環(huán)境工程微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)開放式教學(xué)模式

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摘要：環(huán)境工程微生物學(xué)是一門實(shí)踐性和應(yīng)用性均較強(qiáng)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)過程中涉及的實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)中操作及實(shí)驗(yàn)后分析均由學(xué)生自主完成。開放式實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)施，不僅使學(xué)生掌握了基本的實(shí)驗(yàn)技能，更重要的是激發(fā)和調(diào)動(dòng)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣和科研熱情，既提高了學(xué)生的科研素質(zhì)與能力，又增強(qiáng)了師生的溝通和理解。同時(shí)開闊了學(xué)生視野，提高了創(chuàng)新意識(shí)，強(qiáng)化了分析問題、解決問題的能力。

關(guān)鍵詞：環(huán)境工程；微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)；開放式教學(xué)模式

1開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)特征與優(yōu)勢(shì)

開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)相比，其最突出的特點(diǎn)就是自由、靈活、主動(dòng)［10－11］。開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的宗旨是以學(xué)生為主體，要求培養(yǎng)人才應(yīng)尊重學(xué)生個(gè)性化發(fā)展，使學(xué)生由被動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)，由封閉轉(zhuǎn)變?yōu)殚_放，承認(rèn)差異、因材施教，體現(xiàn)了一種個(gè)性化、現(xiàn)代化、先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開放性主要體現(xiàn)在學(xué)生的思維開放和實(shí)驗(yàn)室的全面開放2個(gè)方面［12］。學(xué)生根據(jù)自己的興趣自主選題，查閱資料、設(shè)計(jì)和制訂實(shí)驗(yàn)方案、驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的可行性、完成實(shí)驗(yàn)并給出結(jié)論。實(shí)驗(yàn)過程中涉及的實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)中操作及實(shí)驗(yàn)后分析均由學(xué)生自主完成。實(shí)驗(yàn)室對(duì)學(xué)生實(shí)行全天開放，學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容合理可以利用課余時(shí)間開展實(shí)驗(yàn)工作，學(xué)生實(shí)驗(yàn)所用儀器、藥品及耗材由實(shí)驗(yàn)室提供，實(shí)驗(yàn)負(fù)責(zé)教師和助教須事先對(duì)學(xué)生進(jìn)行藥品使用安全培訓(xùn)，教會(huì)學(xué)生使用和維護(hù)儀器。開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)克服了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的注入式、單一化、模式化等缺點(diǎn)，改進(jìn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式方法，在學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維、實(shí)踐能力的培養(yǎng)和創(chuàng)新能力的形成等方面起到了促進(jìn)和提高的作用，使每個(gè)學(xué)生的潛能得以發(fā)揮和施展［13－14］。開放式教學(xué)模式有利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)、主動(dòng)參與、獨(dú)立工作，有利于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)研究、解決問題、團(tuán)結(jié)協(xié)作能力，有利于提高學(xué)生專業(yè)技能和綜合素質(zhì)。同時(shí)，開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式對(duì)師資建設(shè)和實(shí)驗(yàn)隊(duì)伍素質(zhì)提高也起到了積極的促進(jìn)作用。

2開放式實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)與實(shí)施

2．1實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

開放式實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目具有綜合性、研究性、探索性、實(shí)踐性、開放性和多樣性等特點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容安排需要豐富新穎，能夠激發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣，提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的積極性［15］。實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)是進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)的核心環(huán)節(jié)，要求學(xué)生根據(jù)教師提供的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容范圍、方案要求以及實(shí)驗(yàn)材料種類，自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、制定實(shí)驗(yàn)方法和操作步驟。實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)按照以下幾步完成：（1）實(shí)驗(yàn)方案的初步設(shè)計(jì)。學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及設(shè)計(jì)要求，充分發(fā)揮主動(dòng)權(quán)，在所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)驗(yàn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合查閱和收集相關(guān)資料，選擇適用的儀器設(shè)備和試劑耗材；設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)方案、操作步驟和記錄表格等，完成實(shí)驗(yàn)方案初步設(shè)計(jì)。該過程完全由學(xué)生自主獨(dú)立完成，充分體現(xiàn)了學(xué)生的主體作用。（2）實(shí)驗(yàn)方案的審閱。學(xué)生初步設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案，經(jīng)教師審閱后，指出方案中存在的問題和修改意見，由學(xué)生修改、完善后再經(jīng)教師進(jìn)行審閱，此過程反復(fù)多次進(jìn)行，直到學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案滿足實(shí)驗(yàn)要求。該過程教師不宜對(duì)學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案過多干涉，以鼓勵(lì)和調(diào)動(dòng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)熱情和積極性。（3）實(shí)驗(yàn)方案的討論和確定。根據(jù)學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案中存在的共性和個(gè)性問題，有針對(duì)性地集中進(jìn)行討論和解答，要求學(xué)生發(fā)揮集體智慧，對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行最終完善和確定。該過程培養(yǎng)了學(xué)生的獨(dú)立思考和創(chuàng)造思維，也保證了學(xué)生自主完成實(shí)驗(yàn)方案的客觀性.

2．2實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)施

在開放式實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)施過程中，實(shí)驗(yàn)室面向?qū)W生全天開放，但為了避免實(shí)驗(yàn)室容量不足和儀器使用周轉(zhuǎn)不開等問題，要求學(xué)生結(jié)合自己的學(xué)習(xí)計(jì)劃和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容安排預(yù)約，確定具體實(shí)驗(yàn)操作時(shí)間和儀器使用時(shí)間。在正式實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開始之前，學(xué)生需要根據(jù)確定的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作。在教師及助教的指導(dǎo)下，學(xué)生對(duì)其使用的儀器、設(shè)備進(jìn)行操作學(xué)習(xí)并熟練使用。實(shí)驗(yàn)使用的材料、工具和試劑需要按照實(shí)驗(yàn)方案的要求提前準(zhǔn)備充分。在實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作中，要求學(xué)生學(xué)會(huì)合理選用實(shí)驗(yàn)材料、工具，科學(xué)計(jì)算實(shí)驗(yàn)試劑用量，避免低效和浪費(fèi)現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作完成后，正式進(jìn)入實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)施階段。實(shí)驗(yàn)實(shí)施過程要求學(xué)生以實(shí)驗(yàn)小組（通常每小組成員為3～5人）為單位獨(dú)立協(xié)作完成實(shí)驗(yàn)操作、現(xiàn)象記錄、數(shù)據(jù)分析及結(jié)果討論等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。在實(shí)驗(yàn)過程中，同一內(nèi)容允許反復(fù)多次實(shí)驗(yàn)，直至獲得滿意結(jié)果為止。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，要求學(xué)生撰寫實(shí)驗(yàn)總結(jié)報(bào)告，并以小組為單位進(jìn)行總結(jié)交流與報(bào)告展示。實(shí)驗(yàn)評(píng)定以評(píng)分形式進(jìn)行，由教師、助教和各小組組長(zhǎng)從實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、可行性、實(shí)驗(yàn)執(zhí)行情況，以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)論分析等多方面進(jìn)行打分評(píng)價(jià)。

2．3實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的效果

通過開放式實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)踐，學(xué)生能夠有系統(tǒng)、有深度、有規(guī)劃地完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、方案實(shí)施、結(jié)果分析等方面得到了全方位的培養(yǎng)和訓(xùn)練。具體實(shí)效主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）學(xué)生通過文獻(xiàn)調(diào)研和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查國(guó)內(nèi)外相關(guān)技術(shù)及學(xué)科前沿動(dòng)態(tài)，掌握了關(guān)于微生物學(xué)、分子生物學(xué)及環(huán)境工程微生物學(xué)等相關(guān)的基礎(chǔ)理論知識(shí)和現(xiàn)代生物技術(shù)，培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立創(chuàng)新的科學(xué)研究能力。（2）在實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)實(shí)施過程中突出了學(xué)生的主體地位，激發(fā)了學(xué)生的求知欲望和科研熱情，增強(qiáng)了學(xué)生獨(dú)立思考和分析解決問題的能力，提高了學(xué)生的工程意識(shí)和科學(xué)素養(yǎng)。（3）通過開放式實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開展，調(diào)節(jié)了學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)空，為學(xué)生提供了更自由寬廣的空間，有利于學(xué)生安排自己的業(yè)余時(shí)間。（4）采用分組形式自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，有助于學(xué)生明確職責(zé)、分工協(xié)作，形成凝聚力較強(qiáng)的團(tuán)隊(duì)，也有助于保證實(shí)驗(yàn)實(shí)施過程中的組織性和紀(jì)律性，培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立實(shí)踐能力和綜合素質(zhì)。開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開展，不僅使學(xué)生掌握了基本的實(shí)驗(yàn)技能，更重要的是激發(fā)和調(diào)動(dòng)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣和科研熱情，既提高了學(xué)生的科研素質(zhì)與能力，又增強(qiáng)了師生的溝通和理解。同時(shí)學(xué)生對(duì)環(huán)境工程微生物學(xué)應(yīng)用也有了更深入的認(rèn)識(shí)，將所學(xué)的知識(shí)融會(huì)貫通到環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)科領(lǐng)域，進(jìn)而研究解決工程實(shí)際問題，取得了良好的教學(xué)效果。

3結(jié)語(yǔ)

開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式是實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的必然要求和發(fā)展方向，堅(jiān)持“以人為本”的教育理念，開展“以學(xué)生為主體”的教學(xué)模式，在實(shí)驗(yàn)時(shí)間、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)人員和實(shí)驗(yàn)資源利用等方面高度體現(xiàn)了教學(xué)的實(shí)踐性、應(yīng)用性和綜合性。開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式以學(xué)生為中心，突出學(xué)生的主體地位［16］，學(xué)生根據(jù)自己的興趣自主選題、查閱資料、設(shè)計(jì)和制訂實(shí)驗(yàn)方案、驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的可行性、完成實(shí)驗(yàn)并給出結(jié)論。實(shí)驗(yàn)過程中涉及的實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)中操作及實(shí)驗(yàn)后分析均由學(xué)生自主完成。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)室對(duì)學(xué)生實(shí)行全天開放，學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容可以合理利用課余時(shí)間開展實(shí)驗(yàn)工作。開放式實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)施更加注重實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)，學(xué)生在背景調(diào)研、方案設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)處理結(jié)果表達(dá)和報(bào)告展示等多個(gè)環(huán)節(jié)都得到了訓(xùn)練和提高，同時(shí)學(xué)生開闊了視野，提高了創(chuàng)新意識(shí)，強(qiáng)化了分析問題、解決問題的能力。

作者：孫艷 胡洪營(yíng) 陸韻 楊宏偉 徐必 任韻如 單位：清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院