研究型教學(xué)在水生生物學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

蔣忠冠, 周立志, 周忠澤

(安徽大學(xué) 資源與環(huán)境工程學(xué)院， 合肥 230601)

在高等教育中，教學(xué)與科研是相輔相成的，培養(yǎng)研究型創(chuàng)新性人才是當(dāng)前大學(xué)的重要教學(xué)目標(biāo)之一，國內(nèi)大量的綜合性大學(xué)亦致力于將高校建立為研究型大學(xué)[1]。在此背景下，大量高校教師和管理者提出引入歐美國家“研究型教學(xué)”的理念。教育部在2005年出臺的《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)高等學(xué)校本科教學(xué)工作的若干意見》中明確指出，為了提高大學(xué)生的創(chuàng)新能力，高校要積極推動并實(shí)施研究型教學(xué)[2]。然而，如何在各類課程中有效應(yīng)用和實(shí)施研究型教學(xué)，是高校工作者共同關(guān)注和探索的難題。

水生生物學(xué)是研究水生生物與水環(huán)境之間的相互關(guān)系，探討水環(huán)境中的生命現(xiàn)象和生物學(xué)規(guī)律的學(xué)科[3]。傳統(tǒng)水生生物學(xué)研究內(nèi)容包括形態(tài)、分類、生理和生態(tài)四大部分，偏向于生物學(xué)的范疇。為了更好地保護(hù)水體生態(tài)健康、科學(xué)利用水生生物資源，現(xiàn)代水生生物學(xué)趨向于研究水生生物與水環(huán)境之間的關(guān)系及其在水域生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能中所起的作用，越來越突出其生態(tài)學(xué)意義。水生生物學(xué)也成為生態(tài)學(xué)專業(yè)的重要核心課程之一，越來越受到高等院校的重視。筆者結(jié)合近幾年水生生物學(xué)的教學(xué)實(shí)踐，就研究型教學(xué)在水生生物學(xué)課程教學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行了初步探索。

1 研究型教學(xué)的內(nèi)涵

通常的教學(xué)主要以教師、教材和課堂為中心，教師是教學(xué)活動的絕對主導(dǎo)者，學(xué)生只是知識的被動接受者[4]。在這個(gè)過程中，學(xué)生僅僅鍛煉了理解(Understand)、記憶(Remember)和應(yīng)用(Apply)的簡單思維過程，是有限知識的簡單傳遞，學(xué)生的積極性、主觀能動性和創(chuàng)造性均得不到很好的調(diào)動。研究型教學(xué)要求受教育者能進(jìn)行知識體系的重建，教師從知識的傳輸者變?yōu)橹笇?dǎo)者，學(xué)生從知識的被動接受者變?yōu)橹R的主動構(gòu)造者[5]。研究型教學(xué)強(qiáng)調(diào)“授之以魚”不如“授之以漁”，重視知識構(gòu)建、專注知識產(chǎn)生的過程[6]，能全面開發(fā)學(xué)生分析(Analyze)、判斷(Evaluate)和創(chuàng)造(Create)的復(fù)雜思維過程[7]。研究型教學(xué)在知識傳授的基礎(chǔ)上，將學(xué)習(xí)、研究、實(shí)踐有機(jī)地結(jié)合以引導(dǎo)學(xué)生高度參與，并且創(chuàng)造性地運(yùn)用知識，自主發(fā)現(xiàn)問題、研究問題和解決問題，在研討中積累知識、培養(yǎng)能力和鍛煉思維[8]。

2 水生生物學(xué)研究型教學(xué)的必要性

傳統(tǒng)的水生生物學(xué)教學(xué)在夯實(shí)水生生物形態(tài)鑒定和系統(tǒng)分類的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步要求學(xué)生了解各類水生生物的生長、繁殖、行為和生態(tài)特征，偏向生物學(xué)科的范疇。然而，隨著水生生物學(xué)近百年的發(fā)展，它已經(jīng)成為一門涉及生物、生態(tài)、水產(chǎn)、環(huán)境和能源等多領(lǐng)域多學(xué)科交叉的綜合性科學(xué)[9]。水生生物學(xué)的前沿和熱點(diǎn)囊括了水生生物多樣性的保護(hù)、水產(chǎn)動物的遺傳選育、水生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)治理和能源藻的開發(fā)利用等。水生生物學(xué)已經(jīng)從一門基礎(chǔ)理論學(xué)科變?yōu)橐婚T研究型、應(yīng)用型學(xué)科。這就要求學(xué)生在掌握水生生物學(xué)基礎(chǔ)理論知識的同時(shí)，通過廣泛涉獵文獻(xiàn)、專著書籍和相關(guān)網(wǎng)站的方式了解學(xué)科前沿和熱點(diǎn)，關(guān)注生態(tài)、環(huán)境、資源、能源、水產(chǎn)相關(guān)的科學(xué)問題，并積極思考勇攀科研高峰。在本學(xué)科實(shí)施研究型教學(xué)可以更好地為水生生物學(xué)及相關(guān)領(lǐng)域提供更多的研究型創(chuàng)新性的人才儲備。

3 水生生物學(xué)研究型教學(xué)的基本策略

3.1 前沿?zé)狳c(diǎn)研究的引入

在水生生物學(xué)課程的講授過程中，可以有意識地添加相關(guān)章節(jié)內(nèi)容的研究前沿或熱點(diǎn)。這些前沿和熱點(diǎn)可以通過兩種方式引入到課程教學(xué)中，一種是以“開胃菜”的方式放在課程內(nèi)容之前，另一種是作為“彩蛋”放在知識點(diǎn)后面。作為“開胃菜”的研究可以是具體的研究項(xiàng)目報(bào)告，也可以是已經(jīng)發(fā)表的相關(guān)領(lǐng)域的文獻(xiàn)資料；而放在知識點(diǎn)后面的“彩蛋”，一般是針對該具體方向的最新研究成果。在教學(xué)活動中引入前沿和熱點(diǎn)的研究項(xiàng)目以及發(fā)表的論文不僅是對水生生物學(xué)基礎(chǔ)理論知識的實(shí)時(shí)更新和升華，也能方便學(xué)生有針對性地學(xué)習(xí)課程內(nèi)容，并積極思考能在哪些方面提出問題以推動學(xué)科的進(jìn)一步發(fā)展。

例如，在講到底棲動物章節(jié)的時(shí)候，引入“滇池大型無脊椎動物的群落演變與成因分析”的研究作為“開胃菜”，通過解析滇池生境破壞、水質(zhì)惡化條件下底棲動物群落的響應(yīng)讓學(xué)生了解底棲動物在水質(zhì)健康評價(jià)中的“指示種”作用。學(xué)生也會進(jìn)一步思考底棲動物包括哪些類群，哪些對水質(zhì)變化比較敏感，哪些是耐污種，它們的形態(tài)、生理和生態(tài)學(xué)特征如何，與環(huán)境因子有怎樣的關(guān)系。在“開胃菜”的引導(dǎo)下，帶著這些問題學(xué)習(xí)，學(xué)生能更加主觀能動地?cái)z取更多信息，自我構(gòu)建知識體系，并積極思考構(gòu)建的知識能夠從哪些方面進(jìn)一步深入研究，或能解決哪些現(xiàn)實(shí)問題。

3.2 啟發(fā)式引導(dǎo)

水生生物學(xué)課程不僅囊括了對浮游動植物、底棲動物、魚類、水生植物、周叢生物等水生生物的認(rèn)識和了解，也涵蓋了生態(tài)、環(huán)境、水產(chǎn)和能源相關(guān)科學(xué)問題的解析。啟發(fā)式引導(dǎo)要求在教師的啟發(fā)和引導(dǎo)下，學(xué)生根據(jù)已有知識、直接或間接經(jīng)驗(yàn)，自由地探索、質(zhì)詢，實(shí)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的過程。這要求教師能在教學(xué)過程中及時(shí)拋出問題，并循循誘導(dǎo)，讓學(xué)生在抓取必要的相關(guān)知識點(diǎn)的同時(shí)，通過分析(Analyze)、判斷(Evaluate)和創(chuàng)造(Create)的復(fù)雜思維過程嘗試解決問題。啟發(fā)式引導(dǎo)除了要善于提出問題外也要求能夠引導(dǎo)學(xué)生“結(jié)果導(dǎo)向”地參與學(xué)習(xí)。例如，同樣讓學(xué)生看一本書，如果引導(dǎo)和要求學(xué)生看完后要講給其他人聽，學(xué)生在看書的過程中吸取和思考的內(nèi)容則會多很多。

以藻類多樣性和生態(tài)特征的講解為例，首先拋出水華引起水質(zhì)惡化、水源地破壞、超市純凈水搶售一空的問題，讓學(xué)生思考是什么引起水華，怎樣有效防治水華的暴發(fā)。學(xué)生在了解到是水體營養(yǎng)鹽超標(biāo)、藍(lán)綠藻瘋狂生長引起后，進(jìn)一步讓學(xué)生提出遏制藍(lán)綠藻瘋狂生長的辦法。此時(shí)學(xué)生會有目的地去學(xué)習(xí)藻類的生態(tài)特征及其與水環(huán)境之間的相互依存關(guān)系，并提出控制水體氮磷的解決方案。此時(shí)，進(jìn)一步指出在實(shí)驗(yàn)條件下營養(yǎng)鹽水平很高水華卻未能暴發(fā)[10]，讓學(xué)生再次探究原因，引導(dǎo)他們了解實(shí)驗(yàn)條件下藻類的多樣性較低造成藻種傳代的局限性，吸引學(xué)生全面學(xué)習(xí)藻類多樣性的知識。

3.3 開放互動式研討

研究型教學(xué)中的師生互動有助于學(xué)生對基本概念、基本理論、基本方法的理解和掌握[11]。這種互動主要可以通過兩種模式來實(shí)現(xiàn)，一種是“蘇格拉底式的研討和評判”，另一種是“無領(lǐng)導(dǎo)小組討論”?！疤K格拉底式的研討”主要讓學(xué)生先提出自己的觀點(diǎn)或理論，教師負(fù)責(zé)質(zhì)詢和評判，通過多回合的研討或?qū)υ醯挠^點(diǎn)理論進(jìn)行反復(fù)修正并逐漸趨于完善，或最終證實(shí)原初的理論是個(gè)偽命題并重新提出新的假設(shè)再行論證?！盁o領(lǐng)導(dǎo)小組討論”則是在學(xué)生自組織的條件下針對某一議題開展廣泛的討論，提出解決或?qū)嵤┑姆桨?，討論過程中充分鍛煉學(xué)生的組織、構(gòu)思、解析和邏輯思維能力，并整體了解他們對知識點(diǎn)的掌握情況?！疤K格拉底式的研討”可以針對某種具體的知識點(diǎn)或概念，而“無領(lǐng)導(dǎo)小組討論”可以全面反映學(xué)生對某章或某類知識點(diǎn)的掌握和靈活運(yùn)用情況。

例如在講到魚的概念的時(shí)候讓學(xué)生自己先來定義什么是“魚”，有人可能會講“生活在水里的動物是魚”。此時(shí)，提出螺蚌生活在水里，但它們不是魚。于是，學(xué)生會進(jìn)一步修正為“身體被鱗片、生活在水里的脊椎動物是魚”。此時(shí)，進(jìn)一步提出水蛇這一反例。至此，學(xué)生會進(jìn)一步謹(jǐn)慎定義為“身體被鱗片、用鰭游泳、用鰓呼吸、終生生活在水中的脊椎動物是魚”。通過這種“蘇格拉底式的研討”，學(xué)生主觀能動性得到了很好地調(diào)動，并且能更加精確地掌握具體知識點(diǎn)。同樣，在講完魚類部分后讓學(xué)生進(jìn)行“無領(lǐng)導(dǎo)小組討論”，探討河流筑壩對魚類群落結(jié)構(gòu)的影響。不僅可以充分鍛煉學(xué)生觀察力、思考力、分析力、判斷力、組織力以及表達(dá)力等，還能全面了解他們對魚類種群生長、繁殖、攝食、洄游以及群落多樣性的掌握情況。

3.4 課堂教學(xué)與實(shí)習(xí)實(shí)踐相結(jié)合

水生生物學(xué)除基礎(chǔ)理論知識外，也有較強(qiáng)的實(shí)踐性和應(yīng)用性。通過水生生物學(xué)的研究型教學(xué)，讓學(xué)生在掌握基礎(chǔ)理論知識的同時(shí)，也能夠在一定程度上獨(dú)立開展項(xiàng)目研究工作，真正做到理論和實(shí)踐相結(jié)合。這就需要在課堂教學(xué)活動中強(qiáng)調(diào)各知識點(diǎn)在實(shí)踐中的應(yīng)用意義，并積極引導(dǎo)學(xué)生善于發(fā)現(xiàn)問題、能提出并細(xì)化研究方案。此外，在課堂教學(xué)活動中也不可忽視對具體研究方法和操作手段的講解。例如，對各類水生生物調(diào)查的周期、頻率以及強(qiáng)度要有細(xì)致的講析，對各種采樣工具及其工作原理包括適宜的生境類型也要有所介紹，方便學(xué)生在實(shí)習(xí)實(shí)踐中上手。同時(shí)，應(yīng)全面安排相應(yīng)的實(shí)習(xí)實(shí)踐項(xiàng)目對所學(xué)理論知識進(jìn)行整合應(yīng)用，在實(shí)習(xí)實(shí)踐基地開展相應(yīng)的水生生物學(xué)調(diào)查研究工作，在梳理回顧理論知識的同時(shí)全面鍛煉動手能力。

例如課堂教學(xué)講到底棲動物分類的知識時(shí)，學(xué)生往往會覺得枯燥晦澀。首先可以強(qiáng)調(diào)目前底棲動物分類人才短缺的現(xiàn)狀，大量環(huán)評、水體修復(fù)評估的項(xiàng)目給出高額的看樣費(fèi)用卻找不到專業(yè)的分類人才，以突顯底棲動物理論分類知識的重要實(shí)踐應(yīng)用價(jià)值。在具體講授時(shí)也要穿插介紹在項(xiàng)目研究中底棲動物分類鑒定的具體操作方法和注意事項(xiàng)，例如搖蚊的幼蟲要進(jìn)行裝片觀察、軟體動物的死殼不計(jì)數(shù)等。同樣，筆者所在生態(tài)學(xué)專業(yè)安排每屆學(xué)生進(jìn)行升金湖實(shí)習(xí)以及巢湖實(shí)踐，在實(shí)習(xí)和實(shí)踐過程中，除讓學(xué)生操作和演練水生生物學(xué)調(diào)查和研究方法外，也會進(jìn)一步研討和回顧課堂教學(xué)中講析的理論知識，做到理論和實(shí)踐相結(jié)合。

3.5 本科生導(dǎo)師制與大學(xué)生科研訓(xùn)練計(jì)劃

研究型教學(xué)的徹底實(shí)施有賴于學(xué)生能夠在接受本科教育的同時(shí)接受一定意義上的科研鍛煉，本科生導(dǎo)師制與大學(xué)生科研訓(xùn)練計(jì)劃的提出和有效實(shí)施將研究型教學(xué)往前推了重要一步。美國是國際上最早推動本科生導(dǎo)師制和本科生科研訓(xùn)練計(jì)劃的國家，早在1969年麻省理工學(xué)院就設(shè)立了“擴(kuò)大本科研究機(jī)會計(jì)劃”，以資助本科生參與教師的研究項(xiàng)目。20世紀(jì)90年代以后，世界各國研究型大學(xué)支持本科生參與科學(xué)研究的項(xiàng)目越來越多。學(xué)生既可以參與教師的課題項(xiàng)目，以研究助理的方式培養(yǎng)科研素養(yǎng)；也可以由學(xué)生自己提出項(xiàng)目方案，向?qū)W校提出研究資金申請，立項(xiàng)后在老師的指導(dǎo)下完成科研項(xiàng)目。學(xué)生的科研成果除通過發(fā)表文章體現(xiàn)外，也能有相關(guān)的學(xué)分進(jìn)行認(rèn)定[12]。這樣，本科生在一定程度上可以像研究生一樣參與甚至主導(dǎo)科學(xué)研究。

筆者所在學(xué)校的生態(tài)學(xué)專業(yè)從2014級開始就實(shí)行了本科生導(dǎo)師制與大學(xué)生科研訓(xùn)練計(jì)劃。以2014級本科生為例，共有3個(gè)學(xué)生選擇筆者作為本科生導(dǎo)師。他們對水生生物學(xué)產(chǎn)生了濃厚的興趣，且都立志考研深造，希望能夠從事水生生物學(xué)相關(guān)的研究工作。目前，這3位本科生組建團(tuán)隊(duì)，成功申請經(jīng)費(fèi)并立項(xiàng)大學(xué)生科研訓(xùn)練計(jì)劃“圍網(wǎng)養(yǎng)殖對華陽河湖群魚類群落結(jié)構(gòu)和功能的影響”。經(jīng)過周年的季度野外調(diào)查和實(shí)驗(yàn)室分析，他們撰寫CSCD中文核心文章3篇，其中2篇已發(fā)表在《水產(chǎn)學(xué)報(bào)》和《生態(tài)學(xué)雜志》。通過本科生導(dǎo)師的指導(dǎo)以及大學(xué)生科研訓(xùn)練計(jì)劃的鍛煉，他們的科研素養(yǎng)和創(chuàng)新思維得到了全面的提高。

4 結(jié)語

在著力建設(shè)研究型大學(xué)、培養(yǎng)研究型創(chuàng)新性人才的大背景下，水生生物學(xué)教學(xué)實(shí)施和應(yīng)用研究型教學(xué)模式具有重要意義。在高校教學(xué)改革的浪潮下，通過前沿?zé)狳c(diǎn)研究的引入、啟發(fā)式引導(dǎo)、開放互動式研討、課堂教學(xué)與實(shí)習(xí)實(shí)踐相結(jié)合、本科生導(dǎo)師制與大學(xué)生科研訓(xùn)練計(jì)劃等策略，將研究型教學(xué)模式應(yīng)用到水生生物學(xué)的教學(xué)之中，可以有效改善教學(xué)水平，提升教學(xué)效果，全面提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和科研素養(yǎng)，充分展現(xiàn)研究型教學(xué)的魅力。