以水质调控技术为导向推动《养殖水环境化学》课程学习
摘要：《养殖水环境化学》是水产养殖专业重要的专业基础课，学好该课程可为毕业生从事水产养殖专业的生产和科研工作做好理论和技术准备。本文以水产养殖业发展需要出发，以养殖水质调控为导向，在教学内容上强调实际应用为基础，对课程教学再设计、在理论教学手段上以多媒体课件和板书相结合，微信平台介入的多元教学模式，并以生产和科研相结合加强实践教学方面进行改革。有利于提高学习效率，在一定程度上提高了该课程的教学效果。
关键词：养殖水环境化学；教学模式；实践教学
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）46-0166-03
在水产养殖中应该充分重视水质的调控，根据养殖对象所在环境及具体的水质情况，采取积极的、科学的水质调控手段，才能建立起最佳的水产品养殖环境，实现优质、高效的水产养殖，提高养殖经济效益并促进水产养殖业的可持续发展[1]。《养殖水环境化学》是水产养殖专业主要专业基础课[2]，一方面要为学生学习鱼、虾、贝类增养殖学等专业课奠定基础，另一方面又要为学生将来从事水产养殖专业的生产和科研工作做好理论和技术准备。该课程的教学目的是使学生较系统和较深入掌握水环境化学的基本原理和技术[2]，然后随着水产养殖业的迅速发展，养殖方式向集约化养殖发展，水质调控技术也随之变化，也为该课程的授课提出新的挑战。传统的教学内容显得不合理、脱离生产实践，教学方法单一和枯燥，缺乏兴趣，不能有效地激发学生的学习积极性[3]，难于达到该课程的教学目的。为此，本文根据快速发展的水产养殖业对《养殖水环境化学》的需要，以养殖水质调控为导向，进行课程教学的再设计，基于“实际应用→理论学习”的教学思路，理论课采用以课堂教授为主、课堂讨论为辅的方式展开教学。实验课内容紧密结合养殖生产水质指标的测定项目，符合实际生产需要。从满足水产养殖产业发展需求的人才角度出发，探讨理论教学和实验教学内容建设，培养学生创新能力，为完善水产养殖学科体系和提高水产养殖人才素质提供参考。
一、水产养殖专业《养殖水环境化学》课程教学存在的问题
1.教学内容需要更新。目前，大多数高校开设水产养殖专业《养殖水环境化学》课程授课的主要教材使用雷洐之主编的《养殖水环境化学》（中国农业出版社，2004年版），该教材体现水产养殖业可持续发展与环境保护的意识，反映养殖水环境化学的发展动态，并在突出学科实践性、应用性特点的同时，适当增加水环境化学理论知识。但教材出版至今已超10年，教材内容为了避免与专业课内容重复，只根据水环境化学成分的动态规律对水质管理提出一般性意见，而目前绝大多数高校的水产养殖专业没有开设水处理原理及调控的课程。随着养殖模式逐渐向现代工厂化养殖的转变，水质调控技术也随之改变，水处理原理知识需要补充和更新。因此，授课老师应把握养殖模式发展趋势，关注水环境化学相关的动态，及时对教学内容进行更新和完善，使学生获得最新的参考资料。
2.学生缺乏对课程的学习主动性。《养殖水环境化学》课程是一门相对难学的课程，课程教学内容理论性强，需要很好的无机化学、分析化学等知识背景，同时纷繁的推导和计算使得学生难以提高学习兴趣，此外，学生对如何将书本上的理论知识运用到水产养殖生产实践中，更是一筹莫展。如果仍采用“教师讲-学生听”的教学模式，抽象的教学内容会导致学生学习兴趣不佳，缺乏积极性和主动性，容易出现“学生上课不听，教师麻木教学”的后果。因此，从明确教学目的、契合水产养殖专业的特点等角度，对综合性强的《养殖水环境化学》课程的教学再设计是有必要的，同时提高教学效果和激发学生积极性。
3.实践教学重视不足。《养殖水环境化学》实践教学对于学生巩固理论知识、训练水质分析操作技能，以及对从事水产养殖专业的生产和科研都有很重要的意义。各高校水产养殖专业虽然已经充分地认识到实践教学的重要性，但从实践内容设置和教学形式上来看，表现出实践教学重视不足，同时学生对实验操作表现出积极性不高，对实验基本理论掌握不够深刻。常规的养殖水环境化学实验内容主要安排基础和验证的实验内容，虽能起到训练学生掌握基本实验操作技能，但与养殖生产实践脱节，无法满足实际生产需要。而且大多数水化学实验已由教师按要求把所用的药品配制好，学生进入实验室后听老师讲解实验原理和操作步骤后直接按照实验指导书上进行抓药式的实验操作，往往实验过程中一般不会遇到什么问题，但做完实验不知道每一步操作的目的、所加药品起什么作用。这种实践教学不利于学生创新能力和实践能力的培养。
二、《养殖水环境化学》课程改革措施
1.基于“实际应用→理论学习”的教学思路，进行课程教学的再设计。依据“实际应用→理论学习”的教学思路，就是本着养殖水质调控中的应用和实例出发，讲解其理论知识的宗旨进行教学改革。首先，查找文献资料，收集不同养殖模式下的水质调控技术，如池塘养殖系统、高位池养殖系统、工厂化循环水养殖系统、生物絮团技术在海水养殖中的应用等实例，然后再以雷洐之编著的《养殖水环境化学》和王凯雄编著的《水化学》[4]为依据梳理水质调控的理论知识，包括化学动力学、化学平衡、酸碱化学、配位化学、氧化还原化学和相间作用的原理。例如，先通过图文并茂向学生展示叶轮式增氧机在池塘养殖中广泛应用，具有增氧的功能，激发学生的积极性，引发讨论，要讲解溶解氧在水中的溶解速率和亨利定律；在讲水质物理调控时，先向学生提出问题，即沸石粉被用来控制虾池的氨氮浓度的一种普遍的做法，让学生查阅资料讨论其原理，授课教师结合实例讲解离子吸附原理及其影响的因素。再比如通过文献的数据向学生展示1mg/L的明矾能去除0.5mg/L的水体总碱度，产生CO2可使水体pH值降低[5]，让学生讨论明矾的作用原理，最后授课教师再讲解絮凝作用。通过这种生产实践中水质调控案例的启发，让学生明确了所学知识有何用，如何用并能够学会用。同时，根据近几年水质调控技术发展充实了一些热门话题以及新的研究成果，例如：工厂化循环水养殖系统中含氮物质的氧化还原转化、气-液界面的吸附与气浮分离作用等。在教学过程中对一系列养殖水质调控的典型实例进行了总结，并结合相应的理论内容开展分析，调动学生的求知欲，积极地去探索养殖水化学中的原理、规律。
2.多元手段提高理论教学效果。目前，笔者在《养殖水环境化学》理论讲授过程中，涉及到基础理论性较强的内容，如pH调整的有关计算、氧化还原反应的化学计量关系采用板书的教学模式，可使学生对计算过程理解透彻。大多数课程内容采用多媒体课件授课方式，具有内容丰富、图文并茂的特点。近年来，微信为教学活动提供了教师和学生平等交流的平台，在教学活动中起到辅助作用，只要合理应用，能够提高教学效果[6]。为此，笔者也尝试将其应用在《养殖水环境化学》教学当中。通过建立微信教学群，在讲课前1周左右，通过微信教学群向学生们提出设计好的相关问题，多数都是实际应用的水质调控的内容。以讲溶解气体为例，可将一些问题，如溶解氧动态对水质化学成分的影响、改善养殖水体溶解氧的方法、气泡病发生与溶解氧的相关性，让学生运用已学过的相关专业知识在微信群中进行讨论，或自己思考，或查阅相关资料共享。这样能促进学生巩固学过的知识，学会贯通。在课中，教师可根据讨论的共性表达在教学设计上有所侧重，合理分配各授课内容的时间。在课后，教师通过微信群配置小测验题目或课后思考题，进一步理解和消化上课所学知识，反馈授课效果。通过微信教学群，教师更多的是提供资源链接，实施兴趣的激发，进行思维的引领。鼓励学生将所读的优质材料及时共享到群中与教师和其他同学分享，供感兴趣的同学阅读学习，营造集体探究性学习氛围。此外，其他专业教师也可通过加入微信群与学生进行实习讨论和互动，解答学生的疑问，有助于提高教学效果。因此，采用多媒体课件和板书相结合，微信平台的介入无疑丰富了《养殖水环境化学》课程教学方法，可以提高学生在教学活动中的主动性和地位，加深学生对知识的理解和拓展，增加了学习兴趣。
3.生产科研结合加强实践教学。养殖水环境化学实验是通过化学分析和应用实验使学生掌握养殖水化学组成成分的测定方法和有代表性的常用化学分析仪器的使用方法，使学生掌握水环境化学基本原理和渔业水质调控技术，为将来从事水产养殖专业生产和科研工作做好技术准备[7]。根据水质调控技术的发展，在生产中常用的pH值、溶解氧、总硬度、碱度、总氮、氨态氮、亚硝酸盐、化学耗氧量等水质调控指标选入实验内容。教师带几个学生从学校附近的养殖场现场采水样，送到实验室测定相关水质指标，并让学生做好现场采样的基本情况记录，如水色、透明度、养殖对象等。实验过程中，学生自己配置药品按操作步骤进行，教师从旁指导。实验结束后，学生撰写实验报告讨论实验结果对养殖生产的影响。由于实验内容符合实际生产需要，激发热情，使学生明白学以致用，而不是机械记忆。在课程结束后下一学期，进行为期5周鱼类增养殖的实习，我们安排了实习期间养殖过程水质指标的跟踪测定内容。学生根据测定水质指标如pH值、溶解氧、总硬度、碱度、总氮、氨态氮、亚硝酸盐，按小组自行准备需要用到的实验药品、仪器、耗材等按照操作步骤独立完成，最终以实习报告形式提交。比如跟踪测定了高位池育苗石斑鱼的溶解氧在水层分布及动态变化；氨氮、亚硝酸盐、pH值在工厂化循环水养殖石斑鱼的变化。通过实习让课程内容延伸，学生能独立开展水质调控指标的测定，掌握水质因子对养殖生产的影响存在着交互作用，并明白在不同的养殖模式水化学成分表现形式和动态不相同，提高解决实际问题的能力。为毕业后从事养殖生产打下坚实基础。
为进一步提高学生实践技能提供平台，第一课堂与第二课堂无缝对接，形成育人联动效应，推动广东海洋大学水产学院本科生人才培育工程的顺利实施，激发学生参与学术活动的积极性，学院积极推动本科生进实验室项目，使得科研活动走到学生当中。配合学院开展的活动，笔者开设养殖水环境化学研究设计型实验。选择了适合本科生的现有知识储备，保证研究设计型实验的可操作性的实验内容，包括石斑鱼在不同环境因子条件下耗氧率、窒息点、排氨率的测定；氨氨、亚硝酸盐对不同发育阶段石斑鱼的毒性试验；石斑鱼工厂化养殖系统水环境变化及影响因子研究。为了顺利完成实验，学生除了应用养殖水环境化学课程相关知识还要自主查阅相关文献，设计实验方案及预测可能出现的问题的解决方法，以及实验过程中数据收集、数据统计分析。通过让学生积极参与科研活动，不仅可以满足学生个性化发展需要，激发参与科研工作的热情，帮助学生加深对科研实践的理解，培养适应未来水产养殖产业发展需求的人才。
参考文献：
[1]莫国华.关于水产养殖水质调控技术的探讨[].当代畜牧，2014，（11）：95-96.
[2]雷衍之.养殖水环境化学实验[M].中国农业出版社，2006.
[3]姜宏波，包杰，何剑斌，等.《养殖水环境化学》课程教学的改革实践与探索[J].畜牧与饲料科学，2014，35（3）：34-36.
[4]王凯雄.水化学[M].化学工业出版社，2001.
[5]申屠青春，董双林.池塘养殖生态系水质调控技术研究综述[J].水利渔业，1999，19（6）：39-42.
[6]谢莹，韦正波.关于微信平台在肿瘤学教学中作用的思考[J].教育教学论坛，2016，（12）：190-192.
[7]王华，杨凤，王伟，等.基于养殖水环境化学研究型实验的本科生创新能力培养[J].实验室科学，2013，16（6）：174-175.