《環(huán)境工程微生物學(xué)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法探索的論文

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環(huán)境工程微生物學(xué)是環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)必修課。它是生命科學(xué)和環(huán)境科學(xué)與工程的交叉學(xué)科,具有極強(qiáng)的實(shí)踐性和應(yīng)用性。環(huán)境工程微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)是加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解,培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能、實(shí)驗(yàn)思維和動(dòng)手能力的一個(gè)重要途徑。同時(shí),該實(shí)驗(yàn)又是一門(mén)操作性很強(qiáng)的課程,需要大量的實(shí)驗(yàn)儀器,以及老師手把手傳授實(shí)驗(yàn)技能,如果沒(méi)有先進(jìn)的教學(xué)方法做支持,掌握其中的操作技術(shù)是很困難的。下面提出幾點(diǎn)心得體會(huì),將有利于提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量,深化學(xué)生對(duì)微生物的認(rèn)識(shí)。 1 讓學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備的全過(guò)程 實(shí)驗(yàn)室的前期準(zhǔn)備工作是很重要,工作量要比實(shí)驗(yàn)課程多許多。老師除了要認(rèn)真?zhèn)湔n外,還需要對(duì)培養(yǎng)皿、試管、鑷子等消毒滅菌,配制各種試劑,最好還要進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn),不但更加熟悉實(shí)驗(yàn)步驟,而且能保證實(shí)驗(yàn)課程的順利進(jìn)行。 通過(guò)讓學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備過(guò)程,可以讓學(xué)生學(xué)習(xí)到完整微生物實(shí)驗(yàn)操作技術(shù),這樣一個(gè)完整流程學(xué)生完全參與下來(lái),不但讓學(xué)生體會(huì)到實(shí)驗(yàn)過(guò)程的艱辛,進(jìn)而更加珍惜來(lái)之不易的實(shí)驗(yàn)課程,還可以培養(yǎng)學(xué)生科研思維,提高科研能力,使他們?cè)谡n堂上學(xué)到的知識(shí)在實(shí)驗(yàn)操作中體會(huì)得更形象、更具體、更全面,從而激發(fā)他們學(xué)習(xí)興趣。在鞏固專(zhuān)業(yè)知識(shí)的同時(shí),還培養(yǎng)了其發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、綜合分析和解決問(wèn)題的能力。這些對(duì)于提高學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力都有很大的幫助。 2 更新實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容, 加大新知識(shí)和新技術(shù)的傳授 微生物學(xué)和環(huán)境科學(xué)知識(shí)的更新推動(dòng)著環(huán)境工程微生物學(xué)這門(mén)新興的邊緣學(xué)科不斷向前發(fā)展。特別是日新月異的分子生物學(xué)技術(shù)已滲透到環(huán)境工程應(yīng)用的各個(gè)領(lǐng)域。為了緊跟時(shí)代和學(xué)科發(fā)展的步伐, 培養(yǎng)高質(zhì)量人才,讓學(xué)生熟悉和掌握學(xué)科前沿新的理論知識(shí)和操作技術(shù), 為他們將來(lái)工作研究或是碩士博士階段的深造打下良好的基礎(chǔ)。 例如,過(guò)去研究環(huán)境中微生物的方法是建立在平板分離基礎(chǔ)上的,但迄今為止利用這種方法培養(yǎng)出的微生物只占總微生物種類(lèi)的10。固體培養(yǎng)基其實(shí)是人類(lèi)為微生物創(chuàng)造的人工培養(yǎng)環(huán)境,與微生物的實(shí)際生存環(huán)境有很大差異,用它來(lái)培養(yǎng)環(huán)境中的微生物相當(dāng)于是對(duì)自然微生物群落進(jìn)行了一次強(qiáng)制的人工篩選。所以,用平板分離的方法來(lái)研究自然環(huán)境的微生物生態(tài)時(shí),往往不能準(zhǔn)確反映微生物群落的實(shí)際組成和存在狀態(tài)。分子生物學(xué)、基因組學(xué)和生物信息學(xué)等學(xué)科的發(fā)展及其向微生物學(xué)領(lǐng)域的滲透,形成一個(gè)新的交叉學(xué)科分支微生物分子生態(tài)學(xué) (molecular microbial ecology),它為我們?nèi)婵陀^(guān)地研究微生物生態(tài)系統(tǒng)提供了新的技術(shù)手段。微生物分子生態(tài)學(xué)是以微生物基因組dna的序列信息為依據(jù),通過(guò)分析環(huán)境樣品中dna分子的種類(lèi)、數(shù)量和分布特征來(lái)反映微生物區(qū)系組成和群落結(jié)構(gòu)2,3。所以,這項(xiàng)技術(shù)就需要研究者掌握dna提取及純化技術(shù)、dna瓊脂糖凝膠電泳技術(shù)和pcr基因擴(kuò)增技術(shù)。針對(duì)這一點(diǎn),我們就可以給學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)微生物大實(shí)驗(yàn),以活性污泥為樣品,從dna的提取、純化,凝膠電泳檢測(cè),到細(xì)菌16s rdna基因擴(kuò)增,都讓學(xué)生自己操作一遍。通過(guò)這一實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí),使學(xué)生對(duì)當(dāng)今環(huán)境工程微生物學(xué)的前沿技術(shù)都有一定的了解和掌握。 3 增強(qiáng)不同實(shí)驗(yàn)間的連貫性,以及實(shí)驗(yàn)和理論知識(shí)的連貫性 增強(qiáng)各實(shí)驗(yàn)間的連貫性 過(guò)去實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多為孤立、連貫性不強(qiáng)的項(xiàng)目,各實(shí)驗(yàn)之間的內(nèi)容重復(fù)較多,學(xué)生難以系統(tǒng)地把握微生物學(xué)實(shí)驗(yàn),既浪費(fèi)了有限的實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí),又不利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。對(duì)此,我們調(diào)整了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,將原來(lái)獨(dú)立設(shè)置的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容整合到一起,形成一個(gè)綜合實(shí)驗(yàn),通過(guò)一個(gè)綜合實(shí)驗(yàn)就能使學(xué)生學(xué)到以前3-4個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)技能。 增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)和理論知識(shí)的連貫性 環(huán)境工程微生物學(xué)是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科,涉及到的內(nèi)容覆蓋面廣,要學(xué)好這門(mén)課,僅僅依靠理論教學(xué)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以彌補(bǔ)理論教學(xué)的不足,將微生物學(xué)的基礎(chǔ)理論在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中延伸、深化,并通過(guò)實(shí)驗(yàn),加強(qiáng)基本技能的訓(xùn)練。 4 實(shí)現(xiàn)多媒體實(shí)驗(yàn)教學(xué),更直觀(guān)展現(xiàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 環(huán)境工程微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中的各種微生物需要在光學(xué)顯微鏡甚至電子顯微鏡下放大才能看到。由于環(huán)境樣品中微生物的復(fù)雜性和多樣性,應(yīng)用傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法不便于更好的展示微生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)、動(dòng)態(tài)變化過(guò)程,多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)相比,能更加生動(dòng)形象、栩栩如生的展現(xiàn)微生物的特點(diǎn),提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與度,從而使學(xué)生更好的掌握實(shí)驗(yàn)知識(shí)。 首先,可以在多媒體課件中放入大量彩色的宏觀(guān)及微觀(guān)圖片、flash動(dòng)畫(huà),從而更直觀(guān)的反應(yīng)微生物的形態(tài)特征,利于學(xué)生對(duì)新知識(shí)的吸收掌握,有了這些認(rèn)識(shí),才能在自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)中達(dá)到很好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 其次,也可以使用錄像教學(xué)。教學(xué)錄像具有較強(qiáng)的直觀(guān)性,它可以通過(guò)屏幕清晰形象準(zhǔn)確地展現(xiàn)每一個(gè)步驟,使學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)操作技能的關(guān)鍵所在。同時(shí)節(jié)約時(shí)間,提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率。如配置培養(yǎng)基實(shí)驗(yàn),稱(chēng)量-溶化-調(diào)ph-過(guò)濾-分裝-加塞-包扎-滅菌-擱置斜面-無(wú)菌檢查等步驟,如果沒(méi)有錄像,需要老師反復(fù)強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)順序及注意要點(diǎn),才能保證大部分學(xué)生配好正確的培養(yǎng)基。但是,如果有錄像,老師只需要先播放一遍錄像,從旁作簡(jiǎn)單介紹,播放完后再講一下原理及注意要點(diǎn),然后再播放一遍錄像,學(xué)生就可以開(kāi)始實(shí)驗(yàn)了。 最后,還可以利用電視顯微鏡進(jìn)行教學(xué)。老師將樣品放在顯微鏡下,找到微生物個(gè)體,讓學(xué)生先有感性認(rèn)識(shí),然后再觀(guān)察自己的樣品。該方法既明確了實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo),又能讓全班學(xué)生同時(shí)看到老師顯微鏡里樣品的特點(diǎn),避免了以往同學(xué)們一個(gè)個(gè)排隊(duì)去老師顯微鏡目鏡里觀(guān)察樣品,提高了教學(xué)效率。 環(huán)境工程微生物學(xué)是一門(mén)來(lái)自實(shí)踐的科學(xué),學(xué)生掌握了它之后也最終要應(yīng)用于實(shí)踐。所以,實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生具備從事科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛧?yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)素質(zhì)的重要途徑,許多問(wèn)題還需要我們不斷探索、實(shí)施和進(jìn)一步完善。 參考文獻(xiàn) 1 周群英,高廷耀. 環(huán)境工程微生物學(xué)(第三版).北京高等教育出版社,2008. 2 watanabe k,kodama 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,陳英旭,劉和等.應(yīng)用pcr-dgge技術(shù)研究處理含氨廢氣的生物濾塔中微生物多樣性j.環(huán)境科學(xué),2004,25(