水族科學(xué)與技術(shù)專業(yè)水生生物學(xué)課程教學(xué)改革

高小蟬， 任洪濤， 熊建利

(河南科技大學(xué) 動(dòng)物科技學(xué)院， 洛陽 471023)

水生生物學(xué)是高等院校水產(chǎn)養(yǎng)殖、水生生物學(xué)、海洋科學(xué)、海洋漁業(yè)資源、環(huán)境科學(xué)及水族科學(xué)與技術(shù)等專業(yè)必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。廣義上說，水生生物學(xué)是研究水中生活的各種生物生命活動(dòng)規(guī)律和控制利用的一門科學(xué)，范圍十分廣泛，包括水生生物的形態(tài)、分類、生理、生態(tài)和生化各個(gè)方面。水生生物學(xué)涉及面廣泛，主要介紹淡水水體和海洋中浮游植物、浮游動(dòng)物、底棲植物和底棲動(dòng)物的形態(tài)、分類、分布及生態(tài)意義[1]。該課程教學(xué)分理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)兩個(gè)部分，不但要求學(xué)生掌握水生生物學(xué)的基礎(chǔ)理論知識，而且要求學(xué)生在實(shí)踐環(huán)節(jié)理解基礎(chǔ)理論、訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)技能，以及培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)和分析解決問題的能力。但由于不同專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)不同，課程安排的傾向性也會有所差異。

根據(jù)我校水族科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的課程體系設(shè)置，水生生物學(xué)為專業(yè)基礎(chǔ)課程(2學(xué)分，理論課48學(xué)時(shí)，實(shí)踐課24學(xué)時(shí))。本文針對當(dāng)前理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)中存在的問題，提出改善的措施和方法，對理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行一些調(diào)整和改革。旨在培養(yǎng)具有較強(qiáng)實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識的水族科學(xué)復(fù)合型科技人才。

1 教學(xué)中存在的問題

1.1 教學(xué)內(nèi)容與之前所學(xué)的課程內(nèi)容重復(fù)，內(nèi)容陳舊

水生生物學(xué)教學(xué)內(nèi)容存在著與其他課程重復(fù)的現(xiàn)象。如在課程普通動(dòng)物學(xué)中，原生動(dòng)物的觀察作為其中一個(gè)實(shí)驗(yàn)，與水生生物學(xué)實(shí)驗(yàn)重復(fù)。另外，教材編寫往往需要編者很多年的積累，教材的改版及出版也需要時(shí)間，導(dǎo)致教材內(nèi)容往往比本學(xué)科的發(fā)展滯后。教材并不能很好地體現(xiàn)科學(xué)研究的最新進(jìn)展。學(xué)生在這種知識體系的教育之下，對該領(lǐng)域的了解會處于滯后的狀態(tài)。

1.2 教學(xué)內(nèi)容廣泛，微小及抽象的概念多，模式圖不生動(dòng)

水生生物學(xué)的內(nèi)容廣泛，很多水生生物由于其形態(tài)微小，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，比較抽象，在實(shí)際生活當(dāng)中不常見。而且，在教材中，圖片均為黑白色，沒有彩色圖。即使現(xiàn)在教學(xué)主要依靠多媒體，但由于對水生生物學(xué)某些研究還不太深入。收集到的少量彩色圖片也只能展示靜止和平面的形態(tài)結(jié)構(gòu)，真實(shí)結(jié)構(gòu)并不能得到很好的反映，容易導(dǎo)致學(xué)生對知識的理解不到位或不準(zhǔn)確。

1.3 教學(xué)形式單一

在整個(gè)教學(xué)過程中，以教師為主導(dǎo)，大部分時(shí)間是教師在講授，學(xué)生在聽。而該課程每章節(jié)的內(nèi)容基本都是形態(tài)結(jié)構(gòu)、分類和生態(tài)意義，內(nèi)容平鋪直敘，知識結(jié)構(gòu)和編寫邏輯單一。教師想把這些龐大的內(nèi)容都傾囊相授，內(nèi)容講解過細(xì)，但在長時(shí)間的灌輸式講授之下，學(xué)生的注意力明顯下降，導(dǎo)致其對本課程興趣的遞減。

1.4 實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容繁多，課時(shí)較少，學(xué)生參與性不強(qiáng)

我們一直使用王麗卿主編的《水生生物學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)》，該書內(nèi)容涉及較廣泛，內(nèi)容較多。而我們學(xué)校的實(shí)驗(yàn)課沒有單獨(dú)開課，只是依附于理論課中，且實(shí)驗(yàn)課比例較少，只占總課時(shí)的1/3。由于課時(shí)有限，水生生物學(xué)實(shí)驗(yàn)共8次，其中浮游植物3次、浮游動(dòng)物3次、底棲生物2次。主要內(nèi)容有：觀察藍(lán)藻、硅藻、甲藻、衣藻、金藻、黃藻、輪藻、綠藻門等浮游植物常見種類和細(xì)胞形態(tài)構(gòu)造；觀察橈足類、其他甲殼動(dòng)物等浮游動(dòng)物的形態(tài)特征和常見種類；觀察水生軟體動(dòng)物等底棲生物的形態(tài)特征及常見種類。這些實(shí)驗(yàn)都是驗(yàn)證型形態(tài)觀察和解剖實(shí)驗(yàn)，沒有設(shè)計(jì)型和綜合型的實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證型的實(shí)驗(yàn)課安排在學(xué)生對各個(gè)門的形態(tài)構(gòu)造學(xué)習(xí)之后，教師在實(shí)驗(yàn)課上再講解實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)步驟，最后學(xué)生再模擬觀察。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備中，學(xué)生并未參與，實(shí)驗(yàn)材料及試劑都是教師準(zhǔn)備，而且在實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生只要按照操作步驟觀察就行，不需要進(jìn)行太多的分析，實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果甚微。

1.5 標(biāo)本和設(shè)備不足

在我們的標(biāo)本庫構(gòu)建中，主要是一些價(jià)格比較低的觀賞魚，而其他一些價(jià)格高的、個(gè)體較大的、其他門類的水生動(dòng)物都十分缺乏，水生植物的標(biāo)本幾乎沒有。此外，觀賞魚大多個(gè)體鮮艷，用甲醛制成標(biāo)本之后，原本的顏色失去，有些結(jié)構(gòu)如魚鱗、魚鰭受到不同程度的損壞。

顯微鏡和體視鏡是水生生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中必需的儀器，由于學(xué)生對抽象的微小結(jié)構(gòu)認(rèn)識不足，在觀察時(shí)不能正確分辨每種結(jié)構(gòu)，因此需要教師的指導(dǎo)。學(xué)生在顯微鏡下都是獨(dú)立操作，有些結(jié)構(gòu)在指導(dǎo)時(shí)已經(jīng)偏離視野不能看到；另外，很多學(xué)生的問題都較類似，教師需要進(jìn)行重復(fù)性的指導(dǎo)，效率低下。

1.6 教學(xué)效果模糊，特別是實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果

水生生物學(xué)的考核成績主要以試卷成績?yōu)橹?占70%)，實(shí)驗(yàn)課成績占20%，平時(shí)成績占10%。試卷主要考核學(xué)生對基礎(chǔ)理論知識的掌握，而實(shí)驗(yàn)課成績是由學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告反映，實(shí)驗(yàn)報(bào)告的核心就是繪制所觀察到的水生生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)圖。這種考核標(biāo)準(zhǔn)使學(xué)生將精力集中在繪圖上，而忽視了對標(biāo)本觀察，而且還不能避免學(xué)生課后實(shí)驗(yàn)報(bào)告的抄襲等情況，不能準(zhǔn)確反映學(xué)生對實(shí)驗(yàn)技能的掌握程度，而且不利于學(xué)生能力的培養(yǎng)，對學(xué)生興趣的提高沒有明顯的作用。

2 課程改革措施

2.1 針對學(xué)生的培養(yǎng)計(jì)劃，熟悉學(xué)生先修課程的內(nèi)容，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

目前我校水生生物學(xué)課程開設(shè)對象為水族科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的二年級學(xué)生。學(xué)生已系統(tǒng)學(xué)習(xí)了普通動(dòng)物學(xué)和植物學(xué)課程，并且有比較扎實(shí)的動(dòng)物學(xué)基礎(chǔ)知識，因此粗略講述已經(jīng)在普通動(dòng)物學(xué)中講過的內(nèi)容，如原生動(dòng)物門、腔腸動(dòng)物門、環(huán)節(jié)動(dòng)物門、軟體動(dòng)物門、棘皮動(dòng)物門的主要特征，而著重講述這些門類的分類和生態(tài)意義；當(dāng)在普通動(dòng)物學(xué)和水生生物學(xué)兩門課程中講述同一門類但其代表種不同時(shí)，可適當(dāng)詳細(xì)講述。而水族科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的學(xué)生雖然學(xué)過植物學(xué)相關(guān)課程，但有關(guān)水生植物的背景知識非常有限，植物學(xué)中只有一章提到水生植物，且描述較概括，因此需要詳細(xì)講述植物學(xué)課程中沒有講述的其他內(nèi)容。綜上所述，將著重講述藻類和水生大型植物如藍(lán)藻門、硅藻門、金藻門、黃藻門、裸藻門、隱藻門、甲藻門、綠藻門、隱藻門、褐藻門、紅藻門、輪藻門、水生昆蟲、水生維管束植物等，將重點(diǎn)和難點(diǎn)設(shè)置在這些章節(jié)中。

同時(shí)，調(diào)整部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，避免與普通動(dòng)物學(xué)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容重復(fù)，如原生動(dòng)物的觀察和輪蟲的觀察等，在水生生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中就不再設(shè)置。

2.2 精心準(zhǔn)備課件，將本學(xué)科的最新進(jìn)展加入到課程的講授中

在備課時(shí)，要閱讀大量的相關(guān)文獻(xiàn)，特別是最近幾年在知名期刊上發(fā)表的相關(guān)文獻(xiàn)，準(zhǔn)備大量的科學(xué)素材, 把本學(xué)科的最新重大成果、發(fā)展趨勢及廣闊的應(yīng)用前景加入到課程的相關(guān)章節(jié)中。如將發(fā)表在美國PNAS上的論文“Cyanobacterial conversion of carbon dioxide to 2, 3-butanediol”加入到藍(lán)藻門的講述中，將轉(zhuǎn)基因藍(lán)藻作為新能源的意義以及應(yīng)用前景展示給大家[13]；將論文“Dynamics of mouth opening in hydra”中水?？趶堥_的機(jī)制研究加入到腔腸動(dòng)物門的講述中[14]；將論文“Enhanced antithrombotic effect of hirudin by bovine serum albumin nanoparticles”中水蛭素的抗血栓作用加入到環(huán)節(jié)動(dòng)物門的講述中[15]; 在甲藻門中，將論文“Efficient production of glycosylated cypridina luciferase using plant cells”中夜光藻的發(fā)光現(xiàn)象、與此相關(guān)的熒光素酶以及熒光素酶在生物發(fā)光酶聯(lián)免疫分析、遠(yuǎn)紅熒光成像、高通量篩選等生物化學(xué)和分子生物學(xué)中的應(yīng)用加入[16]。在褐藻門中，將論文“Brown algae (Phaeophyta) for monitoring heavy metals at the Sudanese Red Sea coast”引入，提出褐藻應(yīng)用于檢測重金屬[17]。不僅能夠開拓學(xué)生的視野，還可以增加學(xué)生對該課程甚至本領(lǐng)域的興趣。

2.3 改善傳統(tǒng)的教學(xué)模式，使教學(xué)形式多樣化

改善傳統(tǒng)的教學(xué)模式，不只是簡單的多媒體教學(xué)。利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對文、圖、聲、像等多種信息進(jìn)行綜合處理和控制，在多媒體教學(xué)中得以體現(xiàn)，增強(qiáng)教學(xué)的生動(dòng)性，豐富學(xué)生的感性認(rèn)識。教師在課外學(xué)習(xí)一些軟件，如 Flash 軟件或 VRML。可以將一些生物過程用 Flash 軟件做成動(dòng)畫，給學(xué)生更生動(dòng)的視覺效果；如將硅藻的形態(tài)結(jié)構(gòu)用動(dòng)畫的形式展示出來，學(xué)生能更加形象地理解上殼、下殼、相連帶、間生帶、隔片之間的關(guān)系。也可以通過 VRML構(gòu)建一種既形象、直觀又具有交互性的三維生物電子模型標(biāo)本進(jìn)行展示，加深他們對知識點(diǎn)的印象。同時(shí)，下載一些視頻，特別是一些專業(yè)的紀(jì)錄片視頻，如在學(xué)習(xí)其它甲殼類動(dòng)物這章時(shí)觀看紀(jì)錄片《奇形怪蟹》；學(xué)習(xí)棘皮動(dòng)物門這章時(shí)觀看紀(jì)錄片《生命的形狀7》；在學(xué)習(xí)的同時(shí)增加學(xué)生的興趣，在觀看完視頻后還可以讓學(xué)生加以討論，強(qiáng)化記憶。

2.4 調(diào)整理論課與實(shí)驗(yàn)課的課時(shí)比例，編寫實(shí)驗(yàn)教材，合理安排實(shí)驗(yàn)

水生生物學(xué)是實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，實(shí)踐課應(yīng)與理論課同樣重要。調(diào)整理論課與實(shí)驗(yàn)課的課時(shí)比例，將實(shí)驗(yàn)課的課時(shí)比例增大；根據(jù)該課程的課時(shí)，以及水族科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的需求，編寫自己的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，在教材附錄里列出專有名詞的解釋，以便沒有熟悉理論知識的同學(xué)有指示性地尋找所要觀察的結(jié)構(gòu)。并將每次較好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行積累，把這些圖片加入到實(shí)驗(yàn)教材中或者將這些視頻加入到課件中，向?qū)W生展示。

增加綜合型實(shí)驗(yàn)。如枝角類、橈足類形態(tài)結(jié)構(gòu)觀察的實(shí)驗(yàn)調(diào)整為綜合型實(shí)驗(yàn)，將枝角類和橈足類的增殖、形態(tài)結(jié)構(gòu)觀察以及魚類的養(yǎng)殖結(jié)合起來，讓學(xué)生從配制試劑、孵卵、顯微鏡觀察、養(yǎng)殖等整個(gè)過程中都參與進(jìn)來。增加水生維管束植物的實(shí)驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)室開放到大自然中，帶領(lǐng)學(xué)生到洛河邊、植物園等地采集標(biāo)本、觀察水生維管束植物的形態(tài)結(jié)構(gòu)、生態(tài)分布，并帶到實(shí)驗(yàn)室對其生物量進(jìn)行分析。在綜合實(shí)驗(yàn)過程中每個(gè)環(huán)節(jié)緊密聯(lián)系，任何一個(gè)環(huán)節(jié)的失敗都會導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)的失敗。不僅讓學(xué)生更深入地熟悉實(shí)驗(yàn)操作，增強(qiáng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，還能培養(yǎng)學(xué)生整體的科研思維和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲袘B(tài)度。

同時(shí)，減少實(shí)驗(yàn)課中教師講授的時(shí)間，給學(xué)生實(shí)驗(yàn)空出更多時(shí)間。并改變一些實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方法，比如在觀察軟體動(dòng)物和甲殼動(dòng)物時(shí)，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課時(shí)就把各個(gè)內(nèi)部器官解剖出來，分別貼在空白紙上，并標(biāo)出各個(gè)器官的名稱，然后將圖片拍下發(fā)給教師。不僅讓學(xué)生在課堂上就完成作業(yè)，還可以增加有些學(xué)生的興趣。

另外，將實(shí)驗(yàn)課與教師科研、學(xué)科競賽等聯(lián)系起來。在教師的科研項(xiàng)目或者SRTP、“大學(xué)生挑戰(zhàn)杯”等競賽中，感興趣的學(xué)生可以自己組團(tuán)形成科研小組，閱讀相關(guān)文獻(xiàn)，學(xué)習(xí)相關(guān)知識，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，采購實(shí)驗(yàn)材料，按照實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。通過系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，不僅鞏固了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能，了解了科研動(dòng)態(tài)，還能引導(dǎo)學(xué)生的創(chuàng)新性思維以及培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。

2.5 加強(qiáng)標(biāo)本庫的建設(shè)以及儀器建設(shè)

在科研或者實(shí)習(xí)的過程中，采集水生生物的標(biāo)本，同時(shí)鼓勵(lì)來自不同地區(qū)的學(xué)生在暑假時(shí)采集標(biāo)本，補(bǔ)充標(biāo)本庫，特別是一些具有地域特色的標(biāo)本。在標(biāo)本的制備中，可將維管束植物用真空干燥技術(shù)制成仿真植物，不僅可以保證其完整性，還可延長其保存時(shí)間；將不易保存的水生生物在培養(yǎng)過程中用照相機(jī)、攝像機(jī)等設(shè)備記錄其生長過程，獲得圖像、視頻等信息，還可以用黏土樹脂制成樹脂仿真標(biāo)本。同時(shí)建立水生生物保種室，分離和培養(yǎng)藻類、橈足類、枝角類等常見種類，保證實(shí)驗(yàn)材料的鮮活性。培養(yǎng)甲殼類、維管束植物等活體標(biāo)本，更形象、更直觀地展示其生活狀態(tài)，增加實(shí)驗(yàn)的真實(shí)性和趣味性。

配置數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)，對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)瀏覽和監(jiān)控，每位學(xué)生的觀察結(jié)果都可以放在投影屏上顯示，學(xué)生提出的共性問題教師可以一次解答，促進(jìn)了教師和學(xué)生之間的交流，極大地提高了教學(xué)效率。同時(shí)對制備好的標(biāo)本進(jìn)行拍照攝像，采集信息。

2.6 完善考核辦法，提高考核質(zhì)量

調(diào)整成績各部分的比例，增加實(shí)驗(yàn)課的比重，試卷成績占60%，實(shí)驗(yàn)課成績占30%，平時(shí)成績占10%。增加實(shí)驗(yàn)課考試，其中實(shí)驗(yàn)課成績(30分)由實(shí)驗(yàn)課考試成績(20分)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(10分)組成。實(shí)驗(yàn)課考核采用實(shí)驗(yàn)操作的方式進(jìn)行，隨機(jī)抽取實(shí)驗(yàn)進(jìn)行操作。熟悉實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)原理、操作熟練、繪圖結(jié)構(gòu)完整、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析正確的學(xué)生成績才算合格，能夠較全面地反映學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的真實(shí)水平。

3 教學(xué)效果

通過教學(xué)改革，學(xué)生對水生生物學(xué)的興趣大大提高，主動(dòng)關(guān)注相關(guān)網(wǎng)站、查閱文獻(xiàn)，視野得到拓寬。學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能顯著提高，對科學(xué)研究的參與性明顯增強(qiáng)，課后積極參加教師的科研項(xiàng)目，學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和科研態(tài)度也得到提高。同時(shí)，從試卷分析的情況來看，理論課的成績分布均呈正態(tài)分布，且不及格比例下降，說明此次教學(xué)改革取得了一定的效果。我們將根據(jù)水族科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的特點(diǎn)，繼續(xù)探索，進(jìn)一步改革，以達(dá)到培養(yǎng)水產(chǎn)行業(yè)復(fù)合型科學(xué)技術(shù)人才的教學(xué)目標(biāo)。