《環(huán)境工程微生物學》的石化特色教學改革探究-以廣東石油化工學院為例

1、環(huán)境工程微生物學的石化特色教學改革探究以廣東石油化工學院為例摘 要以國家戰(zhàn)略新興專業(yè)環(huán)保設(shè)備工程的專業(yè)基礎(chǔ)課環(huán)境工程微生物學為研究對象，結(jié)合石化特色的融合需求，在對該課程現(xiàn)狀、 環(huán)保設(shè)備工程專業(yè)教學需求分析的基礎(chǔ)上，開展了石化特色課程內(nèi)容體系融合和授課模式的改革探索。關(guān)鍵詞教學改革；環(huán)境工程微生物學；探索Exploration on the Reforming of Environmental Engineering MicrobiologyAbstract: The Environmental Engineering Microbiology course was regarded as t

2、he research target in this study. Current status of the course, teaching requirements of environmental equipment engineering major were analyzed firstly. The exploration of integration on content and reforming of teaching mode have been taken.Keywords: teaching reform； Environmental Engineering Micr

3、obiology； exploration廣東省工信廳、廣東省發(fā)改委等六部門公布的廣東省發(fā) 展綠色石化戰(zhàn)略性支柱產(chǎn)業(yè)集群行動計劃(20212025年)中提 出，廣東省將推進五大煉化一體化基地建設(shè)，力爭到2025年， 邁入世界級綠色石化產(chǎn)業(yè)集群行列1。綠色石化產(chǎn)業(yè)對環(huán)保設(shè) 備提出了更高的要求。目前廣東省擁有環(huán)保設(shè)備制造企業(yè)超過 一百多家，多數(shù)企業(yè)均與石化產(chǎn)業(yè)結(jié)合緊密，對具有石化特色 的環(huán)保設(shè)備工程專業(yè)人才需求相當緊迫。環(huán)保設(shè)備工程專業(yè)是國家戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)本科專業(yè)。目前全 國僅有12所高校開設(shè)了環(huán)保設(shè)備相關(guān)專業(yè)。廣東石油化工學院 于2019年開辦此專業(yè)，是廣東省唯一開辦此專業(yè)的高校。然而， 由于該專

4、業(yè)學科交叉特色非常明顯，且要求人才培養(yǎng)具有前瞻 性、創(chuàng)新性、通寬性、開放性和實踐性，人才培養(yǎng)要求高。在 這些培養(yǎng)目標中，突出石化特色不僅能滿足學校人才培養(yǎng)目標 的要求，更能使學生具有相關(guān)技能，滿足石化企業(yè)行業(yè)需求。 因此，如何使人才培養(yǎng)兼具培養(yǎng)要求和石化特色，把學校石化 特色融入專業(yè)核心課程，培養(yǎng)符合該專業(yè)人才需求、特色突出 的人才，是非常迫切需要研究的課題。廣東石油化工學院“因油而生”，石化特色鮮明。因此， 環(huán)保設(shè)備工程專業(yè)的建設(shè)必需緊緊圍繞培養(yǎng)建設(shè)石化特色突出 的人才而開展。本文以環(huán)保設(shè)備工程專業(yè)的基礎(chǔ)核心課環(huán)境 工程微生物學為研究對象，探索基于該專業(yè)人才培養(yǎng)目標， 開展該門課程融入石化特

5、色的研究，為相關(guān)專業(yè)的石化特色人 才培養(yǎng)目標提供新的思路。1課程現(xiàn)狀分析環(huán)境工程微生物學是環(huán)境工程類學生必修的專業(yè)基礎(chǔ) 課程和核心課，也是許多高校環(huán)境工程、環(huán)境科學專業(yè)碩士研 究生，博士研究生入學考試的專業(yè)課程2。該課程的涉及面非 常廣，既包括微生物學的基本理論和基礎(chǔ)知識，又有微生物在 環(huán)境工程中的應用及對有害微生物的檢測與控制等知識。本課程的教學目標是讓學生通過本課程的學習，掌握環(huán)境 工程微生物學基本原理，了解常用環(huán)境微生物學基本原理在環(huán) 境工程水處理、大氣污染控制、固體廢棄物資源化領(lǐng)域中的應 用，更注重微生物與環(huán)境(尤其是污染環(huán)境)之間的關(guān)系，并且重 點強調(diào)了微生物對環(huán)境物質(zhì)的轉(zhuǎn)換分解作用

6、及相關(guān)作用機制為 后續(xù)的水、空氣、固體廢棄物污染控制工程以及污染環(huán)境修復 技術(shù)等專業(yè)主干課程提供知識儲備和理論基礎(chǔ)PL這些內(nèi)容與 石化產(chǎn)業(yè)中原油煉制及微生物處理結(jié)合較為緊密，契合度高， 均可以比較緊密地與石油煉制過程中的環(huán)節(jié)進行融合，比如微 生物的石油煉制技術(shù)、石化廢水的微生物處理等。目前已有老師做了該課程改革的研究，取得了系列成果。 主要集中在上課形式、實驗形式等方面的改革4。也有很多老 師從課堂課程建設(shè)和實驗課建設(shè)進行分類改革。比如，授課形 式、課程內(nèi)容更新，科研反哺教學等方面5向。但這些都是基于 環(huán)境工程類專業(yè)的教學改革與實踐，對環(huán)保設(shè)備專業(yè)的指導意 義不大，且沒有開展過石化特色融合的相

7、關(guān)研究。同時該課程 如果直接給我校環(huán)保設(shè)備工程專業(yè)學生開設(shè)，還存在以下不足：課程特色不明顯。由于環(huán)保設(shè)備類專業(yè)全國范圍開設(shè)的 專業(yè)少，這些高校在課程改革方面都處于探索期。特別是針對環(huán)境工程微生物學環(huán)保設(shè)備工程專業(yè)的課程改革實踐，目 前尚為空白，主要參考的課程與環(huán)境工程專業(yè)類似，沒有明顯 的專業(yè)特色。課時分配較少。我校環(huán)保設(shè)備工程專業(yè)人才培養(yǎng)與環(huán)境 工程、環(huán)境科學專業(yè)不同，對該專業(yè)的畢業(yè)生要求較高，既要 掌握環(huán)境工程專業(yè)和環(huán)境科學專業(yè)的理論、實驗及實踐知識和 能力，還要掌握環(huán)保機械設(shè)備設(shè)計與制造相關(guān)專業(yè)知識和專業(yè) 技能。因此，需要學的知識多，涉及面廣。分配給環(huán)境工程 微生物學這門課的學時僅為32

8、個學時。而一般來說，除理論 課外，該課程還會設(shè)置24學時左右的實驗課。因此，該門課 程學時壓縮較多。學生的微生物知識薄弱。該門課程的落腳點在微生物， 而環(huán)保設(shè)備專業(yè)的學生沒有生物專業(yè)學生良好的生物學基礎(chǔ)， 對于生物生理、習性等知識的理解更為困難。因此該課程不同 于普通的微生物學，在課程教學中教師需要用更為通俗的方式， 深入淺出地介紹與環(huán)境領(lǐng)域相關(guān)的微生物學基礎(chǔ)理論知識，而 且必須突出污染環(huán)境保護與治理的主題。授課中將微生物學相 關(guān)理論知識與環(huán)保設(shè)備領(lǐng)域?qū)嵺`相結(jié)合，準確認識該課程的定 位對于課程的邏輯結(jié)構(gòu)、教學重點和教學方式都有十分重要的 意義。2課程改革探索2.1基于目標問題導向的環(huán)境工程微生

9、物學課程內(nèi)容體系 融合以環(huán)保設(shè)備工程專業(yè)人才培養(yǎng)的定位和目標，明確課程體 系改革方向。環(huán)境工程微生物學課程教學的根本目標是傳 導知識、培養(yǎng)能力，滿足學生未來職業(yè)需求。該課程屬于專業(yè) 基礎(chǔ)課，不僅為其他后續(xù)專業(yè)課打好必要的微生物學知識的基 礎(chǔ)，也為后續(xù)環(huán)保設(shè)備的設(shè)計提供理論依據(jù)，是非常重要的教 學環(huán)節(jié)。因此，該課程的內(nèi)容體系融合，將遵循如圖1所示的 融合方式，即將學校的石化特色育人要求、環(huán)保設(shè)備企業(yè)的石 化特色人才需求與環(huán)保設(shè)備專業(yè)的人才培養(yǎng)目標相結(jié)合，通過 在課程內(nèi)容中融合石化特色元素，實現(xiàn)課程改革目標。學校石育人要求環(huán)保設(shè)備專業(yè)/環(huán)境工程微、環(huán)保設(shè)備工程專人才培養(yǎng)目標（生物學課程業(yè)人才企業(yè)需

10、求Vk體系融合Z/圖1環(huán)境工程微生物學課程內(nèi)容體系融合示意圖Fig.1 Schematic diagram of Course Content System integrationfor Environmental Engineering Microbiology course在具體的課程內(nèi)容融合上，采取“理論基礎(chǔ)+特色應用”來 開展。比如，在緒論中對“微生物概述和環(huán)境微生物概述及發(fā) 展前景”的基礎(chǔ)上加入油藏與石油開采微生物概述”；在環(huán) 境中的主要微生物”的介紹中，增加油田中的內(nèi)源微生物群 落、鐵還原和硝酸鹽還原的微生物”；在生態(tài)因子對微生物 的影響”中，設(shè)計加入油田及煉制環(huán)境對微生物產(chǎn)生的影

11、響， 對各影響因素如何歸屬進行分析；在微生物與環(huán)境污染的治 理”中，增加烴污染區(qū)的生物修復等內(nèi)容。使理論基礎(chǔ)在課堂 上能及時的和石化應用緊密結(jié)合，使學生的學習興趣和課堂效 果提升。2.2基于課程融合體系的授課模式改革教學內(nèi)容的融合，必然引起授課模式的改革。我們的改革 探索主要基于兩方面的考慮。一是教學內(nèi)容融合后，學生需要 學習的內(nèi)容更多，如果仍然采用傳統(tǒng)教學模式，則會導致學生 無法抓住重點，增加學生負擔。二是實驗學時的缺失，使學生 無法通過實踐了解相關(guān)內(nèi)容。因此可采用現(xiàn)代信息技術(shù)如虛擬 仿真等開展實驗教學?；诖?，我們從三方面進行了教學方式的改革，包括教學 形式、授課形式和內(nèi)容來源三方面改革。

12、具體改革內(nèi)容如圖2 所示。分組教學內(nèi)容來源啟發(fā)式螂教學多媒體科研反哺自學式提問式授課模式改革圖2.授課模式改革示意圖Fig.2 Schematic diagram of reformation for teaching mode最新研究分組教學內(nèi)容來源啟發(fā)式螂教學多媒體科研反哺自學式提問式授課模式改革圖2.授課模式改革示意圖Fig.2 Schematic diagram of reformation for teaching mode最新研究企業(yè)實例-教學形式。授課媒介虛擬仿真偈充教學自學式的學習，并采用分組之間的自學式、提問式教學方式進 行過程管控和學習成效檢驗。充分培養(yǎng)學生工程意識、自學能

13、 力、創(chuàng)新思維能力；培養(yǎng)學生借助信息技術(shù)工具查閱、運用相 關(guān)標準、規(guī)范、技術(shù)資料的能力。在授課媒介上，我們充分考慮了利用現(xiàn)代媒體技術(shù)，采用 多媒體、虛擬仿真及傳統(tǒng)授課相結(jié)合的方式。如引導學生充分 利用好已有的慕課和翻轉(zhuǎn)課堂等媒介，在有限的學時范圍內(nèi)， 融會貫通更多的知識點。同時，創(chuàng)新性地充分利用學校的廣東 省石油化工污染過程與控制重點實驗室、廣東省石油化工資源 清潔利用工程技術(shù)研究中心等省級科技創(chuàng)新平臺，開展微生物 鑒定與表征等認知。在內(nèi)容來源上，除利用教材內(nèi)容外，我們還充分利用了我 們科研團隊在污水處理研究的最新成果以及最新研究進展來反 哺教學內(nèi)容，比如增加了高級氧化法在環(huán)境處理中的應用等內(nèi)

14、 容，拓寬學生的知識面。同時，我們還主動聯(lián)系了相關(guān)環(huán)保設(shè) 備企業(yè)，了解企業(yè)生產(chǎn)需要及實際問題，從企業(yè)生產(chǎn)實際中尋 找授課內(nèi)容，使授課內(nèi)容更加切合生產(chǎn)實際。3結(jié)束語我們針對學校環(huán)保設(shè)備專業(yè)人才培養(yǎng)的石化特色整合需 求，將環(huán)保設(shè)備工程培養(yǎng)目標與學校石化特色人才培養(yǎng)目標細 化到課程的改革當中，并結(jié)合環(huán)境工程微生物學的課程特色， 開展課程與培養(yǎng)目標的融合探索，對課程教學體系、方法和內(nèi) 容三個方面的融合與改革進行了探究，探索了云平臺、互聯(lián) 網(wǎng)+”等新的信息技術(shù)在課程教學中的創(chuàng)新應用，提前謀劃了環(huán) 保設(shè)備工程專業(yè)畢業(yè)生石化特色的培育，滿足了廣東省乃至全 國環(huán)保設(shè)備企業(yè)的人才需求。但仍存在需要繼續(xù)思考的問題： 比如，如何形成滿足石化特色、環(huán)保設(shè)備工程需求和環(huán)境工 程微生物學”三位一體的特色教學模式，并實現(xiàn)各個知識環(huán)節(jié) 的無縫銜接和串聯(lián)；如何進一步克服實驗環(huán)節(jié)缺失問題，在有 限的學時內(nèi)，利用虛擬現(xiàn)實、模擬仿真等新技術(shù)、新方法達到 預期教學目標。形成了一套完整的、有機結(jié)合的石化特色、 環(huán)保設(shè)備工程需求和環(huán)境工程微生物學”三位一體融合的特色 專業(yè)核心課程教學體系。為學校其他新專業(yè)、人才培養(yǎng)提供了 新思路，為實現(xiàn)環(huán)保設(shè)備工程專業(yè)的特色和石化特色人才培養(yǎng) 目標奠定基礎(chǔ)。為學校及學院的石化特色課程、教學方式改革 等方面提供前期可借鑒的經(jīng)驗，還將形成一系列