高等農(nóng)林院校分子生態(tài)學(xué)課程建設(shè)與教學(xué)改革探索

趙小虎，劉震，胡承孝(華中農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，湖北武漢430070)

隨著國家對生態(tài)環(huán)境的保護和對生態(tài)文明建設(shè)的日益重視，生態(tài)學(xué)的發(fā)展正面臨前所未有的機遇。作為生態(tài)學(xué)的重要領(lǐng)域之一，分子生態(tài)學(xué)是分子生物學(xué)與傳統(tǒng)生態(tài)學(xué)結(jié)合形成的一個新興領(lǐng)域，是當前國際生態(tài)學(xué)研究的熱點和新的增長點［1］。由于是多學(xué)科交叉的產(chǎn)物，農(nóng)林院校的分子生態(tài)學(xué)囊括了農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)、種群遺傳學(xué)、保護遺傳學(xué)、微生物生態(tài)學(xué)、行為生態(tài)學(xué)、親緣地理學(xué)及生態(tài)毒理學(xué)等多個主體，課程涵蓋的信息量廣泛且深入。農(nóng)林相關(guān)領(lǐng)域是分子生態(tài)學(xué)應(yīng)用的主戰(zhàn)場，而農(nóng)林院校是分子生態(tài)學(xué)教學(xué)的重要基地。如何使得農(nóng)林院校的學(xué)生在極有限的時間里掌握如此巨大的信息量是該課程教學(xué)工作的重點。該文結(jié)合農(nóng)林院校的學(xué)科結(jié)構(gòu)，針對教學(xué)過程中遇到的問題，從課程內(nèi)容設(shè)置和教學(xué)方法等方面，對分子生態(tài)學(xué)課程教學(xué)改革進行探索。同時，圍繞學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，討論研究以該課程學(xué)習(xí)為契機的人才創(chuàng)新素質(zhì)提升途徑。

1 農(nóng)林高校分子生態(tài)學(xué)課程特性

1.1 課程的重要性 分子生態(tài)學(xué)是介紹生物活性分子在其顯示的與生命相關(guān)聯(lián)的活動中所牽連到的分子環(huán)境問題。不只是應(yīng)用分子生物學(xué)技術(shù)研究生態(tài)學(xué)問題，更多的是利用分子生物學(xué)技術(shù)從微觀探討生態(tài)學(xué)機制。農(nóng)林及其相關(guān)領(lǐng)域有著龐大的生物—環(huán)境互作系統(tǒng)，因此，分子生物學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展使得分子生態(tài)學(xué)在農(nóng)林領(lǐng)域的應(yīng)用凸現(xiàn)，如農(nóng)業(yè)面源污染、轉(zhuǎn)基因食品安全、農(nóng)林系統(tǒng)物種多樣性等領(lǐng)域的研究均須應(yīng)用分子生態(tài)學(xué)的方法來揭示其現(xiàn)象本質(zhì)，這使得分子生態(tài)學(xué)成為農(nóng)林高校越來越重要的課程之一。

1.2 課程的特殊性 分子生態(tài)學(xué)是基于DNA和蛋白質(zhì)的分子水平探索生物、種群、環(huán)境間的互作關(guān)系，在農(nóng)林相關(guān)的動物、植物、微生物以及農(nóng)林空間生態(tài)的結(jié)合與應(yīng)用十分廣泛［2］。因此，農(nóng)林高校涉及分子生態(tài)學(xué)的學(xué)科專業(yè)眾多。然而，當前大多院校的分子生態(tài)學(xué)課程并不僅限于生態(tài)學(xué)專業(yè)內(nèi)部開設(shè)，多是相關(guān)學(xué)科專業(yè)的學(xué)生同時選修該課程，這就要求課程內(nèi)容設(shè)置必須適用于多學(xué)科，且要保證課程內(nèi)容的系統(tǒng)性、銜接性和整體性。

2 農(nóng)林高校分子生態(tài)學(xué)課程教學(xué)中遇到的問題

2.1 缺乏適合農(nóng)林高校的參考教材 分子生態(tài)學(xué)誕生于1992年，直到二十世紀末才正式作為一門獨立的學(xué)科列入高校課程體系。因此，市面上以分子生態(tài)學(xué)為書名或含有“分子生態(tài)學(xué)”字樣的圖書數(shù)量十分有限，且現(xiàn)有分子生態(tài)學(xué)圖書的專業(yè)針對性較強。從表1可知，當前尚缺乏適合農(nóng)林高校使用的《分子生態(tài)學(xué)》教材，編訂教材、補充現(xiàn)有教材內(nèi)容十分必要。

2.2 學(xué)生對課程的理解與掌握困難 作為農(nóng)林院校生態(tài)學(xué)專業(yè)的基礎(chǔ)課以及環(huán)境科學(xué)、農(nóng)業(yè)資源環(huán)境、林學(xué)、農(nóng)學(xué)、植物保護、園藝、動物科學(xué)、食品科學(xué)、微生物學(xué)等專業(yè)的選修課，分子生態(tài)學(xué)課程內(nèi)容覆蓋學(xué)科面極廣，往往給學(xué)生“課程內(nèi)容連貫性不夠”、“知識版塊跳躍性大”、“某些內(nèi)容與自己專業(yè)無關(guān)”等印象，久而久之，學(xué)生對該課程學(xué)習(xí)的積極性下降，對課程的理解與掌握進入惡性循環(huán)狀態(tài)，大大降低了課堂效率和課程魅力。

2.3 對師資要求高 “將科研融入教學(xué)”是大學(xué)課堂成功的重要因素。然而，分子生態(tài)學(xué)涵蓋內(nèi)容廣且深，任課教師由于研究領(lǐng)域的限制，不可能同時精通課程中所有內(nèi)容的前沿動態(tài)，很難做到在每一章節(jié)結(jié)合最新科研成果。如何有效傳遞各版塊內(nèi)容的最新信息是任課教師必須面臨的難題。這不僅要求教師自身專業(yè)知識面廣，還要求教師不斷查閱和學(xué)習(xí)多學(xué)科的前沿進展。

表1 市售《分子生態(tài)學(xué)》及相關(guān)圖書特征匯總分析

3 對農(nóng)林高校分子生態(tài)學(xué)課程建設(shè)的思考

3.1 對課程內(nèi)容設(shè)置的思考 由于分子生態(tài)學(xué)是以分子生物學(xué)為技術(shù)基礎(chǔ)，重點研究其在生態(tài)學(xué)各領(lǐng)域的結(jié)合與應(yīng)用，而學(xué)習(xí)該課程的學(xué)生專業(yè)差異大，分子生物學(xué)基礎(chǔ)參差不齊。因此，課程以分子標記技術(shù)為主線，貫穿農(nóng)林相關(guān)生態(tài)學(xué)的各個方面，將不同專業(yè)內(nèi)容的生態(tài)學(xué)問題串聯(lián)，給學(xué)生以整體感的同時，又不失各自專業(yè)問題的實例解析。以合理的內(nèi)容設(shè)置擴大學(xué)生的知識面，調(diào)動課程學(xué)習(xí)的積極性(圖1)。

3.2 對教材編訂的建議 結(jié)合分子生態(tài)學(xué)在農(nóng)林領(lǐng)域的應(yīng)用及農(nóng)林高校的學(xué)科專業(yè)，教材編訂以課程設(shè)置的三個部分為主體，緊緊圍繞學(xué)生專業(yè)背景，將基礎(chǔ)理論與專業(yè)應(yīng)用相結(jié)合。課程導(dǎo)論部分闡明分子生態(tài)學(xué)的概念和研究范疇，使學(xué)生真正理解分子生態(tài)學(xué)在農(nóng)林相關(guān)領(lǐng)域的重要作用。課程主體的第一部分講述核酸、蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)與功能;免疫學(xué)、基因突變與重組、細胞的分子生物學(xué)基礎(chǔ);闡明基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、系統(tǒng)生物學(xué)與生物信息學(xué)的基本概念和內(nèi)涵。第二部分通過比較分子標記同形態(tài)學(xué)標記、細胞學(xué)標記、生化標記等的區(qū)別，詳細介紹在農(nóng)林領(lǐng)域常用且較先進的各種分子遺傳標記技術(shù)的優(yōu)缺點及其適用對象［3］。第三部分分別從概念、基本原理的應(yīng)用、實際問題的研究與解決思路等三個層次，依次以講座的形式講述分子生態(tài)技術(shù)在種群遺傳分析、遺傳保護、行為生態(tài)、生態(tài)毒理、親緣地理、農(nóng)業(yè)微生物、重組生物生態(tài)風(fēng)險評估等主要農(nóng)林領(lǐng)域的應(yīng)用［3－4］。

4 農(nóng)林高校分子生態(tài)學(xué)課程教學(xué)方法的改革與探索

學(xué)生對課程的學(xué)習(xí)效果與學(xué)生對該課程的興趣和學(xué)習(xí)熱情成正相關(guān)，而學(xué)生的興趣和熱情在很大程度上取決于授課教師的水平。調(diào)查結(jié)果顯示:認為學(xué)生上課認真聽講的原因主要在于“老師上課幽默，能帶動課堂氛圍”的比例為92.31%;認為學(xué)生聽課效率下降主要影響因素在于“老師帶動不了課堂活躍氣氛”的比例為76.92%［5］。由于分子生態(tài)學(xué)具有多學(xué)科融合、課程內(nèi)容微觀與宏觀結(jié)合的特點，講授時若過于微觀深入，容易使學(xué)生感到吃力、疲勞;若是過于宏觀，則易使人感覺空洞、乏味。此外，該課程專題較多，易造成學(xué)生“選擇性學(xué)習(xí)”。因此，除了課前認真設(shè)計課程教學(xué)內(nèi)容外，從教學(xué)手段、教學(xué)理念和教學(xué)方法等層面努力調(diào)動課堂氣氛，是提高該課程課堂效率的關(guān)鍵。

4.1 教學(xué)理念

4.1.1 “教”與“學(xué)”一體化?！敖獭迸c“學(xué)”分別是課堂上教師和學(xué)生這兩個主體的行為。拋開了“學(xué)”這個行為，“教”就沒有意義。因此，教學(xué)過程中應(yīng)時刻把握學(xué)生的心理動態(tài)，有針對性的、間歇性的設(shè)置課程“亮點”，激起學(xué)生“學(xué)”的興趣和欲望。課程設(shè)計時應(yīng)換位思考，站在學(xué)生的角度探索“如何將教學(xué)方式轉(zhuǎn)換為知識的最佳表現(xiàn)形式?如何增強課堂的魅力?例如，在課程設(shè)計中多處設(shè)置懸念，并配合動畫與圖片、提問，努力將學(xué)生注意力“拉”到PPT中來，使“教”與“學(xué)”達到一體化［6］。

4.1.2 內(nèi)容與形式并重。課程設(shè)計的過程中，如果只是專注課堂內(nèi)容，忽視了教學(xué)形式的創(chuàng)新，那么無論教學(xué)內(nèi)容多么深奧、研究多么透徹、講述多么清晰，學(xué)生最終“消化吸收”的有效知識依然不高。因此，在對教學(xué)內(nèi)容深度研究的同時，必須同時對每一個知識點探討出“配套”的教學(xué)手法和講授方式，提高學(xué)生對知識吸收的絕對量。

4.1.3 內(nèi)容設(shè)計“頂天”“立地”?！绊斕臁?即課前深入研究，查閱所講授內(nèi)容的前沿進展，緊跟學(xué)科動態(tài);“立地”:即在講述時，將每一部分的純理論知識與當前對應(yīng)的社會時事問題緊密結(jié)合，始終將現(xiàn)實問題呈現(xiàn)在眼前，將純理論的知識貫穿其中，應(yīng)用最微觀的分子生態(tài)學(xué)知識去研究最宏觀的農(nóng)林生態(tài)問題。

4.2 教學(xué)手段 分子生態(tài)學(xué)涉及到生態(tài)現(xiàn)象與生態(tài)規(guī)律的發(fā)生、發(fā)展過程中的分子機理，內(nèi)容尺度跨度大，且微觀內(nèi)容過于抽象、宏觀內(nèi)容過于想象。巧妙運用多媒體教學(xué)，將抽象的內(nèi)容圖示化、形象化便于學(xué)生直觀理解。給學(xué)生以新鮮感的同時，消除聽課疲勞。例如動畫演示RFLP分子標記技術(shù)的原理，并以圖片的形式展示該方法的操作步驟;借助多媒體網(wǎng)絡(luò)在線演示構(gòu)建系統(tǒng)進化樹的方法;Flash演示物種進化和分子親緣地理等內(nèi)容［5］。

4.3 教學(xué)方法

4.3.1 課堂講授。課程內(nèi)容正式開始前，將時事新聞、社會熱點等以案例、圖片的形式呈現(xiàn)。結(jié)合系列圖片和本次課程內(nèi)容，提出疑問，留給學(xué)生懸念和思考(圖2)。課前介紹即將講授課程內(nèi)容的題綱時，以“*”標注重點內(nèi)容，便于學(xué)生在正式聽課前整體把握課程重難點及其分布。選擇教師本人或同行專家在該領(lǐng)域的研究成果作為該內(nèi)容的實踐案例，闡述、演示如何將理論性的原理與生產(chǎn)實踐相結(jié)合，增強知識的實用性和操作性。在此之后，分別針對不同專業(yè)的學(xué)生，結(jié)合該次課程的內(nèi)容設(shè)置思考題，與學(xué)生現(xiàn)場互動，舉一反三，增強對知識的融匯與強化［7］。

4.3.2 自主探究。

4.3.2.1 資料查閱。針對下次課程內(nèi)容安排，設(shè)置課本沒有現(xiàn)成材料的問題，給出提示，由學(xué)生自行界定文獻查閱的內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生自主動手的能力和提高學(xué)生辯證思維能力。4.3.2.2 分組討論。根據(jù)專業(yè)類型，將選修該課程的學(xué)生分成若干小組，由授課教師根據(jù)各小組的專業(yè)背景給定時事話題。

4.3.2.3 專題報告。形式類似于分組報告，隨機為每位學(xué)生準備一個主題，要求提前準備材料，并進行短時間的報告。

4.3.2.4 實驗設(shè)計。結(jié)合社會熱點，設(shè)置問題，要求學(xué)生查閱資料后，設(shè)計簡單的實驗方案?？疾鞂W(xué)生靈活應(yīng)用所學(xué)知識解決實際問題的能力。

4.3.2.5 多元考核。將學(xué)生的總成績分解到各個部分:期末考試占40%，課堂表現(xiàn)占10%，分組討論占15%，專題報告占15%，實驗設(shè)計占20%。注重過程化培養(yǎng)，側(cè)重創(chuàng)新精神和綜合運用理論知識解決實際問題能力的培養(yǎng)［7］。

分子生態(tài)學(xué)作為生態(tài)學(xué)科飛速發(fā)展的一個領(lǐng)域，未來其應(yīng)用必然更加廣泛。對農(nóng)林院校分子生態(tài)學(xué)課程教學(xué)的探索與改革十分必要，可通過對教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整，編訂適用教材;針對該課程的特點，優(yōu)化課堂形式，調(diào)動學(xué)生興趣，促成多元化和過程化教學(xué);以教師講授和學(xué)生自主探究同時進行的模式，培養(yǎng)學(xué)生的自主解決專業(yè)問題的能力，提升學(xué)生創(chuàng)新素質(zhì)。

［1］張程，謝宜勤.分子生態(tài)學(xué)研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39(16):9490 －9492.

［2］杜彥修，孫紅正，張靜，等.植物分子生態(tài)學(xué)課程教學(xué)與農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境安全意識的培養(yǎng)［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，41(19):8396 －8397.

［3］劉洋，夏建磊.分子生態(tài)學(xué)本科教學(xué)實踐與探索［J］.生物技術(shù)世界，2014(5):115.

［4］呂杰.生態(tài)學(xué)專業(yè)開設(shè)分子生態(tài)學(xué)課程的教學(xué)探討［J］.學(xué)科探索，2013(12):40 －41.

［5］問卷星專業(yè)在線調(diào)查、測評、投票平臺［EB/OL］.http://www.sojump.com/report/1974933.aspx.

［6］韋朝領(lǐng).研究生分子生態(tài)學(xué)教學(xué)方法的探索［J］.世界華商經(jīng)濟年鑒·高校教育研究，2008(11):220－222.

［7］胡劍.營造生態(tài)型教學(xué)平臺激活“創(chuàng)新基因”——以“分子生物學(xué)”教學(xué)設(shè)計為例［J］.中國大學(xué)教學(xué)，2013(1):60－63.