基于应用型人才培养的《水处理生物学》教学改革

李艳红，曾鸿鹄，林 华

(桂林理工大学环境科学与工程学院，广西桂林541004)

《水处理生物学》课程是高等学校给排水工程专业指导委员会指定的给水排水专业的专业基础必修课，也是给排水科学与工程学科新课程体系中10门主干课程之一。桂林理工大学自1993年招收给水排水工程专业学生以来，一直极为重视《水处理生物学》的教学。如何使给排水科学与工程专业微生物学教学紧跟学科发展步伐，使学生在系统学习和掌握微生物学基础理论知识的同时，进一步懂得将微生物学原理、技术和方法应用于水处理工程实践，我院给水排水工程教研室相关教师进行了认真研讨，对《水处理生物学》的教学改革进行了一些探索，以适应应用型人才培养的需求。

一 选用高水平的教材，重视系统的微生物学基础知识学习

教材是教学的基本工具，是体现教学内容的知识载体，主导教学方向。给排水工程专业的很多专业课程中如水污染控制、水处理新技术等的教学内容是建立在微生物学基本理论和基础知识之上的。所以，使学生打好坚实的微生物学基础是本课程的重要任务。只有掌握了科学原理，才能在水处理工程的实际应用中有正确的判断力，才能分析问题解决问题。因此，在教材的选择上我们注重其微生物学知识的基础性、系统性和丰富性，以培养学生较高的微生物学综合素质。近年来，我们一直选择由清华大学顾夏声教授等负责编写《水处理微生物学》(第二版、第三版，第四版《水处理生物学》)为主要教材。该教材集全面与简明、基础与前沿于一身，通过大量的图示、表格和表解等形式使繁杂的内容条理化、网络化、简明化和形象化，使学生能花较少的时间获得很大的收益——看得懂、理得清、记得牢、用得上。同时在教学过程中还注意补充一些优秀的相关教材《污染控制微生物学》(任南琪，马放等编著)、《环境微生物工程》(马文漪，杨柳燕主编)等里面的教学内容。此外，在教学过程中随时通过网络检索、文献查阅补充相关领域的最新研究进展及相关图片，力图使学生具有较为扎实的微生物基础。

二 重视多媒体课件和网络教学资源的使用，利用现代教育技术与网络技术提高教学效率

近年来，各大学执行的新教学计划均在压缩专业课学时，《水处理生物学》的理论学时一般设置在30～40学时左右，但涉及到的内容十分广泛，教学时间减少与教学内容庞杂的矛盾日益突出［1］。使用传统的黑板板书教学方式，大大限制了教学进度和学生信息量的摄入。同时采用传统教学方法时，由于缺乏直观印象和感性认识，尽管教师费尽口舌，学生仍然对教学内容不感兴趣，教学效果不尽如人意。解决矛盾的最佳解决途径就是设计制作CAI课件、采用多媒体教学来提高课堂授课效率和教学效果。尤其在信息化飞速发展的今天，互联网提供了越来越丰富的网上教学资源。采用多媒体教学课件，可以下载美观清晰的图片，对于抽象的理论内容采用图解加动画的方式，可以方便教师进行理论讲授。

采用这种现代化教学手段，可以为教学提供丰富、直观的感性材料，满足本门课程大容量、高速地传递教学信息，如在讲授微生物的形态部分时，用五颜六色的菌体形态图片使微生物由看不见到看得清;在讲授基因工程时，用多媒体给学生展示克隆羊“多莉”的诞生过程和能降解石油的超级微生物对受污染环境的修复效果等，使教学内容形象生动而容易理解，大大提高了学生的学习兴趣和教学效果。但在多媒体教学过程中也存在诸多需要改进之处，如一部分同学反映课件的信息量大，学生记笔记的速度跟不上;使用多媒体时由于屏幕不断刷新，大小标题过多，影响学生的思路和对问题的全面了解等。对于这些问题需要的解决方法主要有教师在授课时控制好教学节奏、提示学生应掌握的重点内容，或多媒体课件和传统板书结合，实现优势互补等。

三 改革实验内容，建立实验教学资源数据库

在我校的《水处理微生物学》实验课学时为10个学时，实验项目以往都是老三套，包括“细菌形态的观察”、“微生物的染色”、“培养基的制备和灭菌”、“细菌总数的测定”等，学生反映说实验项目的设置跟专业没有很好的挂钩，很多内容就是重复中学时的一些操作，因此积极性不高，实验效果也不是很好。针对这种情况，我校利用中央与地方共建投入的一些经费，建成了数码显微互动教室，并将“细菌形态的观察”改为“活性污泥典型微生物形态的观察”，通过从城市生活污水厂取回活性各异的好氧活性污泥，教师在教师机上捕捉典型的菌胶团和原生动物等的图片，传输给学生观看，并指导学生通过观察，结合所学理论知识来评价活性污泥的活性。这既复习了课本知识，又具有较为浓厚的专业气氛，让学生受益匪浅，达到了实验教学与理论教学之间合理衔接，实验课与理论课内容融会贯通的目的。同时，数码显微互动教室拥有清晰的画面和丰富的交互手段，通过计算机可实现图像、语音的网络互动，实现师生间的直观、即时、有效的交流，将讲解、示教、观察、问答、讨论、测试和监督等各个环节有机地结合在一起，是实验教学方式的一个飞跃，对改变传统的教学模式和提高教学质量具有积极的意义。

对于实验教材，我校根据实验室的实际条件和设备，针对性的编著出版了配套的实验，教材《水处理实验技术》，除了必做的实验项目外，还收编了20余个微生物实验项目，内容由浅入深，涵括了基础实验和分子生物学方面的实验等，方便学生在课外进行创新实验时参阅;同时，配备了网络教学环境，录制了相关的实验教学视频，为学生提供了越来越丰富的网上教学资源，学生可以在中心网站上察看实验课程;中心配有多媒体教室和微机室，方便教师进行实验理论讲授、学生进行实验模拟、数据处理、撰写实验报告以及提交实验报告等，充分保证了信息平台和网络资源的有效利用。网络信息平台的运用和多媒体教学手段的广泛采用，调动学生的参与意识，为实验技术的学习、讨论提供自由探索的空间。

四 全面开放实验室，重视创新人才培养

为了更好地培养本科生的创新意识和创造能力，实验室实行全方位开放，实验室安装有网络门禁系统，能方便的监测到进出实验室人员使用实验室的记录。有意进入实验室从事实验研究的学生，只要填写《本科生进入实验室使用申请表》，相关老师签字同意，即可申请到一张门卡，进入实验室做实验。在从事《水处理生物学》教学过程中，支持和鼓励本科生尽早介入专业领域，在指导教师引导下根据自己的兴趣选择大学生立项课题或直接参与教师的研究课题，完成创新实验的设计实施，进行相对独立的探索研究。在教师潜移默化的指导下，我校每届均有不少学生在学习本课程时即进行相关的大学生科技立项，并获得学校的奖励，如本人指导的《高盐度废水优势降解俊筛选及固定化技术研究》、《高浓度氨氮废水短程硝化—厌氧氨氧化试验研究》、《包埋固定化混合菌株处理高盐度工业废水》等均获得校级大学生科技立项二等奖。

五 创建“科研与教学相结合”的理论课教学方式

树立“优化课内、强化课外”意识，创建“科研与教学相结合”的教学方式，将科研成果融入日常教学。如在讲解“微生物的驯化与保藏”等内容的时候，将我校教师多年来的科研成果“高盐度采油废水生物处理技术研究与应用”(该成果获得了2009年广西科技进步奖)中的驯化和诱变育种高效降解菌的过程和成果如驯化方案是如何确定的，对数配水驯化新方法是如何提出的，高效菌是如何培育的等详细的讲授给学生听，并将科研过程中用数码显微镜拍到的微生物驯化演变过程展示给学生观看，如有一些指示性原生动物在驯化过程中形成胞囊又慢慢的适应环境，恢复原状的过程，加深了学生对相关内容的理解。使教学实验内容与科研、工程、社会应用项目密切联系，充分体现基础与前沿的有机结合，培养了学生的科研意识和研究兴趣，锻炼他们的科研创新能力，也实现教学和科研训练的紧密结合。在“科研与教学相结合”的潜移默化影响下，多名本科生对难降解高盐度废水的处理产生了浓厚的兴趣，结合该科研项目完成了毕业论文和毕业设计，其中一名毕业生的毕业设计—《某油田石油废水处理工程设计》获2006届全国优秀毕业设计。

六 以高水平的平台建设为契机，进一步提高教学水平

近年来，我校给水排水工程专业及相关的环境工程专业的学科建设取得了较为丰硕的成果，《水污染控制工程》被教育部确认为国家精品课程建设项目，实验室被确认为广西区重点实验室(桂科计字〔2007〕65号文);广西唯一的本科给水排水工程专业确认为广西区高校重点建设专业，并于2008年5月通过了建设部本科专业教育评估;我院张学洪教授负责的“水污染控制实验教学中心”被批准为2008年度国家级实验教学示范中心建设单位(教高函〔2009〕5号)。这些高水平平台的建设，为更新教学仪器设备提供了雄厚的资金，为本门课程的教学水平进一步提高奠定了良好的基础，也为应用型人才的培养创造了有利的条件。

［1］何 冰.水处理生物学实验教学的探讨［J］.实验室研究与探索，2011，30(6):306-308.

［2］宋广文，陈晓娜.多媒体教学的特点、问题与对策［J］.当代教育科学，2011(24):50-51.