基于水产养殖现状的水生生物学课程教学改革与探索


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摘要:水产养殖业普遍存在水质恶化、水产品品质下降等问题,而水生大型植物净化修复水质能力强、无二次污染,亟须提高水产养殖学本专科生的水生大型植物知识技能水平。笔者通过在水生生物学课程教学过程中增加水生大型植物的分配比重、实践环节以及配套的教学模式改革,极大增强了学生的水生大型植物理论基础知识和实践动手能力,为解决水产养殖业问题和快速发展“养殖-种植型”复合农业模式培育了理论知识扎实、技术过硬的专业人才。

关键词:水生生物学;水生大型植物;水产养殖学;教学改革与探索

中图分类号:G642.0     文献标志码:A     文章编号:1674-9324(2015)22-0080-03

水生生物学(Hydrobiology)是高等院校水产养殖、水族科学与技术、水环境监测与保护、环境科学与工程、水域景观、海洋渔业、淡水渔业和水生生物学等专业学生必修的一门重要学科基础课[1-3]。该课程系统地讲授水体中生物包括浮游生物、底栖动物、周丛生物、水生大型植物和鱼类等的形态学、分类学以及生态学知识,是研究水环境中生命现象和生物学过程规律的一门学科,它涵盖了陆水生物学和海洋生物学两门学科的内容[4]。河南师范大学水产养殖专业水生生物学教学历史悠久,经过几代人的不懈努力积累了丰富的理论教学经验和宝贵的实验教学资源。现如今我国水产养殖业发展迅速,水产养殖总量长期稳居世界首位,而池塘养殖是我国最主要的养殖方式[5]。高密度、高投饵的集约化池塘养殖带来的水质恶化、资源浪费、水产品质量下降等问题,严重影响我国水产养殖业健康、稳定和可持续发展[6-8]。而水生大型植物对养殖水体水质具有显著的净化修复作用[9,10]。因次,为了适应生态养殖和健康养殖的需要,亟须从传统的以水产饵料生物为主的水生生物学教学向以生态健康渔业为目的的水生生物学改革。

一、水生生物学课程水生大型植物教学存在的问题

(一)缺乏合理的理论和实验教材

目前国内的《水生生物学》教材主要面向水产养殖学专业的本专科生编写,如梁象秋[11]和赵文[12]编著的本科《水生生物学》理论教材,以及王和蔼[13]和孙成渤[14]编著的高职《水生生物学》理论兼实验教材课程,以及赵文[15]和王丽卿[16]分别编著的本科《水生生物学(水产饵料生物学)实验》和《水生生物学实验指导》实验教材,这些教材都偏重于浮游植物、浮游动物和底栖动物的形态学与分类学知识,仅少部分涉及到水生大型植物知识(理论知识<9%,实验知识<12%;表1),难以培养水产养殖学专业本专科生足够的水生大型植物理论知识和技能。长期以来,适合于现代生态渔业、健康渔业以及“养殖-种植型”复合农业发展模式的高等院校水产养殖专业本专科生的水生生物学教材的匮乏,严重制约了水产养殖业的健康生态可持续发展。

(二)缺乏足够的实践

该课程是一门应用性极强的学科,且生物物种种类繁多、形态和分类特征庞杂详尽,知识结构单一、缺乏主线[17]。尽管随着科技进步,水生生物学教师也积极主动地改进了教学手段和方法,但大多局限在多媒体教学和标本观察上,学生很难有大批量的野外实践机会。这非常不利于本专科生学习水生大型植物知识和技能,这是因为与浮游动植物和底栖动物相比,水生大型植物体型大且很难完好保存。而用作主要教学工具的水生大型植物传统标本和现今流行的现代数字标本有着各式各样的不足:首先传统标本采集且制作较陆生植物标本所花费的精力、时间和成本要多得多,且很多时候要潜入水底,因而大多数标本包含物种不全,且规格有限制(16开台纸),而且很难保持原有的色泽[18];而现代数字植物标本解决了传统植物标本物种少且难以保持原有色泽等缺点,但是很难保持植物体原形或基本特征,且不能通过触觉和味觉进行辨别,也不能直观反映植物的大小和尺寸[19]。此外,二者大多静止而是某一特定形态,难以全面还原水生大型植物的野外状态。这是因为水生大型植物是一个生态学概念,包括挺水植物、浮叶植物、漂浮植物和沉水植物四个生活型,在不同营养水体、不同水深、不同生长阶段会发生显著的形态变化和净化水体效果差异[10,20-23]。因而现有的教学手段和方法很难满足学生对水生大型植物形态特征、分类知识以及功能特征的学习,不能真正认识分辨水生大型植物,更难以在生产实践中灵活应用。

(三)缺乏应用方面的考核

课程考核是检验教师的“教”和学生的“学”两方面效果的重要手段和依据,同时也为改进教学方法、提高教学质量提供反馈信息。以往水生生物课程考核甚至包括实验课程以试卷成绩为主,强调卷面成绩(占总成绩的80%)[17],不注重学生的课堂表现、实验室操作动手能力以及课外实践,这可能与传统的教学模式密切相关,由于缺乏足够的实践,学生没有真才实学,又要满足现有的教学考核目标,只能采取“教师如何讲,学生如何考”的考核方式,但是这种“应试式”评价标准不仅难以调动学生的学习积极性与主动性,也难以达到水产养殖学专业本专科培养目标。

二、水生生物学课程教学改革目标

高等院校水产养殖学专业的水生生物学课程改革,一定要适应水产养殖行业发展、科研和生产需要,培养从事水产学科研究、生产、水域生态系统管理等相关领域的专业技术人才。尤其水生大型植物方面的知识和技能,通过该课程的学习,培养学生用科学的观念认识水生大型植物与水环境的关系;掌握不同生活型水生大型植物的形态特征、生活习性、生态功能以及生物分类的基本原理与方法,熟悉常见指示物种、水产养殖饲料及净化水质优势种的识别与鉴定;初步学会运用所学知识开展健康生态渔业养殖模式和水产环境基础研究。

三、水生生物学课程水生大型植物教学改革措施

(一)结合教材完善水生大型植物教学体系

目前,尚无适合目前水产业发展瓶颈的无二次污染的生物治理手段——水生大型植物——的本专科水生生物学课程教材。笔者在课程教学过程中选用本科生教学用的赵文[12,15]编写的《水生生物学》和《水生生物学(水产饵料生物学)实验》教材,结合梁象秋[11]编写的用于本科生教学的《水生生物学》和研究生常用的中国科学院水生生物研究所刘建康院士等[24]编著的《高级水生生物学》,以及笔者在水生大型植物生理生态领域已有的科研实践知识技能和水产养殖业现状,完善该课程的授课讲义,如:补充完善了水生大型植物的四个生活型的形态特征(是否接触底泥、是否伸出水面、是否自由漂浮等)、常见种类(芦苇、睡莲、浮萍、金鱼藻等)以及其适应水生境的繁殖特征(出芽、冬芽、断枝、匍匐茎、种子等)、生理形态特征(碳物质含量、株高、叶面积、叶形态)和生物力学(抗拉性能和抗弯性能)的适应能力[25-28],增设了水生大型植物不同生活型(凤眼莲/菱-菹草/金鱼藻/单果眼子菜/微齿眼子菜/狐尾藻)茎/叶柄徒手切片实验、常见水生大型植物茎面积和叶面积的测定方法等理论知识、科研前沿及实验内容,这在很大程度上生动形象地让本科生学习认识了不同生活型的适应特征、种间形态组织结构等差异以及净化水质功能、提供避难所和繁殖场地等渔业功能。通过将水生生物学课程的水生大型植物这部分知识和技能充分系统生动形象地传授给水产养殖学专业的本科生,最终实现水产养殖学专业本科生培养目标,同时为彻底解决目前水产养殖业的环境恶化、低品质产品等问题以及快速发展“养殖-种植型”复合农业模式输入理论知识扎实、技术过硬的专业人才。

(二)改进教学模式强化实践环节

突破传统教学模式,将教师的“填鸭式”教学演变为“开放互动式”教学模式或“以学生为主”的学习型课堂[29,30]已成为高校教学方法改革的一项重要内容。在笔者课堂上,也充分体现这一点,比如:通过超市和花鸟市场常见的富贵竹及乡村生活中柳树扦插成活方式导入水生大型植物最主要的繁殖方式-断枝繁殖方式的因子,将广西红树林急剧衰退和咸水鸭过度放养新闻视频播放,启发学生思考二者关联,结合经典研究成果冬芽或种子埋藏深度与其被水禽摄食的几率和萌发率均呈反比[31],引导学生在以后的生产实践中根据周边环境寻找合适的深度和埋藏方式。此外,笔者在课程讲授中鼓励学生通过大学生创新创业项目、专业实习、毕业论文、社会实践等方式参与教师的科研项目和企业单位生产实践中,真正地将课堂学到的水生大型植物的净化水质功能、栖息地和繁殖场所等渔业生态功能灵活应用到生产实践和科研工作中。

(三)调整完善考核评价体系

水生生物学课程是一门应用性极强的学科,且生物物种种类繁多、形态和分类特征庞杂详尽,知识结构单一、缺乏主线,因而,要加大实践环节考核比重,降低卷面成绩比重。如:增加平时成绩为40%或50%,主要包括课堂提问和回答问题能力、实验动手操作能力、创新创业项目中的贡献、专业生产实习、相关社会实践等方面表现,降低卷面成绩为60%或50%,包括实验报告、期末考试试卷等书面成绩;增加综合应用和实践题型。同时,笔者增加水生大型植物分配比例,理论课程分值由不足10%增加到20%,实验课程分值由不足12%增加到30%。最终将该课程考核评价体系打造成全面考查水产养殖学专业学生对水生生物学课程基本理论知识的理解、掌握、综合运用和系统分析问题的能力。此外,在原有试题库基础上,补充完善了水生大型植物方面知识。考试内容的多样化,有效地促进了学生学习的主动性和积极性,也避免了以往有些学生不重视平时学习,孤注一掷寄希望于期末理论考核成绩;调整完善后的考核评价体系,提高了学生学习每一个教学环节的积极性,也增加了他们的水生大型植物的知识储备和技能掌握。

四、结语

总之,基于水产养殖学专业本科生培养目标、水产养殖业现状、水生大型植物的渔业生态功能和现代“养殖-种植型”复合农业模式的要求,通过对水生生物学课程体系结构、教学手段方法、考核评价体系等方面的教学改革,有效地提高了本科生的学生学习的主观能动性,提高了教学质量,扩大了水生大型植物的理论知识基础和技能掌握,在很大程度上培养了学生对目前水产养殖业发展瓶颈解决方法的认识思考能力、科研实践与思维创新能力。

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