“海洋浮游生物学”课程建设的实践与思考

2015-01-11安鑫龙崔兴凯李雪梅

河北农业大学学报(社会科学版) 2015年2期

安鑫龙，崔兴凯，李雪梅

(1．河北农业大学海洋学院，河北秦皇岛066003;2．河北农业大学教务处，河北保定071001)

“海洋浮游生物学”主要讲授海洋浮游生物的生命现象和活动规律及其与海洋环境之间的相互关系，内容包括海洋浮游植物和浮游动物的外部形态(构造)、内部构造(细胞学)、生物学、分类、生理、生化、生态学以及海洋浮游生物调查研究的一般方法［1-3］。多年来，“海洋浮游生物学”课程是海洋和水产类院校海洋科学专业(海洋生物资源)、海洋渔业科学与技术专业以及生物科学专业(海洋生物)本科生必修的一门重要专业基础课，是海洋生物学科的核心课程，课程内容涉及的专业知识点多、面广，与专业人才培养方案中其他课程之间有着千丝万缕的联系。在本科教学中，要充分调动学生的兴趣和积极性，使学生变被动学习为主动学习，确保教学质量从而为他们考研、从事近岸海域环境生态修复与重建等科学研究奠定坚实基础［4］。然而，学生对该课程的认识和兴趣取决于授课教师相关教学、科研经验的丰富程度以及授课教师对学生正确而巧妙的引导、培养和激发。因此，构建适宜海洋科学专业的“海洋浮游生物学”课程内容、探索合理的教学方法是摆在我们面前的首要任务。为此，我们在对国内开设“海洋浮游生物学”课程的高校进行调研基础上，对河北农业大学海洋科学专业本课程的教学内容进行了构建，并在分析国内现有教学存在的主要问题基础上对教学方法进行了初步探索，取得了一定成果。

一、我国“海洋浮游生物学”课程发展历程

在国内，著名海洋生物学家郑重教授于1947年在厦门大学海洋学系开创了我国海洋浮游生物学教学的先河，厦门大学成为开设“海洋浮游生物学”课程最早的高等院校，自首次开设以来已历经67年之久。后来，集美大学的前身之一厦门水产学院等陆续开设了此课程。随着近年来我国对海洋的逐渐重视，涉海水产类高等院校向海洋院校逐渐过渡和发展，沿海一些综合性院校亦相继成立海洋学院，“海洋浮游生物学”课程在这些院校中随之开设。时至今日，国内各个海洋大学的海洋或水产学院，综合性大学如深圳大学生命科学学院、海南大学海洋学院等，农业院校如河北农业大学海洋学院等均为海洋科学专业(海洋生物资源)、海洋渔业科学与技术专业或生物科学专业(海洋生物)的本科生开设了“海洋浮游生物学”课程。

二、“海洋浮游生物学”课程内容构建

一门完整的“海洋浮游生物学”课程内容丰富而繁琐，知识点多，信息量大，与前导课程如植物生物学、动物生物学和微生物学等课程紧密联系。目前来看，“海洋浮游生物学”课程主要以讲授各类海洋浮游生物的分类为主，即基于外部形态(构造)、内部构造和生物学的分类。因此，如果前导课程理论基础和实验技能不扎实，对于本课程的学习无疑是不利的。同时，本课程又是海洋科学专业“海洋生态学”、“海洋生物技术”、“海洋环境生物学”和“海洋环境监测技术”等课程的重要基础课，在海洋科学专业课程体系中起着承前启后的重要作用。

如上所述，“海洋浮游生物学”课程是植物生物学、动物生物学和微生物学等生物学基础课程的后续课程，主要由海洋浮游植物学、海洋浮游动物学、海洋浮游生物生态学3部分内容组成［1-3］，讲授的内容主线是“外部形态(构造)、内部构造(细胞学)、生物学、分类、生态、调查研究”，与“水生生物学”课程内容组成相似［5］。因此，结合海洋科学专业的教学要求和特点，其课程内容主要包括如下部分:

图1 课程内容主线

1．外部形态(构造):浮游植物的外部形态(构造)包括生物体的体制、形态、细胞壁、鞭毛、突出物、花纹和囊壳等。浮游动物的外部形态(构造)包括甲壳、被甲、花纹、体节、附肢、伪足、纤毛、触手等。

2．内部构造(细胞学):浮游植物的内部构造(细胞学)主要包括细胞壁、细胞质、细胞核、色素和色素体、同化产物和储藏物、淀粉核、眼点、伸缩泡、刺丝胞、液泡等。浮游动物的内部构造(细胞学)主要包括细胞膜、细胞质、细胞核、细胞器、肌肉、胃管(消化)系统、循环系统、呼吸系统、生殖系统、排泄系统、神经系统等。

3．生物学:浮游生物的生物学包括生长、发育、繁殖、营养(食性)、发光、群集、运动、共生、共栖、寄生、再生、休眠等。

4．分类:浮游生物的分类主要根据其外部形态(构造)、内部构造(细胞学)和生物学特征进行，内容涉及到各个分类单元的基本特征。

5．生态:浮游生物的生态主要包括浮游生物的生态类群及其对浮游生活的适应、浮游生物的分布(季节分布、水平分布和垂直分布)、浮游生物的食物关系、浮游生物的经济意义等。

6．调查研究:浮游生物的调查研究主要介绍浮游生物调查研究中的一般基础知识，如浮游生物的采集工具、采集方法、浓缩方法、固定和保存方法以及定量方法。

上述几方面的授课内容是前后紧密衔接的(图1中的实箭头顺序)，在分类(形态、构造和生物学)认识海洋浮游生物种类的基础上进行其生态和调查研究的讲解才能使课程循序渐进。反过来，调查采样后，在研究采集生物的形态、构造和生物学特征(图1中的虚箭头顺序)基础上，对浮游生物进行分类和生态学研究是对“海洋浮游生物学”课程进行应用的实践过程。

三、“海洋浮游生物学”课程教学方法探索

(一)存在问题

我们在对国内开设“海洋浮游生物学”课程的高校进行调研过程中发现，现有教学存在的主要问题如下:

1．教材内容陈旧或配图问题严重。“海洋浮游生物学”的教学重点是外部形态(构造)、内部构造(细胞学)、生物学和分类4个部分，以现有经典教材的内容来看，这些组成部分的内容显得较为陈旧。通过文献资料和笔者科研成果不难发现，有些生物种类的上述某一部分甚至4部分的描述都不十分完整或准确，这可能和现有教材成书时的科技水平等有直接关系。另一方面，最近出版的教材中存在严重的配图问题，例如:分类部分没有达到每个属的代表种类配有至少一图的标准，或者有配图但是绘图质量粗糙低劣，或者缺乏分解图，而形态分类是整门课程的基础，基础内容不详则对于学生学习来讲无疑将产生较大影响。

2．学生学习兴趣和教师知识结构的双重压力。“海洋浮游生物学”是一门实践性很强的课程。本科生由于没有相关科研经验和缺乏对微型生物的感知和认识，且本课程授课以讲授形态和分类为主，使得学生在学习本课程过程中感到内容枯燥乏味，难以调动学生学习的积极性。另一方面，该课程对任课教师的综合素质要求较高，教师既要对课程的相关基础理论和现阶段海洋浮游生物种类进行研究，又要有出海采样和室内生物分析的丰富经验，还要具备现代教育的思想和理念。但现在普通高校中，尤其是新设海洋科学专业的院校大部分任课教师都是直接从高校博士或硕士毕业，虽然具备很好的专业知识，但是对整个课程涉及的全部生物种类没有全面的认识和深入了解，甚至没有亲身观察或研究经历，博士或硕士学习阶段研究课题所涉及的生物种类仅仅是相关的一种或几种，且没有丰富的出海采样和室内分析经验，加上授课过程中没有教学经验丰富的老教师的指导，在教学过程中很难对该课程内容进行准确和生动的讲解，更不能对学生在实验课堂上遇到的疑惑给予有效的解答和指导。

3．实验教学标本质量有待提高。目前来看，“海洋浮游生物学”的实验教学标本大体上分为活体标本和固定标本2大类，每类标本都有纯和不纯之分。如，有些实验课的标本即为出海采样后的混合固定标本，里面浮游生物种类很多，学生无法在某次实验课中从种类繁多的标本中找到目标个体;还有些浮游动物如桡足类标本，由于长期浸泡等原因导致部分附肢缺失。这些现象对于学生来讲无疑是困难重重，难以巩固理论课的形态结构描述。

(二)课程教学方法探索

鉴于“海洋浮游生物学”教学遇到的问题，我们在教学过程中进行了如下尝试，并取得了初步效果。

1．直观教学。“海洋浮游生物学”的直观教学法就是通过在理论课堂上配合海洋浮游生物的培养实物和可视资料、在实验课堂上提供单种的海洋浮游生物活体和固定标本等手段，使学生在理论课堂上掌握浮游生物的基本概念和模式图、在实验课堂上掌握研究浮游生物的基本操作技能和实体特征的教学方法，该方法突出重点，突破难点，相得益彰。

直观教学能充分发挥学生认知的主体作用，培养学生学习本课程的积极性和主动性，使其获得理论知识的基础上在实验课堂上尽情对每种浮游生物进行验证并享受因认识每种浮游生物带来的愉悦，从而提高了学生兴趣并取得了较好的教学效果。

2．科研成果服务教学。笔者实践证实，将科研成果引入本课程，对教学起到了积极促进作用。下面以几个相关课题为基础，介绍科研成果服务教学的实例。

“河北农业大学海洋学院有害藻华藻种库建设研究”和“秦皇岛市沿海赤潮生物监测研究”等课题实施过程中采集了大量水样，分离获得了海洋浮游植物和海洋浮游动物若干，这些活体或固定标本成为本课程教学的第一手材料。如在海洋浮游植物部分授课中增加了现有“海洋浮游生物学”或“水生生物学”教材［1-3，6，7］中没有涉及到的赤潮异弯藻(Heterosigma akashiwo)、海洋卡盾藻(Chattonella marina)、齿状纹石藻(Pleurochrysis dentata)［8］、渤海环沟藻(Gyrodinium bohaiensis)、塔玛亚历山大藻(Alexandrium tamarense)和海洋尖尾藻(Oxyrrhis marina)［9］等海洋浮游植物原版图片，海洋浮游动物部分授课中增加了扇形游仆虫(Euplotesvannus)［10］、诺氏三角溞(Evadnenordmanni)、火腿许水蚤(Schmackeria poplesia)和红色中缢虫(Mesodinium rubrum)等海洋浮游动物原版图片，并为实验课提供了上述种类活体。

“海洋尖尾藻对两种海洋微藻的摄食特征研究”和“尖尾藻的分类和繁殖研究”等课题成果填补了多项国内外空白，如海洋尖尾藻摄食方式［11-13］、齿状纹石藻和海洋尖尾藻繁殖方式［8，14］以及海洋尖尾藻培养液特征［15，16］。因此，教学过程中添加了上述研究成果，如甲藻繁殖部分增加了海洋尖尾藻营养繁殖即横二分裂［14］和夜光藻(Noctiluca scientillans)二分裂的原版图片，金藻繁殖部分增加了齿状纹石藻无性繁殖即产生似亲孢子［8］、甲藻营养部分增加了海洋尖尾藻异养方式即摄食亚心形扁藻(Platymonassubcordiformis)、米氏凯伦藻(Karenia mikimotoi)［11］、海洋卡盾藻［12］和齿状纹石藻［16］以及夜光藻摄食亚心形扁藻的原版图片。实验课程增加了海洋尖尾藻对亚心形扁藻摄食过程的观察环节。

“河北省沿海赤潮生物生态特征及调控机理研究”和“赤潮微藻海洋尖尾藻的生态特征及调控技术研究”等课题成果也为课程讲授提供了大量原版图片，如甲藻发光部分增加了夜光藻发光的原版图片，甲藻赤潮部分增加了河北省沿岸夜光藻赤潮以及实验室模拟的海洋尖尾藻赤潮原版图片。

这些原版图片的引入，阐释了现有教材中没有配图释义且相对难以理解的相关内容，使同学们更加深刻、形象地理解了相关内容的涵义，鼓舞了学生们学习本课程理论知识的自觉性和积极性。海洋浮游生物的活体或固定标本以及海洋尖尾藻摄食扁藻的观察，丰富了实验课程的教学内容，激发了学生们在实验课堂上的动手能力和积极探索精神，为其日后考研及科研工作奠定了基础。

四、讨论与思考

“海洋浮游生物学”是海洋科学专业本科生十分重要的一门专业基础课。目前，在海洋科学专业设置“海洋浮游生物学”课程的高等院校遍布我国沿海地区，由于地域差异、课程设置以及与其他专家学者交流有限等导致“海洋浮游生物学”课程内容不尽一致。因此，如何构建面向海洋科学专业的“海洋浮游生物学”课程内容以及解决教学中遇到的问题是我们今后关注的重点。

(一)制定和完善面向海洋科学专业“海洋浮游生物学”课程教学大纲

目前，厦门大学海洋与地球学院曹文清教授主讲的“海洋浮游生物学”已建设成国家精品课程，以其教学大纲为模板，结合开课学校自身特点，适当调节学时数，力求在保证教学内容完整的基础上，依据海洋科学专业的知识系统与有关先行课、后续课之间的联系，确定各章节的教学内容、重点和难点，反映出本学科的新成就和学科发展方向，制定或完善适合海洋科学专业本科生的教学大纲。

(二)加强面向海洋科学专业“海洋浮游生物学”教材建设

国内现有的“海洋浮游生物学”相关的出版物有“海洋浮游生物学”和“水生生物学”2个系列［1-3，6，7］，前者大多数出版时间已久，已不适宜作为高校海洋科学专业“海洋浮游生物学”教材使用，但是可作为重要的参考资料;后者有关海洋浮游生物的内容相对较少且不系统。因此，鉴于目前还没有适宜的“海洋浮游生物学”教材，我们倡议在完善教学大纲基础上，组织在教学和科研一线的海洋浮游生物学和相关学科经验丰富的教师共同编写面向海洋科学专业的内容完整、配图合理、理论和实践紧密结合的统编教材。

(三)加强实践教学

实践教学是海洋科学专业非常重要的教学环节。如上所述，“海洋浮游生物学”是一门实践性很强的课程，实践教学环节尤为重要，其内容包括浮游生物的形态分类、生态学、调查取样和定量计数等诸多实践教学环节，其中浮游生物的形态分类、调查取样和定量计数这3个环节是本课程的常规实践教学环节，而生态学实践教学环节较为薄弱，因此要加强该教学环节的实践。实践教学环节可根据授课教师自己科研或文献中的方法进行，如通过本人开设的海洋尖尾藻对亚心形扁藻的摄食实验，使学生认识了亚心形扁藻种群向海洋尖尾藻种群的演替规律，这样可以增强学生对海洋浮游生物摄食生态的认识。此外，在分类实验课堂上，尽量让学生观察单克隆标本，以便有利于他们对理论知识的巩固。