水生生物学教学改革：户外实践教学的价值与可行性

黄莹　姚远　谢敬光　王小玲　王馨怡　何亮华

摘要：水生生物学是研究以水为生境的生物与其生命过程的学科。水生生物学的研究领域与生物的生境密切相关，主要的研究方向涉及藻类种群、水生无脊椎动物和高等维管束植物等的生物学和生态学。作为水产养殖专业学生的专业基础课程之一，本课程对于学生掌握水生生物形态、分类和生态等方面的基础知识，特别是水产饵料生物基本生物学与生态学特征具有良好的指導作用。在实践的过程中学习理论知识，以理论知识指导实践，对学生掌握水生生物学知识具有积极意义。因此，户外实践教学成为水生生物学教学改革中的重要环节。本文以本校水生生物学课程户外实践为例，结合国内外生物学与生态学的户外教学经验，探讨其对水生生物学教学改革的价值，可行性及利弊。

关键词：水生生物学;教学改革;户外实践

1国内外户外教学进展

在教学内容方面，由于水生生物学课程中包含的内容繁多，从宏观水生态系统至微观单细胞藻类，需为学生构建全面的生物学-生态学知识框架;在学科性质方面，水生生物学为基础科学，但教学目的以生产应用为主，基础理论与实践应用的衔接成为提高教学质量的关键[1]。在学生普遍缺失户外生物作业技能的背景下，生物学与生态学户外教学的必要性最早于1938年提出[2]。现代生态学理论奠基人之一，前英国皇家学会主席May认为，只有在课堂之外继续实践学习，学生才能认识到目前全球生态困境背后所蕴含的科学知识[3]。

户外物种鉴定实践是生物学和生态学的主要实践方式之一，常年在国内外高校中开设[4-6]，并被广泛证实对生物学教学是极为有效的。户外教学可将以教师为中心的被动教学转变为以学生为中心的主动教学，极大增加学生的参与度，并促使学生主动回想与复习课堂中习得的理论知识[7]。虽然有研究指出，受限于授课时间与班级规模，户外教学在生物学中的效率偏低，但在合适的条件下（如场地规模，师生比例等），户外教学的效率显著高于课堂授课[5]。此外，智能手机应用程序作为新时代的教学工具，在户外教学中并未得到充分利用。有研究表明，尽管在户外教学中运用手机应用程序进行物种识别没有使用传统检索表有效，但可以显著提升学生对课堂的兴趣与实操动力[8]。因手机应用程序具有较高的改善空间，今后用于户外教学辅助的应用程序可能成为新的开发热点，并有效提高户外教学的效率。

2户外教学在水生生物学中的价值

大学校园通常具有良好的生态环境，且学生熟悉校园环境，便于展开分组课题并保证学生安全。充分利用大学校园进行生物学与生态学教学同样受到国内外高校的重视[9]。以本校水生生物学课程实践为例，该课程采用户外实践教学，以校园湖泊中的水生生物为研究对象，以采集和鉴别水生生物标本，计算水体中浮游植物和浮游动物的生物量为主要内容，学生分组展开课题，进行为期两周，每周8课时的户外实践。课堂中采集样品，学习物种鉴别技巧，课后时间制作水生维管束植物标本，并根据采得水样估算湖水中的生物量。学生所提交的实践报告中，除包括上述实践的总结外，教师给出假定摄食量的养殖鱼类，要求学生联系课堂知识，对在该湖泊中进行养殖鱼类的放养量进行设计。通过户外实践教学充分调动学生参与教学的积极性，小组教学使学生自行发现课堂教学中的知识盲区，主动查漏补缺，以提高教学质量与学生对水生生物学的兴趣。

在传统理论教学后加入户外实践教学的价值在于，学生既能将理论知识应用于实践，同时在实践中掌握实操技能。户外实践教学使学生走出教室，以实物作为知识的载体，令学生更为真切地在水生生物的生存环境中认识水生生物，学习水生生物学知识，从而达到理论知识与实践应用相结合的教学目的。

3水生生物学户外实践教学的可行性

前往校外进行实地考察通常在资金和时间成本上都很昂贵，而且因学生的课余时间安排不一，难以制定日程。这引发了一种新的教学结构思考，即理论课程和实践课程相结合，利用校园环境在理论课授课中穿插进行短期户外实践课程[10]。

由于水生生物学对于环境的特殊要求，需在水域环境及周边进行。我国大学校园通常占地面积广，校园内通常有自然水域或人工湿地，且安全措施完善，可有效满足教学需求。此外，班级规模方面，水生生物学开设范围小，班级规模通常小于50人，教师在户外可有效进行讲解。以本校水生生物课程为例，授课班级规模为30人以下，校内具有多个自然湿地，且安全措施完备，分组课题完成质量较高，教学效果可观，学生反馈良好。在实践过程中，除让学生实际操作了水生生物学调查和研究方法外，也会进一步研讨和回顾课堂教学中讲析的理论知识，做到理论和实践相结合。另外，户外实践教学有利于水生生物学课程开展设计性实验，由学生自行设计实验方案并加以实践，在实践中提高学生对知识的融会贯通，培养学生的探索精神，提高学生学习的主动性。如在水生生物学实践中让学生自己设计实验方案来测定环境因子对微囊藻群体形成的影响，并初步总结出蓝藻水华形成的机制。学生为开展实验，会主动查阅文献并设计可行的方案，从而由被动学习转入主动学习。

4水生生物学户外实践教学的利弊

户外实践可以显著提高水生生物学教学的质量。在自然环境下学生不仅可提高对自然科学的兴趣，还能积累实践经验，是培养自然科学高层次人才的重要一环，世界高水平院校在培养生物学和生态学人才的教学中均广泛采用[2，5，7]。户外实践无论对学生将来选择继续在水生生物学相关专业深造，从事水产养殖或相关产业，或是跨专业就读生物学、生态学等学科，都具有积极的作用。

水生生物学户外实践教学最大的弊端是对场地要求较高。水系通常是学生安全事故高发区域，这要求教师对场地选择，安全措施保障等工作中投入大量精力，在确保学生安全的条件下适度选择授课内容，避免学生在水域周围做出危险动作。另外，对于校内无水体的学校，前往校外开展实践教学存在更高的成本和安全隐患。

参考文献：

[1]赵文，李学鸣，魏杰.水生生物学精品课程教材建设的思考[J].沈阳农业大学学报（社会科学版），2009（01）：67-69.

[2]Fleischner， T. L.， Espinoza， R. E.， Gerrish， G. A.， et al. Teaching biology in the field： importance， challenges， and solutions [J]. BioScience， 2017， 67（6）： 558-567.

[3]Barker， S.， Slingsby， D. and Tilling， S. Teaching biology outside the classroom： Is it heading for extinction [J]. FSC Occasional Publication， 2002， 5： 1-16.

[4]赵玥. 校园植物物种多样性的户外调查实验[J]. 生物学教学 ， 2017， 42（7）： 55-56.

[5]Openshaw， P. H. and Whittle， S. J. Ecological field teaching： how can it be made more effective [J]. Journal of Biological Education， 1993， 27（1）： 58-66.

[6]Randler， C. Teaching species identification-A prerequisite for learning biodiversity and understanding ecology [J]. Eurasia Journal of Mathematics， Science and Technology Education， 2008， 4（3）： 223-231.

[7]Nordlund， L. M. Teaching ecology at University-Inspiration for change [J]. Global ecology and conservation， 2016， 7： 174-182.

[8]Thomas， R. L. and Fellowes， M. D. E. Effectiveness of mobile apps in teaching field-based identification skills [J]. Journal of Biological Education， 2017， 51（2）： 136-143.

[9]Bacon， K. L. and Peacock， J. Making the most of the university campus for teaching ecology [J]. New Directions in the Teaching of Physical Sciences， 2016， 11（1）： 2-6.

[10]Peacock， J.， Mewis， R. and Rooney， D. The use of campus based field teaching to provide an authentic experience to all students [J]. Journal of Geography in Higher Education， 2018， 42（4）： 531-539.

基金項目：福建省教育厅产学研项目（JAT160142），福建农林大学本科教改项目（111416119）国家重点研发计划（2019YFD0900200），福州市科技局市校合作项目（2017-G-103），福建省自然基金项目（2016J01093）。

作者简介：黄莹（1982-），女，汉族，福建福州人，博士。

通讯作者：何亮华。