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)蒙古科技大學環(huán)境工程專業(yè)作為轉(zhuǎn)型試點專業(yè)，針對包頭市的生態(tài)環(huán)境問題及微生物修復的廣泛性，以微生物課程為基點進行了分析和探討，在課程設(shè)置、創(chuàng)新服務、學科專業(yè)建設(shè)及PDCA構(gòu)建等進行了初步的嘗試，突出應用，強化實踐。

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

教育部、國家發(fā)展改革委、財政部關(guān)于引導部分地方普通本科高校向應用型轉(zhuǎn)變的指導意見(教發(fā)［2015］7號)基本方案指出“推進需求傳導式的改革，深化產(chǎn)教融合、校企合作”［1］。引導部分地方本科高校轉(zhuǎn)型發(fā)展是黨中央、國務院作出的重大決策。2013年起，組織有關(guān)部門、高等學校、行業(yè)企業(yè)和專家學者對當前我國地方高校轉(zhuǎn)型發(fā)展的經(jīng)驗、案例、路徑進行了深入研究，圍繞重點、熱點和難點開展研究［2］，其辦學定位、轉(zhuǎn)型發(fā)展與人才培養(yǎng)模式的有效實施，成為高校改革的重中之重［3］。2017年內(nèi)蒙古科技大學環(huán)境工程專業(yè)申報并被納入內(nèi)蒙古自治區(qū)“轉(zhuǎn)型發(fā)展”的試點項目中［4］，專業(yè)發(fā)展面臨發(fā)展的機遇與挑戰(zhàn)。“十三五”時期，我國經(jīng)濟發(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，采取積極推進向“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，輕保護重開發(fā)，導致了生態(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］也是學者們關(guān)注研究的重點，作為當?shù)馗咝Ｈ绾螢榄h(huán)境治理作出貢獻則是環(huán)境工程專業(yè)向應用型轉(zhuǎn)變中需要考慮的著眼點，而在生態(tài)環(huán)境治理中微生物修復具有成本低、范圍廣、效果顯著的特點，本文以環(huán)境工程專業(yè)轉(zhuǎn)型中《環(huán)境微生物》學的課程改革進行初步的嘗試，課程建設(shè)過程中重點圍繞包頭地區(qū)的生態(tài)環(huán)境問題，以專業(yè)優(yōu)勢及特色、地方環(huán)境特點和產(chǎn)業(yè)需求等為背景，選取不同的項目和任務，進行“精準試點”，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)計以突出應用為主線

在新版培養(yǎng)方案的優(yōu)化過程中首先考慮學校自身的辦學條件與所在區(qū)域的歷史積淀，認識到內(nèi)蒙古經(jīng)濟發(fā)展與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級高校銜接，側(cè)重優(yōu)化學科專業(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，學科發(fā)展側(cè)重區(qū)域產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新，課程以應用技術(shù)為平臺”的基本思路，推動課程內(nèi)容的“落地開花”，以轉(zhuǎn)型、工程認證為目標，增加了生態(tài)環(huán)境類知識。將培養(yǎng)方案分解成基礎(chǔ)知識、動手能力和素質(zhì)指標等，按照工程評價體系中的各個指標明確每門課程的達成目標和數(shù)值，對環(huán)境微生物問題進行工程規(guī)劃、設(shè)計及馴化等方面的技能進行實踐教學的銜接。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及其應用的章節(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驗，特別是針對白云鄂博地區(qū)及當?shù)氐V山的環(huán)境問題補充了微生物技術(shù)實現(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)了微生物知識的綜合應用并進行了適當?shù)耐卣?，起到了良好的教學效果。同時結(jié)合現(xiàn)實問題展開討論，如2020年，就病毒的特性、疫情的防護和疫苗的研制等進行預先設(shè)計，通過雨課堂、釘釘、騰訊視頻、優(yōu)慕課等多種教學方式和手段的融合，學生網(wǎng)上查閱相關(guān)資料，針對病毒傳染病及疫苗研制進展等分享了專題報告，及時、高效、便捷地對知識點進行了強化，同時引導學生關(guān)注到病毒學、傳染病學、公共衛(wèi)生科學等學科，“頭腦風暴”的應用起到了以點帶面的促進作用，收效良好。形成了重點突出、梯度清晰、首尾呼應、層次遞進的良好教學體系。

二、注重成果創(chuàng)新，立足學校辦學特色

轉(zhuǎn)型意見明確了高校要積極與企業(yè)深度融合，廣泛開展科技服務和應用性創(chuàng)新活動，更好地促進直接面向地方和行業(yè)發(fā)展培養(yǎng)合格人才，引導高校走與地方經(jīng)濟社會發(fā)展和產(chǎn)業(yè)技術(shù)進步融合發(fā)展之路?；谏鲜鰧嵸|(zhì)，根據(jù)微生物的特性進行了應用型技術(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)模擬實踐、創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)競賽、成果展示與應用等多種形式，鼓勵學生原始創(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?shù)厣鐣枨蟾叨绕鹾系牡V山修復和鹽堿地問題，充分利用微生物的知識，以原位修復恢復生態(tài)環(huán)境、變鹽堿地為良田的需求來確定研究項目，以土壤改良劑的持續(xù)有效為時代需求，通過科研探究，引導學生樹立科研能力和求實態(tài)度，制備了微生物土壤改良劑(鹽堿地、重金屬修復)、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，與其他學科專業(yè)相結(jié)合，各司其職進行了雙創(chuàng)項目的開展，制備的微生物菌劑得以逐步走向?qū)嶋H，4屆20多名學生參加了“互聯(lián)網(wǎng)+”，大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、挑戰(zhàn)杯中國大學生創(chuàng)業(yè)計劃競賽，多次獲得了內(nèi)蒙古自治區(qū)的金獎、二等獎和優(yōu)秀獎。

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

在微生物課程體系中根據(jù)行業(yè)實際需要凝煉和整合理論知識，結(jié)合實踐環(huán)節(jié)的教學目標，設(shè)定了操作性強的實踐教學內(nèi)容和教學計劃，有效增加實踐教學比重，將企業(yè)實際問題轉(zhuǎn)化為教學內(nèi)容融入實驗實訓教學。既要做到理論科學性的準確、實在，但不求過深，又要著重于理論如何轉(zhuǎn)化為實踐，如何應用到實踐中去。學科建設(shè)是專業(yè)建設(shè)的基礎(chǔ)，專業(yè)建設(shè)是學科建設(shè)的基地。在“特”字上做文章，堅持“有所為，有所不為”［8］，將專業(yè)建設(shè)與學科建設(shè)同步并軌運行。如與農(nóng)業(yè)合作社針對增加土壤肥力的問題進行微生物協(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)大地實驗效果理想，既豐富了教學內(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)立了基于實際應用的案例教學、項目教學和現(xiàn)場教學等，拓展實踐教學形式，確保實踐教學質(zhì)量，有效促進了學科和專業(yè)協(xié)同發(fā)展，由此引申出更多的科研項目，獲得了多項內(nèi)蒙古自然科學資金和地區(qū)重大專項支持。

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”。教學評價則能更好地體現(xiàn)內(nèi)涵發(fā)展，教學評價應以考核學生的專業(yè)應用能力為導向，著力培養(yǎng)學生的分析問題和解決問題的能力。通過學生主動的、實踐的方式進行教育培養(yǎng)，將基礎(chǔ)知識、個人能力、團隊意識和工程系統(tǒng)能力有機融合起來，以“生命周期”為模式，關(guān)注知識、能力、素質(zhì)的養(yǎng)成，使理論、實踐、創(chuàng)新融為一體。PDCA質(zhì)量改進循環(huán)設(shè)計了P(計劃階段)并進行了相應的執(zhí)行D(do)和檢查C(check)到最后的處置A(action)。P強調(diào)的是對現(xiàn)狀的把握和發(fā)現(xiàn)問題的意識、能力，規(guī)定活動所要做到的內(nèi)容和達到的標準。制定對策、制定計劃。D關(guān)注的是采取有效的行動，C確定方案是否可行、目標達成度多少，需要結(jié)合標準校驗后得出結(jié)論。A是PDCA循環(huán)的關(guān)鍵點，品質(zhì)水平和治理水平均更進一步。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)標準日益嚴格，酶活性能否發(fā)揮良好直接影響到處理是否達標，在PDCA評價過程中以當?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廢水，盡管方法多樣，但預處理后的生物處理是行之有效的方法，在實際運行中效果不夠穩(wěn)定也是事實。針對酶活性的問題展開研究，由于水質(zhì)多變導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，并保持較長時間;磁場也會誘導酶的合成;磁場對不同酶的結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生不同的影響。為此，設(shè)計了以下環(huán)節(jié):P:為什么加磁場(why)?提高微生物的哪些指標(what)?實施地點(where)?負責人(who)?完成時間(when)?完成過程及步驟(技術(shù)路線)(how)?D:實驗過程的實施。C:模擬廢水進行磁性材料的驗證。A:評價，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制，將環(huán)境功能材料制備與微生物學知識有機融合，在實際運行過程中還會因工藝、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)建了基于應用的PDCA的良性循環(huán)，將執(zhí)行結(jié)果與預定目標對比，方案是否有效、目標是否完成并處理遺留問題。返回計劃階段，進入下一個PDCA循環(huán)。PDCA循環(huán)的思想精髓是“永遠不滿足于現(xiàn)狀”。在微生物課程實施轉(zhuǎn)型改革建設(shè)過程中仍有一些問題需要進一步探究，如實驗經(jīng)費如何高效利用、實驗設(shè)備臺套數(shù)略顯不足、最新的微生物技術(shù)如何能及時有效增補到課程中，如何更大程度提高學生的積極性，如何更好實現(xiàn)全程、全面、全員的“三全”服務理念，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)蒙古科技大學能源與環(huán)境學院