环境工程微生物学

◆ ◆

个人介绍

环境工程微生物学孙贤波等

提供学校：	华东理工大学
院系：	资源与环境工程学院
专业：	环境工程
课程英文名称：	Environmental Engineering Microbiology
课程编号：	16844008
学分：	2
课时：	32

课程介绍

《环境工程微生物》是环境工程专业的一门重要的专业基础课。该课程主要以微生物学本学科的理论与技术为基础，研究自然环境中的微生物群落、结构、功能与动态；研究微生物对不同环境中的物质转化以及能量变迁的作用与机理，进而考察其对环境质量的影响。通过本课程的学习，使学生掌握有关在环境工程中的污（废）水及固体弃废物生物处理和水体、土壤及大气污染与生物修复过程所涉及到的、学生必须掌握的微生物学知识，为进一步从事环境工程污染治理方向的学习和工作打下理论基础，同时通过课程教学培养学生科学精神，增强社会责任感。

教师团队

孙贤波 副教授

单位：华东理工大学

部门：资源与环境工程学院

厉巍副教授

单位：华东理工大学

部门：资源与环境工程学院

课程目标

☆1、能掌握环境工程微生物的基本知识，包括微生物的分类、命名、特点；微生物的理化特性、酶催化的基础知识、微生物新陈代谢；影响微生物生长与繁殖的环境因素；微生物遗传与变异的基础知识；生态学基本原理等及其在环境工程中的应用。

☆2、能运用环境工程微生物的基本原理识别、判断复杂环境工程问题中涉及微生物法的关键环节和参数。

注：☆表示支撑毕业要求指标点的重点课程目标

课程目标与支撑的毕业要求指标点的关系

表4-1 课程目标与毕业要求指标点的关系

毕业要求	毕业要求指标点	课程目标
2、工程知识	☆2.5掌握环境工程专业知识，并能用于复杂环境工程问题解决方案的制定与比选。	☆课程目标1
3、问题分析	☆3.1能够应用数学、自然科学、信息科学、工程科学的基本原理和跨学科知识，识别和判断复杂环境工程问题的关键环节和参数，具备利用工程技术语言表达环境工程中复杂工程问题的能力。	☆课程目标2

注：☆表示重点支撑的毕业要求指标点或重点课程目标，纳入课程目标达成度的计算。

课程知识图谱

课程教学内容与安排

章标题	主要教学内容	推荐学时	课程目标	教学方法
第0章绪论	§0.1环境工程微生物学的研究对象与任务：环境工程微生物学课程概述，了解课程的主要教学内容。本节课程思政要点：环境工程工作者的使命。	1	1	■课堂讲授 □课前提问 □案例教学 □讨论 □自主学习 □VR教学 ■课后作业 □其他：
第0章绪论	§0.2微生物的概述：掌握微生物特点、分类、命名、微生物学史，了解其在环境领域中的应用。本节课程思政要点：学习历史中一些重要发现和重要人物，了解科学发现的一般规律。	2	1	■课堂讲授 □课前提问 □案例教学 □讨论 □自主学习 □VR教学 ■课后作业 □其他：
第1章非细胞结构的超微生物——病毒	§1.1病毒的一般特征及分类：了解病毒的分类、形态结构、大小、特点。本节课程思政要点：介绍SARS、COVID-19等病毒特性	1	1	■课堂讲授 ■课前提问 ■案例教学 ■讨论 □自主学习 □VR教学 □课后作业 □其他：
第1章非细胞结构的超微生物——病毒	§1.2病毒的形态结构与繁殖：掌握病毒的繁殖过程及培养特性。	1	1	■课堂讲授 ■课前提问 ■案例教学 ■讨论 □自主学习 □VR教学 □课后作业 □其他：
第2章原核微生物	§2.1细菌：掌握细菌的个体形态、大小，细胞结构及其作用，格兰氏染色原理，细菌培养特征，物理化学性质，微生物种类鉴定方法。（引入水污染处理工程细菌的存在及作用的工程案例）	2	1、2	■课堂讲授 ■课前提问 ■案例教学 ■讨论 □自主学习 □VR教学 □课后作业 □其他：
	§2.2古菌：掌握古菌的特点，种类（极端嗜盐菌、产甲烷菌、超嗜热菌）及研究意义。（引入厌氧处理工程案例）	1	1、2
	§2.3放线菌：掌握放线菌的形态、生殖方式、营养方式及菌落特征，了解放线菌在自然界存在的意义。	1	1
	§2.4蓝细菌：了解蓝细菌的结构和类别。（引入水华等水污染现象及生物学原理）。
	§2.5支原体、立克氏体、衣原体：了解一些其他的原核微生物。本节课程思政要点：汤飞凡，中国第一代医学病毒学家。
第3章真核微生物	§3.1藻类：了解藻类的颜色、分类。本节课程思政要点：水体富营养化问题	1	1、2	■课堂讲授 ■课前提问 ■案例教学 ■讨论 □自主学习 □VR教学 □课后作业 □其他：
	§3.2真菌：了解真菌的特征、分类，掌握酵母菌、丝状菌等集中主要霉菌的形态、结构、繁殖及培养特征。
	§3.3原生动物：了解原生动物的形态、分类，掌握原生动物在废水生物处理过程中的作用。本节课程思政要点：介绍科学与工程之间的关联和区别
	§3.4微型后生动物：了解钟虫、轮虫、线虫的基本特征。
第4章微生物的生理	§4.1微生物的酶：掌握酶的组成、分类、命名，酶蛋白结构，蛋白质分子结构与功能的关系，酶的活性中心，酶的催化特性，影响酶活力的因素，米-门公式。	2	1、2	■课堂讲授 ■课前提问 □案例教学 ■讨论 □自主学习 □VR教学 □课后作业 □其他：
	§4.2微生物的营养：掌握新陈代谢，微生物的化学组成，微生物的营养物及营养类型，微生物的生长因素，微生物培养基的定义、分类和原则，营养物质进入细胞的方式。	3
	§4.3微生物的产能代谢：掌握微生物产能代谢与呼吸作用的类型、关系。	2
	§4.4微生物的合成代谢：了解微生物合成细胞物质的三个先决条件。
	§4.5微生物的代谢调节：掌握代谢调节的主要作用，酶合成的调节，酶活性的调节。
第5章微生物的生长繁殖和生存因子	§5.1微生物的生长繁殖：了解微生物生长繁殖的概念、研究方法，细菌生长曲线及生长量的测定方法。	2	1、2	■课堂讲授 ■课前提问 ■案例教学 ■讨论 □自主学习 □VR教学 ■课后作业 □其他：
	§5.2微生物的生存因子：掌握温度、pH、氧化还原电位、溶解氧、太阳辐射、水的活度、渗透压等微生物生长因子对微生物的影响。本节课程思政要点：巴士德和巴氏消毒法	2
	§5.3微生物生长繁殖的控制：掌握紫外辐射、电离辐射、超声波、极端温度、化学物质、极端pH等因素对微生物生长控制的影响的原理及应用。本节课程思政要点：抗药性问题	2
	§5.4微生物与微生物之间的关系：了解微生物种群之间存在的关系。
	§5.5菌种的保藏：了解细菌的退化及复壮，菌种的保藏方法。
第6章微生物的遗传与变异	§6.1微生物的遗传：掌握DNA及其复制原理，RNA的种类及作用，DNA的功能。本节课程思政要点：DNA发现史，科学发现的一般规律	3	1	■课堂讲授 ■课前提问 ■案例教学 ■讨论 □自主学习 □VR教学 □课后作业 □其他：
	§6.2微生物的变异：掌握基因突变的概念、类型，了解诱变及致癌作用的检测。本节课程思政要点：矛盾论		1、2
	§6.3基因重组：了解基因重组的方式、过程。
	§6.4基因工程在环境保护中的作用：了解基因工程的定义、核心技术、步骤及应用
第7章微生物的生态	§7.1生态系统：了解生态系统和生物圈的概念，生态平衡，生态系统的分类。本节课程思政要点：生态文明建设的重要性	3	1、2	■课堂讲授 ■课前提问 ■案例教学 ■讨论 □自主学习 ■VR教学 □课后作业 □其他：
	§7.2土壤微生物生态：掌握土壤的基本组成和结构、生态条件，了解微生物在土壤中的种类、数量及分布，了解土壤修复技术。
	§7.3空气微生物生态：了解空气的生态条件、微生物种类、数量和分布、空气中微生物的检测。
	§7.4水体微生物生态：了解水体中微生物的来源、微生物群落分布及生态特征，掌握水体自净、水体富营养化的概念。
	§7.5微生物的选择与适应：了解活性污泥的驯化及生物强化技术在废水处理中的应用。
	§7.6微生物的相互关系：了解生态系统的基本功能、微生物的相互关系。
	§7.7微生物生态学研究方法及进展：了解传统微生物富集方法、分子生物学方法、多物种建模等微生物生态学研究方法。
第8章微生物在环境物质循环中的作用	§8.1氧循环：掌握自然界氧循环图。	2	1、2	■课堂讲授 ■课前提问 ■案例教学 □讨论 □自主学习 □VR教学 ■课后作业 □其他：
	§8.2碳循环：了解全球碳库，掌握碳循环图，呼吸作用的概念及作用。
	§8.3氮循环：了解全球氮库，掌握氮循环图，微生物在氮循环中的作用。本节课程思政要点：以太湖污染为例，说明生态文明建设的必要性
	§8.4其他物质循环：了解硫、磷、铁、汞循环图。
第9章污染控制工程的微生物	§9.1水污染控制工程的微生物：了解污水处理过程，生物处理的优点和基本类型，生物处理的作用机理，了解活性污泥法、好氧生物膜法、氧化塘法、厌氧处理法的特点及应用。	2	1，2	■课堂讲授 ■课前提问 ■案例教学 □讨论 □自主学习 ■VR教学 □课后作业 □其他：
第9章污染控制工程的微生物	§9.2污染气体的生物处理：了解废气处理方法，废气生物处理的特点、适用特点、基本形式。	2	1，2	■课堂讲授 ■课前提问 ■案例教学 □讨论 □自主学习 ■VR教学 □课后作业 □其他：

教学方法

本课程在教学方法上，以课堂讲授为主，辅助以课堂提问、课堂讨论和师生互动等多种方式进行，充分利用VR、MOOC课程网站等多媒体辅助教学手段提高教学效率。将课内课外教学有机结合，营造多维学习环境，重基础、强实践，培养理论知识扎实、能力素质全面发展的学生。

1、互动式教学模式

互动式教学模式，以教师为主导施教，以学生为主体认识，形成“教”和“学”之间相互联系，相互促进，有序发展。引入课前提问环节，巩固之前所学过的知识点，也可以及时发现学生的知识漏洞和短板，有效的提升教学质量；在课堂教学中穿插课堂讨论，让同学独立思考，发表自己对相关知识点的看法，锻炼学生口头表达能力、科研思维能力，有助于提升教学参与度。同时进行“课程思政”改革，使专业课程与思想政治理论课同向同行，对原有课程内容的进一步思考和发掘，通过讲述微生物发展过程中一些重要的人物和事件，使得学生了解科学的发展规律，学习科学家百折不挠的科学实践精神（列文虎克）、善于从微小实验现象发现科学规律的洞察力（青霉素的发现）、团队合作的精神、科研与工程实践的关系等。

2、VR教学

充分利用虚拟现实等新兴多媒体教学技术，接合学院建立VR实训基地，开发与课程相关的教学资源，并应用到《环境工程微生物》的理论课及实验课程中，可以让学生身临其境的进入污水处理厂等实际场景，更直观的看到微生物环境工程实践中的应用和意义，掌握解决复杂环境工程问题所需要的微生物专业基础知识。

3、课程网站建设及交流互动平台

建设《环境工程微生物》MOOC课程网站，打造精品课程网络教学平台，整合课程、教学资源与互动教学于一体的多功能精品课程网络系统。将理论课中“课程思政”内容、拓展知识点部分录制视频，让学生充分利用课余时间进行预习、复习，学生可在课程网站反复观看视频提高理解力，在课堂中以提问的形式对视频学习效果进行检查，提升学生自学能力，培养学生科研兴趣。同时建立课程交流微信群，及时与学生进行交流，了解学生学习情况，补充分享最新学科前沿，实现最大化的资源与信息共享。

4、课外培养模式

鼓励学生组队参与大学生创新实践计划，完成环境工程微生物相关科研项目，让学生从文献调研、制定实验方案到实验结果形成、论文撰写全流程参与科学研究过程，培养学生科研能力及团队合作精神，形成的研究成果可参与相关科技竞赛。同时依托学校LCS育人基地的资源，培养能够开发虚拟仿真软件的学生，为教学资源的不断更新作技术保障。学生通过一系列课外教学创新活动，进一步加深对环境工程微生物课程知识点的理解，同时拓展相关的科研、创新技能，有利于学生全方位发展。

课程目标的考核与评价

课程的考核围绕课程重要课程目标展开，课程的成绩评定方法为：

课程总成绩＝期末成绩×60%＋平时成绩×40%

其中，平时成绩包括平时提问、作业和案例库讨论等。

表8-1 课程目标考核环节与权重分配表

课程目标	考核环节与权重分配					总成绩 (100分)
	平时成绩 (100分，占总成绩40%)			期末成绩 (100分，占总成绩60%)
	课前提问	作业	案例讨论	卷面考核 (目标一试题)	卷面考核 (目标二试题)
☆1、能掌握环境工程微生物的基本知识，包括微生物的分类、命名、特点；微生物的理化特性、酶催化的基础知识、微生物新陈代谢；影响微生物生长与繁殖的环境因素；微生物遗传与变异的基础知识；微生物实验操作的基本知识等，并掌握其在环境工程中的应用。	25	25		60		56
☆2、能运用环境工程微生物的基本原理识别、判断复杂环境工程问题中涉及微生物法的关键环节和参数。			50		40	44

表8-2 课程目标的评价标准

课程目标	评分标准 (考核要点得分占比)
课程目标	优秀(90%-100%)	良好(70%-89%)	合格(60%-69%)	不合格(<60%)
课程目标1	能运用所学环境工程微生物的知识准确回答课前提问、作业及测试中的问题，思路清晰，回答正确率高。	能运用所学环境工程微生物的知识回答课前提问、作业及测试中的问题，思路比较清晰，答题正确率较高。	能运用所学环境工程微生物的知识基本回答课前提问、作业及测试中的部分问题，具备一定的答题思路，答题正确率一般。	不能运用所学环境工程微生物的知识回答课前提问、作业及测试中的问题，答题思路混乱，答题正确率低。
课程目标2	能深入分析和回答复杂环境工程问题中涉及微生物相关关键环节和参数等方面的问题，思路清晰，答题正确率高。	能合理分析和回答复杂环境工程问题中涉及微生物相关关键环节和参数等方面的问题，思路较清晰，答题正确率较高。	能对复杂环境工程问题中涉及微生物相关关键环节和参数等方面的问题进行基本分析和回答，具备一定答题思路，答题正确率一般。	不能分析和回答复杂环境工程问题中涉及微生物相关关键环节和参数等方面的问题，答题思路混乱，答题正确率低。

参考教材

推荐教材：

[1] 周群英等.《环境工程微生物学》（第4版）. 高等教育出版社. 2015.

参考教材：

[1]. [美]Raina M.Maier, Ian L. Pepper, Charles P. Gerba著，张甲耀，宋碧玉，郑连爽等译. 环境微生物学. 北京：科学出版社，2004

[2]. Bruce E. Rittman，Perry L. McCarty. 环境生物技术：原理与应用. 北京：清华大学出版社，2002

[3]. 周德庆编. 微生物学教程. 北京：高等教育出版社，2002

课程评价

教学资源

课程章节资源

课程章节	\| 文件类型		\| 修改时间	\| 大小	\| 备注
1.1 微生物的基本概念		视频 .mp4	2023-08-13	178.82MB
		文档 .pdf	2023-08-13	1.69MB
1.2 微生物的特点		视频 .mp4	2023-08-13	133.12MB
2.1 病毒的一般特征及分类		视频 .mp4	2023-08-13	25.17MB
		文档 .pdf	2023-08-13	1.07MB
2.2 病毒的形态结构与繁殖		视频 .mp4	2023-08-13	37.46MB
		视频 .mov	2023-08-13	4.66MB
3.1 细菌		文档 .pdf	2023-08-13	2.38MB
3.1.1 细菌的形态与大小		视频 .mp4	2023-08-13	49.94MB
3.1.2 细菌的细胞结构		视频 .mp4	2023-08-13	118.58MB
3.1.3 细菌的理化特征及鉴定		视频 .mp4	2023-08-13	152.45MB
3.2 古菌		视频 .mp4	2023-08-13	37.98MB
3.3 放线菌		视频 .mp4	2023-08-13	16.02MB
3.4 蓝细菌		视频 .mp4	2023-08-13	30.73MB
3.5 其他		视频 .mp4	2023-08-13	10.30MB
4.1 藻类		视频 .mp4	2023-08-13	44.56MB
		文档 .pdf	2023-08-13	1.34MB
4.2 真菌		视频 .mp4	2023-08-13	48.85MB
4.3 原生动物及微型后生动物		视频 .mp4	2023-08-13	71.26MB
5.1 课件		文档 .pdf	2023-08-13	1.95MB
6.1 课件		文档 .pdf	2023-08-13	2.01MB
7.1 课件		文档 .pdf	2023-08-13	3.63MB
8.1 课件		文档 .pptx	2023-08-13	6.77MB
9.1 课件		文档 .pptx	2023-08-13	3.34MB
10.1 视频课件		视频 .mp4	2023-08-13	239.20MB
11.1 案例视频		视频 .mp4	2023-08-13	270.73MB