关于《环境工程微生物学》实验教学方法探索

【摘要】通过在环境工程微生物学实验教学的探索和实践，提出让学生参与实验的准备工作、加大新知识的传授力度、实现多媒体教学和增强实验间连贯性等措施，来提高实验教学的质量，使学生对微生物有更深入的认识。

【关键词】环境工程微生物学 实验教学 探索

环境工程微生物学是环境工程专业的专业基础必修课。它是生命科学和环境科学与工程的交叉学科，具有极强的实践性和应用性。环境工程微生物学实验是加深学生对理论知识的理解，培养学生实验技能、实验思维和动手能力的一个重要途径。同时，该实验又是一门操作性很强的课程，需要大量的实验仪器，以及老师手把手传授实验技能，如果没有先进的教学方法做支持，掌握其中的操作技术是很困难的。下面提出几点心得体会，将有利于提高实验教学的质量，深化学生对微生物的认识。

1 让学生参与实验准备的全过程

实验室的前期准备工作是很重要，工作量要比实验课程多许多。老师除了要认真备课外，还需要对培养皿、试管、镊子等消毒灭菌，配制各种试剂，最好还要进行预实验，不但更加熟悉实验步骤，而且能保证实验课程的顺利进行。

通过让学生参与实验准备过程，可以让学生学习到完整微生物实验操作技术，这样一个完整流程学生完全参与下来，不但让学生体会到实验过程的艰辛，进而更加珍惜来之不易的实验课程，还可以培养学生科研思维，提高科研能力，使他们在课堂上学到的知识在实验操作中体会得更形象、更具体、更全面，从而激发他们学习兴趣。在巩固专业知识的同时，还培养了其发现问题、综合分析和解决问题的能力。这些对于提高学生的实际动手能力都有很大的帮助。

2 更新实验教学内容， 加大新知识和新技术的传授

微生物学和环境科学知识的更新推动着环境工程微生物学这门新兴的边缘学科不断向前发展。特别是日新月异的分子生物学技术已渗透到环境工程应用的各个领域。为了紧跟时代和学科发展的步伐， 培养高质量人才，让学生熟悉和掌握学科前沿新的理论知识和操作技术， 为他们将来工作研究或是硕士博士阶段的深造打下良好的基础。

例如，过去研究环境中微生物的方法是建立在平板分离基础上的，但迄今为止利用这种方法培养出的微生物只占总微生物种类的0.1％～10％。固体培养基其实是人类为微生物创造的人工培养环境，与微生物的实际生存环境有很大差异，用它来培养环境中的微生物相当于是对自然微生物群落进行了一次强制的人工筛选。所以，用平板分离的方法来研究自然环境的微生物生态时，往往不能准确反映微生物群落的实际组成和存在状态。分子生物学、基因组学和生物信息学等学科的发展及其向微生物学领域的渗透，形成一个新的交叉学科分支——微生物分子生态学 (molecular microbial ecology)，它为我们全面客观地研究微生物生态系统提供了新的技术手段。微生物分子生态学是以微生物基因组DNA的序列信息为依据，通过分析环境样品中DNA分子的种类、数量和分布特征来反映微生物区系组成和群落结构[2，3]。所以，这项技术就需要研究者掌握DNA提取及纯化技术、DNA琼脂糖凝胶电泳技术和PCR基因扩增技术。针对这一点，我们就可以给学生设计一个微生物大实验，以活性污泥为样品，从DNA的提取、纯化，凝胶电泳检测，到细菌16S rDNA基因扩增，都让学生自己操作一遍。通过这一实验的学习，使学生对当今环境工程微生物学的前沿技术都有一定的了解和掌握。

3 增强不同实验间的连贯性，以及实验和理论知识的连贯性

3.1 增强各实验间的连贯性

过去实验内容多为孤立、连贯性不强的项目，各实验之间的内容重复较多，学生难以系统地把握微生物学实验，既浪费了有限的实验学时，又不利于培养学生的科学素养。对此，我们调整了实验内容，将原来独立设置的实验内容整合到一起，形成一个综合实验，通过一个综合实验就能使学生学到以前3-4个实验项目的实验技能。

3.2 增强实验和理论知识的连贯性

环境工程微生物学是一门实践性很强的学科，涉及到的内容覆盖面广，要学好这门课，仅仅依靠理论教学是远远不够的，实验教学可以弥补理论教学的不足，将微生物学的基础理论在实验教学中延伸、深化，并通过实验，加强基本技能的训练。

4 实现多媒体实验教学，更直观展现实验内容

环境工程微生物学实验中的各种微生物需要在光学显微镜甚至电子显微镜下放大才能看到。由于环境样品中微生物的复杂性和多样性，应用传统的实验教学方法不便于更好的展示微生物的形态结构、动态变化过程，多媒体教学与传统教学相比，能更加生动形象、栩栩如生的展现微生物的特点，提高学生的学习兴趣和参与度，从而使学生更好的掌握实验知识。

首先，可以在多媒体课件中放入大量彩色的宏观及微观图片、flash动画，从而更直观的反应微生物的形态特征，利于学生对新知识的吸收掌握，有了这些认识，才能在自己动手实验中达到很好的实验结果。

其次，也可以使用录像教学。教学录像具有较强的直观性，它可以通过屏幕清晰形象准确地展现每一个步骤，使学生掌握实验操作技能的关键所在。同时节约时间，提高实验教学的效率。如配置培养基实验，称量-溶化-调pH-过滤-分装-加塞-包扎-灭菌-搁置斜面-无菌检查等步骤，如果没有录像，需要老师反复强调实验顺序及注意要点，才能保证大部分学生配好正确的培养基。但是，如果有录像，老师只需要先播放一遍录像，从旁作简单介绍，播放完后再讲一下原理及注意要点，然后再播放一遍录像，学生就可以开始实验了。

最后，还可以利用电视显微镜进行教学。老师将样品放在显微镜下，找到微生物个体，让学生先有感性认识，然后再观察自己的样品。该方法既明确了实验目标，又能让全班学生同时看到老师显微镜里样品的特点，避免了以往同学们一个个排队去老师显微镜目镜里观察样品，提高了教学效率。

环境工程微生物学是一门来自实践的科学，学生掌握了它之后也最终要应用于实践。所以，实验教学是培养学生具备从事科学实验能力和严谨求实的科学素质的重要途径，许多问题还需要我们不断探索、实施和进一步完善。

[1] 周群英，高廷耀. 环境工程微生物学(第三版).北京高等教育出版社，2008.

[2] Watanabe K，Kodama Y.Molecular Characterization of bacterial populations in petroleum-contaminated groundwaterdischarged from underground crude oil storage cavities [J].Applied and Environmental Microbiology，2000，66: 4803-4809.

[3] 殷峻，陈英旭，刘和等.应用PCR-DGGE技术研究处理含氨废气的生物滤塔中微生物多样性[J].环境科学，2004，25(6)11～15.

[4] 赵斌，何绍江.微生物学实验(第一版).北京科学出版社，2002.