研究性學習在《生物防治》課程中的探索與實踐*

桑 文 黃 萍 王興民 吳建輝 Shaukat Ali 邱寶利 何嫏芬

（1.生物防治教育部工程研究中心華南農業大學 廣東廣州 510640；2.廣州國家現代農業產業科技創新中心 廣東廣州 510520；3.廣東省生物農藥創制與應用重點實驗室華南農業大學 廣東廣州 510640；4.植物保護學院實驗中心華南農業大學 廣東廣州 510640）

我國是農業大國，糧食安全關乎國家安全。《中共中央國務院關于做好2022年全面推進鄉村振興重點工作的意見》指出，一定要全力抓好糧食生產和重要的農產品供給。在農業生產過程中，種業是基礎，管理是保障。實際上，農業生產中遇到的問題，80%是植保問題，即病蟲害防治的問題。隨著我國農作物種植區域化和單一化凸顯，全球氣候改變，生態環境的破壞，我國農作物害蟲出現頻發態勢，同時一些新的外來入侵病蟲害也對我國的農業生產造成較大威脅。據全國農業技術推廣中心預測，2022年我國的小麥、水稻、玉米以及馬鈴薯等主要糧食作物重大病蟲害的發生將更加嚴重。因此，植物保護工作任重而道遠。生物防治是指利用生物及其產物控制有害生物的理論與技術體系，其使用過程對環境非常友好，是現代植物保護技術的重要組成部分。隨著我國對生物多樣性和生態環境的保護力度不斷加大，以生物防為核心的病蟲害管理模式的應用與推廣愈加緊迫。華南農業大學農業昆蟲與害蟲防治學科是最早的國家級重點學科，曾培養了趙善華院士、龐雄飛院士為代表的一大批優秀的生物防治專家，為我國的農業做出了杰出的貢獻。生物防治的教研傳承至今，經歷了幾代人的不懈努力，取得了一定的成績，同時，面臨新的挑戰。傳統的教學模式和方法已經無法滿足現代教學的要求，如何才能讓傳統的課程展現新的光彩，使同學們真正做到想學、會學、活學、活用尤為重要[1]。

為此，圍繞這一教育的核心問題，我們從研究性學習在《生物防治》課程中的應用進行探討，激發學生的學習興趣，轉變學習的方法，提高學生的應用能力，以期構建《生物防治》課程學習新模式[2]。

一、課程的特點和教學現狀

《生物防治》是一門綜合性較強的課程，其內容涵蓋了昆蟲學、植物學、化學、數學、生態學等多個學科內容[3]。因此，了解生物防治較為容易，但學好并利用好生物防治具有較大的難度。生物防治在我們的生活中隨處可見。比如，我們很早就會養貓防治家里的老鼠，這就是生物防治的思想。雖然養貓抓老鼠是一件習以為常的事情，但是其實背后隱含著生物防治的本質問題，即如何才能用好生物防治。生物防治的理論基礎是食物鏈和生物間的協同進化和相互作用。養貓防治老鼠是因為在食物鏈中貓處于食物鏈的上層，是老鼠的天敵。貓之所以能作為老鼠良好的生防材料是因為一旦貓存在的時候就不會或很少有有老鼠存在。貓的存在一勞永逸，這是一種理想的生物防治，也是生物防治最成功的案例。在農業生物防治的發展過程中，也存在著類似的生物防治案例。1888年，澳大利亞首次從美國加利福尼亞州引進澳洲瓢蟲防治當時柑橘上的重要害蟲吹棉蚧，經過一段時間的使用，澳洲瓢蟲能夠明顯地壓低吹綿蚧種群數量。至此，吹綿蚧不再是柑橘上的重要害蟲，再無爆發成災的記錄。隨后，澳洲瓢蟲被引入到多個國家，這些國家分布于溫帶、沙漠和熱帶氣候區域，澳洲瓢蟲顯示出來了優秀的防治效果。我國于1929年首次將澳洲瓢蟲引入，用于防治上海海桐花上的吹綿蚧，并獲得成功。1955年，蘇聯農業部向我國贈予澳洲瓢蟲，其中的一批活體就贈予華南農業大學昆蟲學教研室，由我們教研室進行種質資源保存、繁育。教研室的老師帶領學生同年在華南農業大學實習農場進行小范圍田間實驗，結果將柑橘樹上的吹綿蚧完全控制住，隨后的調查中還發現了澳洲瓢蟲在柑橘園中形成了種群。此外，在實習農場內的其它被吹綿蚧危害的木豆、木麻黃和臺灣相思樹上均有澳洲瓢蟲存在，并對吹綿蚧進行持續控制。經過一年的跟蹤調查，表明澳洲瓢蟲能在廣州定值，并形成穩定種群。1967年，廣東電白縣長達20公里、寬約100米的防護林被吹綿蚧危害嚴重，經釋放澳洲瓢蟲后，防護林和廣大農田都得到了有效保護，并且不影響本地的其它天敵的生存。我國引入澳洲瓢蟲多年來，起到了極大的作用。它展現了生物防治經濟高效、綠色環保、一勞永逸的優勢，顯示了生物防治的巨大潛力。然而，經過多年研究和實踐，很難再找到類似于澳洲瓢蟲這種一勞永逸的生防材料。赤眼蜂、捕食螨等是現在繁育、生產和應用的較為廣泛的天敵，對靶標害蟲有較好的防治效果，然而它們的防治應用需要長期持續投入，無法達到一次釋放一勞永逸。因此，它們并不是真正意義上的優秀天敵。由此看來，生物防治的研究和使用是一個需要廣泛的資源收集、認識、研究和實踐的過程。

傳統的生物防治課程依舊以講授為主，同時配有一定學時的實驗課。講授部分通常包括緒論、生物防治的理論基礎、生物防治資源、生物防治途徑與方法、生物防治治實施與作用評價，屬于生物防治的基礎理論部分。實驗課程部分包括生物防治資源的識別和生物防治作用的評價兩部分。由于整個生物防治內容知識點多，許多內容在書本上展示單一，學生理解起來比較困難，對生物防治學習的積極性并不高。縱觀生物防治的整個發展過程。不難發現，生物防治是實踐性極強，對動手能力要求高。研究、學習和使用生物防治技術除了需要有扎實的理論基礎，還需對田間實踐具有豐富的經驗。因此，要想學好生物防治，用好生物防治，就需要改變現在的教學模式[4]。

二、研究性學習實踐途徑

高等教育的研究性學習是指在高校老師的指導下，大學生以一個具有探索性的問題或者課題作為學習內容，通過確定研究的目的和意義、研究材料和方法，進一步收集整理文獻，自主進行研究，并最終得到結果，從而提高學生的認知學習過程。研究性學習能夠提高學生提出問題、分析問題和解決問題的綜合能力。學生作為課程的主體，教師在整個學習的過程中起到支撐和引導的作用，為學生的學習過程提供充分的知識、技術、場所的支持，并將課堂進行翻轉，提高學生主觀能動性，提倡教學并重，達到教學相長的目的。因此，在理論和實踐性極強的《生物防治》課程中，采用研究性學習的方法能極大地提高教學效果[5]。

《生物防治》課程的研究性學習教學可以分為以下幾個部分。第一部分，生物防治的理論基礎。在進行該部分內容學習時，教師首先要向同學們講授基本的概念、定義、研究方法和已知規律。例如，教師要告訴同學們什么是生物防治、生物防治的意義是什么、生物防治中出現的常用詞語、天敵昆蟲的種類和定義、生物防治應用的場景等，讓同學們對生物防治有個全局的概念。因此，教師可以將生物防治應用的現狀和面臨的問題作為一個大的課題供學生思考。該階段鼓勵學生以一種作物、一種天敵或者一種生防方法作為研究對象，通過查找文獻、總結歸納的方法進行學習，了解生物防治發展的現狀和面臨的問題。教師在該過程中可以輔助學生查找相關的資料，對其中遇到的問題進行解釋，鼓勵學生相互間多交流，互相學習。第二部分，生物防治資源的評估和應用。在進行該部分內容學習時，教師為學生提供一些必備的生物防治產品，包括天敵、昆蟲病原微生物、植物源農藥等，需要學生根據每種生防資源的作用特點和防治設計具體的實驗室，評估其對某些靶標的控害能力。例如，老師提供胡瓜鈍綏螨、六斑月瓢蟲、亮腹釉小蜂、雙斑恩蚜小蜂、煙蚜繭蜂、白僵菌、印楝素等生防資源和柑橘全爪螨、柑橘木虱、桃蚜、斜紋夜蛾、棉鈴蟲等重要害蟲，學生可以通過從中選取相應的組合進行研究，通過設計實驗明確生防因子在田間存在的種群動態和室內的功能反應等。隨后，學生通過針對具體的作物和主要病蟲害設計生物防治實施方案，并在田間進行小規模方案驗證研究，從而更加深入地理解生物防治的內涵、研究方法、使用方法和存在的問題。教師在其中應當鼓勵學生多討論、多動手、多思考、多實踐、多提問，通過各個環境的教學訓練，使同學們能真正掌握這門課程的內容，并能夠靈活運用所學的知識，培養學生獨立自主的學習能力[6]。

三、課程實施的保障途徑

華南農業大學植物保護學院生物防治教研團隊，依托的“農業昆蟲與害蟲防治”學科為國家重點學科、“植物保護學”學科為廣東省一級重點攀峰學科，具有雄厚的科研和教學實力；先后培養了3名中國科學院院士，包括2名從事生物防治研究的院士、1名從事植物源農藥研究的資深院士。團隊擁有生物防治教育部工程技術研究中心、廣東省生物農藥創制與應用重點實驗室、廣東高校生物農藥工程技術研究中心、廣東省天敵昆蟲種質資源庫、廣東省農業害蟲生物防治工程技術研究中心、農業部華南作物有害生物綜合治理重點實驗室等6個省部級科研平臺。近年來，已采集天敵昆蟲標本30多萬號，活體保存天敵昆蟲44種。針對寄生性天敵昆蟲以及捕食螨等，開展優勢天敵昆蟲的馴化、大量繁育等工作；開展天敵昆蟲的人工飼料、替代寄主的開發工作；開展天敵昆蟲的控害潛能評價、產品包裝、儲存與運輸條件研究等工作。建立了捕食性瓢蟲規模化繁殖生產線、寄生性天敵（赤眼蜂與蚜小蜂）規模化繁殖生產線，研發了6種捕食性瓢蟲（刀角瓢蟲、淡色斧瓢蟲、小紅瓢蟲、六斑月瓢蟲、孟式隱唇瓢蟲）的人工飼料配方優化關鍵技術，5種寄生性天敵昆蟲（槳角蚜小蜂、雙斑蚜小蜂、淺黃蚜小蜂、廣赤眼蜂、擬澳洲赤眼蜂）的低溫貯存技術和產品質量保障關鍵技術。應用自行規模化生產的孟氏隱唇瓢蟲、赤眼蜂、平腹小蜂等天敵昆蟲防治蔬菜、果樹、劍麻等作物的病蟲害，取得了顯著效果，大幅度減少了化學農藥的使用。在病原微生物研究領域，收集保存了700多個蟲生真菌野生菌株，并獲得了大量紫外線誘變和原生質體誘變菌株。測定了近300個菌株的毒素產量，獲得了多個高產菌株，測定了100多個菌株的毒素產量，成功分離純化了綠僵菌素A、B和E，并簡化了其制備程序。優化了綠僵菌素與其他生物農藥混配的復配技術，多個綠僵菌素復配產品經大田藥效試驗，對蔬菜煙粉虱具有良好的控制效果。“生物農藥產業化示范工程”獲2010獲廣東省現代產業500強、現代農業100強項目，其成果轉讓費600萬元，取得了顯著的經濟、生態效益和社會效益。在技術與產品的示范應用方面，針對植源性食品安全問題，以“害蟲種群生態控制系統”技術體系為核心，協調應用自然控制因素與人工控制措施，構建了以生物多樣性恢復和保育、次生物抗性品種篩選、生物防治、物理防治等為主要措施的綜合配套技術體系，以作物生態系統為單位、對主要作物重大害蟲，完全不使用化學農藥，進行了有效防控，達到持續控制目的。創立了有機米、有機茶、有機荔枝等多個有機食品生產基地，支撐了多個龍頭企業獲得10個有機食品品牌。以上成績為這門課程的開展提供了優質的師資力量、課程素材和教學平臺，為課程的開展提供了完備智力和硬件支撐[7]。

在糧食安全和生態安全越來越受到廣泛關注的今天，生物防治在病蟲害綜合防控中的地位越來越凸顯，所占比重也越來越大。《生物防治》課程的開展逐漸由原來的選修課程轉變為必修課程，由研究生課程增開到本科生課程，由中文教學增加到雙語教學。這表明，生物防治的教學在農林高校所占的比重也越來越大。研究性學習已成為當代高等教育改革的一個趨勢，其教學理念與理論實踐并重的《生物防治》具有極高的契合度。因此，研究性學習的實踐和探索，有助于培養具備豐富知識結構和靈活應用能力的現代化植物保護專業人才。