研究型教学在水生生物学教学中的应用

蒋忠冠, 周立志, 周忠泽

(安徽大学 资源与环境工程学院， 合肥 230601)

在高等教育中，教学与科研是相辅相成的，培养研究型创新性人才是当前大学的重要教学目标之一，国内大量的综合性大学亦致力于将高校建立为研究型大学[1]。在此背景下，大量高校教师和管理者提出引入欧美国家“研究型教学”的理念。教育部在2005年出台的《关于进一步加强高等学校本科教学工作的若干意见》中明确指出，为了提高大学生的创新能力，高校要积极推动并实施研究型教学[2]。然而，如何在各类课程中有效应用和实施研究型教学，是高校工作者共同关注和探索的难题。

水生生物学是研究水生生物与水环境之间的相互关系，探讨水环境中的生命现象和生物学规律的学科[3]。传统水生生物学研究内容包括形态、分类、生理和生态四大部分，偏向于生物学的范畴。为了更好地保护水体生态健康、科学利用水生生物资源，现代水生生物学趋向于研究水生生物与水环境之间的关系及其在水域生态系统的结构和功能中所起的作用，越来越突出其生态学意义。水生生物学也成为生态学专业的重要核心课程之一，越来越受到高等院校的重视。笔者结合近几年水生生物学的教学实践，就研究型教学在水生生物学课程教学中的应用进行了初步探索。

1 研究型教学的内涵

通常的教学主要以教师、教材和课堂为中心，教师是教学活动的绝对主导者，学生只是知识的被动接受者[4]。在这个过程中，学生仅仅锻炼了理解(Understand)、记忆(Remember)和应用(Apply)的简单思维过程，是有限知识的简单传递，学生的积极性、主观能动性和创造性均得不到很好的调动。研究型教学要求受教育者能进行知识体系的重建，教师从知识的传输者变为指导者，学生从知识的被动接受者变为知识的主动构造者[5]。研究型教学强调“授之以鱼”不如“授之以渔”，重视知识构建、专注知识产生的过程[6]，能全面开发学生分析(Analyze)、判断(Evaluate)和创造(Create)的复杂思维过程[7]。研究型教学在知识传授的基础上，将学习、研究、实践有机地结合以引导学生高度参与，并且创造性地运用知识，自主发现问题、研究问题和解决问题，在研讨中积累知识、培养能力和锻炼思维[8]。

2 水生生物学研究型教学的必要性

传统的水生生物学教学在夯实水生生物形态鉴定和系统分类的基础上，进一步要求学生了解各类水生生物的生长、繁殖、行为和生态特征，偏向生物学科的范畴。然而，随着水生生物学近百年的发展，它已经成为一门涉及生物、生态、水产、环境和能源等多领域多学科交叉的综合性科学[9]。水生生物学的前沿和热点囊括了水生生物多样性的保护、水产动物的遗传选育、水生态系统的修复治理和能源藻的开发利用等。水生生物学已经从一门基础理论学科变为一门研究型、应用型学科。这就要求学生在掌握水生生物学基础理论知识的同时，通过广泛涉猎文献、专著书籍和相关网站的方式了解学科前沿和热点，关注生态、环境、资源、能源、水产相关的科学问题，并积极思考勇攀科研高峰。在本学科实施研究型教学可以更好地为水生生物学及相关领域提供更多的研究型创新性的人才储备。

3 水生生物学研究型教学的基本策略

3.1 前沿热点研究的引入

在水生生物学课程的讲授过程中，可以有意识地添加相关章节内容的研究前沿或热点。这些前沿和热点可以通过两种方式引入到课程教学中，一种是以“开胃菜”的方式放在课程内容之前，另一种是作为“彩蛋”放在知识点后面。作为“开胃菜”的研究可以是具体的研究项目报告，也可以是已经发表的相关领域的文献资料；而放在知识点后面的“彩蛋”，一般是针对该具体方向的最新研究成果。在教学活动中引入前沿和热点的研究项目以及发表的论文不仅是对水生生物学基础理论知识的实时更新和升华，也能方便学生有针对性地学习课程内容，并积极思考能在哪些方面提出问题以推动学科的进一步发展。

例如，在讲到底栖动物章节的时候，引入“滇池大型无脊椎动物的群落演变与成因分析”的研究作为“开胃菜”，通过解析滇池生境破坏、水质恶化条件下底栖动物群落的响应让学生了解底栖动物在水质健康评价中的“指示种”作用。学生也会进一步思考底栖动物包括哪些类群，哪些对水质变化比较敏感，哪些是耐污种，它们的形态、生理和生态学特征如何，与环境因子有怎样的关系。在“开胃菜”的引导下，带着这些问题学习，学生能更加主观能动地摄取更多信息，自我构建知识体系，并积极思考构建的知识能够从哪些方面进一步深入研究，或能解决哪些现实问题。

3.2 启发式引导

水生生物学课程不仅囊括了对浮游动植物、底栖动物、鱼类、水生植物、周丛生物等水生生物的认识和了解，也涵盖了生态、环境、水产和能源相关科学问题的解析。启发式引导要求在教师的启发和引导下，学生根据已有知识、直接或间接经验，自由地探索、质询，实现发现学习的过程。这要求教师能在教学过程中及时抛出问题，并循循诱导，让学生在抓取必要的相关知识点的同时，通过分析(Analyze)、判断(Evaluate)和创造(Create)的复杂思维过程尝试解决问题。启发式引导除了要善于提出问题外也要求能够引导学生“结果导向”地参与学习。例如，同样让学生看一本书，如果引导和要求学生看完后要讲给其他人听，学生在看书的过程中吸取和思考的内容则会多很多。

以藻类多样性和生态特征的讲解为例，首先抛出水华引起水质恶化、水源地破坏、超市纯净水抢售一空的问题，让学生思考是什么引起水华，怎样有效防治水华的暴发。学生在了解到是水体营养盐超标、蓝绿藻疯狂生长引起后，进一步让学生提出遏制蓝绿藻疯狂生长的办法。此时学生会有目的地去学习藻类的生态特征及其与水环境之间的相互依存关系，并提出控制水体氮磷的解决方案。此时，进一步指出在实验条件下营养盐水平很高水华却未能暴发[10]，让学生再次探究原因，引导他们了解实验条件下藻类的多样性较低造成藻种传代的局限性，吸引学生全面学习藻类多样性的知识。

3.3 开放互动式研讨

研究型教学中的师生互动有助于学生对基本概念、基本理论、基本方法的理解和掌握[11]。这种互动主要可以通过两种模式来实现，一种是“苏格拉底式的研讨和评判”，另一种是“无领导小组讨论”。“苏格拉底式的研讨”主要让学生先提出自己的观点或理论，教师负责质询和评判，通过多回合的研讨或对原初的观点理论进行反复修正并逐渐趋于完善，或最终证实原初的理论是个伪命题并重新提出新的假设再行论证。“无领导小组讨论”则是在学生自组织的条件下针对某一议题开展广泛的讨论，提出解决或实施的方案，讨论过程中充分锻炼学生的组织、构思、解析和逻辑思维能力，并整体了解他们对知识点的掌握情况。“苏格拉底式的研讨”可以针对某种具体的知识点或概念，而“无领导小组讨论”可以全面反映学生对某章或某类知识点的掌握和灵活运用情况。

例如在讲到鱼的概念的时候让学生自己先来定义什么是“鱼”，有人可能会讲“生活在水里的动物是鱼”。此时，提出螺蚌生活在水里，但它们不是鱼。于是，学生会进一步修正为“身体被鳞片、生活在水里的脊椎动物是鱼”。此时，进一步提出水蛇这一反例。至此，学生会进一步谨慎定义为“身体被鳞片、用鳍游泳、用鳃呼吸、终生生活在水中的脊椎动物是鱼”。通过这种“苏格拉底式的研讨”，学生主观能动性得到了很好地调动，并且能更加精确地掌握具体知识点。同样，在讲完鱼类部分后让学生进行“无领导小组讨论”，探讨河流筑坝对鱼类群落结构的影响。不仅可以充分锻炼学生观察力、思考力、分析力、判断力、组织力以及表达力等，还能全面了解他们对鱼类种群生长、繁殖、摄食、洄游以及群落多样性的掌握情况。

3.4 课堂教学与实习实践相结合

水生生物学除基础理论知识外，也有较强的实践性和应用性。通过水生生物学的研究型教学，让学生在掌握基础理论知识的同时，也能够在一定程度上独立开展项目研究工作，真正做到理论和实践相结合。这就需要在课堂教学活动中强调各知识点在实践中的应用意义，并积极引导学生善于发现问题、能提出并细化研究方案。此外，在课堂教学活动中也不可忽视对具体研究方法和操作手段的讲解。例如，对各类水生生物调查的周期、频率以及强度要有细致的讲析，对各种采样工具及其工作原理包括适宜的生境类型也要有所介绍，方便学生在实习实践中上手。同时，应全面安排相应的实习实践项目对所学理论知识进行整合应用，在实习实践基地开展相应的水生生物学调查研究工作，在梳理回顾理论知识的同时全面锻炼动手能力。

例如课堂教学讲到底栖动物分类的知识时，学生往往会觉得枯燥晦涩。首先可以强调目前底栖动物分类人才短缺的现状，大量环评、水体修复评估的项目给出高额的看样费用却找不到专业的分类人才，以突显底栖动物理论分类知识的重要实践应用价值。在具体讲授时也要穿插介绍在项目研究中底栖动物分类鉴定的具体操作方法和注意事项，例如摇蚊的幼虫要进行装片观察、软体动物的死壳不计数等。同样，笔者所在生态学专业安排每届学生进行升金湖实习以及巢湖实践，在实习和实践过程中，除让学生操作和演练水生生物学调查和研究方法外，也会进一步研讨和回顾课堂教学中讲析的理论知识，做到理论和实践相结合。

3.5 本科生导师制与大学生科研训练计划

研究型教学的彻底实施有赖于学生能够在接受本科教育的同时接受一定意义上的科研锻炼，本科生导师制与大学生科研训练计划的提出和有效实施将研究型教学往前推了重要一步。美国是国际上最早推动本科生导师制和本科生科研训练计划的国家，早在1969年麻省理工学院就设立了“扩大本科研究机会计划”，以资助本科生参与教师的研究项目。20世纪90年代以后，世界各国研究型大学支持本科生参与科学研究的项目越来越多。学生既可以参与教师的课题项目，以研究助理的方式培养科研素养；也可以由学生自己提出项目方案，向学校提出研究资金申请，立项后在老师的指导下完成科研项目。学生的科研成果除通过发表文章体现外，也能有相关的学分进行认定[12]。这样，本科生在一定程度上可以像研究生一样参与甚至主导科学研究。

笔者所在学校的生态学专业从2014级开始就实行了本科生导师制与大学生科研训练计划。以2014级本科生为例，共有3个学生选择笔者作为本科生导师。他们对水生生物学产生了浓厚的兴趣，且都立志考研深造，希望能够从事水生生物学相关的研究工作。目前，这3位本科生组建团队，成功申请经费并立项大学生科研训练计划“围网养殖对华阳河湖群鱼类群落结构和功能的影响”。经过周年的季度野外调查和实验室分析，他们撰写CSCD中文核心文章3篇，其中2篇已发表在《水产学报》和《生态学杂志》。通过本科生导师的指导以及大学生科研训练计划的锻炼，他们的科研素养和创新思维得到了全面的提高。

4 结语

在着力建设研究型大学、培养研究型创新性人才的大背景下，水生生物学教学实施和应用研究型教学模式具有重要意义。在高校教学改革的浪潮下，通过前沿热点研究的引入、启发式引导、开放互动式研讨、课堂教学与实习实践相结合、本科生导师制与大学生科研训练计划等策略，将研究型教学模式应用到水生生物学的教学之中，可以有效改善教学水平，提升教学效果，全面提高学生的学习能力和科研素养，充分展现研究型教学的魅力。