環(huán)境工程專業(yè)轉(zhuǎn)型下微生物課程建設(shè)

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【內(nèi)容摘要】地方本科院校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變是我國高等教育領(lǐng)域的一次重大改革。內(nèi)蒙古科技大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)作為轉(zhuǎn)型試點(diǎn)專業(yè)，針對包頭市的生態(tài)環(huán)境問題及微生物修復(fù)的廣泛性，以微生物課程為基點(diǎn)進(jìn)行了分析和探討，在課程設(shè)置、創(chuàng)新服務(wù)、學(xué)科專業(yè)建設(shè)及PDCA構(gòu)建等進(jìn)行了初步的嘗試，突出應(yīng)用，強(qiáng)化實(shí)踐。

【關(guān)鍵詞】環(huán)境工程;專業(yè)轉(zhuǎn)型;微生物;改革實(shí)踐

教育部、國家發(fā)展改革委、財(cái)政部關(guān)于引導(dǎo)部分地方普通本科高校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變的指導(dǎo)意見(教發(fā)［2015］7號(hào))基本方案指出“推進(jìn)需求傳導(dǎo)式的改革，深化產(chǎn)教融合、校企合作”［1］。引導(dǎo)部分地方本科高校轉(zhuǎn)型發(fā)展是黨中央、國務(wù)院作出的重大決策。2013年起，組織有關(guān)部門、高等學(xué)校、行業(yè)企業(yè)和專家學(xué)者對當(dāng)前我國地方高校轉(zhuǎn)型發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)、案例、路徑進(jìn)行了深入研究，圍繞重點(diǎn)、熱點(diǎn)和難點(diǎn)開展研究［2］，其辦學(xué)定位、轉(zhuǎn)型發(fā)展與人才培養(yǎng)模式的有效實(shí)施，成為高校改革的重中之重［3］。2017年內(nèi)蒙古科技大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)申報(bào)并被納入內(nèi)蒙古自治區(qū)“轉(zhuǎn)型發(fā)展”的試點(diǎn)項(xiàng)目中［4］，專業(yè)發(fā)展面臨發(fā)展的機(jī)遇與挑戰(zhàn)?！笆濉睍r(shí)期，我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展以供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革為核心，內(nèi)蒙古經(jīng)濟(jì)增長與結(jié)構(gòu)調(diào)整是否穩(wěn)步發(fā)展則最為關(guān)鍵。內(nèi)蒙古以能源結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)帶動(dòng)了各行各業(yè)的有序發(fā)展，在保持優(yōu)勢協(xié)調(diào)發(fā)展的同時(shí)，采取積極推進(jìn)向“層次更高、鏈條更長、底色更綠、產(chǎn)業(yè)更輕”的方向發(fā)展［5］。包頭市歷經(jīng)多年的開發(fā)與發(fā)展，資源的掠奪式利用、粗放型經(jīng)營，輕保護(hù)重開發(fā)，導(dǎo)致了生態(tài)環(huán)境承載能力的下降，造成包頭市生態(tài)環(huán)境惡化［6］。白云鄂博礦山開采與冶煉帶來了眾多的環(huán)境問題［7］也是學(xué)者們關(guān)注研究的重點(diǎn)，作為當(dāng)?shù)馗咝Ｈ绾螢榄h(huán)境治理作出貢獻(xiàn)則是環(huán)境工程專業(yè)向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變中需要考慮的著眼點(diǎn)，而在生態(tài)環(huán)境治理中微生物修復(fù)具有成本低、范圍廣、效果顯著的特點(diǎn)，本文以環(huán)境工程專業(yè)轉(zhuǎn)型中《環(huán)境微生物》學(xué)的課程改革進(jìn)行初步的嘗試，課程建設(shè)過程中重點(diǎn)圍繞包頭地區(qū)的生態(tài)環(huán)境問題，以專業(yè)優(yōu)勢及特色、地方環(huán)境特點(diǎn)和產(chǎn)業(yè)需求等為背景，選取不同的項(xiàng)目和任務(wù)，進(jìn)行“精準(zhǔn)試點(diǎn)”，環(huán)境工程專業(yè)的順利轉(zhuǎn)型起到鋪墊的作用。

一、人才培養(yǎng)方案的設(shè)計(jì)以突出應(yīng)用為主線

在新版培養(yǎng)方案的優(yōu)化過程中首先考慮學(xué)校自身的辦學(xué)條件與所在區(qū)域的歷史積淀，認(rèn)識(shí)到內(nèi)蒙古經(jīng)濟(jì)發(fā)展與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)高校銜接，側(cè)重優(yōu)化學(xué)科專業(yè)結(jié)構(gòu)，在該課程的大綱中圍繞“專業(yè)鏈與地方產(chǎn)業(yè)鏈并重，學(xué)科發(fā)展側(cè)重區(qū)域產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新，課程以應(yīng)用技術(shù)為平臺(tái)”的基本思路，推動(dòng)課程內(nèi)容的“落地開花”，以轉(zhuǎn)型、工程認(rèn)證為目標(biāo)，增加了生態(tài)環(huán)境類知識(shí)。將培養(yǎng)方案分解成基礎(chǔ)知識(shí)、動(dòng)手能力和素質(zhì)指標(biāo)等，按照工程評(píng)價(jià)體系中的各個(gè)指標(biāo)明確每門課程的達(dá)成目標(biāo)和數(shù)值，對環(huán)境微生物問題進(jìn)行工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)及馴化等方面的技能進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)的銜接。構(gòu)建以專業(yè)技術(shù)能力培養(yǎng)為核心的多樣化、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)體系。如增設(shè)了關(guān)于污染場地微生物修復(fù)及其應(yīng)用的章節(jié)、開設(shè)了微生物菌劑的提取及培養(yǎng)方式優(yōu)化、增加微生物鑒別等實(shí)驗(yàn)，特別是針對白云鄂博地區(qū)及當(dāng)?shù)氐V山的環(huán)境問題補(bǔ)充了微生物技術(shù)實(shí)現(xiàn)氰化尾渣無害化處理、微生物高效發(fā)酵技術(shù)等新內(nèi)容，體現(xiàn)了微生物知識(shí)的綜合應(yīng)用并進(jìn)行了適當(dāng)?shù)耐卣?，起到了良好的教學(xué)效果。同時(shí)結(jié)合現(xiàn)實(shí)問題展開討論，如2020年，就病毒的特性、疫情的防護(hù)和疫苗的研制等進(jìn)行預(yù)先設(shè)計(jì)，通過雨課堂、釘釘、騰訊視頻、優(yōu)慕課等多種教學(xué)方式和手段的融合，學(xué)生網(wǎng)上查閱相關(guān)資料，針對病毒傳染病及疫苗研制進(jìn)展等分享了專題報(bào)告，及時(shí)、高效、便捷地對知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行了強(qiáng)化，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注到病毒學(xué)、傳染病學(xué)、公共衛(wèi)生科學(xué)等學(xué)科，“頭腦風(fēng)暴”的應(yīng)用起到了以點(diǎn)帶面的促進(jìn)作用，收效良好。形成了重點(diǎn)突出、梯度清晰、首尾呼應(yīng)、層次遞進(jìn)的良好教學(xué)體系。

二、注重成果創(chuàng)新，立足學(xué)校辦學(xué)特色

轉(zhuǎn)型意見明確了高校要積極與企業(yè)深度融合，廣泛開展科技服務(wù)和應(yīng)用性創(chuàng)新活動(dòng)，更好地促進(jìn)直接面向地方和行業(yè)發(fā)展培養(yǎng)合格人才，引導(dǎo)高校走與地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步融合發(fā)展之路。基于上述實(shí)質(zhì)，根據(jù)微生物的特性進(jìn)行了應(yīng)用型技術(shù)的研發(fā)，設(shè)置課外課堂與創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新互培模式，以課題探究、小發(fā)明小創(chuàng)造、創(chuàng)業(yè)模擬實(shí)踐、創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)競賽、成果展示與應(yīng)用等多種形式，鼓勵(lì)學(xué)生原始創(chuàng)新與集成創(chuàng)新，培育科研與創(chuàng)新協(xié)同能力的養(yǎng)成。如選擇當(dāng)?shù)厣鐣?huì)需求高度契合的礦山修復(fù)和鹽堿地問題，充分利用微生物的知識(shí)，以原位修復(fù)恢復(fù)生態(tài)環(huán)境、變鹽堿地為良田的需求來確定研究項(xiàng)目，以土壤改良劑的持續(xù)有效為時(shí)代需求，通過科研探究，引導(dǎo)學(xué)生樹立科研能力和求實(shí)態(tài)度，制備了微生物土壤改良劑(鹽堿地、重金屬修復(fù))、微生物固化劑等，“與菌共舞”“糞肥兌變”等都能夠充分利用微生物的特性，與其他學(xué)科專業(yè)相結(jié)合，各司其職進(jìn)行了雙創(chuàng)項(xiàng)目的開展，制備的微生物菌劑得以逐步走向?qū)嶋H，4屆20多名學(xué)生參加了“互聯(lián)網(wǎng)+”，大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、挑戰(zhàn)杯中國大學(xué)生創(chuàng)業(yè)計(jì)劃競賽，多次獲得了內(nèi)蒙古自治區(qū)的金獎(jiǎng)、二等獎(jiǎng)和優(yōu)秀獎(jiǎng)。

三、營造協(xié)同創(chuàng)新、并重發(fā)展專業(yè)和學(xué)科建設(shè)

在微生物課程體系中根據(jù)行業(yè)實(shí)際需要凝煉和整合理論知識(shí)，結(jié)合實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)目標(biāo)，設(shè)定了操作性強(qiáng)的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)計(jì)劃，有效增加實(shí)踐教學(xué)比重，將企業(yè)實(shí)際問題轉(zhuǎn)化為教學(xué)內(nèi)容融入實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)。既要做到理論科學(xué)性的準(zhǔn)確、實(shí)在，但不求過深，又要著重于理論如何轉(zhuǎn)化為實(shí)踐，如何應(yīng)用到實(shí)踐中去。學(xué)科建設(shè)是專業(yè)建設(shè)的基礎(chǔ)，專業(yè)建設(shè)是學(xué)科建設(shè)的基地。在“特”字上做文章，堅(jiān)持“有所為，有所不為”［8］，將專業(yè)建設(shè)與學(xué)科建設(shè)同步并軌運(yùn)行。如與農(nóng)業(yè)合作社針對增加土壤肥力的問題進(jìn)行微生物協(xié)同增效作用的探究，研制出增加土壤肥力的微生物菌劑，經(jīng)大地實(shí)驗(yàn)效果理想，既豐富了教學(xué)內(nèi)容，又獲得了橫向課題，起到一管雙效的作用;在微生物混合課程建設(shè)中將上述成果立體顯現(xiàn)，設(shè)立了基于實(shí)際應(yīng)用的案例教學(xué)、項(xiàng)目教學(xué)和現(xiàn)場教學(xué)等，拓展實(shí)踐教學(xué)形式，確保實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量，有效促進(jìn)了學(xué)科和專業(yè)協(xié)同發(fā)展，由此引申出更多的科研項(xiàng)目，獲得了多項(xiàng)內(nèi)蒙古自然科學(xué)資金和地區(qū)重大專項(xiàng)支持。

四、PDCA的構(gòu)建

教育部在《關(guān)于全面提高高等教育質(zhì)量的若干意見》(2012)明確指出“著力提升人才培養(yǎng)水平，牢固確立人才培養(yǎng)的核心地位，以質(zhì)量提升為重心的內(nèi)涵式發(fā)展道路”。教學(xué)評(píng)價(jià)則能更好地體現(xiàn)內(nèi)涵發(fā)展，教學(xué)評(píng)價(jià)應(yīng)以考核學(xué)生的專業(yè)應(yīng)用能力為導(dǎo)向，著力培養(yǎng)學(xué)生的分析問題和解決問題的能力。通過學(xué)生主動(dòng)的、實(shí)踐的方式進(jìn)行教育培養(yǎng)，將基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人能力、團(tuán)隊(duì)意識(shí)和工程系統(tǒng)能力有機(jī)融合起來，以“生命周期”為模式，關(guān)注知識(shí)、能力、素質(zhì)的養(yǎng)成，使理論、實(shí)踐、創(chuàng)新融為一體。PDCA質(zhì)量改進(jìn)循環(huán)設(shè)計(jì)了P(計(jì)劃階段)并進(jìn)行了相應(yīng)的執(zhí)行D(do)和檢查C(check)到最后的處置A(action)。P強(qiáng)調(diào)的是對現(xiàn)狀的把握和發(fā)現(xiàn)問題的意識(shí)、能力，規(guī)定活動(dòng)所要做到的內(nèi)容和達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)。制定對策、制定計(jì)劃。D關(guān)注的是采取有效的行動(dòng)，C確定方案是否可行、目標(biāo)達(dá)成度多少，需要結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)校驗(yàn)后得出結(jié)論。A是PDCA循環(huán)的關(guān)鍵點(diǎn)，品質(zhì)水平和治理水平均更進(jìn)一步。如在污水處理中常用到微生物酶，眾所周知，生物處理法因其成本技術(shù)成熟、工藝簡單，二次產(chǎn)物，污泥可作為肥料，容易處理等廣泛使用，但廢水中酶的性能直接影響到處理效果，特別是美麗中國建設(shè)中對生態(tài)環(huán)境提出了更高的要求，處理水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)格，酶活性能否發(fā)揮良好直接影響到處理是否達(dá)標(biāo)，在PDCA評(píng)價(jià)過程中以當(dāng)?shù)氐拿夯U水為研究對象，廢水中不僅含有較高的污染物濃度，而且其水質(zhì)相對復(fù)雜，以酚類雜環(huán)化合物為主，屬于難以生物降解的高濃度有機(jī)廢水，盡管方法多樣，但預(yù)處理后的生物處理是行之有效的方法，在實(shí)際運(yùn)行中效果不夠穩(wěn)定也是事實(shí)。針對酶活性的問題展開研究，由于水質(zhì)多變導(dǎo)致酶活性常受到抑制，而磁場能夠在一定程度上提高微生物體內(nèi)脫氫酶、過氧化氫酶和磷酸酶的活性，并保持較長時(shí)間;磁場也會(huì)誘導(dǎo)酶的合成;磁場對不同酶的結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生不同的影響。為此，設(shè)計(jì)了以下環(huán)節(jié):P:為什么加磁場(why)?提高微生物的哪些指標(biāo)(what)?實(shí)施地點(diǎn)(where)?負(fù)責(zé)人(who)?完成時(shí)間(when)?完成過程及步驟(技術(shù)路線)(how)?D:實(shí)驗(yàn)過程的實(shí)施。C:模擬廢水進(jìn)行磁性材料的驗(yàn)證。A:評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)新問題尋求解決。通過上述環(huán)節(jié)的不斷循環(huán)實(shí)施，技術(shù)路線得以優(yōu)化，制備了適用廢水的磁性材料并探究其對微生物酶活性的作用機(jī)制，將環(huán)境功能材料制備與微生物學(xué)知識(shí)有機(jī)融合，在實(shí)際運(yùn)行過程中還會(huì)因工藝、原料等環(huán)境功能材料的功效，需要不斷從中發(fā)現(xiàn)新的問題不斷尋求解決的途徑，構(gòu)建了基于應(yīng)用的PDCA的良性循環(huán)，將執(zhí)行結(jié)果與預(yù)定目標(biāo)對比，方案是否有效、目標(biāo)是否完成并處理遺留問題。返回計(jì)劃階段，進(jìn)入下一個(gè)PDCA循環(huán)。PDCA循環(huán)的思想精髓是“永遠(yuǎn)不滿足于現(xiàn)狀”。在微生物課程實(shí)施轉(zhuǎn)型改革建設(shè)過程中仍有一些問題需要進(jìn)一步探究，如實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)如何高效利用、實(shí)驗(yàn)設(shè)備臺(tái)套數(shù)略顯不足、最新的微生物技術(shù)如何能及時(shí)有效增補(bǔ)到課程中，如何更大程度提高學(xué)生的積極性，如何更好實(shí)現(xiàn)全程、全面、全員的“三全”服務(wù)理念，還需要不斷摸索探究。

作者:韓劍宏 張連科 姜慶宏 李玉梅 單位:內(nèi)蒙古科技大學(xué)能源與環(huán)境學(xué)院