《環(huán)境工程微生物學》教學大綱

《環(huán)境工程微生物學》教學大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：03138161課程性質(zhì)：學科基礎(chǔ)必修課學分：2學分學時：32學時（理論32學時）先修課程：無機化學、分析化學、環(huán)境監(jiān)測等后續(xù)課程：大氣污染控制工程、固體廢物處理處置工程、畢業(yè)設(shè)計（論文）等適用專業(yè)：環(huán)境工程開課單位：材料科學與工程工程學院一、課程說明《環(huán)境工程微生物學》是環(huán)境工程專業(yè)的一門學科基礎(chǔ)必修課。通過本課程的學習，使學生比較全面系統(tǒng)的獲得環(huán)境工程微生物學的基本知識，深入理解和掌握微生物生態(tài)和環(huán)境生態(tài)工程中涉及的微生物作用原理，為學生專業(yè)技能的學習打下基礎(chǔ)，并為學生今后從事環(huán)境工程及環(huán)境污染物治理相關(guān)工作奠定扎實的理論基礎(chǔ)。二、課程目標通過本課程的學習，使學生達到如下目標：課程目標1：掌握微生物的分類、生長繁殖、營養(yǎng)類型、產(chǎn)能方式和遺傳變異等的基礎(chǔ)理論知識，能從微生物學的角度對一些生態(tài)環(huán)境現(xiàn)象和問題加以合理解釋。課程目標2：掌握微生物生態(tài)的特征，掌握生源元素循環(huán)和水處理過程中的重要微生物過程和原理，并能利用相關(guān)原理分析和解決復(fù)雜環(huán)境工程問題。課程目標3：掌握環(huán)境工程微生物學領(lǐng)域常用的現(xiàn)代儀器分析技術(shù)的原理和使用方法，培養(yǎng)學生崇尚科學、探究科學的思想意識和理論聯(lián)系實際、實事求是、科學嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L。三、課程目標與畢業(yè)要求《環(huán)境工程微生物學》課程教學目標對環(huán)境工程專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表1。表1課程教學目標與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標點課程目標支撐強度1.工程知識1.2能夠應(yīng)用數(shù)學、自然科學、工程基礎(chǔ)知識和思維方法對環(huán)境工程相關(guān)問題進行合理表述。課程目標1：掌握微生物的分類、生長繁殖、營養(yǎng)類型、產(chǎn)能方式和遺傳變異等的基礎(chǔ)理論知識，能從微生物學的角度對一些生態(tài)環(huán)境現(xiàn)象和問題加以合理解釋。H2.問題分析2.1能應(yīng)用數(shù)學、自然科學和環(huán)境科學與工程的基本原理，對復(fù)雜環(huán)境工程問題進行識別、表達與邏輯推理。課程目標2：掌握微生物生態(tài)的特征，掌握生源元素循環(huán)和水處理過程中的重要微生物過程和原理，并能利用相關(guān)原理分析和解決復(fù)雜環(huán)境工程問題。M5.使用現(xiàn)代工具5.1掌握環(huán)境工程領(lǐng)域常用的現(xiàn)代儀器、信息技術(shù)工具、工程工具和模擬軟件的使用原理和方法。課程目標3：掌握環(huán)境工程微生物學領(lǐng)域常用的現(xiàn)代儀器分析技術(shù)的原理和使用方法，培養(yǎng)學生崇尚科學、探究科學的思想意識和理論聯(lián)系實際、實事求是、科學嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L。M注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關(guān)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度。四、教學內(nèi)容、基本要求與學時分配本課程的教學內(nèi)容、基本要求與學時分配見表2。表2教學內(nèi)容、基本要求與學時分配教學內(nèi)容教學要求，教學重點難點理論學時對應(yīng)的課程目標1.緒論1.1微生物學的研究對象和研究內(nèi)容1.2微生物的定義、分類和命名1.3微生物的基本特點及其對環(huán)境保護的意義教學要求：掌握環(huán)境工程微生物學的研究對象和任務(wù)，掌握微生物的定義、分類和命名重點：微生物分類和命名、微生物基本特點212.病毒2.1病毒的一般特征及其分類2.2病毒的形態(tài)和結(jié)構(gòu)2.3病毒的繁殖教學要求：掌握病毒的形態(tài)大小、化學組成，掌握病毒的繁殖過程重點：烈性噬菌體的侵染過程、溫和噬菌體與溶源性難點：病毒的增殖213.原核微生物3.1細菌3.2放線菌3.3藍細菌教學要求：掌握原核微生物的定義和分類，掌握原核微生物各類的形狀、大小、結(jié)構(gòu)、繁殖特征，了解原核微生物在環(huán)境工程中的作用重點：原核微生物形態(tài)特點、細胞結(jié)構(gòu)及菌落形態(tài)特征難點：革蘭氏染色技術(shù)與原理51、24.真核微生物4.1原生動物4.2微型后生動物4.3真菌4.4藻類教學要求：掌握原生動物和微型后生動物對水質(zhì)的指示作用，掌握酵母、霉菌的細胞結(jié)構(gòu)和培養(yǎng)特征，了解藻類的一般特點。重點：真菌的一般結(jié)構(gòu)特點和分類，藻類及水體富營養(yǎng)化難點：指示微生物的種類及應(yīng)用41、25.微生物的生理5.1微生物的酶5.2微生物的營養(yǎng)5.3微生物的產(chǎn)能代謝教學要求：掌握酶和酶促反應(yīng)的基本知識，掌握微生物的營養(yǎng)類型，掌握微生物產(chǎn)能代謝基礎(chǔ)知識，理解微生物代謝在環(huán)境工程中的意義重點：影響酶促反應(yīng)的因素、微生物的主要營養(yǎng)類型、微生物產(chǎn)能方式難點：酶促反應(yīng)動力學，無氧呼吸，糖酵解51、36.微生物的生長6.1微生物的生長繁殖6.2微生物的生存因子教學要求：掌握微生物培養(yǎng)與定量的方法，了解并掌握微生物的生長規(guī)律，了解影響微生物生存的環(huán)境因子重點：微生物的培養(yǎng)與定量，環(huán)境條件對微生物生長的影響難點：生長曲線在活性污泥法中的應(yīng)用31、2、37.微生物的遺傳和變異7.1微生物的遺傳和變異7.2現(xiàn)代基因工程在環(huán)境工程領(lǐng)域的應(yīng)用教學要求：掌握微生物主要遺傳物質(zhì)DNA的結(jié)構(gòu)和體內(nèi)復(fù)制，了解DNA體外擴增及其應(yīng)用，掌握微生物發(fā)生變異的原因和種類，了解現(xiàn)代基因工程的基本原理及其在環(huán)境工程領(lǐng)域的應(yīng)用重點：DNA結(jié)構(gòu)及擴增21、38.微生物的生態(tài)8.1土壤微生物生態(tài)8.2空氣微生物生態(tài)8.3水體微生物生態(tài)教學要求：了解微生物在自然環(huán)境中的分布特點及與人類生活的密切關(guān)系；掌握微生物與其生活在一起的其它生物之間的相互關(guān)系；掌握微生物在不同生態(tài)條件下的種類、數(shù)量、分布及在污染生態(tài)條件下的作用和特點重點：水體的微生物群落、水體自凈過程及變化規(guī)律、衡量水體自凈的指標難點：水體自凈過程及變化規(guī)律、衡量水體自凈的指標31、2、39.生源元素循環(huán)9.1碳循環(huán)9.2氮循環(huán)9.3硫循環(huán)教學要求：掌握碳循環(huán)、氮循環(huán)以及硫循環(huán)的規(guī)律與基本特點，掌握生源元素循環(huán)對環(huán)境保護的意義重點：碳循環(huán)、氮循環(huán)、硫循環(huán)21、2、310.水處理中的微生物學原理10.1活性污泥法10.2生物膜法10.3厭氧發(fā)酵10.4微生物脫氮除磷教學要求：掌握活性污泥、生物膜法處理污水的微生物學原理，掌握甲烷發(fā)酵微生物學原理重點：好氧活性污泥和好氧生物膜的構(gòu)成難點：甲烷發(fā)酵微生物學原理、微生物脫氮除磷原理41、2、3合計32五、教學方法及手段課程教學以課堂講授為主，利用超星學習通平臺，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)優(yōu)質(zhì)視頻資源，配合多媒體課件，采用啟發(fā)式、討論式、案例式教學等共同完成課堂授課內(nèi)容，促進學生積極思考，激發(fā)學生的潛能，培養(yǎng)學生思考問題、分析問題和解決問題的能力。課下采取自學、分組任務(wù)、課后作業(yè)等形式，對課堂授課內(nèi)容進行鞏固和提高，并采用釘釘、微信等交流工具，加強和學生之間的交流和溝通。六、課程資源1.推薦教材：（1）樂毅全,王士芬.環(huán)境微生物學[M].北京:化學工業(yè)出版社,2019.（2）周群英,王士芬.環(huán)境工程微生物學(第四版)[M].北京:高等教育出版社,2015.2.參考書：（1）周德慶.微生物學教程(第三版）[M].北京:高等教育出版社,2011.（2）李阜棣,胡正嘉.微生物學(第六版)[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2010.（3）王國惠.環(huán)境工程微生物學-污染生物控制原理(第二版)[M].北京:科學出版社,2020.3.期刊：（1）ChenW,WangJ,ChenX,etal.SoilmicrobialnetworkcomplexitypredictsecosystemfunctionalongelevationgradientsontheTibetanPlateau[J].SoilBiologyandBiochemistry,2022,172:108766–108776.（2）HuangS,ChenM,DiaoY,etal.DissolvedorganicmatteractingasamicrobialphotosensitizerdrivesPhotoelectrotrophicDenitrification[J].EnvironmentalScienceandTechnology,2022,56(7):4632–4641.（3）ChengY,ChenJ,WuD,etal.Highlyenhancedbiodegradationofpharmaceuticalandpersonalcareproductsinanoveltidalflowconstructedwetlandwithbaffleandplants[J].WaterResearch.2021,193:116870–116879.（4）YangYF,JinZ,QuanX,etal.TransformationofnitrogenandironspeciesduringnitrogenremovalfromwastewaterviaFeammoxbyaddingferrihydrite[J].ACSSustainableChemistryandEngineering,2018,6(11):14394–14402.（5）MaoF,LiuX,WuK,etal.BiodegradationofsulfonamidesbyShewanellaoneidensisMR-1andShewanellasp.strainMR-4.Biodegradation,2018,29(2):129–140.4.網(wǎng)絡(luò)資源：（1）袁林江,南亞萍,王茹,等.環(huán)境工程微生物學[EB/OL].北京:中國大學慕課,2019年[2022-02-21]./course/XAUAT-1205987803?tid=1466892446.（2）國家市場監(jiān)督管理總局、中國國家標準化管理委員會.環(huán)境微生物宏基因組檢測高通量測序法[EB/OL].北京:國家標準化管理委員會,2021年(2021-05-21)./bzgk/gb/newGbInfo?hcno=D4C3D74DDB88C1BE470FB7E5A5ED16AB.七、課程考核對課程目標的支撐課程成績由過程性考核成績和期末考核成績兩部分構(gòu)成，具體考核/評價細則及對課程目標的支撐關(guān)系見表3。表3課程考核對課程目標的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評價細則課程目標123過程性考核課堂表現(xiàn)16（1）根據(jù)課堂出勤情況和課堂回答問題等情況進行考核，滿分100分。（2）以平時考核成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭獭?64課程作業(yè)16（1）主要考核學生對各章節(jié)知識點的復(fù)習、理解和掌握程度，滿分100分，（2）每次作業(yè)單獨評分，取各次成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績。（3）以作業(yè)成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭獭?042線上課程學習8（1）主要由課程音視頻學習、章節(jié)學習次數(shù)和章節(jié)測驗三部分組成；（2）三部分均單獨評分，滿分100分；（3）以各部分成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭獭?22期末考核60（1）期末考核成績100分，以期末考核成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。（2）主要考查環(huán)境工程微生物的分類、形態(tài)特征、細胞結(jié)構(gòu)、增殖方式、生理、生長、遺傳、變異、生態(tài)分布、元素轉(zhuǎn)化和工程應(yīng)用中的微生物學原理等內(nèi)容?！獭獭?02010合計：100分503218八、考核與成績評定1.考核方式及成績評定考核方式：本課程主要以課堂表現(xiàn)、課程作業(yè)、線上課程學習、課程論文等方式對學生進行考核評價?？己嘶疽螅嚎己丝偝煽冇善谀┛己顺煽兒瓦^程性考核成績組成。其中：課程論文成績?yōu)?00分（權(quán)重60%）；課堂表現(xiàn)、課程作業(yè)、線上課程學習等過程性考核成績?yōu)?00分（權(quán)重40%），過程性考核和課程論文分值分配應(yīng)與教學大綱各章節(jié)的學時基本成比例。2.過程性考核成績的標準過程性考核方式重點考核內(nèi)容、評價標準、所占比重見表4。表4過程性考核方式評價標準考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60課堂表現(xiàn)40筆記完整，積極參與教學活動，課程積分達到目標考核完成度的90%。筆記完整，認真參與教學活動，課程積分達到目標考核完成度的80%。筆記不完整，偶爾參與教學活動，課程積分達到目標