微生物处理实验方法全英文研究生课程建设的探索

宿程远，林香凤，莫雅圆，马丽丽

(广西师范大学环境与资源学院，广西桂林，541004)

新时代的研究生教育正在发生转折性变化，特别是在当前“双碳”目标背景下，环境科学与工程学科将迎来蓬勃发展时期。当前，全球化进程的加快及我国国际地位的不断提升使社会对具有创新能力与国际视野的复合型人才的需求持续上升。这对环境科学与工程硕士生而言尤为重要：环境问题是一个全世界的问题，诸多环境问题的解决需要世界各国环境工作者共同努力，与国外的学术交流、项目合作越来越密切，这既是机遇又是挑战，需要环境工程专业的学生既具有过硬的专业素质，又具有良好的国际视野。全英文课程的本质是以英语为授课语言向学生传授专业知识，使学生掌握英文专业术语、读懂专业英文资料，能够用英文口头、书面描述专业问题，拥有探索和追踪国际前沿技术的专业水准。[1]

多年来，如何切实有效地提高环境科学与工程研究生专业英语能力，包括论文写作、文献阅读、口语表达等能力，以实现国际化学术交流、提升国际化视野，一直是环境类研究生英语课程教学改革重点研究问题之一。张磊等人以硕士研究生专业课程“土壤与环境微生物学”教学为例，对该课的全英文授课模式进行了积极探讨，即每次专业理论的授课内容结束后，便引出一个专业问题由浅入深地启发学生用英语进行讨论。[2]李新洋等人开设了“环境工程专业导论”的全英文课程，除了传统的课堂讲授，还通过专题汇报与小组讨论两个课堂活动提升学生的创新思维能力。[3]余冉等人在进行“环境微生物”授课时，采用全英文课件、全英文教材与全英文讲授，同时为了鼓励学生开口，采用英语设问的方式，以此调动学生英语学习的积极性，同时培养学生的英语表达能力。[4]全国范围的全英文核心课程教学的开展与不断完善，显著提高了我国研究生的专业能力和英语应用水平。[5]

培养具有创新精神与实践能力的各类创新型、应用型、复合型优秀人才，全面提升学生的创造能力、国际视野、科学精神和综合素质在当前“双一流”的建设过程中具有举足轻重的作用。而硕士研究生培养是创新型人才素质与综合能力提高的关键阶段，因此，培养具备良好的科学素质、扎实的工程素养、开阔的国际视野、优秀的创新能力的高级人才，成为各高校环境科学工程研究生教育的重要目标。[6]开发一批环境类研究生优质课程，“研”字当头，匠心育才，发现教学中关于环境科学与工程领域的“真问题”与“好问题”，将绿色低碳理念纳入教学体系，凸显课程的前沿性、专业性、高深性，对环境科学与工程研究生的培养具有重要作用。[7]微生物处理实验方法课程的独特风格在于将反应器的观点贯穿整个课程，对废水微生物处理实验过程进行详细阐述。因此，对本课程进行全英文的建设，对培养与造就创新能力强、科研素质高，具有国际化视野、适应社会经济发展需要的高质量环保人才发挥积极作用。

本课程以提高环境科学与工程学生专业知识水平与能力及专业英语的应用能力为目标，以英语教学和合作研讨式教学为主要手段，融英语教学、学科知识教学和能力培养于一体。

第一，塑造学生的国际视野。“眼界决定高度，格局决定命运。”在全球化浪潮背景下，国际化视野已成为环境科学与工程研究生必备的素质之一。本课程不但向学生传授国际一流的环境科学与工程专业知识，而且引导学生以国际视角分析环境问题，开拓学生废水微生物处理领域的思维。

第二，培养学生的国际交流能力。国际交流能力不仅包括能够熟练用英语表达自己的想法与观点，还需具备扎实的专业基础与一定的专业素养。当前一些重要的环境类、微生物类会议会对国际上的专业热点作报告，而且均用英语讲授，很多学生苦于专业术语的局限性难以理解具体内容。特别是部分后续读博深造有机会进入国外课题组的学生，常受实验英语能力不足的制约，影响研究的推进与成果的产出。

第三，提升学生的国际竞争能力。经济全球化要求我国高等教育培养更多具有国际竞争能力的人才。本课程的建设服务于我校国际化人才培养，把教学内容放大到具有国际化背景的课程环境，让学生体验真实的实验环境，提升国际竞争能力。

因此，本课程的建设任务如下：第一，废水微生物处理的新理论与新技术层出不穷，为解决这一问题，本课程将对教学内容进行组织与完善，突出教学内容的实用性与前瞻性；
第二，在“双一流”建设的背景下，为开阔学生的国际视野，在推动课程国际化建设的同时，努力做到“授人以鱼，不如授人以渔”；
第三，针对本课程实验内容多、微生物类型多、生物反应知识点多的特点，采用多种教学手段应用于课程教学过程，同时充分利用学院已有的科研平台，有效激发学生的求知欲望和学习热情；
第四，以课程建设为抓手，提升师资团队综合实力，建设一支有理想信念、道德情操、扎实学识、仁爱之心的高水平授课队伍。

(一)教学内容

本课程教学内容包括强化生物除磷、生物脱氮、好氧去除有机物、活性污泥呼吸计量与沉降特性、厌氧生物处理实验及颗粒污泥特性分析、显微镜学、分子生物学等，涉及生物脱氮除磷、厌氧反应器启动、颗粒污泥理化特性、污泥微生态学等污水生物处理技术的多个领域。

1.融入顶级期刊论文

课程教学内容充分体现前瞻性、国际化、高水平，打造“金课”“好课”，拓展课程的深度与广度，更从“出口”的视角分析，真正做到切实满足环境科学与工程研究生未来发展需求，在传授理论知识的同时，真正让学生学有所用。因此，本课程在授课过程中将WaterResearch、EnvironmentalScienceandTechnology等专业顶级期刊所发表的相关论文融入授课过程，在课堂上介绍国际最新的污水微生物处理技术，做到课程内容的与时俱进。同时，将最新研究成果融入课堂，如增加了甜菜碱投加对微生物燃料电池(MFC)——颗粒污泥耦合体系的反硝化厌氧甲烷氧化(DAMO)过程的影响：当甜菜碱浓度从0 g/L增加到1.0 g/L时，反应器中的优势菌群发生变化，变形菌纲和甲烷菌纲显著下降，DAMO微生物的丰度略有下降；
增加的甲基供体限制了DAMO微生物的生长；
脱氮代谢途径模块氮代谢、甲醛同化和丝氨酸途径研究结果表明，随着甜菜碱用量的增加，甲烷代谢呈现上升趋势。

2.融合授课教师科研成果

新形势要求环境科学与工程专业的硕士研究生必须具有一定的前瞻性和创造性，主动适应国家社会经济发展需要，积极面向行业产业实际需求。[8]因此，本课程将授课教师所主持国家自然科学基金、广西自然科学基金等项目的研究成果融入教材，如在讲授含有毒物质难生物降解有机废水处理时，将授课教师开发的新型ABR——生物电Fenton耦合反应器的成果进行讲授。该反应器将厌氧处理与生物电Fenton技术进行了有机结合，在最佳运行条件下对氨氮的平均去除率显著高于传统厌氧反应器，实现了厌氧与生物电化学技术的良好组合，为含有毒难生物降解污染物废水的处理提供了新思路与新途径。同时，融入授课教师发表在JournalofHazardousMaterials、BioresourceTechnology、ScienceoftheTotalEnvironment等期刊上的论文，并介绍污水处理实验方案设计、科技论文写作规范、图表制作规范等内容。

3.补充先进微生物实验技术

现在的污水处理技术的研发取得了重大进步，污水处理从过去“知其然不知其所以然”的经验主义时期发展到了如今多学科跨界技术，特别是随着生物技术的发展，如高通量测序、宏基因组分析等技术在污水处理研究中的应用，为微生物技术污水处理提供了更强的支撑，并逐渐指导工程实践。因此，本课程旨在建立从事实验研究的人和从事处理工程的人之间的桥梁，做到学以致用。特别是2022年，教育部发布了《加强碳达峰碳中和高等教育人才培养体系建设工作方案》，明确指出要提高碳达峰碳中和相关专业人才培养质量，将绿色低碳理念纳入教育教学体系。[9]因此，本课程增加了Decarbonization and carbon capture专题，向学生讲授“概念污水处理厂”，强化污水碳中和运行潜能分析，介绍污水处理的绿色低碳之路。

4.进行模块化专题讲授

本课程重点阐释微生物学在环境科学与工程领域的应用，并分为六个专题进行讲授。将理论与实际紧密结合，合理安排每个专题的学时，同时尽量用浅显易懂的英语表达方式进行讲述，以此在提高学生全英文课程学习的积极性和主动性的同时，培养学生利用微生物学理论知识解决废水处理问题的能力。例如，2022年5月，国务院办公厅印发的《新污染物治理行动方案》指出，要形成一批有毒有害化学物质绿色替代、新污染物减排以及污水污泥、废液废渣中新污染物治理示范技术。[10]因此，结合热点话题，本课程在授课过程中增加了Emerging contaminant单元，并结合授课教师开展的科研项目，向学生讲授了Cr(VI)与聚醚砜微塑料复合污染对厌氧颗粒污泥(AnGS)去除有机物与Cr(VI)效能及污泥胞外聚合物(EPS)组分的影响，同时通过宏基因测序分析了复合污染影响下AnGS中微生物群落及碳水化合物代谢的变化情况，即PES-MPs的添加使得己糖激酶、ATP依赖型6-磷酸果糖激酶(EC：2.7.1.11)、ADP依赖型6-磷酸果糖激酶(EC：2.7.1.146)分别增加0.072%、0.008%、0.161%，PES-MPs的添加主要提高糖酵解耗能阶段的反应速率，而降低产能阶段的反应速率。

(二)教学方法

1.凸显教学的学术性与科研的教育性

本课程的授课教师目前从事的科研需要长期使用多套污水处理反应器，如吸附—生物耦合反应器、双循环高效厌氧反应器等，因此，授课时就带领学生参观这些反应器，使教学走出课堂，通过直观认识加深学生对知识的印象，调动学生的积极性，让学生知道微生物实验技术的作用，为后续的实验研究指明方向，使学习更具针对性与目的性。

2.突出授课内容的实用性

从实验方案设计到反应器的搭建，再到取样与分析，以及实验数据的处理，教师全过程“手把手”地教学生做污水处理微生物实验，不仅包括实验室小试反应器的介绍，还包括中试反应器、实际污水处理工程的展示。这种“以学习效果为中心，以解决复杂环境问题为导向”的教学模式，能够充分激发学生求知欲望与学习热情。具体来说，应以学生学习成效为出发点，遵循因材施教、因课施教的理念进行教学设计和教与学活动：对活性污泥呼吸计量、污泥微生态学等基本理论与方法的学习采用掌握学习模式；
对生物除磷、生物脱氮、好氧去除有机物等则采用研究探索模式，并向学生展示典型废水的英文综述论文，进行拓展学习；
强化典型工业废水处理实际案例，“以案例为桥梁，理论联系实际”“以互动为手段，促进共同学习”，如介绍“吸附—生物耦合生态处理”技术具有投资与运行费用低、出水水质好、剩余污泥产量少、易维护等优点的同时，让学生树立服务地方的意识。

3.体现授课过程的参与性

采用小组研讨式教学方法，培养学生探究能力，鼓励分享，可以实现师生、生生的有效互动。[11]因此，本课程在选用外文原版教材，强化英语教学的同时采用研讨式教学方法，使学生在掌握微生物处理污水专业知识的同时，提高阅读环境科学与工程专业英语文献的能力，培养学生自主学习的能力与团队合作精神，为学生树立学好英文的自信心。

4.体现授课过程的参与性

英文教学与多媒体教学有机结合，可以加强学生的互动。本课程采用多媒体辅助教学，采用Powerpoint软件制作的英文幻灯片和微生物反应器的英语录像片作为教学的辅助手段，将污水微生物处理过程制作成录像，激发学生的兴趣，帮助学生对知识进行理解与掌握。在教学过程中，教师坚持采用英文课件、英文授课，并鼓励学生尽量用英文交流。为降低学生在英语理解上的难度，教师会利用非语言行为帮助学生理解。

(三)考核方式

本课程采用多角度、多途径对教学目标、教学内容等开展课程评价，提高平时成绩的比例。为让学生自主、积极地提出问题与回答问题，平时成绩重点考查学生回答次数、提问次数等；
在期末考试时，侧重考查学生的综合素养。[12]

针对本课程的特点，期末考试要求学生结合自己的研究方向制作全英文PPT，以模拟参加学术会议的形式，向全班同学进行汇报，并由同学进行提问，教师通过学生的展示、回答问题对学生进行考核。

在平时的过程性评价中，通过针对当下污水生物处理技术的热点问题布置小组作业，考查学生自主学习、资料整理、团队合作及分析问题、解决问题等方面的能力。

在“双一流”建设的背景下，为扩展学生的国际视野，本次微生物处理实验方法课程国际化建设，整合教学与项目资源，旨在体现科学研究的最新成果和教科融合趋势，拓展课程的深度与广度，实现学生的兴趣驱动学习、研究导向学习，同时充分利用科研平台，完成“理论到实践”再到“理论升华”的过程，以此培养有家国温度、研究深度、学术长度的研究型人才。

猜你喜欢全英文反应器环境长期锻炼创造体内抑癌环境中老年保健(2021年12期)2021-08-24一种用于自主学习的虚拟仿真环境中国传媒大学学报(自然科学版)(2021年1期)2021-06-09基于技术应用流程的机器学习全英文课程高效课堂设计计算机教育(2020年5期)2020-07-24孕期远离容易致畸的环境中国生殖健康(2020年6期)2020-02-01环境中国生殖健康(2019年11期)2019-01-07EGSB反应器处理阿维菌素废水环境保护与循环经济(2017年4期)2018-01-22——基于华侨大学泉州校区的问卷调查">国际化人才培养中的全英文教学模式探索
——基于华侨大学泉州校区的问卷调查大学(2017年3期)2017-03-20上旋流厌氧反应器在造纸废水处理中的应用山东工业技术(2016年15期)2016-12-01加氢反应器大型简体锻造工艺优化大型铸锻件(2015年4期)2016-01-12费托合成微反应器研究进展化工进展(2015年6期)2015-11-13

推荐访问:微生物 课程建设 探索