《微生物生态学》课程教学大纲

《微生物生态学》课程教学大纲一、课程信息课程代码319B3260课程名称微生物生态学课程性质选修学分2学时32先修课程微生物学课程负责人王圆媛适用专业生物工程课程简介（300字左右）：《微生物生态学》课程教学目的是使学生能扎实掌握微生物生态学的基本理论、国内外研究的近期进展、如何为人类生活、生产、经济建设服务等。了解微生物在不同环境中的分布及生活和活动的规律、微生物的代谢功能和在自然界物质循环和转化中的作用、微生物和环境污染的关系及环境修复中的机制。学习微生物生态学在工农业生产中的应用，使微生物在生态系统中能更好地发挥作用。课程主要内容包含：微生物生态学的有关基本概念，微生物与其他生物间的相互关系、微生物在环境治理中的作用及其工艺等。二、课程目标（理论、实验课程填写）通过本课程的学习，学生应具备以下几方面的目标：1.通过本课程学习，使学生能扎实掌握微生物生态学的基本理论、国内外研究的近期进展、如何为人类生活、生产、经济建设服务等。2.通过本课程学习，使学生了解微生物在不同环境中的分布及生活和活动的规律、微生物的代谢功能和在自然界物质循环和转化中的作用、微生物和环境污染的关系及环境修复中的机制。3.通过本课程学习，理解微生物生态学在工农业生产中的应用，使微生物在生态系统中能更好地发挥作用，使学生树立起经济与环境、社会和谐发展的观念。课程目标对毕业要求的支撑关系表毕业要求毕业要求指标点课程目标1课程目标2课程目标3毕业要求6毕业要求指标点6.2L毕业要求7毕业要求指标点7.M毕业要求8毕业要求指标点8.3L三、教学内容与预期学习成效（理论、实验课程填写）知识单元对应课程目标知识点预期学习成效实现环节学时1.课程简介课程目标11、微生物生态学的基本概念2、微生物生态学的发展简史3、微生物生态学与其他学科的关系4、研究内容、任务和目的、研究方法及与国民经济的关系知识目标：理解微生物生态学的基本概念、发展简史、研究内容、任务和目的、研究方法及与国民经济的关系能力目标：能够分析微生物生态学在生态系统的调控、推动工农业的生产发展、保护人类生存和环境等方面的应用教学方法：课堂讲授、课堂讨论；教学手段：多媒体课件和传统教学相结合。2课程思政元素：生态平衡思想、爱国主义精神、奉献精神、专业使命课程思政教学内容设计：引入“维多利亚湖尖吻鲈灾难”、“福寿螺灾难”案例，让学生了解维护生态平衡的重要性；在讲授微生物生态学学的发展历史时，讲述中国著名的微生物学家、病毒学家汤非凡，他证实了沙眼由原核微生物衣原体引起，这是第一个由中国人发现的重要病原体，他研制了中国第一支青霉素、第一支狂犬疫苗以及中国自己的鼠疫减毒活疫苗等，通过介绍中国家的科学奋斗事例，培养学生为国为民的奉献精神，激发学生爱国主义精神和为国家复兴而学习、奋斗的志向；通过介绍微生物生态学的研究方向，把专业知识与专业素养培养密切结合，引导学生树立牢固的专业使命。2.自然环境中的微生物组成及其变化规律课程目标1、21、微生物生态学的基本概念2、土壤中微生物群落3、淡水微生物群落的结构4、空气中的微生物群落知识目标：1、理解生境、生态系统的基本概念、土著微生物、外来微生物、群体、群落2、掌握土壤中微生物的分布、土壤中微生物群落、影响土壤微生物分布的因素3、掌握水体中的微生物、环境条件对水体微生物群落结构影响4、了解空气是微生物生长和生存的不良环境、空气是传播微生物的介质、空气中的微生物能力目标：能够分析和判断不同自然环境中的微生物群落和组成教学方法：课堂讲授、课堂讨论；教学手段：多媒体课件和传统教学相结合。2课程思政元素：集体主义精神、团结互助精神、爱国主义精神、制度自信、民族自豪感课程思政教学内容设计：讲授“病毒”时，以新冠病毒疫情作为课程导入方式，介绍我国在抗击疫情方面的突出成就。说明面临突发性公共卫生事件时，我国集中力量办大事的体制优势，让学生感受到我国传统文化中的集体主义精神以及一方有难八方支援的团结互助精神，培养爱国主义精神和制度自信，激发民族自豪感，弘扬集体主义和团结互助精神。3.海洋环境中的微生物课程目标1、21、海洋微生物的主要类群2、海水养殖的有益微生物3、海洋生态系统的基本原理知识目标：1、掌握古菌、真细菌、真核微生物、细菌在海水中的分布，了解海洋微生物的活性物质2、掌握有益微生物的概念、有益微生物的种类和来源、有益微生物的作用机理能力目标：能够利用海洋生态系统的基本原理分析和判断海水养殖中微生物的影响，并能利用有益微生物抑制有害微生物的不利影响教学方法：课堂讲授、课堂讨论；教学手段：多媒体课件和传统教学相结合。2课程思政元素：科学精神；辩证思维课程思政教学内容设计：在讲授海洋病毒的形态结构知识点，讲述探索病毒结构的李赛科研团队，利用冷冻电镜，首次“透视”病毒从内到外的全病毒三维结构的真实故事，让学生感受年轻团队追求真理、勇敢无畏、大胆创新的科学家精神；引导学生思考，作为一名生物工程专业学生，如何看待利用海洋病原生物作为生化武器，危害人类健康和社会进步?4.极端环境的微生物课程目标1、21、低温环境中的微生物2、高温环境中的微生物3、强酸环境中的微生物4、高盐环境中的微生物5、其他环境中的微生物知识目标：1、理解高温对嗜冷菌的影响、微生物适应低温的分子机理、嗜冷菌的应用2、掌握高温环境中的微生物、超嗜热微生物、嗜热微生物的应用3、理解强酸环境中的微生物、微生物抗酸的分子机理、嗜酸菌的应用4、了解嗜盐微生物的类型、嗜盐微生物抗高盐的机理、嗜盐微生物产物的应用5、了解嗜碱微生物、寡营养型微生物、嗜压微生物、抗辐射微生物能力目标：极端环境微生物的应用能力。教学方法：课堂讲授、课堂讨论；教学手段：多媒体课件和传统教学相结合。4课程思政元素：爱国主义精神、民族自豪感、民族自信心、职业责任感、科学伦理观课程思政教学内容设计：介绍《黄帝内经·素问》记载的黄帝和岐伯讨论酿酒的情景，其中有古老的酒———醴酪，即用动物的乳汁酿成的甜酒，体现了我国古代人民对微生物的利用，可以培养学生爱国主义情操、增强民族自豪感和民族自信心。借用《麻省理工科技评论》提出的13个观点（“十三宗罪”），讨论基因编辑用于人类胚胎的伦理学争议，以及基因编辑技术现存的弱点；分组讨论基因工程存在的风险与防护，增强学生的职业责任感，科学伦理教育。5.微生物生态学研究方法课程目标1、21、微生物生态学研究的传统方法2、微生物生态学的分子生物学方法知识目标：掌握微生物生态学研究的传统方法和分子生物学方法的基本原理和方法能力目标：能够应用微生物生态学研究的传统方法和分子生物学方法的开展相关研究教学方法：课堂讲授、课堂讨论；教学手段：多媒体课件和传统教学相结合。2课程思政元素：创新意识、民族自豪感、国情怀、责任担当课程思政教学内容设计：介绍分子遗传学新技术的发展，延伸到核酸检测(荧光定量PCR)、人工智能等技术在抗击新冠疫情中的重要作用，让学生深刻意识到科技引领时代的进步，激发学生的创新思维和意识，鼓励学生珍惜韶华、脚踏实地、潜心研究，把理想和抱负落实到实际行动中；将我国杰出科学家利用微生物新技术进行研究的案例融入课堂，比如施一公教授团队利用冷冻电镜技术先后揭示了酵母剪接体、钾离子通道蛋白和葡萄糖转运蛋白等一系列蛋白质的三维结构，大大推动了微生物学的发展，增强学生的民族自豪感和社会责任感，从而更好地促进青年学生的家国情怀与责任担当意识。6.微生物种群的生态学关系课程目标1、21、微生物生态学的基本原理2、微生物种群的相互关系3、微生物与植物的相互作用4、微生物与动物的相互作用知识目标：掌握微生物生态学的基本原理，理解一种微生物群体中不同个体之间的相互作用、不同微生物群体之间的相互作用以及微生物与植物、动物间的相互作用。能力目标：能够根据微生物生态学的基本原理分析和判断微生物个体、群体之间以及与植物和动物的相互关系，并用其解决实际问题。教学方法：课堂讲授、课堂讨论；教学手段：多媒体课件和传统教学相结合。4课程思政元素：辩证思维、科研思维课程思政教学内容设计：将辩证思维融入细菌的简单染色和革兰氏染色中，融入点涉及革兰氏染色的关键步骤和影响因素分析，引入辩证法的对立统一规律，培养学生的辩证思维。同时，染色过程中任何一个细小的失误都可能导致实验结果的失败，例如革兰氏染色中采用中性脱色剂的脱色时间很关键，脱色过度可能造成假阴性、而脱色时间太短可能造成假阳性，培养学生从大处着眼、小处着手的科研思维。在观察霉菌形态时，讨论霉菌与人类的关系，霉菌既有给人类带来有益的作用，如可以分解无机氰化物和含硝基化合物等污染物、发酵生产有机酸和酒精等、生产医药类产品等，但寄生霉菌可引起人类、动物、植物疾病等，引入辩证法的对立统一规律，培养学生的辩证思维。7.微生物与物质循环课程目标1、2、31、微生物在自然界中的作用2、微生物与碳循环3、微生物与氮循环4、微生物与其它元素的微生物转化知识目标：1、理解微生物在生态系统中的角色2、了解碳素的生物地球化学循环、氮素的分布和生物地球化学循环、微生物在氮循环的作用、环境和农业活动对氮素循环的影响，硫的转化、磷素循环、铁和钙元素的转化能力目标：掌握将微生物在自然界元素循环中的作用应用于环境保护和治理的方法。教学方法：课堂讲授、课堂讨论；教学手段：多媒体课件和传统教学相结合。4课程思政元素：辩证思维、生态文明思想、文化自信课程思政教学内容设计：利用多媒体资源，让学生感受自然界中微生物的神奇与智慧，深入理解习近平生态文明思想，坚持理论自信、文化自信；引导学生正确认识和对待微生物与自然环境的关系，让学生更加深入地了解微生物与自然环境的关系，增强学生的环保意识和责任感；引导学生思考微生物在各种元素生物循环中的作用为何缺一不可，培养学生科学的思维方法、辩证的思维方式。8.微生物与化学污染物之间的关系课程目标1、2、31、自然界的污染物2、化学性污染物对微生物的毒性3、有机污染物的微生物降解4、微生物与生物修复知识目标：1、掌握污染物的来源和种类、几种重要污染物的危害2、了解重金属污染物对微生物的毒性效应、微生物抗重金属的机制3、了解有机、无机污染物的微生物转化、有机氯农药、有机磷农药的降解(4)掌握生物修复的概述、定义、生分类、特点、基本措施和应用能力目标：能应用微生物降解化学污染物的相关知识设计生物修复措施和方案。教学方法：课堂讲授、课堂讨论；教学手段：多媒体课件和传统教学相结合。4课程思政元素：环保意识、制度自信、专业使命课程思政教学内容设计：讲授微生物降解有机污染物的知识点时，引导学生关注新版“限塑令”和“白色污染”问题，思考大学生活中如何减少一次性塑料制品使用，倡导绿色大学生活，关注有效防治“白色污染”的国家政策，坚持道路自信、制度自信；案例讲述石油降解细菌“超级细菌”对环境的有利影响，让学生有微生物保护环境、造福人类，肩负勇攀科学高峰的专业使命感。9.微生物在环境生物修复中的作用课程目标1、2、31、废气的微生物处理2、废水的微生物处理3、重金属污染物的微生物处理4、固体废物的微生物处理知识目标：1、掌握生化需氧量、化学需氧量、NOD、TOD、SS等概念；2、掌握废气微生物处理的方法3、掌握废水微生物处理的方法3、掌握重金属微生物处理的方法能力目标：能够设计废水和废气的微生物处理方案，掌握利用好氧法和厌氧法处理废水的方法。教学方法：课堂讲授、课堂讨论；教学手段：多媒体课件和传统教学相结合。8课程思政元素：生态文明、环境保护、专业使命课程思政教学内容设计：引入习近平总书记提出的“绿水青山就是金山银山”的观点，从土壤、水体环境中微生物的种类、数量和分布，环境污染的生物修复技术等方面进行课堂讨论和提问，引导学生正确认识环境保护与经济发展的关系，培养学生的环境意识以及人与自然和谐共生的理念，为我国的生态文明建设，绿色发展的道路做出贡献。诸多微生物及微生物技术在污染物的源头控制和末端治理方面都能发挥突出的生态文明建设作用，引入为广大学者关注的环境难题，如海岸线石油污染治理、农田重金属污染防控、盐碱化土壤修复等，讲述科学家们如何通过微生物变异的理论知识构建基因工程菌来解决各类环境污染问题，引导学生树立牢固的专业使命。四、成绩评定级考核方式知识单元对应课程目标考核方式成绩评定课程简介课程目标1平时表现课后作业课程论文总评成绩=平时成绩×40%+课程论文×60%其中：平时表现（10%）：根据课程内容对学生在课堂上的回答问题的表现情况给分。支撑课程目标1，满分100分。课后作业（30%）：定期布置课后作业，评分以答题思路的规范性、整洁性、整体性、逻辑性、正确性为依据，每次满分为100分，最后取平均分。作业雷同处理办法：相互完全雷同的，作业全不予批解，返回重做新题。课程论文（60%）满分为100分，其中论文质量占20%，包括格式、用语、图表、数据、量和单位及各种资料引用规范；论文内容占40%，主要考核学生对本课程内容的掌握和综合运用能力；论文创新性占40%，主要考核学生从事本专业的职业素质。自然环境中的微生物组成及其变化规律课程目标1、2平时表现课后作业课程论文海洋环境中的微生物课程目标1、2平时表现课后作业课程论文极端环境的微生物课程目标1、2平时表现课后作业课程论文微生物生态学研究方法课程目标1、2平时表现课后作业课程论文微生物种群的生态学关系课程目标1、2平时表现课后作业课程论文微生物与物质循环课程目标1、2、3平时表现课后作业课程论文微生物与化学污染物之间的关系课程目标1、2、3平时表现课后作业课程论文微生物在环境生物修复中的作用课程目标1、2、3平时表现课后作业课程论文平时表现评分标准（以满分100计）评价指标（100分）优（75%-100%）良（50%-75%）中（25%-50%）差（0%-25%）积极程度（50分）积极、踊跃老师鼓励后积极、踊跃老师鼓励后积极度不高消极回答正确程度（50分）回答正确无误、分析合理，结论有效回答问题基本正确，分析比较合理，结论有效回答问题错误较多，经老师提醒后仍然分析有误，结论无效答不对题

单次作业评分标准（以满分100计）评价指标（100分）优（75%-100%）良（50%-75%）中（25%-50%）差（0%-25%）作业完成进度（20分）提前完成按时完成延时完成未完成概念清晰程度（30分）75%以上概念清晰50%以上概念清晰25%以上概念清晰不清晰正确性和结论有效性（50分）分析合理，内容无误，结论有效分析较合理，内容错误少，结论较有效存在严重错误课程论文评分标准（以满分100计）评价指标（100分）优（75%-100%）良（50%-75%）中（25%-50%）差（0%-25%）论文质量（20分）格式、用语、图表、数据、量和单位及各种资料引用很规范格式、用语、图表、数据、量和单位及各种资料引用较为规范格式、用语、图表、数据、量和单位及