領(lǐng)域前沿驅(qū)動的研究生專業(yè)課程教學模式探索
——以昆蟲分類學為例

黃曉磊,鄧 鋆,彭凌飛,劉啟飛

(閩臺作物有害生物生態(tài)防控國家重點實驗室，福建農(nóng)林大學植物保護學院，福建福州350002)

研究生教育是國家創(chuàng)新能力建設中非常重要的一環(huán),高質(zhì)量的研究生教育是培養(yǎng)高層次創(chuàng)新人才隊伍的必要條件。當前,不單單在中國,乃至美國、英國等科技強國,研究生教育都面臨著挑戰(zhàn)(McWilliam et al.,2008；Leshner,2015)。一方面,研究生入學數(shù)量越來越多,研究生教育質(zhì)量控制難度越來越大；另一方面,研究生畢業(yè)后所能獲得的就業(yè)崗位(尤其是科研和高教領(lǐng)域的工作機會)卻越來越少。這兩方面之間的矛盾,使得各國相關(guān)部門和高校不得不思考如何改革研究生教育,Nature、Science等權(quán)威科技期刊也就研究生教育改革開展了諸多討論(Gould,2015；Nurse,2015)。

研究生教育的根本目的是為了培養(yǎng)具有獨立解決問題能力的創(chuàng)新型人才 (DeHaan,2011),具體表現(xiàn)在不但為國家科研領(lǐng)域培養(yǎng)高層次研究人才儲備,而且為產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域培養(yǎng)高層次技術(shù)人才。研究生課程改革對于有效重塑研究生教育模式至關(guān)重要,也被認為是影響我國研究生創(chuàng)新能力的重要因素(姚莉等,2010)。目前我國部分高校研究生教學中存在一些普遍性問題,主要包括：1)教學內(nèi)容陳舊,跟不上最新研究進展,妨礙研究生科研能力培養(yǎng)；2)老師講、學生聽的傳統(tǒng)單向灌輸式教學不利于培養(yǎng)研究生的創(chuàng)造性思維；3)很多課程僅僅講授書本或基礎(chǔ)研究相關(guān)內(nèi)容,缺少培養(yǎng)產(chǎn)業(yè)化人才實踐相關(guān)能力的環(huán)節(jié)。因此,我們常?？吹降默F(xiàn)象是,很多修完一年學位課程的研究生仍不完全具備提出問題、思考問題、解決問題的思維能力,創(chuàng)新意識也不夠。

生物分類學是一門歷史悠久、理論性和實用性都很強的學科,不但是進化生物學的核心組成部分,也在生命科學具有很強的基礎(chǔ)性地位,并在農(nóng)林生產(chǎn)活動中具有很強的實用性 (謝強等,2012)。在地球上已知的210萬左右的生物物種中,昆蟲占了一半左右(Roskov et al.,2018),因此昆蟲分類學對于很多研究領(lǐng)域來說都至關(guān)重要。昆蟲分類學是植物保護、昆蟲學、植物檢疫等領(lǐng)域的研究生專業(yè)核心課程,不但與昆蟲學、植物保護研究密切相關(guān),也與農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)密切相關(guān)。前文提到的研究生教學中存在的普遍性問題在昆蟲分類學中也普遍存在。尤其對于國內(nèi)很多農(nóng)林類院校來說,將科學研究和技術(shù)發(fā)展的前沿領(lǐng)域引入研究生教學課堂還存在較大的滯后。

基于多年的科研經(jīng)歷和教學體驗,我們認為研究生課程教學改革的重點在于：1)教學內(nèi)容必須要緊跟研究領(lǐng)域的前沿進展,能夠充分體現(xiàn)學科交叉,這是培養(yǎng)研究生科研創(chuàng)新能力的需要；2)教學內(nèi)容也需涉及領(lǐng)域最新技術(shù)發(fā)展,從而達到培養(yǎng)高層次產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域技術(shù)人才的需求,讓研究生教育更符合就業(yè)市場的需求趨勢；3)研究生教學模式應大大增加學生的主動參與,從而培養(yǎng)研究生的創(chuàng)新思維、批判思維、解決問題能力和團隊合作能力?；谶@些理解,我們以昆蟲分類學為例開展了有關(guān)以上三方面的教學改革實踐探索。

1 教學改革內(nèi)容設計

針對所關(guān)注的主要問題,為使昆蟲分類學課程更加符合創(chuàng)新人才的培養(yǎng)需求,讓研究生能夠掌握領(lǐng)域前沿進展,及時跟蹤新的產(chǎn)業(yè)技術(shù)應用,鍛煉創(chuàng)新和批判思維,增強科研展示能力,我們主要集中在“教學內(nèi)容優(yōu)化”和“教學方式改革”兩方面開展了實踐探索。

教學內(nèi)容優(yōu)化主要包括兩個方面,一是將昆蟲學、分類學等相關(guān)領(lǐng)域的前沿進展引入教學過程,二是力求做到每個知識點都配合重要的研究案例和技術(shù)應用實例。例如,現(xiàn)代昆蟲分類學越來越需要DNA序列等分子數(shù)據(jù)的應用,因此課程內(nèi)容重點將涉及DNA條形碼領(lǐng)域的歷史、進展、技術(shù)流程、研究實例等,讓研究生理解生物分類學不僅僅是“古老”的學科,也是“時髦”的學科。DNA條形碼技術(shù)也是海關(guān)等檢驗檢疫部門所采用的重要技術(shù)手段,該部分內(nèi)容的掌握對于研究生在相關(guān)領(lǐng)域的就業(yè)有所幫助。教學內(nèi)容的優(yōu)化應是一個動態(tài)過程,在教學團隊研討確定重要知識點和經(jīng)典研究案例的基礎(chǔ)上,把領(lǐng)域內(nèi)最新發(fā)表的研究成果和教師本人研究項目進展實時引入教學內(nèi)容。

教學方式改革方面,嘗試增加“研討式教學”的比重,并在課程實踐中優(yōu)化此互動模式。一方面,基于領(lǐng)域內(nèi)經(jīng)典、重要文獻的(教師)推薦和(學生)閱讀,開展重要內(nèi)容的研討,從而讓研究生真正理解領(lǐng)域內(nèi)重要議題,培養(yǎng)研究生的批判思維和創(chuàng)新能力。另一方面,安排研究生分組討論相關(guān)主題,并做團隊展示(PPT講解形式),此過程將很好地實現(xiàn)不同研究生個體的思維碰撞,并培養(yǎng)研究生的團隊合作能力。

此研究生教學改革模式探索對教學團隊有較高的要求,需要授課教師不但具有較高的理論素養(yǎng),而且應具有高水準的一線科研工作能力,從而能夠?qū)ο嚓P(guān)領(lǐng)域研究進展有很好的把握。因此我們首先組建了具有以下特點的教學團隊：1)教師均具有優(yōu)秀大學或研究所的博士學位；2)涵蓋不同研究方向、不同研究類群；3)均為一線科研人員；4)具有國外留學經(jīng)歷。教學團隊成員對課程內(nèi)容開展集中研討,按各自研究和教學能力優(yōu)勢確定任務分工,并制作高質(zhì)量的授課材料。在課程進展過程中,根據(jù)需要開展多次研討。

根據(jù)該課程改革的預期目標,每次課程結(jié)束以后,采用問卷或訪談形式請研究生對教學內(nèi)容和教學效果做出評價。針對研究生開展的調(diào)查問題主要集中在三個方面：一是對本課程留下最深印象的是哪個部分(教學效果的正面指標)；二是本課程授課內(nèi)容中,哪些部分對日常工作最有幫助(反映教學內(nèi)容是否滿足需求的指標)；三是研究生認為本課程應該加強哪些方面(進一步教學優(yōu)化的指標)。在此基礎(chǔ)上進一步完善、修訂教學內(nèi)容,形成較為穩(wěn)定的教學課件體系。

2 教學改革階段性成果

2.1 教學內(nèi)容優(yōu)化

經(jīng)過教學團隊成員認真研討,結(jié)合理論和實踐需要,將本課程教學內(nèi)容集中在以下幾個方面：1)昆蟲分類學領(lǐng)域介紹和發(fā)展史；2)物種概念的演化和研究實例；3)分類學原理和形態(tài)分類；4)DNA條形碼和分子分類；5)分子系統(tǒng)發(fā)育原理和實踐；6)重要昆蟲類群的分類識別。針對每個部分,我們引入了新的研究案例和技術(shù)應用(部分示例見表1)。

表1 昆蟲分類學教學內(nèi)容優(yōu)化示例Table 1 Optimized examples of teaching content for the graduate course Insect Taxonomy

在偏重理論基礎(chǔ)的昆蟲分類學原理、物種概念等方面,著重通過對重要科學家、代表理論、重要基礎(chǔ)理論的新進展等的講授,使研究生對相關(guān)理論框架有足夠的掌握。在偏重應用的DNA條形碼技術(shù)等方面,除了講授相關(guān)方法和技術(shù)的原理,還著重通過應用研究實例使研究生理解相關(guān)技術(shù)如何使用及其應用范疇,從而增強研究生應對就業(yè)行業(yè)需求的能力。

2.2 教學方式改革

本課程教學方式的改革主要體現(xiàn)在研討式教學方式的應用,并重點基于兩個問題“物種概念和物種形成實例”和“DNA條形碼和物種形成理論”,開展了研討式教學模式的探索。通過激發(fā)研究生對領(lǐng)域內(nèi)經(jīng)典問題的思考、對重要文獻的閱讀和討論,使他們真正增強了對領(lǐng)域內(nèi)重要議題的理解,培養(yǎng)了批判思維和創(chuàng)新思維能力。

例如,針對“物種概念和物種形成實例”的研討,在教師講授物種概念和物種形成理論的基礎(chǔ)上,研究生被要求自主檢索更多的昆蟲物種形成研究實例,并思考不同物種概念在不同類群和不同情況下的適用性,以及相關(guān)研究實例的啟示。針對“DNA條形碼和物種形成理論”的研討,在講授DNA條形碼原理、發(fā)展史、應用領(lǐng)域的基礎(chǔ)上,向研究生推薦經(jīng)典的閱讀文獻,讓研究生更深入地思考為何一個短的線粒體DNA片段能夠用于鑒別大部分動物物種,以及DNA條形碼片段的廣泛效力是否反映出相關(guān)基因片段與物種形成有關(guān)。

研討式教學方式的實踐帶來一定的思考。我們發(fā)現(xiàn),此類研討讓研究生覺得新穎,在某種程度上調(diào)動他們閱讀文獻和思考科學問題的積極性,部分同學能夠基于主要的中英文文獻數(shù)據(jù)庫開展文獻檢索和閱讀,在討論時發(fā)揮了積極作用。但有部分同學在討論時提及的信息來源為百度百科等未經(jīng)同行評審的網(wǎng)站,說明部分研究生在獲取最新研究進展的能力仍需提高。

2.3 研究生對課堂效果的評價

課程結(jié)束后,針對研究生開展有關(guān)課程教學內(nèi)容和教學效果的調(diào)查,相關(guān)結(jié)果對本課程的優(yōu)化起到了正反饋作用。多數(shù)被調(diào)查研究生認為本課程給其留下最深印象的部分較為集中在物種形成機制、昆蟲分類發(fā)展歷史等,說明本課程理論基礎(chǔ)部分內(nèi)容講授效果較好,達到了教學內(nèi)容優(yōu)化的預期。在授課內(nèi)容對日常研究工作具有指導意義方面,大多被調(diào)查研究生認為本課程目前覆蓋的理論和應用技術(shù)內(nèi)容已基本足夠,DNA條形碼、物種概念等內(nèi)容對日常科研工作有很大益處。同時,也有部分研究生提到,應該加強分子系統(tǒng)發(fā)育原理和方法相關(guān)內(nèi)容的講解。一方面,該訴求反映出本課程應該對分子系統(tǒng)發(fā)育部分的內(nèi)容做進一步優(yōu)化；另一方面,也反映出分子系統(tǒng)發(fā)育部分內(nèi)容難度較大,我們需要思考如何在昆蟲分類學有限的教學時數(shù)中更淺顯易懂的將最核心內(nèi)容傳達給研究生。

3 討論和建議

作為一門傳統(tǒng)的學科,分類學在其發(fā)展歷史過程中更多的使用標本的形態(tài)特征開展物種鑒定和演化分析。進入21世紀以來,隨著測序技術(shù)的流行,DNA條形碼和分子系統(tǒng)發(fā)育的發(fā)展,以及基于顯微掃描技術(shù)等幾何形態(tài)學的進一步發(fā)展,昆蟲分類學越來越需要基于不同類型的數(shù)據(jù)開展整合性的研究?？紤]到昆蟲類群所擁有的巨大生物多樣性,它們是極好的研究地球物種形成機制的類群。同時,現(xiàn)代農(nóng)林業(yè)發(fā)展也越來越需要對害蟲有更加細致的了解,并能更加有效的實現(xiàn)害蟲監(jiān)測。這些因素都決定了昆蟲分類學這門研究生專業(yè)核心課程需要在新的發(fā)展背景下做出相應的改革。

總體來說,我們針對昆蟲分類學課程開展的教學改革探索取得了一定的成效。與本校該課程之前的教學內(nèi)容相比,我們著重引入了針對重要理論內(nèi)容如物種概念和分類理論發(fā)展過程的深度講解,增加了DNA條形碼技術(shù)等新技術(shù)的原理和應用實例的內(nèi)容,使得教學內(nèi)容更加緊跟領(lǐng)域研究和技術(shù)進展,在深度和廣度上都有了較大提高。研討式教學模式能夠刺激研究生的求知欲,并有助于其思維能力的提高。研究生們也對教學內(nèi)容和教學方式給出了積極的評價。同時,研究生針對本課程提出的一些建議,將作為本課程改革繼續(xù)優(yōu)化的參考。

在眾多學科領(lǐng)域日新月異發(fā)展的大背景下,要求研究生專業(yè)課程能夠緊跟科學發(fā)展動態(tài),并能夠適應所培養(yǎng)人才的就業(yè)需求。我們認為領(lǐng)域前沿驅(qū)動的研究生專業(yè)課程授課模式具有重要價值,以昆蟲分類學為例開展的教學模式探索也提供了一定的經(jīng)驗參考。針對研究生專業(yè)課程教學改革,我們建議：1)組建高質(zhì)量的教學團隊,團隊成員應該具有較高的理論素養(yǎng)及豐富的科研經(jīng)歷；2)教學內(nèi)容設計應充分納入領(lǐng)域理論和應用技術(shù)前沿,并且教學內(nèi)容優(yōu)化應是一個動態(tài)的過程；3)加大研討式、互動式教學方式的比重；4)教學過程中應充分吸納作為課程受眾的研究生們的積極意見。