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從水產(chǎn)養(yǎng)殖工程技術(shù)發(fā)展淺談《水產(chǎn)養(yǎng)殖工程學(xué)》教學(xué)
隨著全球范圍內(nèi)水資源的緊缺和環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng),水產(chǎn)養(yǎng)殖的發(fā)展將受到越來越多的剛性約束,水產(chǎn)養(yǎng)殖活動(dòng)也將逐步地從開放水域向離岸陸地發(fā)展,以便于實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖污染的末端治理(FAO,2010)。
世界對(duì)水產(chǎn)品消費(fèi)需求的增長和水產(chǎn)養(yǎng)殖可利用資源的萎縮,促使水產(chǎn)養(yǎng)殖向高密度生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變,魚類的生長將更多地被放在工業(yè)化的環(huán)境中,逐步地實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的精準(zhǔn)化和信息化。
此外,越來越惡化的水環(huán)境污染使水產(chǎn)養(yǎng)殖活動(dòng)盡可能地?cái)[脫生產(chǎn)過程中對(duì)水資源的絕對(duì)依賴而實(shí)現(xiàn)封閉式養(yǎng)殖的迫切性增強(qiáng)。可以預(yù)見,未來對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的挑戰(zhàn)是:通過技術(shù)的進(jìn)步能夠在有限的空間內(nèi)獲取更多、更安全的漁獲物,同時(shí)對(duì)環(huán)境的損害最小。
工程技術(shù)是連接科學(xué)發(fā)現(xiàn)、技術(shù)發(fā)明和產(chǎn)業(yè)發(fā)展之間的橋梁,是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)文明進(jìn)步的強(qiáng)大杠桿(劉鷹,2010)。水產(chǎn)養(yǎng)殖工程學(xué)是把工程技術(shù)和水生生物學(xué)原理、方法相結(jié)合并應(yīng)用于水產(chǎn)動(dòng)植物養(yǎng)殖的交叉學(xué)科。主要研究水產(chǎn)養(yǎng)殖設(shè)施、設(shè)備的建造、研制、開發(fā)及其有關(guān)生產(chǎn)工藝、營運(yùn)模式和管理方法的實(shí)施和應(yīng)用。現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)已進(jìn)人“多學(xué)科、多專業(yè)、多領(lǐng)域”的相互交叉、匯聚、融合的新階段,形成了“跨部門、跨地區(qū)、跨行業(yè)”的強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合和優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。
因此,堅(jiān)持科學(xué)目標(biāo)下的水產(chǎn)養(yǎng)殖工程技術(shù)創(chuàng)新,對(duì)促進(jìn)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。中國是世界水產(chǎn)養(yǎng)殖第一大國,水產(chǎn)養(yǎng)殖年產(chǎn)量占世界水產(chǎn)養(yǎng)殖總產(chǎn)量的2/3,從業(yè)人員總數(shù)占世界從業(yè)人數(shù)的1/3。
一直以來我國水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)準(zhǔn)入門坎較低,從業(yè)者文化水平普遍不高。隨著水產(chǎn)養(yǎng)殖的集約化、工程化、精準(zhǔn)化和信息化的發(fā)展,迫切需要高端的技術(shù)人才以提升整個(gè)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)水平。因此,水產(chǎn)養(yǎng)殖本科教學(xué)對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖專業(yè)人才培養(yǎng)具有重要的意義。
《水產(chǎn)養(yǎng)殖工程》是水產(chǎn)養(yǎng)殖本科教學(xué)學(xué)科體系中重要的專業(yè)課程。本文從培養(yǎng)滿足未來水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求的人才的角度, 對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖本科專業(yè)教學(xué)體系中《水產(chǎn)養(yǎng)殖工程》課程的建設(shè)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了探討,希望能夠?yàn)槲覈a(chǎn)養(yǎng)殖學(xué)科體系的完善和專業(yè)人才的培養(yǎng)提供思路和措施。
1 水產(chǎn)養(yǎng)殖工程學(xué)研究最新進(jìn)展水產(chǎn)養(yǎng)殖工程學(xué)的主要研究?jī)?nèi)容包括:重點(diǎn)研究養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)水生生物的適宜生態(tài)環(huán)境,量化和評(píng)價(jià)水生生物生長的適宜的環(huán)境參數(shù),為工程設(shè)計(jì)提供依據(jù);著重研究健康養(yǎng)殖和增養(yǎng)殖的工程技術(shù)方法與措施,為安全高效的生產(chǎn)提供保障(黃朝禧)。隨著水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)集約化和工程化發(fā)展,水產(chǎn)養(yǎng)殖工程學(xué)的內(nèi)涵逐漸豐富,研究重點(diǎn)也從傳統(tǒng)的池塘養(yǎng)殖等模式轉(zhuǎn)移到封閉式循環(huán)水養(yǎng)殖模式。
與傳統(tǒng)研究?jī)?nèi)容相比,在下述內(nèi)容方面有了新的進(jìn)展。
1.1 養(yǎng)殖用水處理技術(shù)得到快速的發(fā)展
水環(huán)境的惡化和水資源的緊缺,迫使水產(chǎn)養(yǎng)殖活動(dòng)必須逐漸實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖過程的清潔生產(chǎn),養(yǎng)殖用水重復(fù)利用是關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)。養(yǎng)殖用水水質(zhì)要求、水質(zhì)變化特征和水體利用方式和城市生產(chǎn)生活污水有著本質(zhì)的區(qū)別。在城市污水和飲用水處理中廣泛應(yīng)用的生物、化學(xué)和物理方法,在應(yīng)用于養(yǎng)殖用水處理時(shí)必須進(jìn)行較大調(diào)整。
針對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)特點(diǎn),研究、設(shè)計(jì)和開發(fā)滿足養(yǎng)殖對(duì)象生長、生理需求以及有明顯經(jīng)濟(jì)效益的水環(huán)境控制技術(shù)是水產(chǎn)養(yǎng)殖工程的一項(xiàng)重要研究?jī)?nèi)容。自“九五”期間,中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所承擔(dān)并完成“工廠化養(yǎng)殖海水凈化和高效循環(huán)利用關(guān)鍵技術(shù)”以來,在中等生產(chǎn)規(guī)模以上,初步實(shí)現(xiàn)了海水循環(huán)養(yǎng)殖,減少了傳統(tǒng)養(yǎng)殖污染大量排放的問題,為改變我國海水養(yǎng)殖方式提供了技術(shù)支撐。
“十五”期間,上海海洋大學(xué)在“淡水魚類循環(huán)水工廠化養(yǎng)殖關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”方面取得突破,每立方水體養(yǎng)殖產(chǎn)量達(dá)到58kg以上,養(yǎng)殖水體重復(fù)利用率達(dá)到97%,已在全國10余個(gè)水產(chǎn)龍頭企業(yè)推廣應(yīng)用5萬平方米;“十一五”期間,中國科學(xué)院海洋研究所承擔(dān)了“工廠化海水養(yǎng)殖成套設(shè)備與無公害養(yǎng)殖技術(shù)”研究及示范,該課題重點(diǎn)突破工廠化養(yǎng)殖的核心技術(shù),創(chuàng)制具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的海水工廠化設(shè)施與裝備,建立技術(shù)含量高、生產(chǎn)效益好的研究開發(fā)和生產(chǎn)示范基地,為我國水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展提供關(guān)鍵技術(shù)保障。
中國水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機(jī)械研究所承擔(dān)的“工廠化養(yǎng)殖優(yōu)化設(shè)計(jì)及關(guān)鍵水但是,我國水產(chǎn)養(yǎng)殖水循環(huán)利用的總體技術(shù)水平仍然有待提高,主要表現(xiàn)在:我國80%以上的設(shè)施化海水養(yǎng)殖還在采用“大進(jìn)大出”的用水方式,既不利于水環(huán)境保護(hù),也造成水資源浪費(fèi)嚴(yán)重,使養(yǎng)殖環(huán)節(jié)的不可控因素和養(yǎng)殖風(fēng)險(xiǎn)增加;固體顆粒物、硝酸鹽等處理環(huán)節(jié)的缺失影響了整個(gè)水處理系統(tǒng)效率等。
1.2今后必須解決的問題包括:
(1)進(jìn)一步水產(chǎn)養(yǎng)殖水處理技術(shù)水平,顯著提高養(yǎng)殖系統(tǒng)的水體循環(huán)利用率,降低水處理成本和能耗。(2)實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖過程中主要污染物的資源化處理,提高經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益;
(3)完善配套性技術(shù)環(huán)節(jié),實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、高效的設(shè)備運(yùn)行。 越來越多的水產(chǎn)養(yǎng)殖活動(dòng)從露天轉(zhuǎn)移到室內(nèi),必須構(gòu)建節(jié)能、保溫、堅(jiān)固的水產(chǎn)養(yǎng)殖車間廠房以滿足水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)的需要。車間的溫控系統(tǒng)、光照設(shè)計(jì)、物流系統(tǒng)等環(huán)節(jié)與水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)過程的安全、高效進(jìn)行密切相關(guān)。關(guān)于這一方面的研究是水產(chǎn)養(yǎng)殖工程學(xué)的重要內(nèi)容。
1.3 養(yǎng)殖生產(chǎn)過程的監(jiān)控程度加強(qiáng)
隨著養(yǎng)殖密度的增加,養(yǎng)殖風(fēng)險(xiǎn)也相應(yīng)增加,對(duì)生產(chǎn)過程的監(jiān)控也變得尤為重要。水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)、養(yǎng)殖對(duì)象活動(dòng)的在線監(jiān)測(cè)等技術(shù)正逐漸發(fā)展并推廣,水產(chǎn)養(yǎng)殖活動(dòng)向精細(xì)化和精準(zhǔn)化發(fā)展,為水產(chǎn)養(yǎng)殖工程學(xué)的發(fā)展補(bǔ)充了新的研究?jī)?nèi)容,也提出了新的挑戰(zhàn)。
1.4 養(yǎng)殖生產(chǎn)工藝的調(diào)整
1 隨著水產(chǎn)養(yǎng)殖集約化的發(fā)展,養(yǎng)殖密度明顯增加。針對(duì)高密度養(yǎng)殖條件下主要經(jīng)濟(jì)魚蝦的生理生態(tài)的研究已經(jīng)得到關(guān)注,已經(jīng)取得的研究成果對(duì)確定養(yǎng)殖過程中養(yǎng)殖對(duì)象的適宜環(huán)境條件,比如不同種類、不同規(guī)格的適宜放養(yǎng)密度及相應(yīng)的溶解氧濃度,能夠忍受的氨氮、亞硝酸濃度等。在此基礎(chǔ)上,根據(jù)養(yǎng)殖車間的設(shè)施狀況,確定最佳養(yǎng)殖工藝,是水產(chǎn)養(yǎng)殖工程學(xué)的重要研究?jī)?nèi)容。
2 水產(chǎn)專業(yè)本科教學(xué)課程體系中《水產(chǎn)養(yǎng)殖工程》課程的設(shè)置現(xiàn)狀我國《水產(chǎn)養(yǎng)殖工程》課程的開設(shè)始于20世紀(jì)50年代,亦即從有淡水漁業(yè)專業(yè)開始,歷來為水產(chǎn)養(yǎng)殖專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課。在教學(xué)上,水產(chǎn)養(yǎng)殖工程學(xué)與其他課程交叉重疊內(nèi)容少,獨(dú)立性很強(qiáng),為其他任何課程所不能替代(黃朝禧等,2005)。目前我國高校水產(chǎn)養(yǎng)殖本科專業(yè)開設(shè)《水產(chǎn)養(yǎng)殖工程》課程的學(xué)校有:廣東海洋大學(xué),上海海洋大學(xué),中國海洋大學(xué),西南大學(xué),華南農(nóng)業(yè)大學(xué)等。開設(shè)學(xué)期基本上是大三或是大四,教材多選用自編教材。除了廣東海洋大學(xué),其他高校的課時(shí)數(shù)基本上在30～40之間。課程內(nèi)容包括理論和實(shí)踐教學(xué),實(shí)踐學(xué)時(shí)占總學(xué)時(shí)數(shù)的30%作用;課程性質(zhì)有必修和選修兩種(表1)。對(duì)收集的資料進(jìn)行分析表明,《水產(chǎn)養(yǎng)殖工程》課程并沒有得到普遍的重視。部分高校水產(chǎn)養(yǎng)殖專業(yè)未開設(shè)水產(chǎn)養(yǎng)殖工程學(xué)。在開設(shè)《水產(chǎn)養(yǎng)殖工程》課程的高校,大部分選用自編教材。黃朝禧教授主編的《水產(chǎn)養(yǎng)殖工程》是目前唯一的中文專著,內(nèi)容側(cè)重于土木工程。根據(jù)水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖工程技術(shù)體系的發(fā)展,進(jìn)行《水產(chǎn)養(yǎng)殖工程》教材建設(shè)的必要性非常迫切。
3 《水產(chǎn)養(yǎng)殖工程》課程教學(xué)目的和定位《水產(chǎn)養(yǎng)殖課程》是為應(yīng)對(duì)我國水產(chǎn)養(yǎng)殖在21世紀(jì)所面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn),配合我國漁業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略,提高水產(chǎn)養(yǎng)殖專業(yè)大學(xué)生專業(yè)技能和專業(yè)素質(zhì)的一門重要課程。通過該課程的學(xué)習(xí),要求學(xué)生能夠全面了解水產(chǎn)養(yǎng)殖工程學(xué)的技術(shù)內(nèi)容,認(rèn)識(shí)水產(chǎn)養(yǎng)殖工程學(xué)在水產(chǎn)養(yǎng)殖學(xué)科體系中的重要地位,掌握水產(chǎn)養(yǎng)殖工程學(xué)的核心技術(shù)要點(diǎn)和主要養(yǎng)殖模式的工程學(xué)技術(shù)體系,具備基本的設(shè)計(jì)、規(guī)劃、計(jì)算能力,培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)和專業(yè)思想,為水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)和研究做人才儲(chǔ)備。理論上,《水產(chǎn)養(yǎng)殖課程》應(yīng)作為水產(chǎn)養(yǎng)殖專業(yè)必修課程,在本科大三上學(xué)期或大二下學(xué)期開設(shè)。
4 《水產(chǎn)養(yǎng)殖工程》課程教學(xué)內(nèi)容的選擇與設(shè)計(jì)水產(chǎn)養(yǎng)殖集約化程度的增加和養(yǎng)殖模式的多元化發(fā)展,為《水產(chǎn)養(yǎng)殖工程》教學(xué)內(nèi)容的選擇提出了挑戰(zhàn),授課的內(nèi)容需要及時(shí)進(jìn)行更新以便能夠培養(yǎng)專業(yè)所需的人才。綜合考慮水產(chǎn)養(yǎng)殖的發(fā)展和水產(chǎn)養(yǎng)殖工程學(xué)的技術(shù)研究現(xiàn)狀,主要授課內(nèi)容應(yīng)包括:養(yǎng)殖工程所需的信息采集和計(jì)算;養(yǎng)殖場(chǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì);適于魚類生長和能夠快速排除殘餌和糞便的養(yǎng)殖水槽和魚池設(shè)計(jì);養(yǎng)殖水體的高效循環(huán)利用和供排水設(shè)計(jì);無明顯應(yīng)激的魚類分級(jí)技術(shù)以及活魚運(yùn)輸技術(shù);養(yǎng)殖過程的控制和監(jiān)測(cè);典型養(yǎng)殖模式(封閉式水循環(huán)養(yǎng)殖系統(tǒng)、人工繁育、網(wǎng)箱養(yǎng)殖等)的工程要點(diǎn)等。
5 《水產(chǎn)養(yǎng)殖工程》課程教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)的構(gòu)建和重要意義實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的復(fù)合型工程人才的關(guān)鍵環(huán)節(jié),是自然科學(xué)和工程技術(shù)科學(xué)的理論與現(xiàn)代生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合的教育(薄曉璐,2006)。高等教育培養(yǎng)的本科專業(yè)人才須具有工程意識(shí)和工程能力這兩個(gè)最基本的素質(zhì)。學(xué)生在校學(xué)習(xí)期間,這兩個(gè)素質(zhì)主要依賴實(shí)踐教學(xué)來實(shí)現(xiàn),而能力訓(xùn)練是實(shí)踐教學(xué)的重點(diǎn)與難點(diǎn)。
《水產(chǎn)養(yǎng)殖工程》課程既是一門專業(yè)基礎(chǔ)課,又是一門專業(yè)課,直接服務(wù)于水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)和研究。本課程主要特點(diǎn)是實(shí)踐性很強(qiáng),若單純靠課堂教學(xué),學(xué)生很難掌握。如何使它適應(yīng)水產(chǎn)養(yǎng)殖本科專業(yè)人才培養(yǎng)的需要,實(shí)踐性教學(xué)非常重要。通過實(shí)踐教學(xué),理論與實(shí)踐結(jié)合,理解消化教學(xué)內(nèi)容,提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性,增強(qiáng)學(xué) 習(xí)效果。實(shí)踐環(huán)節(jié)內(nèi)容的選擇應(yīng)緊緊圍繞教學(xué)目的,結(jié)合理論授課內(nèi)容,即是對(duì)理論授課內(nèi)容的鞏固,更重要的是對(duì)理論授課內(nèi)容的拓展。(水產(chǎn)養(yǎng)殖工程)課程實(shí)踐教學(xué)部分按類別可分為操作型、驗(yàn)證型和驗(yàn)證型。操作型實(shí)踐主要包括常規(guī)工具的使用,水處理系統(tǒng)的管理以及養(yǎng)殖車間的維護(hù)。驗(yàn)證型實(shí)踐部分包括養(yǎng)殖槽的設(shè)計(jì)、養(yǎng)殖場(chǎng)給排水管路設(shè)計(jì)、水處理反應(yīng)器設(shè)計(jì)等部分。綜合性實(shí)踐部分包括循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)和生態(tài)網(wǎng)箱的設(shè)計(jì)等。
6 結(jié)語水產(chǎn)養(yǎng)殖的集約化、設(shè)施化、精準(zhǔn)化、信息化推動(dòng)了水產(chǎn)養(yǎng)殖工程學(xué)快速、全面的發(fā)展�！端a(chǎn)養(yǎng)殖工程》課程對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖本科專業(yè)人才的培養(yǎng)具有重要意義。應(yīng)根據(jù)水產(chǎn)養(yǎng)殖工程學(xué)研究現(xiàn)狀和進(jìn)展選擇和配置授課內(nèi)容,重視實(shí)踐教學(xué)。
參考文獻(xiàn)
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