環境工程專業轉型下微生物課程建設

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【內容摘要】地方本科院校向應用型轉變是我國高等教育領域的一次重大改革。內蒙古科技大學環境工程專業作為轉型試點專業，針對包頭市的生態環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，在課程設置、創新服務、學科專業建設及PDCA構建等進行了初步的嘗試，突出應用，強化實踐。

【關鍵詞】環境工程;專業轉型;微生物;改革實踐

教育部、國家發展改革委、財政部關于引導部分地方普通本科高校向應用型轉變的指導意見(教發［2015］7號)基本方案指出“推進需求傳導式的改革，深化產教融合、校企合作”［1］。引導部分地方本科高校轉型發展是黨中央、國務院作出的重大決策。2013年起，組織有關部門、高等學校、行業企業和專家學者對當前我國地方高校轉型發展的經驗、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、轉型發展與人才培養模式的有效實施，成為高校改革的重中之重［3］。2017年內蒙古科技大學環境工程專業申報并被納入內蒙古自治區“轉型發展”的試點項目中［4］，專業發展面臨發展的機遇與挑戰。“十三五”時期，我國經濟發展以供給側結構性改革為核心，內蒙古經濟增長與結構調整是否穩步發展則最為關鍵。內蒙古以能源結構為基礎帶動了各行各業的有序發展，在保持優勢協調發展的同時，采取積極推進向“層次更高、鏈條更長、底色更綠、產業更輕”的方向發展［5］。包頭市歷經多年的開發與發展，資源的掠奪式利用、粗放型經營，輕保護重開發，導致了生態環境承載能力的下降，造成包頭市生態環境惡化［6］。白云鄂博礦山開采與冶煉帶來了眾多的環境問題［7］也是學者們關注研究的重點，作為當地高校如何為環境治理作出貢獻則是環境工程專業向應用型轉變中需要考慮的著眼點，而在生態環境治理中微生物修復具有成本低、范圍廣、效果顯著的特點，本文以環境工程專業轉型中《環境微生物》學的課程改革進行初步的嘗試，課程建設過程中重點圍繞包頭地區的生態環境問題，以專業優勢及特色、地方環境特點和產業需求等為背景，選取不同的項目和任務，進行“精準試點”，環境工程專業的順利轉型起到鋪墊的作用。

一、人才培養方案的設計以突出應用為主線

在新版培養方案的優化過程中首先考慮學校自身的辦學條件與所在區域的歷史積淀，認識到內蒙古經濟發展與產業轉型升級高校銜接，側重優化學科專業結構，在該課程的大綱中圍繞“專業鏈與地方產業鏈并重，學科發展側重區域產業技術創新，課程以應用技術為平臺”的基本思路，推動課程內容的“落地開花”，以轉型、工程認證為目標，增加了生態環境類知識。將培養方案分解成基礎知識、動手能力和素質指標等，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值，對環境微生物問題進行工程規劃、設計及馴化等方面的技能進行實踐教學的銜接。構建以專業技術能力培養為核心的多樣化、創新型人才培養體系。如增設了關于污染場地微生物修復及其應用的章節、開設了微生物菌劑的提取及培養方式優化、增加微生物鑒別等實驗，特別是針對白云鄂博地區及當地礦山的環境問題補充了微生物技術實現氰化尾渣無害化處理、微生物高效發酵技術等新內容，體現了微生物知識的綜合應用并進行了適當的拓展，起到了良好的教學效果。同時結合現實問題展開討論，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計，通過雨課堂、釘釘、騰訊視頻、優慕課等多種教學方式和手段的融合，學生網上查閱相關資料，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，同時引導學生關注到病毒學、傳染病學、公共衛生科學等學科，“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、注重成果創新，立足學校辦學特色

轉型意見明確了高校要積極與企業深度融合，廣泛開展科技服務和應用性創新活動，更好地促進直接面向地方和行業發展培養合格人才，引導高校走與地方經濟社會發展和產業技術進步融合發展之路。基于上述實質，根據微生物的特性進行了應用型技術的研發，設置課外課堂與創業創新互培模式，以課題探究、小發明小創造、創業模擬實踐、創新與創業競賽、成果展示與應用等多種形式，鼓勵學生原始創新與集成創新，培育科研與創新協同能力的養成。如選擇當地社會需求高度契合的礦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環境、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，與其他學科專業相結合，各司其職進行了雙創項目的開展，制備的微生物菌劑得以逐步走向實際，4屆20多名學生參加了“互聯網+”，大學生創新創業、挑戰杯中國大學生創業計劃競賽，多次獲得了內蒙古自治區的金獎、二等獎和優秀獎。

三、營造協同創新、并重發展專業和學科建設

在微生物課程體系中根據行業實際需要凝煉和整合理論知識，結合實踐環節的教學目標，設定了操作性強的實踐教學內容和教學計劃，有效增加實踐教學比重，將企業實際問題轉化為教學內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化為實踐，如何應用到實踐中去。學科建設是專業建設的基礎，專業建設是學科建設的基地。在“特”字上做文章，堅持“有所為，有所不為”［8］，將專業建設與學科建設同步并軌運行。如與農業合作社針對增加土壤肥力的問題進行微生物協同增效作用的探究，研制出增加土壤肥力的微生物菌劑，經大地實驗效果理想，既豐富了教學內容，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中將上述成果立體顯現，設立了基于實際應用的案例教學、項目教學和現場教學等，拓展實踐教學形式，確保實踐教學質量，有效促進了學科和專業協同發展，由此引申出更多的科研項目，獲得了多項內蒙古自然科學資金和地區重大專項支持。

四、PDCA的構建

教育部在《關于全面提高高等教育質量的若干意見》(2012)明確指出“著力提升人才培養水平，牢固確立人才培養的核心地位，以質量提升為重心的內涵式發展道路”。教學評價則能更好地體現內涵發展，教學評價應以考核學生的專業應用能力為導向，著力培養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，將基礎知識、個人能力、團隊意識和工程系統能力有機融合起來，以“生命周期”為模式，關注知識、能力、素質的養成，使理論、實踐、創新融為一體。PDCA質量改進循環設計了P(計劃階段)并進行了相應的執行D(do)和檢查C(check)到最后的處置A(action)。P強調的是對現狀的把握和發現問題的意識、能力，規定活動所要做到的內容和達到的標準。制定對策、制定計劃。D關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，需要結合標準校驗后得出結論。A是PDCA循環的關鍵點，品質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成熟、工藝簡單，二次產物，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中對生態環境提出了更高的要求，處理水質標準日益嚴格，酶活性能否發揮良好直接影響到處理是否達標，在PDCA評價過程中以當地的煤化工廢水為研究對象，廢水中不僅含有較高的污染物濃度，而且其水質相對復雜，以酚類雜環化合物為主，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定也是事實。針對酶活性的問題展開研究，由于水質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;磁場對不同酶的結構會產生不同的影響。為此，設計了以下環節: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，發現新問題尋求解決。通過上述環節的不斷循環實施，技術路線得以優化，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、原料等環境功能材料的功效，需要不斷從中發現新的問題不斷尋求解決的途徑，構建了基于應用的PDCA的良性循環，將執行結果與預定目標對比，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。PDCA循環的思想精髓是“永遠不滿足于現狀”。在微生物課程實施轉型改革建設過程中仍有一些問題需要進一步探究，如實驗經費如何高效利用、實驗設備臺套數略顯不足、最新的微生物技術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:內蒙古科技大學能源與環境學院