水族科学与技术专业水生生物学课程教学改革

高小蝉， 任洪涛， 熊建利

(河南科技大学 动物科技学院， 洛阳 471023)

水生生物学是高等院校水产养殖、水生生物学、海洋科学、海洋渔业资源、环境科学及水族科学与技术等专业必修的一门专业基础课。广义上说，水生生物学是研究水中生活的各种生物生命活动规律和控制利用的一门科学，范围十分广泛，包括水生生物的形态、分类、生理、生态和生化各个方面。水生生物学涉及面广泛，主要介绍淡水水体和海洋中浮游植物、浮游动物、底栖植物和底栖动物的形态、分类、分布及生态意义[1]。该课程教学分理论教学和实践教学两个部分，不但要求学生掌握水生生物学的基础理论知识，而且要求学生在实践环节理解基础理论、训练实验技能，以及培养发现和分析解决问题的能力。但由于不同专业的培养目标不同，课程安排的倾向性也会有所差异。

根据我校水族科学与技术专业的课程体系设置，水生生物学为专业基础课程(2学分，理论课48学时，实践课24学时)。本文针对当前理论教学和实践教学中存在的问题，提出改善的措施和方法，对理论教学和实践教学进行一些调整和改革。旨在培养具有较强实践能力和创新意识的水族科学复合型科技人才。

1 教学中存在的问题

1.1 教学内容与之前所学的课程内容重复，内容陈旧

水生生物学教学内容存在着与其他课程重复的现象。如在课程普通动物学中，原生动物的观察作为其中一个实验，与水生生物学实验重复。另外，教材编写往往需要编者很多年的积累，教材的改版及出版也需要时间，导致教材内容往往比本学科的发展滞后。教材并不能很好地体现科学研究的最新进展。学生在这种知识体系的教育之下，对该领域的了解会处于滞后的状态。

1.2 教学内容广泛，微小及抽象的概念多，模式图不生动

水生生物学的内容广泛，很多水生生物由于其形态微小，结构复杂，比较抽象，在实际生活当中不常见。而且，在教材中，图片均为黑白色，没有彩色图。即使现在教学主要依靠多媒体，但由于对水生生物学某些研究还不太深入。收集到的少量彩色图片也只能展示静止和平面的形态结构，真实结构并不能得到很好的反映，容易导致学生对知识的理解不到位或不准确。

1.3 教学形式单一

在整个教学过程中，以教师为主导，大部分时间是教师在讲授，学生在听。而该课程每章节的内容基本都是形态结构、分类和生态意义，内容平铺直叙，知识结构和编写逻辑单一。教师想把这些庞大的内容都倾囊相授，内容讲解过细，但在长时间的灌输式讲授之下，学生的注意力明显下降，导致其对本课程兴趣的递减。

1.4 实验教学内容繁多，课时较少，学生参与性不强

我们一直使用王丽卿主编的《水生生物学实验指导》，该书内容涉及较广泛，内容较多。而我们学校的实验课没有单独开课，只是依附于理论课中，且实验课比例较少，只占总课时的1/3。由于课时有限，水生生物学实验共8次，其中浮游植物3次、浮游动物3次、底栖生物2次。主要内容有：观察蓝藻、硅藻、甲藻、衣藻、金藻、黄藻、轮藻、绿藻门等浮游植物常见种类和细胞形态构造；观察桡足类、其他甲壳动物等浮游动物的形态特征和常见种类；观察水生软体动物等底栖生物的形态特征及常见种类。这些实验都是验证型形态观察和解剖实验，没有设计型和综合型的实验。验证型的实验课安排在学生对各个门的形态构造学习之后，教师在实验课上再讲解实验方法和实验步骤，最后学生再模拟观察。在整个实验准备中，学生并未参与，实验材料及试剂都是教师准备，而且在实验过程中学生只要按照操作步骤观察就行，不需要进行太多的分析，实验教学效果甚微。

1.5 标本和设备不足

在我们的标本库构建中，主要是一些价格比较低的观赏鱼，而其他一些价格高的、个体较大的、其他门类的水生动物都十分缺乏，水生植物的标本几乎没有。此外，观赏鱼大多个体鲜艳，用甲醛制成标本之后，原本的颜色失去，有些结构如鱼鳞、鱼鳍受到不同程度的损坏。

显微镜和体视镜是水生生物学实验中必需的仪器，由于学生对抽象的微小结构认识不足，在观察时不能正确分辨每种结构，因此需要教师的指导。学生在显微镜下都是独立操作，有些结构在指导时已经偏离视野不能看到；另外，很多学生的问题都较类似，教师需要进行重复性的指导，效率低下。

1.6 教学效果模糊，特别是实验教学效果

水生生物学的考核成绩主要以试卷成绩为主(占70%)，实验课成绩占20%，平时成绩占10%。试卷主要考核学生对基础理论知识的掌握，而实验课成绩是由学生的实验报告反映，实验报告的核心就是绘制所观察到的水生生物的形态结构图。这种考核标准使学生将精力集中在绘图上，而忽视了对标本观察，而且还不能避免学生课后实验报告的抄袭等情况，不能准确反映学生对实验技能的掌握程度，而且不利于学生能力的培养，对学生兴趣的提高没有明显的作用。

2 课程改革措施

2.1 针对学生的培养计划，熟悉学生先修课程的内容，优化教学内容

目前我校水生生物学课程开设对象为水族科学与技术专业的二年级学生。学生已系统学习了普通动物学和植物学课程，并且有比较扎实的动物学基础知识，因此粗略讲述已经在普通动物学中讲过的内容，如原生动物门、腔肠动物门、环节动物门、软体动物门、棘皮动物门的主要特征，而着重讲述这些门类的分类和生态意义；当在普通动物学和水生生物学两门课程中讲述同一门类但其代表种不同时，可适当详细讲述。而水族科学与技术专业的学生虽然学过植物学相关课程，但有关水生植物的背景知识非常有限，植物学中只有一章提到水生植物，且描述较概括，因此需要详细讲述植物学课程中没有讲述的其他内容。综上所述，将着重讲述藻类和水生大型植物如蓝藻门、硅藻门、金藻门、黄藻门、裸藻门、隐藻门、甲藻门、绿藻门、隐藻门、褐藻门、红藻门、轮藻门、水生昆虫、水生维管束植物等，将重点和难点设置在这些章节中。

同时，调整部分实验内容，避免与普通动物学实验的内容重复，如原生动物的观察和轮虫的观察等，在水生生物学实验中就不再设置。

2.2 精心准备课件，将本学科的最新进展加入到课程的讲授中

在备课时，要阅读大量的相关文献，特别是最近几年在知名期刊上发表的相关文献，准备大量的科学素材, 把本学科的最新重大成果、发展趋势及广阔的应用前景加入到课程的相关章节中。如将发表在美国PNAS上的论文“Cyanobacterial conversion of carbon dioxide to 2, 3-butanediol”加入到蓝藻门的讲述中，将转基因蓝藻作为新能源的意义以及应用前景展示给大家[13]；将论文“Dynamics of mouth opening in hydra”中水螅口张开的机制研究加入到腔肠动物门的讲述中[14]；将论文“Enhanced antithrombotic effect of hirudin by bovine serum albumin nanoparticles”中水蛭素的抗血栓作用加入到环节动物门的讲述中[15]; 在甲藻门中，将论文“Efficient production of glycosylated cypridina luciferase using plant cells”中夜光藻的发光现象、与此相关的荧光素酶以及荧光素酶在生物发光酶联免疫分析、远红荧光成像、高通量筛选等生物化学和分子生物学中的应用加入[16]。在褐藻门中，将论文“Brown algae (Phaeophyta) for monitoring heavy metals at the Sudanese Red Sea coast”引入，提出褐藻应用于检测重金属[17]。不仅能够开拓学生的视野，还可以增加学生对该课程甚至本领域的兴趣。

2.3 改善传统的教学模式，使教学形式多样化

改善传统的教学模式，不只是简单的多媒体教学。利用计算机技术对文、图、声、像等多种信息进行综合处理和控制，在多媒体教学中得以体现，增强教学的生动性，丰富学生的感性认识。教师在课外学习一些软件，如 Flash 软件或 VRML。可以将一些生物过程用 Flash 软件做成动画，给学生更生动的视觉效果；如将硅藻的形态结构用动画的形式展示出来，学生能更加形象地理解上壳、下壳、相连带、间生带、隔片之间的关系。也可以通过 VRML构建一种既形象、直观又具有交互性的三维生物电子模型标本进行展示，加深他们对知识点的印象。同时，下载一些视频，特别是一些专业的纪录片视频，如在学习其它甲壳类动物这章时观看纪录片《奇形怪蟹》；学习棘皮动物门这章时观看纪录片《生命的形状7》；在学习的同时增加学生的兴趣，在观看完视频后还可以让学生加以讨论，强化记忆。

2.4 调整理论课与实验课的课时比例，编写实验教材，合理安排实验

水生生物学是实践性较强的课程，实践课应与理论课同样重要。调整理论课与实验课的课时比例，将实验课的课时比例增大；根据该课程的课时，以及水族科学与技术专业的需求，编写自己的实验指导，在教材附录里列出专有名词的解释，以便没有熟悉理论知识的同学有指示性地寻找所要观察的结构。并将每次较好的实验结果进行积累，把这些图片加入到实验教材中或者将这些视频加入到课件中，向学生展示。

增加综合型实验。如枝角类、桡足类形态结构观察的实验调整为综合型实验，将枝角类和桡足类的增殖、形态结构观察以及鱼类的养殖结合起来，让学生从配制试剂、孵卵、显微镜观察、养殖等整个过程中都参与进来。增加水生维管束植物的实验，将实验室开放到大自然中，带领学生到洛河边、植物园等地采集标本、观察水生维管束植物的形态结构、生态分布，并带到实验室对其生物量进行分析。在综合实验过程中每个环节紧密联系，任何一个环节的失败都会导致实验的失败。不仅让学生更深入地熟悉实验操作，增强学生的主观能动性，还能培养学生整体的科研思维和严谨的科研态度。

同时，减少实验课中教师讲授的时间，给学生实验空出更多时间。并改变一些实验的教学方法，比如在观察软体动物和甲壳动物时，让学生在实验课时就把各个内部器官解剖出来，分别贴在空白纸上，并标出各个器官的名称，然后将图片拍下发给教师。不仅让学生在课堂上就完成作业，还可以增加有些学生的兴趣。

另外，将实验课与教师科研、学科竞赛等联系起来。在教师的科研项目或者SRTP、“大学生挑战杯”等竞赛中，感兴趣的学生可以自己组团形成科研小组，阅读相关文献，学习相关知识，设计实验，采购实验材料，按照实验步骤进行实验。通过系统的学习，不仅巩固了学生的实验技能，了解了科研动态，还能引导学生的创新性思维以及培养发现问题、分析问题和解决问题的能力。

2.5 加强标本库的建设以及仪器建设

在科研或者实习的过程中，采集水生生物的标本，同时鼓励来自不同地区的学生在暑假时采集标本，补充标本库，特别是一些具有地域特色的标本。在标本的制备中，可将维管束植物用真空干燥技术制成仿真植物，不仅可以保证其完整性，还可延长其保存时间；将不易保存的水生生物在培养过程中用照相机、摄像机等设备记录其生长过程，获得图像、视频等信息，还可以用黏土树脂制成树脂仿真标本。同时建立水生生物保种室，分离和培养藻类、桡足类、枝角类等常见种类，保证实验材料的鲜活性。培养甲壳类、维管束植物等活体标本，更形象、更直观地展示其生活状态，增加实验的真实性和趣味性。

配置数码互动系统，对学生的实验过程进行实时动态浏览和监控，每位学生的观察结果都可以放在投影屏上显示，学生提出的共性问题教师可以一次解答，促进了教师和学生之间的交流，极大地提高了教学效率。同时对制备好的标本进行拍照摄像，采集信息。

2.6 完善考核办法，提高考核质量

调整成绩各部分的比例，增加实验课的比重，试卷成绩占60%，实验课成绩占30%，平时成绩占10%。增加实验课考试，其中实验课成绩(30分)由实验课考试成绩(20分)和实验报告成绩(10分)组成。实验课考核采用实验操作的方式进行，随机抽取实验进行操作。熟悉实验步骤、实验原理、操作熟练、绘图结构完整、实验结果分析正确的学生成绩才算合格，能够较全面地反映学生实验技能的真实水平。

3 教学效果

通过教学改革，学生对水生生物学的兴趣大大提高，主动关注相关网站、查阅文献，视野得到拓宽。学生的实验操作技能显著提高，对科学研究的参与性明显增强，课后积极参加教师的科研项目，学生的团队协作能力和科研态度也得到提高。同时，从试卷分析的情况来看，理论课的成绩分布均呈正态分布，且不及格比例下降，说明此次教学改革取得了一定的效果。我们将根据水族科学与技术专业的特点，继续探索，进一步改革，以达到培养水产行业复合型科学技术人才的教学目标。