《水处理微生物技术》课程思政教学案例

1、课程定位
　　本课程是环境工程技术专业的一门专业基础课程，旨在培养学生的家国情怀、科学精神、工匠精神、劳动精神以及生态意识等思想政治与职业素养，掌握环境中微生物的主要类群及其生理生态特性、微生物与环境的相互作用关系以及污染物的微生物降解与转化规律等基本理论和工作原理，具有分析和解决环境工程中水生产设施运行、水处理及再生利用设施运行和调试以及水生态环境保护等实际问题的能力。
2、课程思政整体设计思路
2.1 课程思政整体设计理念
　　环境工程技术专业立足于服务大湾区生态环境保护行业，旨在培养具备一定科学素养、工匠精神、可持续发展能力的复合式、创新型、高素质技术技能人才。《水处理微生物技术》作为本专业的基础课程，围绕水处理微生物技术的实践应用进行教学，为本专业学生的工程思维培养和职业素质发展提供支持。
　　本课程坚持立德树人根本任务，发挥专业思政优势，结合课程自身特点，围绕“‘天人合一、万物生长’——基于人与自然和谐共生理念”这一思政主线实施价值塑造，着力从微生物发展史、行业发展前沿、科学家故事、微生物应用案例等深入挖掘思政元素，凝练成以“家国情怀”“科学精神”“工匠精神”“生态意识”和“劳动精神”为核心的课程思政建设目标。
2.2 课程思政整体设计框架
　　本课程以“岗课赛证”的项目化设计为原则，围绕环境微生物学基础知识、职业岗位核心知识技能需求、“1+X”证书知识技能需求以及具有产业化前景的技术内容，将课程内容梳理重构为7个项目、20个任务。基于“一情怀一意识三精神”五大核心思政元素，结合育人目标和各教学项目任务的具体特点，精挑细选包括“民族自信”“使命担当”“科技报国”“严谨细致”“低碳节能”在内的十大思政元素映射融入点，每个融入点都具有完整的素材库支撑，实现了课程思政与专业内容的有效融合，形成了以价值塑造为内涵、以教学任务为骨架、以知识技能点为内容的“水处理微生物技术”项目化课程思政体系（如图1所示）。
　　项目一主要围绕微生物的分类与命名、水处理细菌及原核生物的特征以及细菌的观察，开篇融入国产青霉素的研发，增强学生专业学习的自信心，提高学生的民族自信，培养学生使命担当的家国情怀；在本项目其他子任务中，通过融入微生物学家“以身试菌”案例培养学生爱岗敬业的劳动精神，通过列文虎克发明显微镜观察微生物的故事培养学生严谨细致的工匠精神，通过分析无锡太湖蓝藻治理案例，培养学生的生态意识，强化学生使命感。
　　项目二主要围绕水处理真菌、微型藻类以及原生动物与微型后生动物，在讲解酵母菌时，引入微生物与我国酿酒文化的关系，增强学生的专业自豪感，提升学生的民族自信；在讲解藻类的作用时，通过水体富营养化治理案例培养学生严谨细致、精益求精的工匠精神；最后以屠呦呦提取分离出抗疟有效成分青蒿素获得诺贝尔奖的故事引出任务3 的学习，培养学生勇于改革创新的科学精神，树立科技报国的远大理想。
　　项目三聚焦水处理微生物的培养，以真实岗位工作写照培养学生爱岗敬业、勤奋务实的劳动精神，以深圳湿地保护修复案例培养学生互助共生的生态意识，以学生亲身经历过的抗疫故事弘扬命运与共的抗疫精神、培养学生使命担当的家国情怀。
　　项目四主要围绕微生物在环境中的分布、关系以及地球元素循环及微生物在其中的作用，通过难降解物质对环境的严重破坏案例、微生物助推“双碳”目标实现案例，强化学生低碳节能的生态意识。
　　项目五聚焦微生物在环境污染治理中的具体应用，以钱易院士倾力教书与环保的事迹激发学生使命担当的家国情怀；以我国污水处理技术发展史培养学生改革创新的科学精神；以微生物技术在难降解有机污染物治理中的应用培养学生科技报国的科学精神；以我国农村沼气池建设案例培养学生精益求精的工匠精神。
　　项目六主要围绕饮用水的细菌检验，通过追溯人类饮用水变革史，讲解霍乱与饮用水安全，培养学生科技报国的科学精神；通过追溯我国生活饮用水水质标准变迁史，培养学生使命担当的家国情怀。
　　项目七主要探究环境微生物新技术的应用，融入最新技术进展、科研动态，通过我国科研人员发现能有效降解塑料的海洋微生物菌群案例培养学生互助共生的生态意识；通过基因工程菌用于解决土壤修复及污染问题案例培养学生科技报国、改革创新的科学精神。

图1 “水处理微生物技术”课程思政整体设计框架

3、课程思政教学案例
3.1 教学案例一：“微生物：助力‘双碳’小能手”——强化生态环保意识，践行低碳节能理念
3.1.1 教学任务
　　项目四“认识微生物生态”之任务4.2：“绘制微生物元素循环图”
3.1.2 课程思政教学设计
　　本次教学的主要任务是带领学生认识地球元素循环并掌握微生物在其中的作用，在讲解“微生物在碳元素循环中的作用”时引入该课程思政案例。
　　近年来，全球气温飙升、极端气候事件频发，地球生态环境面临着前所未有的挑战。
　　随着我国“双碳”目标持续推进，节能减碳已成为各行各业的发展共识。减少以二氧化碳为主的温室气体排放是减缓气候变化、实现碳中和的重要举措之一。微生物（如微藻类、光合细菌和蓝藻等）虽小，但也能在“双碳”目标实现中大展身手，作为生物固碳的主力军之一，微生物在固碳方面展现出的潜能，引起了科学家们的重视，微藻生物固碳技术已成为当下全球研究热点。
　　结合本教学任务知识讲解内容，将国家“双碳”政策自然融入讲解中，引导学生将个人发展融入国家发展，以今日所学与时代共振，提高学生的专业自豪感及使命感。同时，“以小见大”，让学生认识到实现“双碳”战略目标行行有责、人人有责，自觉树立生态意识，践行低碳节能理念。
3.1.3 教学实施
（1）教学目标
　　价值目标：通过观看MG动画，加深学生对“碳中和”内涵及微生物在碳素循环中作用的认识，引导学生探索微生物与“双碳”目标的内在联系、关注微生物固碳先进技术，提高学生专业使命感的同时，强化学生的生态环保意识，鼓励学生践行低碳节能理念，为“双碳”目标的达成贡献青春力量。
　　知识目标：掌握地球碳元素循环的过程及微生物在其中的作用；理解氨化作用、固氮作用、硝化作用和反硝化作用；了解微生物在硫循环中的作用。
　　能力目标：能绘制微生物与碳元素循环图；能绘制微生物与氮元素循环图。
（2）教学方法与手段
　　依托现代信息化技术开展翻转课堂、线上线下混合式教学，根据课程思政主题，在讲授法、任务驱动法的基础上，选用情境教学法、小组教学法等启发式、小组合作相结合的教学方法，依托“深职i学习”等线上平台，并辅以MG动画、微课视频、思政资源库等多种资料。
（3）教学过程
　　课前导入案例——思政酝酿
　　课前，教师在线上平台发布预学任务及资料，学生通过微课视频预学本课内容，完成自测题目，培养学生的自主学习能力，了解学生的知识准备，预判教学重难点；学生通过网络资源初步了解“双碳”以及微生物与“双碳”的关系，整理学习心得上传平台，实现课前思政的酝酿。
　　课中探究提升——思政渗透
　　课中，导入《微生物：助力“双碳”小能手》MG动画，引出本课内容，以此为基础，讲解本课知识点，同时不断与“双碳”案例结合，从而加深了学生的印象。经过课中学习，学生从对“双碳”一知半解到理解“双碳”内涵，甚至熟悉了如何实现“双碳”的微生物技术途径。
思政点睛：碳是构成各种生物体的最基本元素，微生物在碳循环中扮演着重要角色。
　　例如，藻类、蓝细菌、光合细菌可以通过光合作用，将大气中和水体中的二氧化碳合成为有机物，从而实现二氧化碳固定。“以小见大”，从微生物固碳案例中反观我们人类自身作为，应对全球气候变化迫在眉睫，实现“双碳”目标人人有责，借此增强学生的紧迫感和使命感，强化学生低碳节能的生态意识。
　　价值引领：同学们从小小微生物竟能在“双碳”目标中大展身手，获得什么启示？
　　作为宏观世界的我们，又能为“双碳”目标的实现做些什么？实现“双碳”目标任重道远，我国碳中和的时间节点2060年，从现在算起，这近四十年的时间刚好覆盖大家的职业生涯，你们会见证我国“双碳”目标的实现，也将是实现这一伟大事业的中坚力量，作为环境工程技术专业的大家，要勇于承担时代赋予的生态使命，将个人发展积极融入到国家发展大局，做“双碳”政策坚定的拥护者，做低碳节能积极的践行者。
　　课后巩固拓展——思政深化
　　课后，教师在线上平台发布课后作业，要求学生巩固所学，完成课后测验题目；要求学生以小组形式调研微生物助力“双碳”目标实现的新技术手段，在调研活动中促进思政精神的内化，巩固课程思政效果。
（3）教学资源
　　基本教学资源：《微生物：助力“双碳”小能手》MG动画（课程思政动画）、《微生物在自然界物质循环中的作用》微课视频、本次课教案、本次课教学课件、本次课作业测验题目等。
　　拓展教学资源：“双碳”科普图片、视频、网站资料等。

图2MG动画资源展示
3.1.4 教学评价
　　鉴于价值塑造的成效短期难以量化，结合课程知识、技能、素质要求，建立了以产出为导向的灵活多样的考核评价体系，将量化评价（如作业、分组讨论成绩等）与质性评价（如教师课堂观测）相结合，将显性评价（如知识技能）与隐性评价（如劳动精神、工匠精神等思政素养）相结合，将过程评价、结果评价与增值评价相结合。
3.1.5 创新与反思
　　MG 动画作为本次教学的重要资源，既承载了教学任务知识点，又蕴含着丰富的思政内涵，二者契合度高，融入更是如“盐”入水般自然，学生通过对此资源的学习，既加深了对抽象概念的理解，又从中感悟到了节能低碳的重要。
　　随着国家“双碳”政策的推进，各行业领域都在积极探寻节能降碳新技术、新路径，水处理微生物技术领域更是如此。后续教学中将拓展本部分思政资源，密切关注行业技术前沿动态，引入二氧化碳微生物利用、土壤碳汇微生物等最新研究发现，培养学生的前沿意识、拓宽学生的专业视野、培育学生科技报国的家国情怀。
3.2 教学案例二：“钱易：教书与环保是一生的事业”——厚植家国情怀，激发使命担当

3.2.1 教学任务
项目五“微生物与环境污染治理”
3.2.2 课程思政教学设计
　　本次教学的主要任务是微生物与环境污染治理间的关系，在导入项目五“微生物与环境污染治理”模块知识时引入该课程思政案例。
　　钱易院士，环境工程领域的知名学者，毕生致力于环保事业，出身“一门六院士，半门皆教师”的钱氏家族，是国学大师钱穆的女儿，她是中国工程院院士、清华大学教授。上世纪50年代，钱院士在清华大学求学时，清华校内没有合适的微生物学课程，她就专门学了骑自行车，到北京医学院上课、做实验。对微生物相关知识的学习，给钱易院士后来的研究打下了基础，她率领团队在厌氧生物处理方向做出巨大成就，团队开发的《高浓度有机废水的厌氧生物处理技术》获得了国家科技进步三等奖。钱易院士家中挂着“利在一身勿谋也，利在天下必谋之”的家训，钱易院士说，不求金钱，不求地位，每次一想到自己为之努力的这两项事业——教育和环保，都是利在天下、利在万世的，就感到非常欣慰满足了。
　　案例中，钱易院士的求学经历展示了对于知识的渴望和不懈追求，即使面临困难和挑战，也从未退缩，引导学生学习钱易院士的学习精神，从中汲取奋斗的力量；钱易院士心系教育、倾力环保，她对这两份事业的执着与孜孜不倦易引起学生的情感共鸣，激励学生积极投身环境事业，传承钱易院士热心环境保护、心系环境教育的高尚情怀。
3.2.3 教学实施
（1）教学目标
　　价值目标：通过了解我国环境工程领域的知名学者钱易院士的事迹，感受老一辈教育与科研工作者的榜样力量与人格魅力，传承科学家精神，厚植学生使命担当的家国情怀。
　　知识目标：熟悉微生物降解有机物的原理途径；掌握污染物生物降解性的判断方法。
　　能力目标：会判断不同类型有机物的生物降解性。
（2）教学方法与手段
　　依托现代信息化技术开展翻转课堂、线上线下混合式教学，根据课程思政主题，在讲授法、任务驱动法的基础上，选用情境教学法、小组教学法等启发式、小组合作相结合的教学方法，依托“深职i学习”等线上平台，并辅以MG动画、微课视频、思政资源库等多种资料。
（3）教学过程
　　课前导入案例——思政酝酿
　　课前，教师在线上平台发布预学任务及资料，学生通过微课视频预学本课内容，完成自测题目，培养学生的自主学习能力，了解学生的知识准备，预判教学重难点；学生自主调研、了解钱易院士的人物事迹，并在平台互动留言——“用几个关键词概括出你对钱易院士的印象”，导入思政主题，实现课前思政酝酿。
　　课中探究提升——思政渗透
　　课中，导入《大学：“躬耕一生”》视频片段，介绍钱易院士在微生物学习和技术创新方面的成就，引起学生对于微生物和环境污染治理的好奇心和学习兴趣，激发学生的使命担当感。在后续知识讲解时，让学生充分思考微生物在环境治理中的巨大作用，强化学生的使命感。
　　思政点睛：钱易院士作为中国高等院校环境保护与可持续发展素质教育的先行者，为中国环境科学与工程教育事业的发展作出了重要贡献。从她的个人成长事迹中，可以挖掘出家、国、时代与个人的关系。自媒体时代的当代大学生由于受到多元化信息影响，社会责任感淡化、主流价值观缺失异化等倾向凸出。以院士精神引领，指导学生树立正确的价值观、奋斗观，厚植学生的家国情。
　　价值引领：钱易院士的事迹中，最打动你的是哪一点？对于你今后的学习、工作有什么启发？同学们作为今日之青年明日之栋梁，要向钱易院士学习，做对国家和社会有益的事情，要勇于承担新时代赋予你们的使命，扎实基础、精进技能，投身环保事业，为祖国的绿水青山贡献环境人的一份力量。
课后巩固拓展——思政深化
　　课后，教师在线上平台发布课后作业，要求学生巩固所学，完成课后测验题目；要求学生在课中基础上，继续深入搜集我国在环境污染治理中技术的发展历程，在调研活动中深化学生的家国情怀。
（4）教学资源
　　基本教学资源：《大学：“躬耕一生”》电影（片段截取）、《微生物降解污水中污染物》微课视频、本次课教案、本次课教学课件、本次课作业测验题目等。
拓展教学资源：钱易院士图片及采访视频。
3.2.4 教学评价
　　鉴于价值塑造的成效短期难以量化，结合课程知识、技能、素质要求，建立了以产出为导向的灵活多样的考核评价体系，将量化评价（如作业、分组讨论成绩等）与质性评价（如教师课堂观测）相结合，将显性评价（如知识技能）与隐性评价（如劳动精神、工匠精神等思政素养）相结合，将过程评价、结果评价与增值评价相结合。
3.2.5 创新与反思
　　“讲大师故事，学大师精神”。本次课融入与课程息息相关的学者事迹，带领学生走进大师故事，以大师精神为引领，从中感悟深厚的家国情。
　　学生对本次课程思政案例的反馈结果较好，后续思政资源建设中，将继续深入挖掘学科领域典型人物事迹，扩大范围，既有领域著名学者、也有行业劳模工匠、更有学生身边榜样人物，形成思政人物专题，让家国情怀深深植根在学生心中，将劳模精神、劳动精神、工匠精神融入职业教育血脉。
4、选用教材与参考文献
4.1 选用教材
　　周凤霞主编.环境微生物（第四版）[M].北京:化学工业出版社,2023.
4.2 参考资料
　　1.乐毅全,王士芬.环境微生物学[M].北京:化学工业出版社,2018.
　　2.徐威.环境微生物学[M].北京:中国建材工业出版社,2017.
　　3.肖亦农,刘灵芝,王新.环境微生物学实验基础[M].北京:中国建材工业出版社,2018.
4. 只 要 一 息 尚 存 ， 也 要 把 环 境 事 业 坚 持 到 底 ： http ：
//www.moe.gov.cn/jyb_xwfb/xw_zt/moe_357/jyzt_2017nztzl/2017_zt07/17zt06_qgj
syrkm/201709/t20170905_313422.html