水生生物學教學改革：戶外實踐教學的價值與可行性

黃瑩　姚遠　謝敬光　王小玲　王馨怡　何亮華

摘要：水生生物學是研究以水為生境的生物與其生命過程的學科。水生生物學的研究領域與生物的生境密切相關，主要的研究方向涉及藻類種群、水生無脊椎動物和高等維管束植物等的生物學和生態學。作為水產養殖專業學生的專業基礎課程之一，本課程對于學生掌握水生生物形態、分類和生態等方面的基礎知識，特別是水產餌料生物基本生物學與生態學特征具有良好的指導作用。在實踐的過程中學習理論知識，以理論知識指導實踐，對學生掌握水生生物學知識具有積極意義。因此，戶外實踐教學成為水生生物學教學改革中的重要環節。本文以本校水生生物學課程戶外實踐為例，結合國內外生物學與生態學的戶外教學經驗，探討其對水生生物學教學改革的價值，可行性及利弊。

關鍵詞：水生生物學;教學改革;戶外實踐

1國內外戶外教學進展

在教學內容方面，由于水生生物學課程中包含的內容繁多，從宏觀水生態系統至微觀單細胞藻類，需為學生構建全面的生物學-生態學知識框架;在學科性質方面，水生生物學為基礎科學，但教學目的以生產應用為主，基礎理論與實踐應用的銜接成為提高教學質量的關鍵[1]。在學生普遍缺失戶外生物作業技能的背景下，生物學與生態學戶外教學的必要性最早于1938年提出[2]。現代生態學理論奠基人之一，前英國皇家學會主席May認為，只有在課堂之外繼續實踐學習，學生才能認識到目前全球生態困境背后所蘊含的科學知識[3]。

戶外物種鑒定實踐是生物學和生態學的主要實踐方式之一，常年在國內外高校中開設[4-6]，并被廣泛證實對生物學教學是極為有效的。戶外教學可將以教師為中心的被動教學轉變為以學生為中心的主動教學，極大增加學生的參與度，并促使學生主動回想與復習課堂中習得的理論知識[7]。雖然有研究指出，受限于授課時間與班級規模，戶外教學在生物學中的效率偏低，但在合適的條件下（如場地規模，師生比例等），戶外教學的效率顯著高于課堂授課[5]。此外，智能手機應用程序作為新時代的教學工具，在戶外教學中并未得到充分利用。有研究表明，盡管在戶外教學中運用手機應用程序進行物種識別沒有使用傳統檢索表有效，但可以顯著提升學生對課堂的興趣與實操動力[8]。因手機應用程序具有較高的改善空間，今后用于戶外教學輔助的應用程序可能成為新的開發熱點，并有效提高戶外教學的效率。

2戶外教學在水生生物學中的價值

大學校園通常具有良好的生態環境，且學生熟悉校園環境，便于展開分組課題并保證學生安全。充分利用大學校園進行生物學與生態學教學同樣受到國內外高校的重視[9]。以本校水生生物學課程實踐為例，該課程采用戶外實踐教學，以校園湖泊中的水生生物為研究對象，以采集和鑒別水生生物標本，計算水體中浮游植物和浮游動物的生物量為主要內容，學生分組展開課題，進行為期兩周，每周8課時的戶外實踐。課堂中采集樣品，學習物種鑒別技巧，課后時間制作水生維管束植物標本，并根據采得水樣估算湖水中的生物量。學生所提交的實踐報告中，除包括上述實踐的總結外，教師給出假定攝食量的養殖魚類，要求學生聯系課堂知識，對在該湖泊中進行養殖魚類的放養量進行設計。通過戶外實踐教學充分調動學生參與教學的積極性，小組教學使學生自行發現課堂教學中的知識盲區，主動查漏補缺，以提高教學質量與學生對水生生物學的興趣。

在傳統理論教學后加入戶外實踐教學的價值在于，學生既能將理論知識應用于實踐，同時在實踐中掌握實操技能。戶外實踐教學使學生走出教室，以實物作為知識的載體，令學生更為真切地在水生生物的生存環境中認識水生生物，學習水生生物學知識，從而達到理論知識與實踐應用相結合的教學目的。

3水生生物學戶外實踐教學的可行性

前往校外進行實地考察通常在資金和時間成本上都很昂貴，而且因學生的課余時間安排不一，難以制定日程。這引發了一種新的教學結構思考，即理論課程和實踐課程相結合，利用校園環境在理論課授課中穿插進行短期戶外實踐課程[10]。

由于水生生物學對于環境的特殊要求，需在水域環境及周邊進行。我國大學校園通常占地面積廣，校園內通常有自然水域或人工濕地，且安全措施完善，可有效滿足教學需求。此外，班級規模方面，水生生物學開設范圍小，班級規模通常小于50人，教師在戶外可有效進行講解。以本校水生生物課程為例，授課班級規模為30人以下，校內具有多個自然濕地，且安全措施完備，分組課題完成質量較高，教學效果可觀，學生反饋良好。在實踐過程中，除讓學生實際操作了水生生物學調查和研究方法外，也會進一步研討和回顧課堂教學中講析的理論知識，做到理論和實踐相結合。另外，戶外實踐教學有利于水生生物學課程開展設計性實驗，由學生自行設計實驗方案并加以實踐，在實踐中提高學生對知識的融會貫通，培養學生的探索精神，提高學生學習的主動性。如在水生生物學實踐中讓學生自己設計實驗方案來測定環境因子對微囊藻群體形成的影響，并初步總結出藍藻水華形成的機制。學生為開展實驗，會主動查閱文獻并設計可行的方案，從而由被動學習轉入主動學習。

4水生生物學戶外實踐教學的利弊

戶外實踐可以顯著提高水生生物學教學的質量。在自然環境下學生不僅可提高對自然科學的興趣，還能積累實踐經驗，是培養自然科學高層次人才的重要一環，世界高水平院校在培養生物學和生態學人才的教學中均廣泛采用[2，5，7]。戶外實踐無論對學生將來選擇繼續在水生生物學相關專業深造，從事水產養殖或相關產業，或是跨專業就讀生物學、生態學等學科，都具有積極的作用。

水生生物學戶外實踐教學最大的弊端是對場地要求較高。水系通常是學生安全事故高發區域，這要求教師對場地選擇，安全措施保障等工作中投入大量精力，在確保學生安全的條件下適度選擇授課內容，避免學生在水域周圍做出危險動作。另外，對于校內無水體的學校，前往校外開展實踐教學存在更高的成本和安全隱患。

參考文獻：

[1]趙文，李學鳴，魏杰.水生生物學精品課程教材建設的思考[J].沈陽農業大學學報（社會科學版），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]趙玥. 校園植物物種多樣性的戶外調查實驗[J]. 生物學教學 ， 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：福建省教育廳產學研項目（JAT160142），福建農林大學本科教改項目（111416119）國家重點研發計劃（2019YFD0900200），福州市科技局市校合作項目（2017-G-103），福建省自然基金項目（2016J01093）。

作者簡介：黃瑩（1982-），女，漢族，福建福州人，博士。

通訊作者：何亮華。