以水質(zhì)調(diào)控技術(shù)為導(dǎo)向推動《養(yǎng)殖水環(huán)境化學(xué)》課程學(xué)習(xí)

黃建盛+陳剛+張健東

摘要：《養(yǎng)殖水環(huán)境化學(xué)》是水產(chǎn)養(yǎng)殖專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，學(xué)好該課程可為畢業(yè)生從事水產(chǎn)養(yǎng)殖專業(yè)的生產(chǎn)和科研工作做好理論和技術(shù)準(zhǔn)備。本文以水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展需要出發(fā)，以養(yǎng)殖水質(zhì)調(diào)控為導(dǎo)向，在教學(xué)內(nèi)容上強(qiáng)調(diào)實(shí)際應(yīng)用為基礎(chǔ)，對課程教學(xué)再設(shè)計、在理論教學(xué)手段上以多媒體課件和板書相結(jié)合，微信平臺介入的多元教學(xué)模式，并以生產(chǎn)和科研相結(jié)合加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)方面進(jìn)行改革。有利于提高學(xué)習(xí)效率，在一定程度上提高了該課程的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：養(yǎng)殖水環(huán)境化學(xué)；教學(xué)模式；實(shí)踐教學(xué)

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

在水產(chǎn)養(yǎng)殖中應(yīng)該充分重視水質(zhì)的調(diào)控，根據(jù)養(yǎng)殖對象所在環(huán)境及具體的水質(zhì)情況，采取積極的、科學(xué)的水質(zhì)調(diào)控手段，才能建立起最佳的水產(chǎn)品養(yǎng)殖環(huán)境，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效的水產(chǎn)養(yǎng)殖，提高養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)效益并促進(jìn)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[1]。《養(yǎng)殖水環(huán)境化學(xué)》是水產(chǎn)養(yǎng)殖專業(yè)主要專業(yè)基礎(chǔ)課[2]，一方面要為學(xué)生學(xué)習(xí)魚、蝦、貝類增養(yǎng)殖學(xué)等專業(yè)課奠定基礎(chǔ)，另一方面又要為學(xué)生將來從事水產(chǎn)養(yǎng)殖專業(yè)的生產(chǎn)和科研工作做好理論和技術(shù)準(zhǔn)備。該課程的教學(xué)目的是使學(xué)生較系統(tǒng)和較深入掌握水環(huán)境化學(xué)的基本原理和技術(shù)[2]，然后隨著水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的迅速發(fā)展，養(yǎng)殖方式向集約化養(yǎng)殖發(fā)展，水質(zhì)調(diào)控技術(shù)也隨之變化，也為該課程的授課提出新的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容顯得不合理、脫離生產(chǎn)實(shí)踐，教學(xué)方法單一和枯燥，缺乏興趣，不能有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性[3]，難于達(dá)到該課程的教學(xué)目的。為此，本文根據(jù)快速發(fā)展的水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)對《養(yǎng)殖水環(huán)境化學(xué)》的需要，以養(yǎng)殖水質(zhì)調(diào)控為導(dǎo)向，進(jìn)行課程教學(xué)的再設(shè)計，基于“實(shí)際應(yīng)用→理論學(xué)習(xí)”的教學(xué)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(xué)。實(shí)驗課內(nèi)容緊密結(jié)合養(yǎng)殖生產(chǎn)水質(zhì)指標(biāo)的測定項目，符合實(shí)際生產(chǎn)需要。從滿足水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求的人才角度出發(fā)，探討理論教學(xué)和實(shí)驗教學(xué)內(nèi)容建設(shè)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力，為完善水產(chǎn)養(yǎng)殖學(xué)科體系和提高水產(chǎn)養(yǎng)殖人才素質(zhì)提供參考。

一、水產(chǎn)養(yǎng)殖專業(yè)《養(yǎng)殖水環(huán)境化學(xué)》課程教學(xué)存在的問題

1.教學(xué)內(nèi)容需要更新。目前，大多數(shù)高校開設(shè)水產(chǎn)養(yǎng)殖專業(yè)《養(yǎng)殖水環(huán)境化學(xué)》課程授課的主要教材使用雷洐之主編的《養(yǎng)殖水環(huán)境化學(xué)》（中國農(nóng)業(yè)出版社，2004年版），該教材體現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)可持續(xù)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)的意識，反映養(yǎng)殖水環(huán)境化學(xué)的發(fā)展動態(tài)，并在突出學(xué)科實(shí)踐性、應(yīng)用性特點(diǎn)的同時，適當(dāng)增加水環(huán)境化學(xué)理論知識。但教材出版至今已超10年，教材內(nèi)容為了避免與專業(yè)課內(nèi)容重復(fù)，只根據(jù)水環(huán)境化學(xué)成分的動態(tài)規(guī)律對水質(zhì)管理提出一般性意見，而目前絕大多數(shù)高校的水產(chǎn)養(yǎng)殖專業(yè)沒有開設(shè)水處理原理及調(diào)控的課程。隨著養(yǎng)殖模式逐漸向現(xiàn)代工廠化養(yǎng)殖的轉(zhuǎn)變，水質(zhì)調(diào)控技術(shù)也隨之改變，水處理原理知識需要補(bǔ)充和更新。因此，授課老師應(yīng)把握養(yǎng)殖模式發(fā)展趨勢，關(guān)注水環(huán)境化學(xué)相關(guān)的動態(tài)，及時對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行更新和完善，使學(xué)生獲得最新的參考資料。

2.學(xué)生缺乏對課程的學(xué)習(xí)主動性?！娥B(yǎng)殖水環(huán)境化學(xué)》課程是一門相對難學(xué)的課程，課程教學(xué)內(nèi)容理論性強(qiáng)，需要很好的無機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)等知識背景，同時紛繁的推導(dǎo)和計算使得學(xué)生難以提高學(xué)習(xí)興趣，此外，學(xué)生對如何將書本上的理論知識運(yùn)用到水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)實(shí)踐中，更是一籌莫展。如果仍采用“教師講-學(xué)生聽”的教學(xué)模式，抽象的教學(xué)內(nèi)容會導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不佳，缺乏積極性和主動性，容易出現(xiàn)“學(xué)生上課不聽，教師麻木教學(xué)”的后果。因此，從明確教學(xué)目的、契合水產(chǎn)養(yǎng)殖專業(yè)的特點(diǎn)等角度，對綜合性強(qiáng)的《養(yǎng)殖水環(huán)境化學(xué)》課程的教學(xué)再設(shè)計是有必要的，同時提高教學(xué)效果和激發(fā)學(xué)生積極性。

3.實(shí)踐教學(xué)重視不足?！娥B(yǎng)殖水環(huán)境化學(xué)》實(shí)踐教學(xué)對于學(xué)生鞏固理論知識、訓(xùn)練水質(zhì)分析操作技能，以及對從事水產(chǎn)養(yǎng)殖專業(yè)的生產(chǎn)和科研都有很重要的意義。各高校水產(chǎn)養(yǎng)殖專業(yè)雖然已經(jīng)充分地認(rèn)識到實(shí)踐教學(xué)的重要性，但從實(shí)踐內(nèi)容設(shè)置和教學(xué)形式上來看，表現(xiàn)出實(shí)踐教學(xué)重視不足，同時學(xué)生對實(shí)驗操作表現(xiàn)出積極性不高，對實(shí)驗基本理論掌握不夠深刻。常規(guī)的養(yǎng)殖水環(huán)境化學(xué)實(shí)驗內(nèi)容主要安排基礎(chǔ)和驗證的實(shí)驗內(nèi)容，雖能起到訓(xùn)練學(xué)生掌握基本實(shí)驗操作技能，但與養(yǎng)殖生產(chǎn)實(shí)踐脫節(jié)，無法滿足實(shí)際生產(chǎn)需要。而且大多數(shù)水化學(xué)實(shí)驗已由教師按要求把所用的藥品配制好，學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗室后聽老師講解實(shí)驗原理和操作步驟后直接按照實(shí)驗指導(dǎo)書上進(jìn)行抓藥式的實(shí)驗操作，往往實(shí)驗過程中一般不會遇到什么問題，但做完實(shí)驗不知道每一步操作的目的、所加藥品起什么作用。這種實(shí)踐教學(xué)不利于學(xué)生創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

二、《養(yǎng)殖水環(huán)境化學(xué)》課程改革措施

1.基于“實(shí)際應(yīng)用→理論學(xué)習(xí)”的教學(xué)思路，進(jìn)行課程教學(xué)的再設(shè)計。依據(jù)“實(shí)際應(yīng)用→理論學(xué)習(xí)”的教學(xué)思路，就是本著養(yǎng)殖水質(zhì)調(diào)控中的應(yīng)用和實(shí)例出發(fā)，講解其理論知識的宗旨進(jìn)行教學(xué)改革。首先，查找文獻(xiàn)資料，收集不同養(yǎng)殖模式下的水質(zhì)調(diào)控技術(shù)，如池塘養(yǎng)殖系統(tǒng)、高位池養(yǎng)殖系統(tǒng)、工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)、生物絮團(tuán)技術(shù)在海水養(yǎng)殖中的應(yīng)用等實(shí)例，然后再以雷洐之編著的《養(yǎng)殖水環(huán)境化學(xué)》和王凱雄編著的《水化學(xué)》[4]為依據(jù)梳理水質(zhì)調(diào)控的理論知識，包括化學(xué)動力學(xué)、化學(xué)平衡、酸堿化學(xué)、配位化學(xué)、氧化還原化學(xué)和相間作用的原理。例如，先通過圖文并茂向?qū)W生展示葉輪式增氧機(jī)在池塘養(yǎng)殖中廣泛應(yīng)用，具有增氧的功能，激發(fā)學(xué)生的積極性，引發(fā)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(zhì)物理調(diào)控時，先向?qū)W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(xué)生查閱資料討論其原理，授課教師結(jié)合實(shí)例講解離子吸附原理及其影響的因素。再比如通過文獻(xiàn)的數(shù)據(jù)向?qū)W生展示1mg/L的明礬能去除0.5mg/L的水體總堿度，產(chǎn)生CO2可使水體pH值降低[5]，讓學(xué)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(chǎn)實(shí)踐中水質(zhì)調(diào)控案例的啟發(fā)，讓學(xué)生明確了所學(xué)知識有何用，如何用并能夠?qū)W會用。同時，根據(jù)近幾年水質(zhì)調(diào)控技術(shù)發(fā)展充實(shí)了一些熱門話題以及新的研究成果，例如：工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中含氮物質(zhì)的氧化還原轉(zhuǎn)化、氣-液界面的吸附與氣浮分離作用等。在教學(xué)過程中對一系列養(yǎng)殖水質(zhì)調(diào)控的典型實(shí)例進(jìn)行了總結(jié)，并結(jié)合相應(yīng)的理論內(nèi)容開展分析，調(diào)動學(xué)生的求知欲，積極地去探索養(yǎng)殖水化學(xué)中的原理、規(guī)律。

2.多元手段提高理論教學(xué)效果。目前，筆者在《養(yǎng)殖水環(huán)境化學(xué)》理論講授過程中，涉及到基礎(chǔ)理論性較強(qiáng)的內(nèi)容，如pH調(diào)整的有關(guān)計算、氧化還原反應(yīng)的化學(xué)計量關(guān)系采用板書的教學(xué)模式，可使學(xué)生對計算過程理解透徹。大多數(shù)課程內(nèi)容采用多媒體課件授課方式，具有內(nèi)容豐富、圖文并茂的特點(diǎn)。近年來，微信為教學(xué)活動提供了教師和學(xué)生平等交流的平臺，在教學(xué)活動中起到輔助作用，只要合理應(yīng)用，能夠提高教學(xué)效果[6]。為此，筆者也嘗試將其應(yīng)用在《養(yǎng)殖水環(huán)境化學(xué)》教學(xué)當(dāng)中。通過建立微信教學(xué)群，在講課前1周左右，通過微信教學(xué)群向?qū)W生們提出設(shè)計好的相關(guān)問題，多數(shù)都是實(shí)際應(yīng)用的水質(zhì)調(diào)控的內(nèi)容。以講溶解氣體為例，可將一些問題，如溶解氧動態(tài)對水質(zhì)化學(xué)成分的影響、改善養(yǎng)殖水體溶解氧的方法、氣泡病發(fā)生與溶解氧的相關(guān)性，讓學(xué)生運(yùn)用已學(xué)過的相關(guān)專業(yè)知識在微信群中進(jìn)行討論，或自己思考，或查閱相關(guān)資料共享。這樣能促進(jìn)學(xué)生鞏固學(xué)過的知識，學(xué)會貫通。在課中，教師可根據(jù)討論的共性表達(dá)在教學(xué)設(shè)計上有所側(cè)重，合理分配各授課內(nèi)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(jìn)一步理解和消化上課所學(xué)知識，反饋授課效果。通過微信教學(xué)群，教師更多的是提供資源鏈接，實(shí)施興趣的激發(fā)，進(jìn)行思維的引領(lǐng)。鼓勵學(xué)生將所讀的優(yōu)質(zhì)材料及時共享到群中與教師和其他同學(xué)分享，供感興趣的同學(xué)閱讀學(xué)習(xí)，營造集體探究性學(xué)習(xí)氛圍。此外，其他專業(yè)教師也可通過加入微信群與學(xué)生進(jìn)行實(shí)習(xí)討論和互動，解答學(xué)生的疑問，有助于提高教學(xué)效果。因此，采用多媒體課件和板書相結(jié)合，微信平臺的介入無疑豐富了《養(yǎng)殖水環(huán)境化學(xué)》課程教學(xué)方法，可以提高學(xué)生在教學(xué)活動中的主動性和地位，加深學(xué)生對知識的理解和拓展，增加了學(xué)習(xí)興趣。

3.生產(chǎn)科研結(jié)合加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)。養(yǎng)殖水環(huán)境化學(xué)實(shí)驗是通過化學(xué)分析和應(yīng)用實(shí)驗使學(xué)生掌握養(yǎng)殖水化學(xué)組成成分的測定方法和有代表性的常用化學(xué)分析儀器的使用方法，使學(xué)生掌握水環(huán)境化學(xué)基本原理和漁業(yè)水質(zhì)調(diào)控技術(shù)，為將來從事水產(chǎn)養(yǎng)殖專業(yè)生產(chǎn)和科研工作做好技術(shù)準(zhǔn)備[7]。根據(jù)水質(zhì)調(diào)控技術(shù)的發(fā)展，在生產(chǎn)中常用的pH值、溶解氧、總硬度、堿度、總氮、氨態(tài)氮、亞硝酸鹽、化學(xué)耗氧量等水質(zhì)調(diào)控指標(biāo)選入實(shí)驗內(nèi)容。教師帶幾個學(xué)生從學(xué)校附近的養(yǎng)殖場現(xiàn)場采水樣，送到實(shí)驗室測定相關(guān)水質(zhì)指標(biāo)，并讓學(xué)生做好現(xiàn)場采樣的基本情況記錄，如水色、透明度、養(yǎng)殖對象等。實(shí)驗過程中，學(xué)生自己配置藥品按操作步驟進(jìn)行，教師從旁指導(dǎo)。實(shí)驗結(jié)束后，學(xué)生撰寫實(shí)驗報告討論實(shí)驗結(jié)果對養(yǎng)殖生產(chǎn)的影響。由于實(shí)驗內(nèi)容符合實(shí)際生產(chǎn)需要，激發(fā)熱情，使學(xué)生明白學(xué)以致用，而不是機(jī)械記憶。在課程結(jié)束后下一學(xué)期，進(jìn)行為期5周魚類增養(yǎng)殖的實(shí)習(xí)，我們安排了實(shí)習(xí)期間養(yǎng)殖過程水質(zhì)指標(biāo)的跟蹤測定內(nèi)容。學(xué)生根據(jù)測定水質(zhì)指標(biāo)如pH值、溶解氧、總硬度、堿度、總氮、氨態(tài)氮、亞硝酸鹽，按小組自行準(zhǔn)備需要用到的實(shí)驗藥品、儀器、耗材等按照操作步驟獨(dú)立完成，最終以實(shí)習(xí)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(tài)變化；氨氮、亞硝酸鹽、pH值在工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖石斑魚的變化。通過實(shí)習(xí)讓課程內(nèi)容延伸，學(xué)生能獨(dú)立開展水質(zhì)調(diào)控指標(biāo)的測定，掌握水質(zhì)因子對養(yǎng)殖生產(chǎn)的影響存在著交互作用，并明白在不同的養(yǎng)殖模式水化學(xué)成分表現(xiàn)形式和動態(tài)不相同，提高解決實(shí)際問題的能力。為畢業(yè)后從事養(yǎng)殖生產(chǎn)打下堅實(shí)基礎(chǔ)。

為進(jìn)一步提高學(xué)生實(shí)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(lián)動效應(yīng)，推動廣東海洋大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院本科生人才培育工程的順利實(shí)施，激發(fā)學(xué)生參與學(xué)術(shù)活動的積極性，學(xué)院積極推動本科生進(jìn)實(shí)驗室項目，使得科研活動走到學(xué)生當(dāng)中。配合學(xué)院開展的活動，筆者開設(shè)養(yǎng)殖水環(huán)境化學(xué)研究設(shè)計型實(shí)驗。選擇了適合本科生的現(xiàn)有知識儲備，保證研究設(shè)計型實(shí)驗的可操作性的實(shí)驗內(nèi)容，包括石斑魚在不同環(huán)境因子條件下耗氧率、窒息點(diǎn)、排氨率的測定；氨氨、亞硝酸鹽對不同發(fā)育階段石斑魚的毒性試驗；石斑魚工廠化養(yǎng)殖系統(tǒng)水環(huán)境變化及影響因子研究。為了順利完成實(shí)驗，學(xué)生除了應(yīng)用養(yǎng)殖水環(huán)境化學(xué)課程相關(guān)知識還要自主查閱相關(guān)文獻(xiàn)，設(shè)計實(shí)驗方案及預(yù)測可能出現(xiàn)的問題的解決方法，以及實(shí)驗過程中數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。通過讓學(xué)生積極參與科研活動，不僅可以滿足學(xué)生個性化發(fā)展需要，激發(fā)參與科研工作的熱情，幫助學(xué)生加深對科研實(shí)踐的理解，培養(yǎng)適應(yīng)未來水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求的人才。

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