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环境工程微生物学
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spContent=《环境工程微生物学》为环境工程专业必修课,主要讲授微生物类群与细胞结构、微生物的生理生化、微生物的遗传变异、微生物生态、微生物对污染物的降解和转化、污染控制与资源化利用的基本原理和技术等内容。通过本课程的学习,使学生不仅具有扎实的微生物理论基础,而且具有利用微生物手段和技术初步解决轻工行业复杂环境工程问题的相关能力,增强学生的生态文明意识,培养学生的社会责任感。
—— 课程团队
课程概述

序号

教学内容

教学要求

 

课程思政

学时

教学方式

对应教学目标

(一)绪论

1、国内外微生物相关污染事件

2、微生物的特点

3、微生物的分类

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。

了解微生物在环境保护和环境治理中的双刃剑作用,强化生态文明意识,培养社会责任感。

2

讲授

习题作业

1

(二)病毒

1、病毒的一般特性和分类

2、病毒的形态和大小

3、病毒的繁殖

掌握病毒的特征、形态、分类以及结构组成;理解病毒的溶源性和噬菌体的繁殖过程。

通过“我眼中的新型冠状病毒”的小组展示,了解病毒引发疫情给国家及社会带来的影响,强调民族凝聚力的重要性。

2

翻转课堂

 

1

(三)原核微生物

1、细菌

2、放线菌

3、蓝细菌

掌握细菌、放线菌和蓝细菌的细胞形态、菌落特征、繁殖方式以及生理生化等特点;了解它们在环境工程中的作用;理解蓝细菌对环境与人类的正面及负面效应。

通过介绍“2007年太湖蓝藻爆发”事件的原委,理解致其爆发的根本原因,强调工业发展与环境保护的平衡关系,增强生态文明意识。

6

讲授

课后作业

课堂讨论

1

(四)真核微生物

1、藻类

2酵母菌

3、霉菌

掌握藻类的基本特征以及各分类的特点,理解藻类的正面及负面效应;掌握酵母菌、霉菌以及大型真菌的细胞结构、菌落特征、繁殖方式、生理生化以及培养特征;理解它们在环境工程中的作用。

理解藻类、酵母菌以及霉菌在环境中的正、负面效应,强调合理利用微生物在环境工程中的重要性。

6

讲授

习题作业阶段测试

1

(五)原生动物及微型后生动物

1、原生动物基本特征

2、原生动物分类

3、原生动物在污水处理中的作用

4、微型后生动物

了解原生动物的基本特征、营养类型及各分类原生动物的形态、繁殖、生活习性等特点;掌握它们在污水处理中的作用;了解微型后生动物的形态、繁殖等特点,理解它们在污水处理中的作用。

 

4

讲授习题作业

 

12

(六)微生物的生长繁殖与生存因子

1、微生物的营养

2、微生物的代谢

3、微生物的生长

4、环境因子对微生物生长的影响

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;掌握单细胞微生物的生长曲线和在污水处理中的应用;理解辐射、超声波、重金属、抗生素等环境因子对微生物生长的影响机制。

通过对超级细菌的产生及危害的讨论,理解微生物的抗性可能的危害,强调合理利用微生物在生活中的重要性,强化合理利用微生物技术的意识。

8

翻转课堂

123

(七)微生物遗传与变异

1、微生物的遗传

2、微生物的变异

3、基因重组

理解微生物的遗传物质、导致微生物突变的化学机制;了解杂交方法和PCR技术在环境保护中的应用;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境工程中的应用;能够通过查阅文献,了解最新微生物分子生物学技术在环境工程中的应用。

通过查找文献、查阅图书等资料,了解微生物学新技术,发现环境领域新问题,进行小组展示,强化自主学习能力,理解利用新技术解决新问题的重要性,培养社会主义接班人的责任感。

2

翻转课堂

 

23

(八)微生物生态

1生态系统

2水体自净

3水体富营养化

4水体卫生学

理解生态系统和微生物生态的定义;了解微生物在不同生态系统中的分布特点;掌握水体自净过程和污染水体的指标;掌握水体富营养化的定义及标准;了解水体卫生学。

通过介绍生态环境部《2020年水污染防治攻坚战,生态环境部准备这样打……》的报告,增强合理利用微生物技术提高保护水环境的意识。

2

案例教学

讲授

习题作业

12

(九)微生物在环境物质循环中的作用

1、碳循环

2、氮循环

3、硫循环

4、磷循环

5、铁、锰的循环

理解微生物在有机物污染物和无机污染物净化中的作用;掌握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;结合轻工行业废水的微生物处理工艺,理解参与含碳物质转化的微生物、纤维素、半纤维素、蛋白质和有机磷化合物的转化过程;理解硝化作用、反硝化作用及固氮作用中的微生物原理。

介绍“双碳”布局,理解碳达峰和碳中和对实现生态文明建设的重要性,对中华民族永续发展和构建人类命运共同体的重要性,坚定做合格环保人的信心。

6

案例教学

讲授

习题作业

2

(十)水环境污染控制与治理的生态工程及微生物学原理

1、污、废水生物处理中的生态系统

2、有机废水的微生物处理

3、活性污泥膨胀和控制对策

 

了解污、废水生物处理生态系统;掌握好氧活性污泥、好氧生物膜法、厌氧活性污染以及厌氧生物膜法的微生物原理;理解污水处理运行过程中异常现象的处理和对策;掌握硫酸盐废水的微生物处理和光合细菌处理高浓度废水的方法。

 

6

案例教学

讲授

习题作业

2

(十一)污废水深度处理和微污染源水预处理的微生物学原理

1、微污染水源水预处理中的微生物学问题

2、饮用水的消毒及其微生物学效应

3、污、废水生物深度处理脱氮、除磷与微生物学原理

了解废水深度处理的意义、水体污染源的污染物、水消毒的重要性,微污染水源水微生物预处理,掌握微污染水源水预处理的微生物群落、水的消毒方法;掌握脱氮除磷的微生物原理及工艺。

 

4

 

讲授习题作业

 

 

2


授课目标


通过本课程的学习,使学生具备下列能力:

1)掌握微生物生理生化、遗传变异以及生态特征等基础知识,能够识别具体环境工程问题,特别是轻工行业污染问题中制约微生物生长、繁殖与功能的环境及生物因素;

2)掌握微生物技术在污染控制与资源化利用中基本原理,能够在工程设计中合理利用微生物手段和技术,初步解决轻工行业复杂环境工程问题;

3)能够通过多种手段获取环境工程微生物学领域新进展,及时了解其所面临的新问题和新技术,增强利用微生物新技术解决轻工行业复杂环境问题的重要性与必要性。

成绩要求

对应毕业要求

课程目标

考核内容

评价依据

评价环节

总分

习题作业

阶段测试

课堂讨论

期末考试

2.2

1)掌握微生物生理生化、遗传变异以及生态特征等基础知识,能够识别具体环境工程问题,特别是轻工行业污染问题中制约微生物生长、繁殖与功能的环境及生物因素

微生物营养、生理、遗传、形态结构等基本特性及其影响因素

20

2

 

18

40

4.1

2)掌握微生物技术在污染控制与资源化利用中基本原理,能够在工程设计中合理利用微生物手段和技术,初步解决轻工行业复杂环境工程问题

微生物降解污染物的原理、微生物降解污染的影响因素、不同微生物在环境工程中的应用、相关工艺特点

16

 

 

30

46

12.1

3)能够通过多种手段获取环境工程微生物学领域新进展,及时了解其所面临的新问题和新技术,增强利用微生物新技术解决轻工行业复杂环境问题的重要性与必要性。

能够通过查阅文献和相关资料,了解微生物学新技术,发现环境领域新问题

 

 

2

12

14


课程大纲
预备知识

环境工程专业导论、环境生态学

参考资料

1、《环境工程微生物学》 周群英、王士芬编著 高等教育出版社 第四版

2、《环境工程微生物学》 周群英、王士芬编著 高等教育出版社  第三版

3、《环境工程微生物学》 李建政主编 化学工业出版社

4、《环境微生物学》 赵开弘主编  华中科技大学出版社