以水質調控技術為導向推動《養殖水環境化學》課程學習

黃建盛+陳剛+張健東

摘要：《養殖水環境化學》是水產養殖專業重要的專業基礎課，學好該課程可為畢業生從事水產養殖專業的生產和科研工作做好理論和技術準備。本文以水產養殖業發展需要出發，以養殖水質調控為導向，在教學內容上強調實際應用為基礎，對課程教學再設計、在理論教學手段上以多媒體課件和板書相結合，微信平臺介入的多元教學模式，并以生產和科研相結合加強實踐教學方面進行改革。有利于提高學習效率，在一定程度上提高了該課程的教學效果。

關鍵詞：養殖水環境化學；教學模式；實踐教學

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）46-0166-03

在水產養殖中應該充分重視水質的調控，根據養殖對象所在環境及具體的水質情況，采取積極的、科學的水質調控手段，才能建立起最佳的水產品養殖環境，實現優質、高效的水產養殖，提高養殖經濟效益并促進水產養殖業的可持續發展[1]。《養殖水環境化學》是水產養殖專業主要專業基礎課[2]，一方面要為學生學習魚、蝦、貝類增養殖學等專業課奠定基礎，另一方面又要為學生將來從事水產養殖專業的生產和科研工作做好理論和技術準備。該課程的教學目的是使學生較系統和較深入掌握水環境化學的基本原理和技術[2]，然后隨著水產養殖業的迅速發展，養殖方式向集約化養殖發展，水質調控技術也隨之變化，也為該課程的授課提出新的挑戰。傳統的教學內容顯得不合理、脫離生產實踐，教學方法單一和枯燥，缺乏興趣，不能有效地激發學生的學習積極性[3]，難于達到該課程的教學目的。為此，本文根據快速發展的水產養殖業對《養殖水環境化學》的需要，以養殖水質調控為導向，進行課程教學的再設計，基于“實際應用→理論學習”的教學思路，理論課采用以課堂教授為主、課堂討論為輔的方式展開教學。實驗課內容緊密結合養殖生產水質指標的測定項目，符合實際生產需要。從滿足水產養殖產業發展需求的人才角度出發，探討理論教學和實驗教學內容建設，培養學生創新能力，為完善水產養殖學科體系和提高水產養殖人才素質提供參考。

一、水產養殖專業《養殖水環境化學》課程教學存在的問題

1.教學內容需要更新。目前，大多數高校開設水產養殖專業《養殖水環境化學》課程授課的主要教材使用雷洐之主編的《養殖水環境化學》（中國農業出版社，2004年版），該教材體現水產養殖業可持續發展與環境保護的意識，反映養殖水環境化學的發展動態，并在突出學科實踐性、應用性特點的同時，適當增加水環境化學理論知識。但教材出版至今已超10年，教材內容為了避免與專業課內容重復，只根據水環境化學成分的動態規律對水質管理提出一般性意見，而目前絕大多數高校的水產養殖專業沒有開設水處理原理及調控的課程。隨著養殖模式逐漸向現代工廠化養殖的轉變，水質調控技術也隨之改變，水處理原理知識需要補充和更新。因此，授課老師應把握養殖模式發展趨勢，關注水環境化學相關的動態，及時對教學內容進行更新和完善，使學生獲得最新的參考資料。

2.學生缺乏對課程的學習主動性。《養殖水環境化學》課程是一門相對難學的課程，課程教學內容理論性強，需要很好的無機化學、分析化學等知識背景，同時紛繁的推導和計算使得學生難以提高學習興趣，此外，學生對如何將書本上的理論知識運用到水產養殖生產實踐中，更是一籌莫展。如果仍采用“教師講-學生聽”的教學模式，抽象的教學內容會導致學生學習興趣不佳，缺乏積極性和主動性，容易出現“學生上課不聽，教師麻木教學”的后果。因此，從明確教學目的、契合水產養殖專業的特點等角度，對綜合性強的《養殖水環境化學》課程的教學再設計是有必要的，同時提高教學效果和激發學生積極性。

3.實踐教學重視不足。《養殖水環境化學》實踐教學對于學生鞏固理論知識、訓練水質分析操作技能，以及對從事水產養殖專業的生產和科研都有很重要的意義。各高校水產養殖專業雖然已經充分地認識到實踐教學的重要性，但從實踐內容設置和教學形式上來看，表現出實踐教學重視不足，同時學生對實驗操作表現出積極性不高，對實驗基本理論掌握不夠深刻。常規的養殖水環境化學實驗內容主要安排基礎和驗證的實驗內容，雖能起到訓練學生掌握基本實驗操作技能，但與養殖生產實踐脫節，無法滿足實際生產需要。而且大多數水化學實驗已由教師按要求把所用的藥品配制好，學生進入實驗室后聽老師講解實驗原理和操作步驟后直接按照實驗指導書上進行抓藥式的實驗操作，往往實驗過程中一般不會遇到什么問題，但做完實驗不知道每一步操作的目的、所加藥品起什么作用。這種實踐教學不利于學生創新能力和實踐能力的培養。

二、《養殖水環境化學》課程改革措施

1.基于“實際應用→理論學習”的教學思路，進行課程教學的再設計。依據“實際應用→理論學習”的教學思路，就是本著養殖水質調控中的應用和實例出發，講解其理論知識的宗旨進行教學改革。首先，查找文獻資料，收集不同養殖模式下的水質調控技術，如池塘養殖系統、高位池養殖系統、工廠化循環水養殖系統、生物絮團技術在海水養殖中的應用等實例，然后再以雷洐之編著的《養殖水環境化學》和王凱雄編著的《水化學》[4]為依據梳理水質調控的理論知識，包括化學動力學、化學平衡、酸堿化學、配位化學、氧化還原化學和相間作用的原理。例如，先通過圖文并茂向學生展示葉輪式增氧機在池塘養殖中廣泛應用，具有增氧的功能，激發學生的積極性，引發討論，要講解溶解氧在水中的溶解速率和亨利定律；在講水質物理調控時，先向學生提出問題，即沸石粉被用來控制蝦池的氨氮濃度的一種普遍的做法，讓學生查閱資料討論其原理，授課教師結合實例講解離子吸附原理及其影響的因素。再比如通過文獻的數據向學生展示1mg/L的明礬能去除0.5mg/L的水體總堿度，產生CO2可使水體pH值降低[5]，讓學生討論明礬的作用原理，最后授課教師再講解絮凝作用。通過這種生產實踐中水質調控案例的啟發，讓學生明確了所學知識有何用，如何用并能夠學會用。同時，根據近幾年水質調控技術發展充實了一些熱門話題以及新的研究成果，例如：工廠化循環水養殖系統中含氮物質的氧化還原轉化、氣-液界面的吸附與氣浮分離作用等。在教學過程中對一系列養殖水質調控的典型實例進行了總結，并結合相應的理論內容開展分析，調動學生的求知欲，積極地去探索養殖水化學中的原理、規律。

2.多元手段提高理論教學效果。目前，筆者在《養殖水環境化學》理論講授過程中，涉及到基礎理論性較強的內容，如pH調整的有關計算、氧化還原反應的化學計量關系采用板書的教學模式，可使學生對計算過程理解透徹。大多數課程內容采用多媒體課件授課方式，具有內容豐富、圖文并茂的特點。近年來，微信為教學活動提供了教師和學生平等交流的平臺，在教學活動中起到輔助作用，只要合理應用，能夠提高教學效果[6]。為此，筆者也嘗試將其應用在《養殖水環境化學》教學當中。通過建立微信教學群，在講課前1周左右，通過微信教學群向學生們提出設計好的相關問題，多數都是實際應用的水質調控的內容。以講溶解氣體為例，可將一些問題，如溶解氧動態對水質化學成分的影響、改善養殖水體溶解氧的方法、氣泡病發生與溶解氧的相關性，讓學生運用已學過的相關專業知識在微信群中進行討論，或自己思考，或查閱相關資料共享。這樣能促進學生鞏固學過的知識，學會貫通。在課中，教師可根據討論的共性表達在教學設計上有所側重，合理分配各授課內容的時間。在課后，教師通過微信群配置小測驗題目或課后思考題，進一步理解和消化上課所學知識，反饋授課效果。通過微信教學群，教師更多的是提供資源鏈接，實施興趣的激發，進行思維的引領。鼓勵學生將所讀的優質材料及時共享到群中與教師和其他同學分享，供感興趣的同學閱讀學習，營造集體探究性學習氛圍。此外，其他專業教師也可通過加入微信群與學生進行實習討論和互動，解答學生的疑問，有助于提高教學效果。因此，采用多媒體課件和板書相結合，微信平臺的介入無疑豐富了《養殖水環境化學》課程教學方法，可以提高學生在教學活動中的主動性和地位，加深學生對知識的理解和拓展，增加了學習興趣。

3.生產科研結合加強實踐教學。養殖水環境化學實驗是通過化學分析和應用實驗使學生掌握養殖水化學組成成分的測定方法和有代表性的常用化學分析儀器的使用方法，使學生掌握水環境化學基本原理和漁業水質調控技術，為將來從事水產養殖專業生產和科研工作做好技術準備[7]。根據水質調控技術的發展，在生產中常用的pH值、溶解氧、總硬度、堿度、總氮、氨態氮、亞硝酸鹽、化學耗氧量等水質調控指標選入實驗內容。教師帶幾個學生從學校附近的養殖場現場采水樣，送到實驗室測定相關水質指標，并讓學生做好現場采樣的基本情況記錄，如水色、透明度、養殖對象等。實驗過程中，學生自己配置藥品按操作步驟進行，教師從旁指導。實驗結束后，學生撰寫實驗報告討論實驗結果對養殖生產的影響。由于實驗內容符合實際生產需要，激發熱情，使學生明白學以致用，而不是機械記憶。在課程結束后下一學期，進行為期5周魚類增養殖的實習，我們安排了實習期間養殖過程水質指標的跟蹤測定內容。學生根據測定水質指標如pH值、溶解氧、總硬度、堿度、總氮、氨態氮、亞硝酸鹽，按小組自行準備需要用到的實驗藥品、儀器、耗材等按照操作步驟獨立完成，最終以實習報告形式提交。比如跟蹤測定了高位池育苗石斑魚的溶解氧在水層分布及動態變化；氨氮、亞硝酸鹽、pH值在工廠化循環水養殖石斑魚的變化。通過實習讓課程內容延伸，學生能獨立開展水質調控指標的測定，掌握水質因子對養殖生產的影響存在著交互作用，并明白在不同的養殖模式水化學成分表現形式和動態不相同，提高解決實際問題的能力。為畢業后從事養殖生產打下堅實基礎。

為進一步提高學生實踐技能提供平臺，第一課堂與第二課堂無縫對接，形成育人聯動效應，推動廣東海洋大學水產學院本科生人才培育工程的順利實施，激發學生參與學術活動的積極性，學院積極推動本科生進實驗室項目，使得科研活動走到學生當中。配合學院開展的活動，筆者開設養殖水環境化學研究設計型實驗。選擇了適合本科生的現有知識儲備，保證研究設計型實驗的可操作性的實驗內容，包括石斑魚在不同環境因子條件下耗氧率、窒息點、排氨率的測定；氨氨、亞硝酸鹽對不同發育階段石斑魚的毒性試驗；石斑魚工廠化養殖系統水環境變化及影響因子研究。為了順利完成實驗，學生除了應用養殖水環境化學課程相關知識還要自主查閱相關文獻，設計實驗方案及預測可能出現的問題的解決方法，以及實驗過程中數據收集、數據統計分析。通過讓學生積極參與科研活動，不僅可以滿足學生個性化發展需要，激發參與科研工作的熱情，幫助學生加深對科研實踐的理解，培養適應未來水產養殖產業發展需求的人才。

參考文獻：

[1]莫國華.關于水產養殖水質調控技術的探討[].當代畜牧，2014，（11）：95-96.

[2]雷衍之.養殖水環境化學實驗[M].中國農業出版社，2006.

[3]姜宏波，包杰，何劍斌，等.《養殖水環境化學》課程教學的改革實踐與探索[J].畜牧與飼料科學，2014，35（3）：34-36.

[4]王凱雄.水化學[M].化學工業出版社，2001.

[5]申屠青春，董雙林.池塘養殖生態系水質調控技術研究綜述[J].水利漁業，1999，19（6）：39-42.

[6]謝瑩，韋正波.關于微信平臺在腫瘤學教學中作用的思考[J].教育教學論壇，2016，（12）：190-192.

[7]王華，楊鳳，王偉，等.基于養殖水環境化學研究型實驗的本科生創新能力培養[J].實驗室科學，2013，16（6）：174-175.