环境微生物学课程标准

1 《环境微生物学》课程标准

一、概述

（一）课程性质

环境工程微生物学是《水污染控制工程》、《固体废物处理与处置》等专业课程的基础，所以只有在理论上掌握微生物的基础理论知识才能更充分理解和学好《水污染控制工程》和《固体废物处理与处置》。

（二）课程基本理念

《环境微生物学》是环境科学专业的专业基础课程，需要生物化学的知识为基础，可以作为污水处理、大气处理及固体废弃物处理等专业课程的基础。

（三）课程设计思路

环境微生物学是微生物学的一个重要分支，是环境科学专业的一个重要的专业基础必修课。通过本课程的学习，本专业学生必须掌握环境微生物学基础知识，了解环境中微生物的主要类群及其生理、生态特性，并在此基础上进一步学习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，深刻理解传统及新兴的污染控制与治理技术中所涉及的微生物学原理，逐步掌握环境微生物学研究的基本方法，了解有害微生物的控制技术，了解微生物在环境工程中的应用及相关的实验技术，为从事相关领域的科研和实践打下必要的基础。

二、课程目标

1、总目标

2 通过本课程的学习，使学生系统地了解微生物学的基本形态、类型，掌握微生物的结构、生理特性、生长规律、遗传与变异及微生物在自然界物质转化中的作用、微生物在环境工程中的作用，从而进一步利用微生物为治理环境服务。

2、具体目标

1、理论教学的目的和任务

本课程主要介绍病毒、原核微生物、真核微生物等的形态、结构和功能、微生物的营养和培养基、微生物的新陈代谢、微生物的生长及其控制、微生物的遗传变异、微生物的生态、水环境污染控制与治理的生态工程及微生物学原理、污、废水深度处理和微污染源水预处理中的微生物学原理、有机固体废弃物与废气的微生物处理及其微生物群落。注重微生物学的基础知识，特别是微生物的构造特点，与环境治理相结合，引导学生解决实际问题；同时结合科技的发展，着重介绍微生物的遗传变异，将微生物学诱变与工程菌筛选、优化相衔接。为将来从事环境科学以及环境工程方面的工作打下一定的专业基础。

2、实验教学的目的和任务

本课程是为配合《环境微生物学》课程的学习而开设的实验课程。环境微生物学是实践性很强的学科，实验技术是该学科的重要内容。通过本实验课程的学习，要求学生掌握环境微生物学的基本实验操作方法和技术，包括微生物细胞形态学研究方法（显微镜使用技术、微生物染色和观察方法等）、微生物的纯种培养技术、无菌操作技术、环境微生物学检测技术等；观察和认识若干典型和重要的环境微生

3 物；加深对环境微生物学理论知识的理解。

三、内容标准（课程内容与要求）

（一）第一层级

教学目标：

绪 论：了解微生物在环境保护和环境治理中的作用，理解环境工程微生物学的研究对象和任务，掌握微生物的特点及分类

第一章：了解病毒的特征、病毒的形态、病毒在环境中的存活条件，理解物理化学因素对病毒的影响；理解病毒的分类、病毒的溶源性；掌握病毒的结构组成、噬菌体的繁殖过程。

第二章：了解细菌的个体形态、放线菌的繁殖方式、蓝细菌的形态、立克次氏体、支原体及衣原体的细胞结构特点，理解细菌的物理化学性质、放线菌的菌落特征，掌握细菌的细胞结构和培养特征、放线菌的形态和细胞构造。

第三章：了解原生动物的分类、后生动物的形态特征、藻类的分类、真菌的形态，理解原生动物的一般特征、藻类的一般特征、真菌的繁殖方式，掌握原生动物的营养类型和包囊功能、微型后生动物在环境指示中的应用、真菌的结构和培养特征。

第四章：了解酶的分类、微生物的化学组成、微生物的能量类型、产甲烷菌的合成代谢，理解酶的物质基础与结构特点、营养物质进入细胞的方式、微生物的产能形式化能自养微生物的合成代谢，掌握微生物的营养类型和培养基、产能代谢与呼吸类型。

第五章：了解微生物的同步培养、水活度和渗透压对微生物的影

4 响、辐射、超声波等微生物的影响、微生物与微生物的一般关系、菌种的退化和复壮，理解微生物的连续培养、温度和pH对微生物的影响、有机物及抗生素对微生物的影响、菌种的保藏方法，掌握单细胞微生物的生长曲线和在污水处理中的应用、溶解氧对微生物的影响、高温对微生物的影响、互生和共生关系。

第六章：了解微生物的遗传物质、导致微生物突变的化学机制、杂交方法、PCR技术字环境保护中的应用，掌握微生物突变的类型，理解原核微生物的转化和转导遗传工程和基因工程在环保中的应用。

第七章：了解微生物在生态系统中的作用、土壤的生态条件、空气的生态条件和洁净标准、水体中的微生物群落，理解微生物的分布、空气中的微生物分布、水体富营养化，掌握土壤自净和土壤修复、空气微生物的检测方法、水体自净和污染水体的指标。

第八章：了解烃类等含碳物质的转化、尿素的氨化、有机硫化合物的转化、无机磷化合物的转化，理解参与含碳物质转化的微生物、纤维素的转化、半纤维素的转化、果胶质的转化、蛋白质的转化、有机磷化合物的转化，掌握硝化，反硝化及固氮作用。

第九章：了解好氧活性污泥及好氧生物膜法的工艺、丝状膨胀的机制、厌氧处理污水的机制，理解好氧处理中的生态、丝状膨胀的对策、硫酸盐废水的微生物处理，掌握微生物好氧处理污水的原理、好氧活性污泥的培养、导致丝状膨胀的环境因素、光合细菌处理高浓度废水。

第十章：了解废水深度处理的意义、水体污染源的污染物、水消

5 毒的重要性，理解微生物脱氮、除磷的工艺、微污染水源水微生物预处理，掌握脱氮、除磷的原理及工艺、微污染水源水预处理的微生物群落、水的消毒方法。

第十一章：了解固体废弃物的处理方法、废气的微生物处理方法，理解卫生填埋法，掌握堆肥法。

第十二章：了解生物表面活性剂、优势菌种的开发，理解微生物絮凝，掌握微生物絮凝剂在环保中的应用。

活动安排：

1、理论课程学时分配

序号 章节 内容 学时数 授课方式

1 第一章 绪论 2 讲授

2 第二章 病毒 2 讲授+自学

3 第三章 原核微生物 4 讲授+自学

4 第四章 真核微生物 2 讲授+自学

5 第五章 微生物的生理 6 讲授+自学

6 第六章 微生物的生长繁殖与生存因子 6 讲授+自学

7 第七章 微生物的遗传和变异 4 讲授+自学

8 第八章 微生物的生态 2 讲授+自学

9 第九章 微生物在环境物质循环中的作用 2 讲授+自学

10 第十章 水环境污染控制与治理的生态工程及微生物学原理 4 讲授+自学

11 第十一章 污、废水深度处理和微污染源水预处理中的微生物学原理 2 讲授+自学

6 12 第十二章 有机固体废弃物的微生物处理 2 讲授+自学

13 第十三章 微生物新技术在环境工程中的应用 2 讲授+自学

合 计 40

备注说明：

2、实验项目名称和学时分配

序号 实验项目名称 学时 实验类型 每组人数 必做或选做

1 普通光学显微镜的使用及其对微生物一般形态的观察 2 验证 1 必做

2 微生物的计数（酵母菌的显微镜直接计数） 2 验证 1 必做

3 培养基的制备和灭菌 4 验证 2 必做

4 活性污泥法污水处理过程中细菌菌落总数的测定 4 综合 2 必做

考核评价：

本课程考核采用闭卷考试、平时考核与实验考核相结合的方式，闭卷考试在总评成绩中占80%，平时考核与实验考核占20%。

实验课考核与环境微生物学理论课考核相结合，实验成绩占总成绩10%，其中实验考核包括课堂表现、实验仪器设备整理情况和实验报告。

2、第二层级

知识要点：

7 绪 论：重点为微生物的概述，难点为微生物的特性

第一章：重点为病毒的形态结构，难点为噬菌体的繁殖过程

第二章：重点为细菌的形态和细胞构造，难点为细菌的细胞结构

第三章：重点为原生动物和真菌，难点为真菌的繁殖方式

第四章：重点为微生物的营养和产能代谢，难点为微生物的产能代谢

第五章：重点为微生物的生长繁殖规律和生长影响因子，难点为单细胞微生物生长曲线

第六章：重点为微生物的突变类型和基因重组，难点是遗传工程在环境保护中的应用

第七章：重点为土壤微生物生态和水体微生物生态，难点为水体微生物生态

第八章：重点为氮循环，难点为参与氮循环的微生物及条件

第九章：重点为废水的好氧处理中的微生物生态，活性污泥的培养，难点好氧活性污泥、好氧生物膜净化污（废）水的作用机理，好氧活性污泥中丝状膨胀

第十章：重点为废水的脱氮、除磷原理及工艺，难点为废水的脱氮、除磷原理及工艺

第十一章：重点为有机固体废弃物的微生物处理，难点为有机堆肥的微生物处理

第十二章：重点为微生物细胞外聚物在环保中的应用，难点为微生物絮凝剂的开发利用

技能要点：

8 实验一 普通光学显微镜的使用及其对微生物一般形态的观察

1、了解普通光学显微镜的结构及其各部分的作用

2、普通光学显微镜的正确使用和维护方法

3、通过低倍镜、高倍镜和油镜观察藻类、酵母的一般形态

实验二 微生物的计数（酵母菌的显微镜直接计数）

1、了解血球计数板的构造

2、学会一般的显微镜直接计数方法

实验三 培养基的制备和灭菌

1、熟悉玻璃器皿的洗涤和灭菌前的准备工作

2、掌握培养基和无菌水的制备方法

3、掌握高压蒸汽灭菌技术

实验四 活性污泥法污水处理过程中细菌菌落总数的测定

1、掌握稀释平板法

2、掌握细菌菌落总数的计数方法

四、实施建议

（一）教学建议

本课程的教学方法以课堂教学为主，辅以习题课、课堂讨论、工业见习、多媒体与CAI、毕业论文、考试等方式。

1 、课堂教学

仍是目前高校专业课教学的主要方法，但要在系统讲授专业理论时一定要因材施教、深入浅出讲清基本概念、基本原理、基本实验方法。把握好环境微生物各有代表性的菌种的个体形态、菌落接种、繁殖方式，及微生物的遗传变异；DNA、RNA的结构、基因工程、污染

9 物生物处理的重点和突破难点。充分采用实用性强的参考书并结合教师科学研究成果，领略本学科发展的前沿。

环境微生物学是一门科学性、应用性反映现代科技发展最新水平的一门学科，教师要注意知识更新，教学过程中要适当介绍本学科研究的新成果。

2、 习题课

微生物的特点是个体小、分布广、种类多。其个体形态、菌落结构等用肉眼都不能观察到，尤其DNA、RNA结构、DNA的自我复制、遗传变异的概念和理论都比较抽象，因此教学过程中要重视习题课教学使基本理论、基本概念、试验方法及基本知识能得到进一步巩固。

3、 工业见习与课堂讨论

为了增强学生感性知识、提高对本门学科学习的兴趣与积极性、工业见习是非常必要的。在教学过程中安排2—3次工业见习（可与水污染控制工程课同时进行），并根据见习见闻，结合理论教学开展课堂讨论，以进一步培养学生发现问题、解决问题和动手能力。

4、 多媒体教学

按本课程的特点充分运用现代教育手段，将细菌个体形态、菌落特征、DNA、RNA、产能代谢、基因重组、生物技术等比较抽象和个体微小的形态制成图片或动画，运用CAI辅助教学或VCD、录像片等教学资料，扩大知识面给学生带来更广泛的信息与智慧，以期不断提高教学效果和教学质量。

5 、考试与毕业论文