研究型教學在水生生物學教學中的應用

蔣忠冠, 周立志, 周忠澤

(安徽大學 資源與環境工程學院， 合肥 230601)

在高等教育中，教學與科研是相輔相成的，培養研究型創新性人才是當前大學的重要教學目標之一，國內大量的綜合性大學亦致力于將高校建立為研究型大學[1]。在此背景下，大量高校教師和管理者提出引入歐美國家“研究型教學”的理念。教育部在2005年出臺的《關于進一步加強高等學校本科教學工作的若干意見》中明確指出，為了提高大學生的創新能力，高校要積極推動并實施研究型教學[2]。然而，如何在各類課程中有效應用和實施研究型教學，是高校工作者共同關注和探索的難題。

水生生物學是研究水生生物與水環境之間的相互關系，探討水環境中的生命現象和生物學規律的學科[3]。傳統水生生物學研究內容包括形態、分類、生理和生態四大部分，偏向于生物學的范疇。為了更好地保護水體生態健康、科學利用水生生物資源，現代水生生物學趨向于研究水生生物與水環境之間的關系及其在水域生態系統的結構和功能中所起的作用，越來越突出其生態學意義。水生生物學也成為生態學專業的重要核心課程之一，越來越受到高等院校的重視。筆者結合近幾年水生生物學的教學實踐，就研究型教學在水生生物學課程教學中的應用進行了初步探索。

1 研究型教學的內涵

通常的教學主要以教師、教材和課堂為中心，教師是教學活動的絕對主導者，學生只是知識的被動接受者[4]。在這個過程中，學生僅僅鍛煉了理解(Understand)、記憶(Remember)和應用(Apply)的簡單思維過程，是有限知識的簡單傳遞，學生的積極性、主觀能動性和創造性均得不到很好的調動。研究型教學要求受教育者能進行知識體系的重建，教師從知識的傳輸者變為指導者，學生從知識的被動接受者變為知識的主動構造者[5]。研究型教學強調“授之以魚”不如“授之以漁”，重視知識構建、專注知識產生的過程[6]，能全面開發學生分析(Analyze)、判斷(Evaluate)和創造(Create)的復雜思維過程[7]。研究型教學在知識傳授的基礎上，將學習、研究、實踐有機地結合以引導學生高度參與，并且創造性地運用知識，自主發現問題、研究問題和解決問題，在研討中積累知識、培養能力和鍛煉思維[8]。

2 水生生物學研究型教學的必要性

傳統的水生生物學教學在夯實水生生物形態鑒定和系統分類的基礎上，進一步要求學生了解各類水生生物的生長、繁殖、行為和生態特征，偏向生物學科的范疇。然而，隨著水生生物學近百年的發展，它已經成為一門涉及生物、生態、水產、環境和能源等多領域多學科交叉的綜合性科學[9]。水生生物學的前沿和熱點囊括了水生生物多樣性的保護、水產動物的遺傳選育、水生態系統的修復治理和能源藻的開發利用等。水生生物學已經從一門基礎理論學科變為一門研究型、應用型學科。這就要求學生在掌握水生生物學基礎理論知識的同時，通過廣泛涉獵文獻、專著書籍和相關網站的方式了解學科前沿和熱點，關注生態、環境、資源、能源、水產相關的科學問題，并積極思考勇攀科研高峰。在本學科實施研究型教學可以更好地為水生生物學及相關領域提供更多的研究型創新性的人才儲備。

3 水生生物學研究型教學的基本策略

3.1 前沿熱點研究的引入

在水生生物學課程的講授過程中，可以有意識地添加相關章節內容的研究前沿或熱點。這些前沿和熱點可以通過兩種方式引入到課程教學中，一種是以“開胃菜”的方式放在課程內容之前，另一種是作為“彩蛋”放在知識點后面。作為“開胃菜”的研究可以是具體的研究項目報告，也可以是已經發表的相關領域的文獻資料；而放在知識點后面的“彩蛋”，一般是針對該具體方向的最新研究成果。在教學活動中引入前沿和熱點的研究項目以及發表的論文不僅是對水生生物學基礎理論知識的實時更新和升華，也能方便學生有針對性地學習課程內容，并積極思考能在哪些方面提出問題以推動學科的進一步發展。

例如，在講到底棲動物章節的時候，引入“滇池大型無脊椎動物的群落演變與成因分析”的研究作為“開胃菜”，通過解析滇池生境破壞、水質惡化條件下底棲動物群落的響應讓學生了解底棲動物在水質健康評價中的“指示種”作用。學生也會進一步思考底棲動物包括哪些類群，哪些對水質變化比較敏感，哪些是耐污種，它們的形態、生理和生態學特征如何，與環境因子有怎樣的關系。在“開胃菜”的引導下，帶著這些問題學習，學生能更加主觀能動地攝取更多信息，自我構建知識體系，并積極思考構建的知識能夠從哪些方面進一步深入研究，或能解決哪些現實問題。

3.2 啟發式引導

水生生物學課程不僅囊括了對浮游動植物、底棲動物、魚類、水生植物、周叢生物等水生生物的認識和了解，也涵蓋了生態、環境、水產和能源相關科學問題的解析。啟發式引導要求在教師的啟發和引導下，學生根據已有知識、直接或間接經驗，自由地探索、質詢，實現發現學習的過程。這要求教師能在教學過程中及時拋出問題，并循循誘導，讓學生在抓取必要的相關知識點的同時，通過分析(Analyze)、判斷(Evaluate)和創造(Create)的復雜思維過程嘗試解決問題。啟發式引導除了要善于提出問題外也要求能夠引導學生“結果導向”地參與學習。例如，同樣讓學生看一本書，如果引導和要求學生看完后要講給其他人聽，學生在看書的過程中吸取和思考的內容則會多很多。

以藻類多樣性和生態特征的講解為例，首先拋出水華引起水質惡化、水源地破壞、超市純凈水搶售一空的問題，讓學生思考是什么引起水華，怎樣有效防治水華的暴發。學生在了解到是水體營養鹽超標、藍綠藻瘋狂生長引起后，進一步讓學生提出遏制藍綠藻瘋狂生長的辦法。此時學生會有目的地去學習藻類的生態特征及其與水環境之間的相互依存關系，并提出控制水體氮磷的解決方案。此時，進一步指出在實驗條件下營養鹽水平很高水華卻未能暴發[10]，讓學生再次探究原因，引導他們了解實驗條件下藻類的多樣性較低造成藻種傳代的局限性，吸引學生全面學習藻類多樣性的知識。

3.3 開放互動式研討

研究型教學中的師生互動有助于學生對基本概念、基本理論、基本方法的理解和掌握[11]。這種互動主要可以通過兩種模式來實現，一種是“蘇格拉底式的研討和評判”，另一種是“無領導小組討論”。“蘇格拉底式的研討”主要讓學生先提出自己的觀點或理論，教師負責質詢和評判，通過多回合的研討或對原初的觀點理論進行反復修正并逐漸趨于完善，或最終證實原初的理論是個偽命題并重新提出新的假設再行論證。“無領導小組討論”則是在學生自組織的條件下針對某一議題開展廣泛的討論，提出解決或實施的方案，討論過程中充分鍛煉學生的組織、構思、解析和邏輯思維能力，并整體了解他們對知識點的掌握情況。“蘇格拉底式的研討”可以針對某種具體的知識點或概念，而“無領導小組討論”可以全面反映學生對某章或某類知識點的掌握和靈活運用情況。

例如在講到魚的概念的時候讓學生自己先來定義什么是“魚”，有人可能會講“生活在水里的動物是魚”。此時，提出螺蚌生活在水里，但它們不是魚。于是，學生會進一步修正為“身體被鱗片、生活在水里的脊椎動物是魚”。此時，進一步提出水蛇這一反例。至此，學生會進一步謹慎定義為“身體被鱗片、用鰭游泳、用鰓呼吸、終生生活在水中的脊椎動物是魚”。通過這種“蘇格拉底式的研討”，學生主觀能動性得到了很好地調動，并且能更加精確地掌握具體知識點。同樣，在講完魚類部分后讓學生進行“無領導小組討論”，探討河流筑壩對魚類群落結構的影響。不僅可以充分鍛煉學生觀察力、思考力、分析力、判斷力、組織力以及表達力等，還能全面了解他們對魚類種群生長、繁殖、攝食、洄游以及群落多樣性的掌握情況。

3.4 課堂教學與實習實踐相結合

水生生物學除基礎理論知識外，也有較強的實踐性和應用性。通過水生生物學的研究型教學，讓學生在掌握基礎理論知識的同時，也能夠在一定程度上獨立開展項目研究工作，真正做到理論和實踐相結合。這就需要在課堂教學活動中強調各知識點在實踐中的應用意義，并積極引導學生善于發現問題、能提出并細化研究方案。此外，在課堂教學活動中也不可忽視對具體研究方法和操作手段的講解。例如，對各類水生生物調查的周期、頻率以及強度要有細致的講析，對各種采樣工具及其工作原理包括適宜的生境類型也要有所介紹，方便學生在實習實踐中上手。同時，應全面安排相應的實習實踐項目對所學理論知識進行整合應用，在實習實踐基地開展相應的水生生物學調查研究工作，在梳理回顧理論知識的同時全面鍛煉動手能力。

例如課堂教學講到底棲動物分類的知識時，學生往往會覺得枯燥晦澀。首先可以強調目前底棲動物分類人才短缺的現狀，大量環評、水體修復評估的項目給出高額的看樣費用卻找不到專業的分類人才，以突顯底棲動物理論分類知識的重要實踐應用價值。在具體講授時也要穿插介紹在項目研究中底棲動物分類鑒定的具體操作方法和注意事項，例如搖蚊的幼蟲要進行裝片觀察、軟體動物的死殼不計數等。同樣，筆者所在生態學專業安排每屆學生進行升金湖實習以及巢湖實踐，在實習和實踐過程中，除讓學生操作和演練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。

3.5 本科生導師制與大學生科研訓練計劃

研究型教學的徹底實施有賴于學生能夠在接受本科教育的同時接受一定意義上的科研鍛煉，本科生導師制與大學生科研訓練計劃的提出和有效實施將研究型教學往前推了重要一步。美國是國際上最早推動本科生導師制和本科生科研訓練計劃的國家，早在1969年麻省理工學院就設立了“擴大本科研究機會計劃”，以資助本科生參與教師的研究項目。20世紀90年代以后，世界各國研究型大學支持本科生參與科學研究的項目越來越多。學生既可以參與教師的課題項目，以研究助理的方式培養科研素養；也可以由學生自己提出項目方案，向學校提出研究資金申請，立項后在老師的指導下完成科研項目。學生的科研成果除通過發表文章體現外，也能有相關的學分進行認定[12]。這樣，本科生在一定程度上可以像研究生一樣參與甚至主導科學研究。

筆者所在學校的生態學專業從2014級開始就實行了本科生導師制與大學生科研訓練計劃。以2014級本科生為例，共有3個學生選擇筆者作為本科生導師。他們對水生生物學產生了濃厚的興趣，且都立志考研深造，希望能夠從事水生生物學相關的研究工作。目前，這3位本科生組建團隊，成功申請經費并立項大學生科研訓練計劃“圍網養殖對華陽河湖群魚類群落結構和功能的影響”。經過周年的季度野外調查和實驗室分析，他們撰寫CSCD中文核心文章3篇，其中2篇已發表在《水產學報》和《生態學雜志》。通過本科生導師的指導以及大學生科研訓練計劃的鍛煉，他們的科研素養和創新思維得到了全面的提高。

4 結語

在著力建設研究型大學、培養研究型創新性人才的大背景下，水生生物學教學實施和應用研究型教學模式具有重要意義。在高校教學改革的浪潮下，通過前沿熱點研究的引入、啟發式引導、開放互動式研討、課堂教學與實習實踐相結合、本科生導師制與大學生科研訓練計劃等策略，將研究型教學模式應用到水生生物學的教學之中，可以有效改善教學水平，提升教學效果，全面提高學生的學習能力和科研素養，充分展現研究型教學的魅力。