哈玲津，朱國霞,劉海學

(1.天津農學院教務處，天津 300384；2.天津農學院水產學院，天津 300384)

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淡水養(yǎng)殖水化學實驗課教學改革

哈玲津1，朱國霞2,劉海學1

(1.天津農學院教務處，天津 300384；2.天津農學院水產學院，天津 300384)

為了培養(yǎng)學生的實驗技能和科研意識，提高綜合能力，筆者對淡水養(yǎng)殖化學實驗課教學改革展開探討。目前淡水養(yǎng)殖化學實驗課主要存在實驗項目部分重復，實驗試劑涉及一些貴重的、有毒的藥品等問題。因此，在考慮到不重復設置實驗項目及盡量避免有毒試劑大量使用的前提下，筆者結合農業(yè)分析測試中心的大型精密儀器設備，嘗試實驗課的教學改革，注重引進大型精密儀器，整合實驗項目，向學生灌輸環(huán)保安全的理念，培養(yǎng)學生的科研素質，提高學生的綜合能力。

水域環(huán)境學；實驗教學改革；大型精密儀器

淡水養(yǎng)殖水化學實驗課是一門技術性很強的課程，具有多學科相互交叉和相互滲透的特點，在水產養(yǎng)殖生產中有很重要的實用價值。這門實驗課對于學生鞏固理論知識、訓練水質分析操作技能，以及今后的專業(yè)實踐和科研工作都有很重要的意義。筆者嘗試對淡水養(yǎng)殖水化學實驗課的課程資源進行開發(fā)，在保留傳統(tǒng)實驗項目的基礎上，將大型精密儀器的使用引入到課程資源里，讓學生既掌握經(jīng)典的實驗方法，又了解最新的水產養(yǎng)殖水化學的實驗方法。

1　實驗課現(xiàn)存問題

淡水養(yǎng)殖水化學實驗課是水產養(yǎng)殖專業(yè)的必修專業(yè)基礎課之一，該課程開設的目的在于使學生學會養(yǎng)殖水化學的基本實驗方法和研究手段，并在科學態(tài)度、實驗技能技巧、分析問題和解決問題方面獲得初步訓練[1]。傳統(tǒng)的淡水養(yǎng)殖水化學實驗課的項目見表1，按照分析方法劃分，主要分為滴定操作與分光光度計的使用兩大部分，這些項目中有的在基礎分析化學的實驗中已經(jīng)做過(例如硬度、氯化物等)，有些項目雖然在生產中較為重要，但要用到貴重的、有毒的試劑(例如氯化物測定使用的硝酸銀試劑、氨氮測定使用的氯化汞試劑)，學生分組實驗更加大了這些有毒藥品的使用量，勢必造成環(huán)境污染物的排放及對環(huán)境的污染。

天津農學院農業(yè)分析測試中心是學校的實驗教學示范中心，有大型精密儀器設備(原子吸收分光光度計、氣相色譜、液相色譜等)，而大型精密儀器是高等學校從事教學、科研的重要物質基礎。可以利用原子吸收分光光度計檢測水體中的金屬離子，用色譜法對水中微量的有機污染物進行分析。淡水養(yǎng)殖水化學實驗課如果還是固守陳舊的實驗項目和實驗手段，與知識的飛速更新、技術的快速發(fā)展是不協(xié)調的[2]。淡水養(yǎng)殖水化學實驗課程資源的開發(fā)勢在必行。鑒于以上情況，筆者所在教研組在著手削減使用有毒藥品的實驗、修改實驗課程設置的同時，還考慮到利用實驗室的大型精密儀器設備開出實驗，所用的方法都是國內現(xiàn)行標準方法(國家標準或行業(yè)標準)，增強學生對先進儀器及前沿科技領域的學習興趣，開闊見識，掌握更新的實驗技能。

表1　教改前的實驗項目設置

2　實驗課程資源的開發(fā)

開發(fā)淡水養(yǎng)殖水化學實驗課程資源，在考慮到不重復設置實驗項目及盡量避免有毒試劑大量使用的前提下，選取具有代表性的實驗項目測定水質指標，使學生掌握水化學的常規(guī)檢測項目。在此基礎上，結合國家《漁業(yè)水質標準》，引進本實驗室的大型精密儀器，使傳統(tǒng)的水化實驗與現(xiàn)代科學技術相結合，為今后學生進行科研和論文工作打下良好的基礎。通過開發(fā)傳統(tǒng)的淡水養(yǎng)殖水化學實驗課程資源，不斷摸索嘗試，以期培養(yǎng)出實驗操作技能扎實、具備先進科研素質的新型農業(yè)人才。

2.1實驗課的分析項目設置淡水養(yǎng)殖水化學實驗課教學改革后的實驗課項目設置詳見表2。

表2　教改后的實驗項目設置

2.2實驗課教學改革的特色及創(chuàng)新

2.2.1引進大型精密儀器，整合實驗項目。實驗教材和實驗項目的選擇是培養(yǎng)學生綜合能力的重要環(huán)節(jié)，筆者所在教研組利用農業(yè)分析測試中心的硬件條件選取和編排適當?shù)膶嶒烅椖?。以往的水化學實驗從分析方法上大體可分成滴定分析和分光光度分析兩部分。利用實驗室現(xiàn)有的儀器設備，經(jīng)過實驗課的教學改革，可以將實驗分析方法分為4個部分：滴定法、分光光度法、電極法、大型精密儀器法(原子吸收光譜法；氣相色譜法、液相色譜法)。這樣可以通過一系列的指標分析，對養(yǎng)殖用水加以綜合評價，有利于拓展學生的眼界，提高學習興趣，調動學生學習的積極性和主動性。

以往的淡水養(yǎng)殖水化學實驗課是學生進入實驗室后，聽過教師的講解，按照教材上的步驟“照方抓藥”。有些實驗由于在基礎課的分析化學實驗已經(jīng)接觸過，所以學生從實驗操作到觀察到滴定終點，很快就記錄數(shù)據(jù)，結束實驗，迅速完成教師準備很久的實驗，而學生直到畢業(yè)實習或畢業(yè)論文階段，都不明白實驗的整個過程，不清楚滴定和標定的意義和區(qū)別，不具備從事水質分析工作的基本素質。為了避免實驗項目的重復設置，利用有限課時，盡可能多地讓學生接觸到實驗室的儀器，嘗試用大型精密儀器的實驗替代重復實驗。例如學生在分析化學做過絡和滴定的實驗，把 “鈣和鎂總量的測定”和“鈣的測定”這兩個實驗合并成一個實驗，改用原子吸收法測定“總硬度”。這種改變不僅讓學生了解原子吸收分光光度計的原理及使用方法，而且讓他們體會到利用大型儀器可以使實驗更快速、結果更準確。由于節(jié)約出一次實驗課，就將水質檢測中比較重要的“氟化物的測定”加進來，使學生既接觸到了電極分析方法，又豐富了淡水養(yǎng)殖水化學實驗課里使用的常規(guī)儀器項目。

2.2.2向學生灌輸環(huán)保、安全的理念。水是魚類生存的基本條件，水質的好壞直接影響到魚產量的高低[3]。將實驗教學和水產養(yǎng)殖生產密切結合，一方面能夠以生產實踐提高學生的學習興趣，另一方面將課程內容延伸到學生的實際生活、畢業(yè)實習中，進一步加強學生分析問題和解決問題的綜合能力。作為教學科研工作者，由于全程參與了實驗課的準備與教授過程，所以在講授淡水養(yǎng)殖水化學實驗課時，會提示學生借助各種工具查閱水污染的來源、危害及對環(huán)境的影響，這樣做可以讓學生建立實驗室的安全意識，啟發(fā)學生思考怎樣從自我做起，從點滴小事做起，減少對環(huán)境的污染。

經(jīng)過反復比較和考察論證，嘗試將氯度和氨態(tài)氮的實驗換成其他的儀器分析實驗，主要考慮減少實驗項目重復設置和污染排放的因素。以往課程設置里的滴定法測定氯化物用的試劑是硝酸銀(AgNO3)，在淡水養(yǎng)殖水化學實驗課中，AgNO3的濃度和使用量相對較低，而海水養(yǎng)殖水化學實驗課由于海水氯度高，AgNO3的濃度及用量都會大大增加。AgNO3屬于強氧化劑、腐蝕品、環(huán)境污染物，接觸皮膚會緩慢產生難洗去的黑斑。硝酸鹽溶液本身是無色的，學生在實驗過程中難免會發(fā)生滴灑，實驗結束后會發(fā)現(xiàn)手上、衣服上或者實驗操作臺附近都有棕色的斑塊。氯化物的測定實驗經(jīng)費較大，環(huán)境污染較嚴重，雖然在生產實踐中氯度的測定比較重要，但考慮到學生在分析化學實驗課就已經(jīng)做過這類沉淀滴定的實驗，所以將這個實驗換成其他用大型儀器檢測的項目。另外，氨態(tài)氮的測定在水產養(yǎng)殖水化檢測中也是一個舉足輕重的重要實驗，但是測定方法里面用到的HgCl2更是被管制的重金屬有毒試劑。HgCl2有劇毒，易升華，因此毒性極大。為了減少實驗室的安全隱患，減少對環(huán)境的排放，從比色法檢測的項目里換下這個項目。在用比色法測定的實驗課程里，會介紹分光光度法的實驗原理和起源，告訴學生氨態(tài)氮的測定也是利用分光光度法，進而給大家介紹最初的比色實驗是用肉眼進行觀察的，直到現(xiàn)在魚塘也可以利用比色卡進行現(xiàn)場快速測定。這也是將生產實踐和教學結合的一個實例，目的就是在減少有毒貴重藥品使用的前提下，學生依舊能夠全面掌握水質分析的實驗操作，甚至能夠活學活用到生產實踐中。

2.2.3利用大型精密儀器，培養(yǎng)學生的科研素質。實驗教學是學生掌握實驗技能的重要途徑，有助于學生鞏固課堂所學的知識，培養(yǎng)動手能力和科研能力。如果實驗手段還停滯在玻璃儀器范疇，難以調動學生的積極性。大型精密儀器設備是高等學校從事教學與科研工作的重要物質基礎。利用好現(xiàn)有的儀器設備，正好符合學生渴求新知識、新領域的期望，使他們在大學時期接觸到先進的儀器和科研領域較前沿的實驗手段，他們很快就能掌握先進的實驗儀器，是科研領域不可或缺的活躍因素。同時，掌握一兩種先進的大型精密儀器也為他們今后就業(yè)增添了一份籌碼。這樣不僅可以提高大型精密儀器的使用率，使其更好地為教學、科研服務，還有助于培養(yǎng)學生對先進儀器與相關領域前沿科技手段的興趣，提高學生的科研能力與綜合素質[4]。

在實驗課開課伊始，選擇一部分在實驗課上表現(xiàn)出眾的學生參與實驗課的準備與預實驗過程。這些學生對實驗感興趣，愛思考，動手能力強。在實驗課前，教師指導帶領學生準備實驗，包括選擇合適的玻璃儀器、配制試劑、標定溶液、測定水樣、記錄及處理數(shù)據(jù)的工作。通過準備實驗的工作，這部分學生在實驗課上既能協(xié)助教師工作，又能帶動其他學生。尤其是使用儀器設備的實驗，由于前期參與了實驗準備，他們能夠更好地給周圍的學生做解釋與示范，更好地控制實驗進度，盡可能避免操作失誤引起的不必要的儀器損傷與經(jīng)濟損失，保證課程順利進行。學生極大的學習熱情促進教師充分準備課程內容，同時有利于加強學生間的團隊協(xié)作，形成良好的學習氛圍。

2.2.4提高學生綜合能力。要提高學生的科研素質，培養(yǎng)綜合能力，就要從培養(yǎng)良好的學習習慣和工作作風方面入手，要求學生實驗課前不僅要對實驗原理、操作進行預習，還要借助各種書籍或網(wǎng)絡了解實驗所接觸藥品的物理化學性質，使用有毒有害藥品的防護，加強實驗操作中的安全防護意識。從最基本的酸堿配制到實驗結束時廢液的處置，從玻璃儀器正確的洗滌到規(guī)范使用；從藥品拿放物歸原處到實驗結束的衛(wèi)生打掃，從大型儀器的操作規(guī)程到日常維護，從及時記錄實驗數(shù)據(jù)到實驗結束盡快完成數(shù)據(jù)處理，這方方面面無不體現(xiàn)素質教育，無不與學生作為合格的畢業(yè)生進入工作崗位緊密銜接。所以實驗教學不僅培養(yǎng)學生的動手能力，鞏固所學知識，更是培養(yǎng)學生綜合素質的必要手段。學生通過完成開發(fā)后的淡水養(yǎng)殖水化學實驗課程，基本就能對所測水樣進行一個全面綜合的評價，有利于構建完整的知識體系。由于實驗教學內容理論聯(lián)系實際，加強實踐性環(huán)節(jié)的訓練，使學生在課堂教學中受到良好的實驗技能訓練，結合專業(yè)特點將大型儀器引入課程教學中，激發(fā)了學生的學習興趣。實驗課上，學生明了學習目的，認真操作，積極思考，實事求是地詳細記錄實驗方法和數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)問題及時查找原因。學生在生產實習和畢業(yè)實習中，能運用學過的知識與技能解決生產中的實際問題。由于基礎知識扎實，理論聯(lián)系實際和動手能力強，學生能夠勝任畢業(yè)實習及論文階段的水質檢測任務。

3　結語

淡水養(yǎng)殖水化學實驗課程資源的開發(fā)要求合理配置實驗項目，選取有代表性的常規(guī)實驗項目作為基礎，添加利用大型精密儀器測定的水質分析方法，將傳統(tǒng)的實驗課程轉變成適合行業(yè)發(fā)展需求的綜合創(chuàng)新型實驗課。淡水養(yǎng)殖水化學實驗課程資源的合理配置避免實驗項目的重復設置，控制貴重金屬藥品的使用量，減少有毒試劑對環(huán)境的影響，將實驗室安全及環(huán)境保護意識傳遞給學生，這只是天津農學院農業(yè)分析測試中心利用現(xiàn)有的大型儀器進行嘗試的開始，今后可以將大儀檢測補充到飼料分析、土壤分析及食品檢驗等各個專業(yè)基礎實驗課里，繼續(xù)嘗試，不斷創(chuàng)新，努力培養(yǎng)既扎實肯干，又具有創(chuàng)新能力的優(yōu)秀農業(yè)院校畢業(yè)生。

[1]雷衍之.淡水養(yǎng)殖水化學[M].南寧：廣西科學技術出版社，1993.

[2]馬文芝,劉海學,朱文碧.實驗教學示范中心建設的思考[J].實驗室研究與探索，2014，33(7)：139-143.

[3]譚芳.水質檢測在儀器分析開放實驗教學改革中的應用[J].實驗室科學,2013，16(6)：57-59.

[4]劉海學,王瑞，王海鳳.《現(xiàn)代儀器分析》實驗教學方案設計與實踐[J].天津農學院學報，2014，21(2)：62-65.

Reform of Experiment Course for Freshwater Aquaculture Chemistry

HA Ling-jin1,ZHU Guo-xia2,LIU Hai-xue1

(1.Educational Administration Office,Tianjin Agricultural University,Tianjin 300384;2.Fisheries College,Tianjin Agricultural University,Tianjin 300384)

In order to cultivate the experiment skill and scientific research conscience and to enhance the comprehensive capacity.We discussed the teaching reform of experimental course of Freshwater Aquaculture Chemistry.At present,the experimental course of Freshwater Aquaculture Chemistry had several problems,such as repeated experiment part,some poisonous drugs existing in the experiment reagent.Therefore,under the premise of no repeat project in experiment and avoiding the great amount of toxic reagent,we redesigned the teaching reform of experimental course combining with the large-scale precision instrument and equipment of agriculture analysis test center.At the same time,we introduced the large precise instrument,integrate experiment project,infuse the concept of environmental security,cultivate the scientific quality of students,and enhance the comprehensive capacity of students.

Water environmental studies;Reform of experimental teaching;Large precision instruments

天津農學院實驗教學示范中心教學改革項目(2015SY056)；天津農學院大學生創(chuàng)新訓練計劃項目(201510061216)。

哈玲津(1973- )，女，天津人，高級實驗師，碩士，從事實驗教學與管理工作。

2016-07-08

S-01

A

0517-6611(2016)25-238-03