基于个性化教育的环境工程微生物学课程教学改革

张芳

摘 要 基于个性化教育的理念，对环境工程微生物学的课程教学进行了改革。结合独立学院的学生特点和专业培养目标有针对性地选择教学内容；为学生设计综合性实验；实验教学中注重形式的多样化，培养学生的综合能力；采用综合、客观的指标体系评价学生的学习效果。以上措施体现了个性化教育在环境工程专业基础课程教学改革中的应用。

关键词 个性化教育 环境工程微生物学 微生物实验

中图分类号：G424 文献标识码：A

0 引言

华中科技大学文华学院从2005年开始探索实施个性化教育的思想和理念，并通过培育学科专业特色、量身定做个性化培养计划、加强实践教学环节、实施针对性教学、设置潜能导师、营造个性化教育的环境氛围等途径，实施个性化教育。①八年以来，学院的个性化教育取得了丰硕的成果。作为学院的重点培育本科专业，环境工程专业也基于个性化教育的理念，开展了多项课程教学改革的实践。

环境工程微生物学作为环境工程专业的专业基础课，其教学目的从传统的教育理念来说，应该满足“全面发展”的要求，即要保证学生从总体上掌握有关微生物的基础理论及微生物在环境工程领域应用的相关知识；从个性化教育的角度考虑，则应该满足不同知识基础、不同发展意向的学生的不同要求，为学生今后可能的发展方向创造有益的条件。受课程的特点和实际教学条件的限制，环境工程微生物学的个性化教育不可能为每位学生量身定制教学计划，但教学过程的实施可在现有条件的基础上，尽量实现多样化。

1 教学内容的选择

环境工程专业的课程体系中没有生物化学和微生物生理学等课程，学生并不具备微生物学的理论基础知识，在学习环境工程微生物学这门课程中关于微生物的生理和生态的内容时，可能会觉得有一定的难度。环境工程微生物学的内容广泛，一味追求课程内容的覆盖面可能会强化课程的理论性，导致教学内容泛而不精，教学效果欠佳。②独立学院以培养应用型人才为根本出发点，倡导实施个性化教育。在此基础上，应对课程的教学内容进行有针对性的取舍，而不要求面面俱到。

从培养应用型人才的角度出发，对微生物的生理和生态的内容尽量简化，着重于环境工程实践中的微生物原理，如利用微生物降解污水中污染物质、处理废气和废渣、进行环境监测等方面的原理。独立学院的学生中也有一部分对基础理论和考研抱有兴趣，仅依靠教材上的理论知识则明显不够，则为这部分学生指定生物化学、微生物生理学和细胞生物学等方面的参考书进行自学。

2 实验教学的改革

2.1 实验内容的改革

环境工程微生物学课程的实验设置一般偏重于基础的微生物实验操作，如光学显微镜的操作及微生物形态的观察、细菌的革兰氏染色、培养基的配制与灭菌及细菌的培养等，与微生物在环境工程中的应用关系不大。本课程通过优化实验内容，结合实验推进课程的个性化教育。③从现实条件出发，课程实验不可能以师生一对一的方式来实现个性化教学，只能在实验室条件允许的情况下，最大程度地实现实验内容的多样化。④

为此，设计了综合性实验“环境中的微生物取样及观测”，包含微生物在环境中分布的调查、微生物的取样、显微镜的操作及微生物形态观察、实验总结和汇报。由学生分组在课外查阅资料，结合现有的条件制定实验方案，经教师审核后可实施。要求每组学生从不同的环境中取得至少三份微生物样品，带回实验室进行检测。通过取样，学生可以了解到微生物在环境中的分布情况，并通过多个取样点的比较，找到适合微生物生存的环境。如池塘边水中的树枝和石块、农田里肥沃的土壤、卫生间里常被忽视的角落、发霉的食物等。

微生物在专业领域的应用是环境工程专业关注的重点。根据“污水生物处理的基本原理”的内容，还可以为学生安排与污水处理相关的实验内容，为水污染控制的课程教学打下基础。可选取活性污泥法和生物膜法这两种常见的污水生物处理方法，设计“活性污泥法和生物膜法处理有机废水”的实验。由学生设计实验方案，经教师认可后，利用实验室的污水处理设备模型培养活性污泥和微生物膜，并进行有机废水处理的实验。通过测定COD等指标来评价处理效果，并通过显微镜观察活性污泥和生物膜中微生物的形态。这样的综合性实验包括了微生物的培养、废水的获取、微生物形态观察和细菌计数等方面的内容，同时，测定COD等水质指标的操作可进一步巩固学生的化学实验能力，还能对水处理的流程形成深刻的印象。

2.2 实验教学方式的改革

传统的教学方式中，该课程的实验教学往往是学生按照教师给定的实验方案进行实验，然后抄写实验讲义上的实验原理、仪器及试剂、实验步骤、注意事项，再加上对实验结果的简单记录构成实验报告。

本课程对综合性实验“环境中的微生物取样及观测”提出了更高的要求。学生需要根据教师的要求制订实验方案、选择取样点、取样、带回实验室检测，并将取样和准备原材料的过程、通过显微镜观察到的微生物的照片和实验结论汇总成实验报告，以小组为单位用ppt进行展示，并在各组之间就取样和观测过程中的问题进行交流。这样的实验方式不仅锻炼了学生进行基础操作的能力，可以激发学生的学习兴趣，还有利于学生的组织能力、协作能力和表达能力的培养。⑤

“环境中的微生物取样及观测”是学生必须要掌握的基础实验，而“活性污泥法和生物膜法处理有机废水”的教学过程则体现出个性化教育的特点。在微生物的培养、微生物形态观察和细菌计数以及污水处理效果的评价等实验内容之外，留给学生机动开展实验的时间。在机动实验时间内，要求所有的学生必须到实验室进行实验，但实验内容和方案可以根据学生自身的学习情况和意愿来确定。对实验内容和基础仪器操作不太熟悉的学生可以选择重复之前的实验操作步骤，⑥巩固微生物基础实验的技能；对前期实验内容已经熟悉并且有兴趣进一步进行实验的学生，可根据教师的建议，延长污水处理系统的运行时间，跟踪观察系统中微生物类群的变化，直到系统中出现比较高等的微生物；或对处理系统的出水投加杀菌剂，并通过检测杀菌前后水中的微生物量来评价杀菌的效果。

3 考核方式的改进

课程成绩的考核方式与教学方式密切相关。环境工程微生物学原有的成绩评定方法是按照期末考试的卷面成绩、课堂考勤的平时成绩以及实验报告成绩分别按一定比例折合后相加得到的，这样的成绩评定方式只能反映学生对书本知识死记硬背的能力和对已经给出的实验步骤的重复能力，不能作为评价个性化教育成果的标准。

改进后的考核方式综合考虑到学生的考试卷面成绩、分组实验的动手能力、各组实验报告展示中的ppt制作能力、口头表达能力、组织协调能力、在机动实验时间内选择的实验项目类型、在机动实验中表现出的思维敏捷性和自主性等因素，体现评价指标的综合性、客观性，也更能激发学生的学习兴趣，鼓励学生改变在高中时就养成的“死读书、多做题”的学习习惯，从个人的兴趣爱好和学业规划出发，在课程教学允许的范围内，最大程度地促进学生个性的发展。

4 小结

以个性化教育的理论为基础，通过有针对性地选择教学内容、对实验教学的内容和方式进行调整、对评价学习效果的指标体系进行改进，实施了环境工程微生物学的课程教学改革。实践证明，在环境工程微生物学的课程教学过程中，针对不同知识基础和不同发展规划的学生，采用个性化的教学手段，有利于激发学生的学习兴趣，发掘学生的潜能，改进教学的效果。

基金项目：华中科技大学文华学院教学质量与教学改革工程项目（编号：2011cjyz05）

注释

① 刘献君.高等学校个性化教育初探[M].武汉：华中科技大学出版社，2004.1.

② 张逸飞.《环境工程微生物技术》课程项目化教学改革与实践[J].科技资讯，2001.1.

③ 李春光.《环境工程微生物学》课程教学改革的探讨[J].郑州航空工业管理学院学报（社会科学版），2012.31（5）.

④ 邵继海，魏祥东，周细红，等. “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）.

⑤ 王哲.环境工程微生物学课堂教学改革的体会[J].安徽农业科学，2008.36（36）.

⑥ 代群威，杨丽君，李琼芳.环境工程微生物学实验教学新探-污水生物处理过程中微生物的简单分析[J].高教研究，2011.3.