《环境工程微生物学》教学大纲

《环境工程微生物学》教学大纲适用范围：202X版本科人才培养方案课程代码：03138161课程性质：学科基础必修课学分：2学分学时：32学时（理论32学时）先修课程：无机化学、分析化学、环境监测等后续课程：大气污染控制工程、固体废物处理处置工程、毕业设计（论文）等适用专业：环境工程开课单位：材料科学与工程工程学院一、课程说明《环境工程微生物学》是环境工程专业的一门学科基础必修课。通过本课程的学习，使学生比较全面系统的获得环境工程微生物学的基本知识，深入理解和掌握微生物生态和环境生态工程中涉及的微生物作用原理，为学生专业技能的学习打下基础，并为学生今后从事环境工程及环境污染物治理相关工作奠定扎实的理论基础。二、课程目标通过本课程的学习，使学生达到如下目标：课程目标1：掌握微生物的分类、生长繁殖、营养类型、产能方式和遗传变异等的基础理论知识，能从微生物学的角度对一些生态环境现象和问题加以合理解释。课程目标2：掌握微生物生态的特征，掌握生源元素循环和水处理过程中的重要微生物过程和原理，并能利用相关原理分析和解决复杂环境工程问题。课程目标3：掌握环境工程微生物学领域常用的现代仪器分析技术的原理和使用方法，培养学生崇尚科学、探究科学的思想意识和理论联系实际、实事求是、科学严谨的工作作风。三、课程目标与毕业要求《环境工程微生物学》课程教学目标对环境工程专业毕业要求的支撑见表1。表1课程教学目标与毕业要求关系毕业要求指标点课程目标支撑强度1.工程知识1.2能够应用数学、自然科学、工程基础知识和思维方法对环境工程相关问题进行合理表述。课程目标1：掌握微生物的分类、生长繁殖、营养类型、产能方式和遗传变异等的基础理论知识，能从微生物学的角度对一些生态环境现象和问题加以合理解释。H2.问题分析2.1能应用数学、自然科学和环境科学与工程的基本原理，对复杂环境工程问题进行识别、表达与逻辑推理。课程目标2：掌握微生物生态的特征，掌握生源元素循环和水处理过程中的重要微生物过程和原理，并能利用相关原理分析和解决复杂环境工程问题。M5.使用现代工具5.1掌握环境工程领域常用的现代仪器、信息技术工具、工程工具和模拟软件的使用原理和方法。课程目标3：掌握环境工程微生物学领域常用的现代仪器分析技术的原理和使用方法，培养学生崇尚科学、探究科学的思想意识和理论联系实际、实事求是、科学严谨的工作作风。M注：表中“H（高）、M（中）”表示课程与相关毕业要求的关联度。四、教学内容、基本要求与学时分配本课程的教学内容、基本要求与学时分配见表2。表2教学内容、基本要求与学时分配教学内容教学要求，教学重点难点理论学时对应的课程目标1.绪论1.1微生物学的研究对象和研究内容1.2微生物的定义、分类和命名1.3微生物的基本特点及其对环境保护的意义教学要求：掌握环境工程微生物学的研究对象和任务，掌握微生物的定义、分类和命名重点：微生物分类和命名、微生物基本特点212.病毒2.1病毒的一般特征及其分类2.2病毒的形态和结构2.3病毒的繁殖教学要求：掌握病毒的形态大小、化学组成，掌握病毒的繁殖过程重点：烈性噬菌体的侵染过程、温和噬菌体与溶源性难点：病毒的增殖213.原核微生物3.1细菌3.2放线菌3.3蓝细菌教学要求：掌握原核微生物的定义和分类，掌握原核微生物各类的形状、大小、结构、繁殖特征，了解原核微生物在环境工程中的作用重点：原核微生物形态特点、细胞结构及菌落形态特征难点：革兰氏染色技术与原理51、24.真核微生物4.1原生动物4.2微型后生动物4.3真菌4.4藻类教学要求：掌握原生动物和微型后生动物对水质的指示作用，掌握酵母、霉菌的细胞结构和培养特征，了解藻类的一般特点。重点：真菌的一般结构特点和分类，藻类及水体富营养化难点：指示微生物的种类及应用41、25.微生物的生理5.1微生物的酶5.2微生物的营养5.3微生物的产能代谢教学要求：掌握酶和酶促反应的基本知识，掌握微生物的营养类型，掌握微生物产能代谢基础知识，理解微生物代谢在环境工程中的意义重点：影响酶促反应的因素、微生物的主要营养类型、微生物产能方式难点：酶促反应动力学，无氧呼吸，糖酵解51、36.微生物的生长6.1微生物的生长繁殖6.2微生物的生存因子教学要求：掌握微生物培养与定量的方法，了解并掌握微生物的生长规律，了解影响微生物生存的环境因子重点：微生物的培养与定量，环境条件对微生物生长的影响难点：生长曲线在活性污泥法中的应用31、2、37.微生物的遗传和变异7.1微生物的遗传和变异7.2现代基因工程在环境工程领域的应用教学要求：掌握微生物主要遗传物质DNA的结构和体内复制，了解DNA体外扩增及其应用，掌握微生物发生变异的原因和种类，了解现代基因工程的基本原理及其在环境工程领域的应用重点：DNA结构及扩增21、38.微生物的生态8.1土壤微生物生态8.2空气微生物生态8.3水体微生物生态教学要求：了解微生物在自然环境中的分布特点及与人类生活的密切关系；掌握微生物与其生活在一起的其它生物之间的相互关系；掌握微生物在不同生态条件下的种类、数量、分布及在污染生态条件下的作用和特点重点：水体的微生物群落、水体自净过程及变化规律、衡量水体自净的指标难点：水体自净过程及变化规律、衡量水体自净的指标31、2、39.生源元素循环9.1碳循环9.2氮循环9.3硫循环教学要求：掌握碳循环、氮循环以及硫循环的规律与基本特点，掌握生源元素循环对环境保护的意义重点：碳循环、氮循环、硫循环21、2、310.水处理中的微生物学原理10.1活性污泥法10.2生物膜法10.3厌氧发酵10.4微生物脱氮除磷教学要求：掌握活性污泥、生物膜法处理污水的微生物学原理，掌握甲烷发酵微生物学原理重点：好氧活性污泥和好氧生物膜的构成难点：甲烷发酵微生物学原理、微生物脱氮除磷原理41、2、3合计32五、教学方法及手段课程教学以课堂讲授为主，利用超星学习通平台，结合网络优质视频资源，配合多媒体课件，采用启发式、讨论式、案例式教学等共同完成课堂授课内容，促进学生积极思考，激发学生的潜能，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力。课下采取自学、分组任务、课后作业等形式，对课堂授课内容进行巩固和提高，并采用钉钉、微信等交流工具，加强和学生之间的交流和沟通。六、课程资源1.推荐教材：（1）乐毅全,王士芬.环境微生物学[M].北京:化学工业出版社,2019.（2）周群英,王士芬.环境工程微生物学(第四版)[M].北京:高等教育出版社,2015.2.参考书：（1）周德庆.微生物学教程(第三版）[M].北京:高等教育出版社,2011.（2）李阜棣,胡正嘉.微生物学(第六版)[M].北京:中国农业出版社,2010.（3）王国惠.环境工程微生物学-污染生物控制原理(第二版)[M].北京:科学出版社,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.网络资源：（1）袁林江,南亚萍,王茹,等.环境工程微生物学[EB/OL].北京:中国大学慕课,2019年[2022-02-21]./course/XAUAT-1205987803?tid=1466892446.（2）国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会.环境微生物宏基因组检测高通量测序法[EB/OL].北京:国家标准化管理委员会,2021年(2021-05-21)./bzgk/gb/newGbInfo?hcno=D4C3D74DDB88C1BE470FB7E5A5ED16AB.七、课程考核对课程目标的支撑课程成绩由过程性考核成绩和期末考核成绩两部分构成，具体考核/评价细则及对课程目标的支撑关系见表3。表3课程考核对课程目标的支撑考核环节占比考核/评价细则课程目标123过程性考核课堂表现16（1）根据课堂出勤情况和课堂回答问题等情况进行考核，满分100分。（2）以平时考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√664课程作业16（1）主要考核学生对各章节知识点的复习、理解和掌握程度，满分100分，（2）每次作业单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节的最终成绩。（3）以作业成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√1042线上课程学习8（1）主要由课程音视频学习、章节学习次数和章节测验三部分组成；（2）三部分均单独评分，满分100分；（3）以各部分成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√422期末考核60（1）期末考核成绩100分，以期末考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。（2）主要考查环境工程微生物的分类、形态特征、细胞结构、增殖方式、生理、生长、遗传、变异、生态分布、元素转化和工程应用中的微生物学原理等内容。√√√302010合计：100分503218八、考核与成绩评定1.考核方式及成绩评定考核方式：本课程主要以课堂表现、课程作业、线上课程学习、课程论文等方式对学生进行考核评价。考核基本要求：考核总成绩由期末考核成绩和过程性考核成绩组成。其中：课程论文成绩为100分（权重60%）；课堂表现、课程作业、线上课程学习等过程性考核成绩为100分（权重40%），过程性考核和课程论文分值分配应与教学大纲各章节的学时基本成比例。2.过程性考核成绩的标准过程性考核方式重点考核内容、评价标准、所占比重见表4。表4过程性考核方式评价标准考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60课堂表现40笔记完整，积极参与教学活动，课程积分达到目标考核完成度的90%。笔记完整，认真参与教学活动，课程积分达到目标考核完成度的80%。笔记不完整，偶尔参与教学活动，课程积分达到目标