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[关键词]培养;理性思维
[中图分类号]G633.7 [文献标识码]A [文章编号]1009-5349(2010)12-0190-01
很多从事理科教学的老师都知道,对于一道并不复杂的题目,教室板演讲解后,练习中多次出现,也反复讲解,在考试中出现时仍有大量学生不会作答。除去学生学习态度不端正的原因外,一个更重要的原因是学生缺乏理性思维。这里需要解释一下何为理性思维?所谓理性思维,应该是等同于逻辑思维,即按照事物发展的客观规律,按照科学合理的方法,通过演绎、推理、运算等具体操作,得出最终结论的一种合理化的思维方式。而现在的学生形象思维能力较强,而逻辑思维能力较弱,这也必然会导致很多学生理科学习水平较差。
那么是什么原因造成了学生这种思维发展的不平衡呢?我认为主要有以下几个方面的因素:
1.小学的初等教育和初中的初级教育过度强调模式化教学,即老师将很多规律性的内容非常细致的总结出来,直接交待给学生,而省略了学生的思考过程,例如我女儿现在初二,在物理教学中讲到透镜成像时,我看到她以书上直接记下的由老师总结出来的规律:“一倍焦距分虚实,二倍焦距分大小,物近像远。”要求学生直接按口诀做题,这的确达到了拿高分的目的,但同时也犯了一个错误,即省掉了学生思考的过程,也就不利于学生逻辑思维的培养。但如果老师讲完课后,能够让学生通过思考自己总结出规律,并能把结论在理解的基础上加以记忆,效果就会完全不同。
2.学生只重视教材上重要知识点的学习,忽略了对知识面的拓展和对现实及自然现象的观察与理解,很多东西只停留在想象的层面,不能深入理解和分析,而导致学生的逻辑思维不能连续,或出现根本无法理解题意的情况。比如说,在讲到静电现象时,课本上用文字表达了什么是静电现象,学生无法理解到底什么是静电现象。这时需要学生开动脑筋思考,生活中,他们都看到了哪些静电现象?当孩子们玩气球时,用毛皮摩擦过的气球会粘起纸削;产生静电的头发会在没有风的情况下会飘起来等等。让学生思考的过程,就是培养学生理性思维的过程,而这个过程往往被学生忽略掉。学生注重课本,注重习题,而忘记了学习物理的本质所在。
3.学生对所学的基本公式或基本定理不能充分理解,而大量的生搬硬套,对于简单容易的题目可能还能够奏效,但对于复杂一点的,学生就不能顺利解答了,这是非常常见的现象。学生不能理解题目本身、又不能理解基础知识,应用上自然会不流畅,不能得心应手。例如,学生在学到浮力的计算公式时,很多学生会记住这样的公式:称量法:F浮=G-F,公式法:F浮=G排=p排V排g,漂浮法:F浮=G物(V排V物),悬浮法:F浮=G物(V排=V物),但是他们却无法理解为什么较大的船在海里不容易沉下去,而一块铁却能沉入大海,受力面积和重量在实际生活中是一个什么样的关系?
那么如何才能提高学生的理性思维能力呢?我个人认为要在这几个方面下功夫:
1.任何规律的给出过程都要给学生留下足够的思考空间,要他们自己思考、总结,有条件的话加以验证,要有切实的体会,才能够充分理解,熟练应用。例如,在讲到电压、电阻时,一定要让学生动手做实验,到底什么是电压,电压会产生哪些现象?’什么是电阻,电阻的存在有什么意义?这些问题的提出,都可以培养学生的理性思维能力,让学生不要死记硬背定理、公式,要活学活用。
2.要鼓励学生阅读大量的科普读物和对生活和自然现象的留心观察,遇事要善于问为什么。并通过思考回答,得出结论。例如;为什么水放在热油里会烫到人?解决这个问题,可以启发学生思考:水的沸点是多少,油的沸点是多少?了解了这两样物质的沸点,对于理解这样的现象就不难了。这样就达到了学生学习物理的最终目的,解释生活中的现象,用物理知识解决生活中的难题。
3.要鼓励学生加强分组实验,培养学生的动手能力,要理论与实际相结合,通过现象看本质、通过本质看结果。
总之,要让学生的思维活起来,能够按照事物发展的基本规律去理解和认识现象的本质,便一定会给学生思维发展带来巨大的帮助。对提高理科学习的效果必将起到至关重要的作用。
[参考文献]
【关键词】: 微生物学、教学、农业教学、探索
中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1003-8809(2010)-08-0172-01
一、 微生物学的发展历程
在前汉后期的《泛胜之书》记录中就提起到肥田中用熟粪及小豆与瓜果轮作的种植方法,公元141年,名医华佗进行麻醉和外科手术时主张割去腐肉以防传染,1676年,荷兰人列文虎克用自制的显微镜观察生物,第一次观察到了细菌并对其形状进行了描述。后来细菌奠基人柯赫先生提出了细菌会产生于农业牲畜体内,这种病菌可以分离出来,在牲畜体外培养,并认为患某种疾病的动物体内一定存在特定病原菌,将此原菌接种到敏感动物,必然会引发相同的疾病。还有一个就是和农业微生物学有着巨大关系的施勒辛和明茨,19世纪后期,农业化学和细菌学的形成和发展为研究土壤中物质转变开辟了道路,在1877年,施勒辛和明茨证实土壤中的硝化作用是通过微生物进行的,1891年,伟林顿又证实了硝化作用不仅在土壤中,也可以在含有铵盐的液体中用土壤接种来产生。
这三个研究成果,随后在民国时期正式传入中国,不可否认,这三个研究成果对中国微生物学发展起到了莫大的帮助,截止现在,我们微生物学界内还会用及到这三个研究成果的理论知识。对于现代微生物来说,微生物成为了一门热门的前沿基础学科,在基础学理论研究方面,逐步进入到了分子水平的研究中,在应用研究中,向着更有效和良好的方向发展。
二、 农业微生物学教育的重要性
现今生活中离不开微生物的影子,也更离不开微生物学的研究。水果、蔬菜、毛巾、化妆品等等,都含有微生物的存在,这些物品的成分由来,就是微生物学科学家和学生们多年研究出的成果,把反复试验成功的微生物加载到需要的物品中,制造出和我们生活息息相关的物品,微生物学的研究教育工作,给我国的经济、高新、生物、农业等带来很大的帮助,中国的矿物质随着人为和环境的破坏而日益减少,具新华社报道,以中国目前的煤炭使用量来说,中国煤炭资源只能在维持70年,可以试想,70年以后,灭绝的不只是煤炭,还有石油、稀有物质等,如果我们没有了这些必要物资,我们该怎么办?只有通过自主研究新的微生物能源,创新出更有效地物资来保证人类生活的正常运转。
微生物学的应用范围不单单限制于生活应用中,它的分布范围非常广,对于土地来说,1g沃土中含菌量高达几亿甚至几十亿。正介于微生物具有生长快、代谢能力强的特点,才使得微生物能够成为发酵工业的产业大军,在工、农、医等战线上发挥巨大作用。正因为微生物学的重要度如此之大,所以中国和世界都极其需要微生物学的教育者和探索者,用他们的努力成果来给我们未来的生活保障和依靠。所以说,微生物学的教育是必然的,微生物学的探索研究也是必要的。
三、 如何开展微生物学的教育和探索
1、让学者正确认识微生物学的重要性。只有正确意识到微生物学对人类的帮助,才能用心的去学习,,社会中的事物是多面性的,都是相互依赖、相互联系的,都全面反映了事物之间的密切关联,正确看待、正确理解。才能学好微生物学的奥妙知识。
2、加强学术队伍建设,建立多层次人才培养体系。十年树木百年树人,微生物学最重视的是自身学术梯队的建设,要有多面人才得产于,融合老专家、老学者。使这个队伍变得更加有力,创新能力更强。然后注重新人的培养,带动研究生教育工作的发展,只有坚实科学研究基础,才有微生物学教育和研究进步。
3、加强微生物学的教学研究,提高教育质量。确保微生物学课程在相关院校中基础教学地位,加强基础、扩宽面向,无论是综合性还是工程性的大学,还是农业院校的植物生长和动物生产类的专业,微生物学都是一门重要的基础课或专业课,因此,微生物学的发展力量不会削弱。
4、基础课程的合理设置。课程设置是教学计划的核心内容,是实现专业培养目标的中心环节,微生物学是一门复杂的学科,由许多相关的学科绑定在一起,息息相关,为让更多的被教育者适应这种学习环境,所以要以加强基础教育,扩宽基础口径,增强人才培养适应性的原则,来建立合理的课程设置。
5、注重培养学生的创新能力。给学生充足的时间和条件,让学生自己动手去实验,去探索微生物学中的知识,将基础课实验、专业实验、实习、论文等环节合理的衔接和优化,围绕加强学生自主创新能力,在不同阶段向学生们提出合理的要求。以培养他们的自主创新能力。
总结:
以上是笔者在当代微生物学的研究和探索中所整合的经验来进行了粗略的分析和研究,微生物学的研究和教育工作是未来开展的一个方向,只有通过合理的手段、合理的方法,完成微生物学的教育目标和微生物学的探索研究工作,才能使我们的微生物学技术由基本走向成熟,对我们未来中国发展和人类居住环境给予保障,所以我们要认真对待微生物学的教育工作,培养学生的学习兴趣,引导他们学习巴施勒辛和明茨等微生物前辈们的丰功伟绩和高尚情操,热爱微生物学专业,为微生物事业做出贡献。
参考文献:
[1]王忠印. 关于现代微生物学的认识[J]. 生物学杂志,2009(02)
[2]刘琛. 2006年中国生物化学及微生物农药制造行业发展分析[N].环球日报,2007(05)
关键词:微生物学;教学改革;制药工程专业
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)42-0128-02
一、目前存在的问题
我校制药工程专业将专业定位成工程类,开设了较多工程类的课程,对微生物学这门课程不够重视;该课程设置为专业选修课、考查课;缺少实践环节;缺少专业特色。使学生走进“制药工程只需要面对制药的仪器设备,知道制药的工艺就可以了,微生物学对我们专业没用”的误区。导致学生学习微生物学的动力和兴趣都不高。因此,有必要对制药工程专业微生物学的教学内容、教学方法等方面进行改革和思考,帮助学生走出误区。
目前关于制药工程专业的微生物学教学的探讨相对较少,仅从教材和实验教学有少量探讨。因此结合铜仁学院制药工程专业教学课时较少,缺少实践部分教学安排,考核方式为考查等课程设置中出现的问题,课题组从教学内容、教学方式、教学手段、考核方式等方面对该专业微生物学课程教学进行了有益的探索,为促进制药工程专业微生物学教学的完善,为培养应用型人才奠定坚实的基础。
二、选择教材和教学内容
1.教材选定。教材选择方面充分考虑铜仁学院制药工程人才培养方案的设置,突破原有的一门课程一本教材的固有观念。选择满足既要基础知识又要专业应用相关知识的专业需求的教材。但目前尚无专门针对制药工程专业的微生物教材。因此,初步确定教材选用黄秀梨主编的《微生物学》与沈关心主编的《微生物学与免疫学》。
2.教学内容选定。(1)理论教学内容。教学内容选择主要从帮助学生建立系统的微生物学概念,以及联系药物的生产实际,理解微生物与药物及药物生产的关系两个方面着手考虑。黄秀梨主编的《微生物学》的内容作为微生物学基础知识部分,帮助学生建立有菌、无菌、什么菌的概念和意识;掌握微生物生长和繁殖、代谢,微生物控制、菌种保藏等制药工程专业密切相关的微生物基本知识。沈关心主编的《微生物学与免疫学》的内容作为微生物在制药专业中应用的知识,帮助学生了解药物生产过程中微生物的影响和处理方式、微生物药物的重要地位、研究步骤、生产过程;了解常见的病原微生物等。结合专业特点深入介绍微生物在制药中的应用对制药过程的影响;有害微生物的控制;抗生素的制备及应用;微生物其他产物在制药中的应用;药品的微生物学质量控制;药品的微生物学质量控制等微生物在制药应用的相关知识。(2)实践教学内容。铜仁学院制药工程专业也同其他大多数高校的制药工程专业一样忽略了微生物学在制药工程中的重要性,课程中未设置实验课程。为帮助学生掌握微生物学的基本实验机能,增加了实验课,主要包括培养基制备、接种、培养,自然界纯种微生物分离,细菌检查及其生理生化反应,菌种保藏等以微生物控制为基础的实验课程。使学生掌握微生物研究与应用的基本技术,培养学生发现问题、独立思考与创新思维能力,增加学生就业面。
三、合理的教学方法
在教学过程中,同时针对不同的内容,采取不同的教学方法。总体思路为基于学生已有的知识,以微生物在制药工程中应用的实例为主线引导学生主动学习书本知识。让学生感受到微生物在自己专业中是如何应用,引起学生对微生物学的兴趣,再讲解基本原理等重点和难点。
1.探讨式。借鉴慕课的教学方式,学习之前先提出问题或案例,要求学生课前进行学习,课堂上分组就问题或案例用微生物学知识进行讨论讨论。例如抗生素头孢的生产,在课前首先提出分组查阅头孢的生产过程、生产菌株,产生的机理,生产过程中微生物需要如何控制,如何确定药品的质量等内容,再回到课堂就自己查阅到的知识与同学交流、探讨。以此活跃课堂气氛、引起学生浓厚的兴趣。对于学生不懂的知识,充分利用学生已有的知识逐步引导学生理解,取得了很好的教学效果。
2.研究式。教学过程中注意将最新的研究引入到教学中,丰富和更新教学内容,提高教学效果。通过建立以科研辅助教学,以教学促进科研的互补的模式。引导学生培养科研思维、学习科学研究方法。鼓励有兴趣的学生参加教师的科研项目,参与锻炼动手操作,发现问题、解决问题的能力,提高学生的科研素质。
3.自学式。对于内容相对简单,学生容易理解,并且有较多获得渠道的部分章节选择由学生自学,利用少量的课堂时间,让学生上讲台讲解自己学习的知识。既可以促进学生自主学习的兴趣,同时还能锻炼学生表达能力、语言组织能力,帮助学生克服怯场或胆小的问题,提高学生的自信。
四、多样化教学手段
根据微生物学的特点,在教学过程中借用现代化手段,帮助学生理解。将文字、图片、动画、视频、声音等手段将内容简洁、直观地展现在学生面前。节约时间的同时进一步提高学生学习兴趣。
五、考核
通过教学内容的选择,教学方法的搭配虽然能在一定程度上提高学生学习兴趣,促进学生自主学习;但尚不足帮助学生合理分配学习压力。需要通过合理设置考核方式、考核内容,将学习压力分散到学期的各个时段。考核分为平时考核与期末考核两部分,比例为平时考核50%;期末考核50%。平时考核中包括4次课堂考核占50%,平时作业,课堂讨论,课堂讲解,考勤、平时回答问题分别占10%;期末考核包括期末笔试和实验考核分别占70%和30%。实验考核通过期末操作考核体现。可提高学生对实验的重视。
【关键词】微生物学实验 生物工程 教学改革
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810(2012)03-0009-02
生物工程是在20世纪飞速发展起来的,由微生物学、化学、生物化学、化学工程、计算机等学科交叉结合发展而成的一门新兴复合学科,被视为人类21世纪三大前沿学科之一。生物工程技术广泛应用于农业、工业、医学、药物学、能源、环保、冶金、化工原料等领域,经过短短几十年的发展,已成为新世纪推动社会进步的关键技术之一,生物工程产业也逐步成为推动国家经济发展的新的经济增长点,它必将对人类社会的政治、经济、军事和生活等方面产生巨大影响,为世界面临的资源、环境等问题的解决提供好的方案。
微生物学是生物工程专业的核心课程,是研究微生物在一定条件下的形态结构、生理生化、遗传和变异以及微生物的生态、进化、分类及其与人类、动物、植物、自然界之间的相互作用等生命活动规律的一门学科。作为一门实践性较强的应用生物学科,微生物学实验是微生物学教学过程中极为重要的一个部分。在强调理论学习的同时,同步进行经典的微生物学实验,已成为生命科学类各专业本科学生微生物学教学的特点。通过实验教学,能提高学生的实际动手能力,加深对理论课的理解,使学生更好地将理论与实践紧密地联系起来,做到学以致用。
而传统的微生物学实验教学模式属于“填鸭式”教学,通常以教师为中心,学生只是被动地按照实验要求和操作步骤依样画葫芦,使实验流于形式,教学效果较差。为了培养出符合社会需要的生物工程专业的人才,就必须对微生物学实验教学进行改革。课题组在多年的微生物学实验教学中,逐步总结出了一些提高教学效果的方法和措施,现总结如下,以期为该课程的改革提供一些思路和参考:
一 重视实验教学
实验课教学是微生物学一个极为重要的内容,通过实验教学能激发学生的学习兴趣,启迪学生思维,对于培养其科学方法和创新精神均能产生积极有效的作用。但长久以来,高等教育中重理论轻实践的观念一直存在于学生,甚至部分教师头脑当中,这种观点的存在从主观上降低了学生对课程学习的积极性。试想学生如果认为某一课程并不重要,他怎么可能去学好它?生物学是当今发展最为迅速的学科之一,知识更新很快,新技术层出不穷,高校生物学教师在教学观念上应不断更新,提高对人才培养工作的认识,把技能培养看成人才培养的关键。因此,在微生物学课程的教学过程中,无论是理论课还是实验课教师都要向学生反复强调实验教学的重要性,改变学生长久以来形成的轻视实验课的观念,为实验课教学创造一个良好的主动学习氛围。
二 引入多媒体教学
微生物学实验中有许多实验操作技术,如制片、接种、平板划线分离、涂布等,许多技术又涉及无菌操作,通常情况下都是由教师讲解、示范后,学生亲自操作。但由于实验教学的特殊性(如实验室面积大,学生不易听清老师的话;实验器材多,容易吸引学生注意力等),学生注意力经常不集中,不理会老师的讲解。以至于我们经常发现在讲解时反复强调的问题,许多学生在实际操作过程中会照犯不误。为了提高老师在讲解示范环节的教学效果,在自治区以及学校教改项目的资助下,课题组根据我系生物工程专业微生物学实验的教学内容,拍摄了整套实验操作的教学视频,并制成了多媒体教学课件。在授课过程中,通过播放多媒体视频,能吸引学生的注意力,最后再由教师归纳、总结。在这两方面的作用下,绝大部分学生都能掌握微生物学实验的基本操作技术。
三 重编教材,改革实验报告制度
针对微生物学实验,有许多公开发行的教材,但由于各个高校的实际教学情况各不相同,这些教材对于某一独立的微生物学实验教学来说并不是最完美的。如某些我们在实验教学中反复遇到的问题在教材中并未提及;某些实验原理,教材中讲解得过于简单,学生并不能很好地理解。为了解决这一问题,课题组针对本系微生物学实验教学的具体情况,重新编写了教材,教材的编写掌握3个原则:(1)越详细越好;(2)原理性的知识点一定写得易懂;(3)在适当的地方对容易出现的问题进行说明。通过这一措施,我们发现很多问题学生都能在教材中找到答案,而不是一头雾水地得过且过了。
在实验报告撰写中,学生通常花了大量的篇幅来描写实验原理、目的、实验步骤这些“死”内容,而对结果的分析和讨论几乎没有。高等教育的目的,就是要培养学生分析问题、解决问题的能力,而实验教学就是训练学生这一能力的最有效的方法和手段,但传统的实验教学却往往忽略了学生对实验结果的分析和讨论。针对这一问题,课题组在教学过程中不再要求学生撰写实验原理、实验目的、实验步骤等内容,但必须对结果、思考题以及实验过程中遇到的问题进行分析,并以此为实验报告评分。
四 引入考试制度
长久以来,实验课程作为理论课的配套课程,往往没有考试环节。受此传统观念的影响,虽然如今绝大部分高校的微生物学实验课都已单独设课,但也缺少考试环节,一般是通过实验报告的优劣来判定课程成绩。缺少了考试环节,学生也就缺少了压力,对课程的重视程度会下降,学习的主动性自然也会降低,学习的效果会大打折扣。为了提高教学效果,课题组在微生物学实验课的最后设置了考试环节,每个学生都要单独进行考试,成绩占总成绩的30%。考试分理论考试和实际操作2个部分,理论考试由学生随机抽取10道选择题进行解答,实际操作又分为显微镜使用和无菌操作2个内容。考试由2名老师负责(实验室老师和主讲老师),一人负责理论考试和显微镜使用,一人负责无菌操作。每次考试有2名同学参加,在考完理论和显微镜使用后,进入到无菌操作环节,此时另2名同学进入考场,考试理论和显微镜使用,依次类推。在考试过程中,教师根据制定的实验操作评分标准为学生评分(见下表,供参考),不及格者重考。通过这一方法,增强了学生对微生物学实验课的重视程度,对于提高教学效果十分有帮助。
五 注重“授渔”
微生物学实验是一门理论与实践紧密结合的课程,不仅要使学习者加深对理论知识的掌握,更要培养他们的动手能力和分析问题、解决问题的能力。而在传统的微生物学实验课程的教学中,从实验课内容的设置到教师的教学观念上都忽略了对学生这些能力的培养。课题组在实验教学中,针对学生实践能力的培养以及实际的生产情况,设计了相应的实验,如:环境微生物的分离、残糖和总糖的测定、发酵罐使用等,并在教学过程中强调教师要引导学生对实验结果和问题进行分析,以逐步培养学生分析问题和解决问题的能力。
六 开设综合性的实验课程
传统的微生物学实验教学模式属于“填鸭式”和“保姆式”的教学,通常以教师为中心,学生只是被动地按照实验要求和操作步骤依样画葫芦。为了提高微生物学实验的教学效果,强化学生对实验技能的掌握,课题组在微生物学实验这一课程之外,又设置了微生物学综合实验课程,目前设计了“环境中酵母菌的分离与酒精发酵”和“常见食品中大肠杆菌总数的测定”两个实验。通过开设综合性实验,能将传统的“以教师为主体”的教学模式转变为“以学生为主体,教师为主导”的教学模式,能大大激发学生的学习兴趣。在综合实验过程中,学生从最简单的洗刷玻璃器皿开始,逐步深入地开展实验,有利于从整体上把握实验教学的内容及要求,易于学习和记忆。同时也使学生经历了一个类似于科研工作的流程,初步培养了他们从整体上把握实验进展的能力,对提高他们今后的就业竞争力大有益处。
七 总结
培养高素质的创新型人才是我国高等教育的重要任务。实践教学是提高学生动手能力、思维逻辑性、分析和解决问题的能力的最有效方法,是创新型人才培养必不可少的教学手段。微生物学实验作为生物工程专业最为核心的实验类课程,对于培养出合格的人才极为重要。针对如何提高微生物学实验的教学效果,国内各高校的教育工作者提出了大量的改革措施和手段,课题组认为目前微生物学实验教学中比较重要的、迫切需要解决的问题主要有以下几个方面:
1.对实验教学不够重视
如前文所述,高等教育中一直存在着重理论轻实践的观念,这种观念的存在,从根本上阻碍了实验教学的改革。因而,要想提高实验教学的教学效果,首先就要提高对实验教学的重视程度。
2.学生轻视对实验结果的分析
对实验结果和问题的分析,是一个人思维能力的综合体现。长期的训练能提高思维的逻辑性,有效培养学生发现问题和解决问题的能力,对于学生的成长有极大的好处。而目前的教学却常常忽略这一点,教师往往认为只要学生能完成实验就好,因而没有积极引导学生对实验中遇到的问题进行分析。
3.设备欠缺
微生物学实验教学包含了众多独立的或有联系的实验内容,涉及许多实验器材。有的学校由于经费问题,不能满足一人一套设备的需求,往往采用多人共用一套的方式来解决。这样一来,常常会形成一人操作、多人看的局面,使教学效果大打折扣,但这又是学校自身难以解决的。因此,还需要国家和地方政府加大对学校的扶持力度,建设好实验教学的平台,为微生物学实验教学的开展奠定基础。
参考文献
[1]肖冬光、陈宁、陈叶福.关于生物工程专业教学计划改革的探讨[J].中国轻工教育,2007(1):65~66
[2]杨华、路福平、王洪玲.生物工程专业教学体系的探索与实践[J].中国轻工教育,2006(1):56~57
[3]肖美燕、孙万邦.生物工程专业微生物学实验教学改革与实践[J].科技信息,2008(19):20
[4]毛宁.生物工程专业微生物学实验课的改革探索[J].微生物学通报,2001(3):96~98
关键词环境工程微生物学;实验课程教学;改革
AbstractAccording to the problems of environmental microbiology in traditional experiment teaching and social needs,a set of reforms had been explored and practiced,which included construction environmental microbiology knowledge system,concerning reality,using advanced technology,comprehensive experiments and flexible forms of examination,in order to improve students’ interest,research capacity and innovative ability.
Key wordsenvironmental microbiology;experimental teaching;reform
环境工程微生物学作为环境科学和环境工程专业重要的专业基础课程,是一门实验性和应用性很强的学科,是多学科相互交叉渗透而高速发展的前沿研究领域。其基本原理、研究技术已渗透到所有分支学科,是推动微生物技术发展和解决环境工程问题不可或缺的力量。实验课程是联系理论和实践的纽带,有助于加深学生对理论知识的理解,培养学生动手能力,开拓学生视野,提高学生创新思维和科研能力。在以往的实验课教学体系运行下,学生只能做一些类似“标准答案”的验证性实验,兴趣不高,缺乏思考。如何利用有限的的学时将环境工程微生物学实验技术和前沿进展传授给学生,使学生系统地掌握环境微生物学的知识体系,并灵活地运用知识解决实际问题,是21世纪综合型人才培养的关键。近年来,在环境工程微生物学实验课程教学过程中,本课题组以周群英、王士芬主编的《环境工程微生物学》(第3版)为主要教材(包含理论和实验课),并参考黄秀莉、辛明秀主编的《微生物学实验》和王兰主编的《环境微生物学实验方法与技术》等多种实验课教材,进行了一系列改革和尝试,力求构建环境工程微生物实验课程新体系,以取得更好的教学效果[1-4]。
1环境微生物学实验课程改革的必要性
环境工程微生物学是西华师范大学生命科学学院开设环境工程专业以来的一门重要专业基础课,实验课教学体系参照生物科学专业的微生物学实验,增加了部分与环境工程相关的内容。首先,以验证性实验为主,不能充分锻炼学生的思维能力和创新能力。如细菌芽孢染色实验,利用细菌芽孢壁厚和细胞质浓厚而不易着色的特点,采用着色力强的染色剂和用加热等手段促使芽孢着色,并利用复染的方法对比原细菌菌体和芽孢,这只是简单的验证了理论知识,类似的实验还包括革兰氏染色、荚膜染色等。其次,各实验之间没有必然的联系。整个学期实验课结束以后,特别是毕业论文时,学生往往记不住以前做过的实验名称、药品和操作步骤,更不用说应用整体思维去思考。
实验课程的教学方法是按照设定的教学计划,由实验教师帮助学生完成很大一部分准备工作,学生在课堂上则只须花费很少的时间,按照教师讲解以及实验手册上的步骤和注意事项进行操作。学生一般是到了教室才关注实验的内容,对实验原理、研究背景和其他相关知识知之甚少。在整个实验进行过程中,学生被动听课和操作,几乎没有时间去思考该实验过程的来龙去脉。因此,传统的教学方法虽然在一定程度上能让学生学到一定的实验技能,巩固部分理论知识,但容易造成学生对实验原理理解不透彻,实验操作按部就班,对实验一知半解。
实验结束后大多数学生往往书写几近统一的实验报告,有的学生不忠实于真实的实验结果,无论实验成功还是失败都不太注重原因的分析。实验的考核也仅凭一纸实验报告。因此,容易忽略对学生真实的实验能力包括整体思维、实验态度、实验技能和创新能力的考核。
由此可见,这种教学方法难以培养学生对实验的兴趣,无法调动学生的主动性和积极性,不能真正培养学生的创造精神和创造能力。在课时逐渐减少,知识不断更新,环境问题日益突出和生物技术不断发展的今天,如何巧妙的安排实验课程,以提高学生实验的主动性和积极性,激发学生开放性思维,培养学生灵活运用知识分析问题和解决问题的能力,是非常值得思考的问题。围绕这个问题,笔者基于环境工程微生物学理论课和实验课教学,对当前环境工程微生物学实验课改革进行了一些探讨,以期达到提高实验课教学效果的目的。
2环境微生物学实验课教学改革的新举措
2.1优化实验内容,构建环境微生物学实验课程知识体系
环境工程微生物学涵盖的实验内容丰富,大纲要求具有一定的深度和广度,由于环境工程微生物学和其他的课程存在交叉重叠,有的内容和其他的课程有所重复,所以必须在内容的选择上有所取舍[5]。微生物学的基础操作,能验证一些重要的理论知识,所以要让学生牢固掌握这方面的技能,包括培养基的制备、微生物的接种、培养和保存、微生物的染色实验和微生物的观察实验。还要让学生明白,这些技能服务于所有实验,贯穿于整个实验体系。综合性实验包括环境微生物生态学的实验方法和技术、环境微生物的监测与评价、污染物的微生物处理技术和方法,比如环境因素对环境微生物生长和死亡的影响、富营养化湖泊中微生物的多样性的监测、污染物的微生物降解等。在这些综合性试验中,学生能够不断强化微生物的基础知识,融会贯通,加深对学科前沿发展状况的了解,培养科研意识,并开拓视野。
2.2贴近生活,激发学生的兴趣
环境工程微生物学和实际生活联系非常紧密,在教学过程中注意缩小理论和实际的差距,培养学生应用知识关注现实和改善环境问题的能力,做到学以致用。在课程中通过白色污染、水体污染、大气污染、重金属污染、固体废弃物污染、甲型H1N1流感病毒和能源危机等现实社会环境问题的讲解,让学生意识到专业的重要性和肩负的责任;让学生了解生活中污染环境的微生物,比如学校食堂厨余中的微生物类群,酸奶里的微生物种类,发生霉变的食物中主要的微生物种类,腐败水果蔬菜中微生物种类,校园人工湖的微生态系统,教室和医院微生物菌群等,使知识融入到生活中,让生活中的现象点燃学生学习和探索知识的激情。
2.3关注前沿科技,培养学生对尖端技术的操作能力
随着物理、化学和工程技术的发展,大大推动了生物科技的发展,新成就如雨后春笋,层出不穷。在微观方面,生物学已经从细胞水平进入到分子水平去探索生命的本质。以分子生物学为基础的生物技术促进了环境保护、农业、生态学和医学等各个领域的迅猛发展。在当代环境科学领域,DGGE和RFLP等技术已经成为研究环境中不可培养微生物有力的手段。可将一个班的同学分成4~6个小组,在老师的指导下,让各组同学独立设计,应用PCR-DGGE的方法研究污染河流不同河段的微生物区系,使学生接触前沿科学技术,并应用到解决环境问题中,能进一步把握微生物技术在环境工程领域发展的方向。这样的安排不仅使学生能掌握一些尖端技术的操作方法,也能增加学生的信息量,开拓学生的眼界,增加学习的兴趣。
2.4开设综合性实验,提高学生创新能力
环境工程微生物学实验课程的目的还在于学生能够利用自己掌握的基本实验技术,对于自己感兴趣的领域和课题独立自主地进行分析和研究,进一步提高学生的学习能力和科研能力。比如在综合实验阶段,本课题组开设极具环保和经济价值的“蟋蟀虫生真菌的分离鉴定和生长特性研究”综合性实验,学生试图通过学习的微生物分离鉴定技术去认识和研究这种真菌,从而为生物农药的开发奠定基础。这就使得学生在课后多做功课,查阅文献,展开调查研究,制定并提交实验方案。上课时学生分小组讨论,然后提出小组实验方案。教师可以使用提问的方法检查学生的方案,纠正错误。这种方法不仅能够大大提高学生做实验的积极性,而且能够让学生变成自主的研究型学习。通过学生查阅文献,在相互讨论和交流的过程中,学生除了提高文化知识,还能促进团队合作,促进沟通能力和创新能力的形成。另外,这种互动也能促进教师更加积极的备课。因而形成一种师生共同进步的良性循环。
2.5灵活制定考核机制,做好实验现场指导
实验课程的分数比重应该增大到30%,这样可以避免学生只会死记硬背,而不注重动手能力的培养。在实验过程中,进行现场指导,当场考核,不仅要看实验报告,更要依据出勤、现场实验操作和实验结果综合考核。比如除指导教师外,应有专门实验人员发放实验器材,进行出勤登记并纳入考核,占实验课成绩的10%。从制度上引起学生对实验课的重视。实验过程中,规范的操作和可靠的结果是考核的重点,各占实验课成绩的30%。对于实验报告,占实验课成绩的30%。应要求学生对实验过程和结果进行详细记录和分析,比如哪些操作步骤没有做好,或者在实验过程中容易出现什么问题,如何避免等,从而让学生养成一个善于分析问题和总结问题的好习惯。对于实验报告中的结果,要实事求是,严格杜绝相互抄袭现象。
在实验指导现场,对态度认真、操作规范的学生及时表扬,并号召其他学生观摩或欣赏,起到模范带头作用。有些操作较为繁琐的实验,个别学生总是失误,会产生厌烦心理,比如芽孢染色,要加以启发性的引导,帮助其顺利完成实验。由于学生经验不足,实验过程难免会有失误,实验结果有时不尽相同甚至会大相径庭。在这种情况下,不要急于批评学生,而要分析问题,找到原因。比如做细菌接种练习,一个班上总有1~2个学生平板上什么都没有长出来,这时候要鼓励学生勇于承认实验失误,还要让其回忆,实验失败是由于没有划线还是接了菌种以后再在火焰上灼烧而将微生物烧死。这样学生有深刻的印象,以后的操作也就不容易出现类似错误。有时候学生的失误,可能会出现一些意想不到的结果,这时候更要进行分析,帮助学生拓展思维。
3实施改革后取得的效果与思考
这些改革措施的实施,使学生做实验更加主动和用心,大大减少了盲目操作的现象,提高了综合运用知识、分析和解决问题的能力,培养了严谨、钻研、科学的学风。在新的课程改革实施后,95%以上的学生认为微生物学和生活联系非常紧密。部分本科生已经参与到一些教师的科学研究中去,有的学生还能够设计完整的实验进程,或通过合作完成一些小型课题。同时,实验课程改革也对实验课教师提出了新的要求,使教师不断学习新的实验课程管理理念,不断开发新的研究课题,同环境工程微生物学的发展同步。在以后的教学过程中,还要不断探索,以取得更好的成效。
4参考文献
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