，自主选择合适的实验条件，教师线上线下指导相结合条件下完成实验，如开展水中大肠杆菌群的测定、细菌菌落总数的测定等；针对创新设计性实验，要求学生通过文献阅读，查阅相关资料，团队合作进行实验设计，逐步养成发现问题 - 分析问题 - 解决问题的研究思路，并获得相关实验结果，比如硝化细菌的分离纯化等 [10]。
（二） 改革教学方式，建立开放实验室
传统的讲授法和演示法的教学模式，学生只是按教师的讲解演示和实验指导书的步骤进行操作，这种教学方式一般只适用于基础验证性实验，综合研究性及创新设计性实验很难达到预期的教学效果 [11]。因此，我们将充分利用计算机及互联网技术采用微课、雨课堂等教学模式，将部分实验通过图片及视频的形式展示，使生硬的实验教学内容转变为生动形象的感性素材，便于学生更好地理解和内化，增强趣味性 [12]，我们教学团队也正在建立环境工程微生物学精品课程网站，制作实验教学的多媒体课件及规范演示操作视频。
另外，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， 我们将通过建立学生开放实验室等措施，让学生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，使学生有足够的时间和空间全面掌握整个实验过程，为学生后续开展毕业论文研究作良好铺垫，可大大改善以往大四毕业生做毕业实验时不知从何下手的处境，提高实验教学的效果。此外，通过该门实验的综合实践过程，学生基本能熟练运用所学的各项技能，在加强动手能力的同时，也启发学生的理性思维，深刻理解环境微生物实验技术在环境污染治理的重要作用。
（三） 融入科研项目，利用教学实践基地
近年来，环境工程领域知识的更新发展飞速， 环境微生物学实验技术的发展也日新月异 [13]。我们教学团队充分利用成员承担的各类科研项目，通过双向选择，主动吸收学生参与项目研究，同时通过指导学生组团申报大学生创新创业和互联网 + 等各种学生科研项目，将科研资源转化为实验教学资源， 师生同行，教学相长，激发了学生对科学研究的热情。另外我们也在积极探索综合性和创新性实验这两个模块如何更好地与科研项目融合，例如有学生设计的水质中总大肠菌群的检验就是团队教师承担科研项目的部分研究内容。
而教学实践基地是大学生将理论知识运用于实践的重要场所，充分利用实践教学基地是新工科背景下解决实践教学难题的有效办法。绝大部分环境污染治理修复离不开微生物的重要角色，例如，在实验教学环节我们尝试让学生深入到学校附近炼油厂或污水处理厂等实践教学基地，通过现场观摩学习或技术人员讲解等方式，有助于学生了解污水处理工艺流程的同时，理解不同处理段设计的原理及微生物的作用机理，并现场取水样或泥样拿回实验室及时分析或进行功能降解微生物的分离纯化，让学生在实践中体会实验前期设计和准备的重要性， 真正做到学研融合，学以致用。
（四） 引入过程考核，完善考核机制
过去，实验成绩的考核大多根据学生实验报告来评定，不重视学生的实验具体操作过程，这会严重打击学生的积极性，无法客观全面反映每位学生的真实水平，阻碍教学质量的提升。为了全面衡量学生的学习情况，公平公正评定学生成绩，真实反映学生的学习效果，我们改变过去期末一次性实验报告定成绩，严格按照环境工程专业工程认证标准将各项实验采用平时成绩（学习态度、出勤情况、预习报告、实验操作、团队合作）和实验报告成绩（实验结果、报告格式、数据分析与处理、结论与评价）的综合评定，平时成绩占 30%，实验报告占70%。其中平时成绩中预习报告、出勤情况、学习态度、操作考核、团队合作均各占 20%；实验报告成绩中报告格式要求占 20%，实验结果占 25%，结果分析与处理占 30%，结论与评价占 25%。最终成绩按百分制给分，60 分为及格。新的考核评价模式加大了实验过程性的考查，对学生有了更高层次的要求，提高了学生对实验过程的重视，更好的达成教学目标，提高实验教学效果。
（五） 提高实验教学队伍实力，优化教学资源配置
提高教师的业务水平是提高教学水平的必要条件，因此，要提高实验教学效果也必须从源头上加强实验教学队伍建设，首先我们需要具有高级职称且专业理论水平高、实验教学经验丰富的教师作为“领头羊”，指导团队成员的分工合作，组织定期开展教学研讨，每届学生完成该门课程后做课后问卷调查及开展师生课程总结反馈会，做到及时总结经验，不断优化实验项目；其次，还从学校或学院层面重视提高实验教学队伍的业务能力，建立定期的国内外培训进修制度，使得每年团队成员都能有机会外出学习，加强与其他院校的经验学习与交流等。
此外，实验室硬件建设也是实验教学顺利开展的物质保障。为切实提高实验教学效果必须要多投入经费，购置新的配套仪器设备，淘汰一些老旧落后的设备。其次，还要规范教学实验室的仪器使用规章制度，在符合规章制度前提下，尽量让学生在有限的使用时间内充分利用仪器设备，在最大程度上发挥各个设备的使用价值 [9]。
五 结 语
“环境工程微生物学实验”教学的有效实施有利于提高学生对理论知识的理解与应用意识，提高解决实际环境污染问题的能力。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，满足地方社会对环保服务人才的需求，是环境工程微生物学实验课程改革的主要目标。我们通过对实验课程体系的优化、实验教学方式的多样化以及考核评定的多元化，教学硬件软件的优化建设等一系列改革，很好地展现了以学生为主体，激发了学生的实践探索热情，提高了教学质量和效果，可有效助力我校“新工科”背景下创新型、应用服务型高素质环境工程专业人才培养。
参考文献
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