開展課題型生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)

南京師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 屈彥福 李 宏

生態(tài)學(xué)是研究生物及其周圍環(huán)境相互關(guān)系的學(xué)科，也是生物科學(xué)、環(huán)境科學(xué)和生態(tài)學(xué)專業(yè)非常重要的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。重實(shí)踐和多學(xué)科深層次交叉也是生態(tài)學(xué)的主要特征，生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)是對生態(tài)學(xué)課程教學(xué)的重要補(bǔ)充部分，也是提高學(xué)生生態(tài)學(xué)基本技能和科研能力的有效途徑。目前，高校涉及生態(tài)學(xué)這門課程的各專業(yè)普遍存在課程多、學(xué)生負(fù)擔(dān)重的情況，過多的專業(yè)課使最終分配到生態(tài)學(xué)和生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)的時間大大縮短。以我校為例，生態(tài)學(xué)和生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)課的學(xué)時數(shù)分別僅為36 和18 課時。在這么短的時間內(nèi)，生態(tài)學(xué)課程的內(nèi)容主要囊括了非生物環(huán)境、個體生態(tài)學(xué)、種群生態(tài)學(xué)、群落生態(tài)學(xué)和生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)等內(nèi)容。這么短的時間和如此龐大的教學(xué)量也使得生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)課成了組織難度較大的一門課程，原因主要是個體生態(tài)學(xué)相關(guān)實(shí)驗(yàn)大部分和交叉學(xué)科的其他實(shí)驗(yàn)相重疊，而生態(tài)學(xué)開課時間較晚，導(dǎo)致這部分內(nèi)容不能重復(fù)開設(shè)；部分宏觀生態(tài)學(xué)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容耗時較長，無法在指定的時間段內(nèi)取得理想的效果。因此，近年來關(guān)于生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的改革呼聲越來越高，如呼吁增加生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)課時數(shù)、更替實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器、更新教學(xué)教材體系、改進(jìn)教學(xué)方法和改革評價機(jī)制等相關(guān)研究屢有報道。盡管這些作者也提出了很多生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的具體措施和方法，但每個學(xué)校仍然有自身需要克服的困難，這就需要一線教師根據(jù)各個學(xué)校的具體情況，開展適合自身學(xué)校特點(diǎn)的生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革方案。

針對實(shí)驗(yàn)課的各種困難和問題，結(jié)合我校的實(shí)際情況，我們認(rèn)真分析了生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)課的主要內(nèi)容和特點(diǎn)，并編撰了《基礎(chǔ)生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)》一書，更新了教學(xué)教材體系。按照生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，將實(shí)驗(yàn)分為基礎(chǔ)型、綜合型和探究型實(shí)驗(yàn)。其中探究型實(shí)驗(yàn)是提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和研究能力最為高效的教學(xué)內(nèi)容。我們在原有教學(xué)計劃不變的情況下，將部分探究型實(shí)驗(yàn)由原來的教師指定實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，更改為學(xué)生模擬科研流程進(jìn)行課題申報的形式展開實(shí)驗(yàn)，通過這樣的方式可以充分調(diào)動學(xué)生的積極性，鼓勵學(xué)生根據(jù)文獻(xiàn)提出創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)方案，并通過研究所獲取的數(shù)據(jù)驗(yàn)證自己的實(shí)驗(yàn)方案和結(jié)論，讓學(xué)生有機(jī)會完整地體驗(yàn)科學(xué)研究過程中課題的申報和結(jié)題方案等重要環(huán)節(jié)。開展課題型生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)的具體思路主要包括以下幾個方面。

一、合理安排實(shí)驗(yàn)課教學(xué)計劃

生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)課的開課時間往往要晚于生態(tài)學(xué)課程教學(xué)一個月左右，其原因主要是需要在實(shí)驗(yàn)開展前將生態(tài)學(xué)的基本概念、原理傳授給學(xué)生。生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)的目的是通過實(shí)驗(yàn)加深學(xué)生對生態(tài)學(xué)基本概念和原理的理解，激發(fā)學(xué)生的研究興趣和探索精神，樹立學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的科學(xué)態(tài)度，同時培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力和協(xié)作精神。根據(jù)教材的授課順序，基礎(chǔ)型和綜合型實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)課開始后按計劃進(jìn)行授課。課題型實(shí)驗(yàn)基本上利用學(xué)生的課余時間進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)時間按照課題計劃執(zhí)行，大約為1 個月。在生態(tài)學(xué)課程開始后教師就應(yīng)有意識地要求學(xué)生為課題型生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)做好準(zhǔn)備，要求學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)課的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分組，小組內(nèi)的同學(xué)相互確認(rèn)各自的職責(zé)，同時由各個小組推薦一名成員充當(dāng)學(xué)生評委。這期間要求教師在授課過程中不斷向?qū)W生推薦一些易懂易做的研究論文，要求學(xué)生認(rèn)真閱讀文獻(xiàn)，充分調(diào)動學(xué)生的積極性。

二、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課題開展流程和要求

在課題型生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)開始前，各小組都要提交實(shí)驗(yàn)申請書，申請書的格式要按照正式的項(xiàng)目申報書的要求填寫，實(shí)驗(yàn)課開課后由教師和學(xué)生評委組成的評委會對各小組提交的實(shí)驗(yàn)申請書進(jìn)行審核，對未達(dá)到開題要求的實(shí)驗(yàn)小組給出修改意見修改至滿足開題要求為止。課題型實(shí)驗(yàn)開始時，各小組將自己的實(shí)驗(yàn)課題制作成PPT，并派出一位同學(xué)對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行講解和匯報。實(shí)驗(yàn)開始時間是在期末考試前的兩個月左右，實(shí)驗(yàn)過程中，要求學(xué)生嚴(yán)格按照申請報告開展實(shí)驗(yàn)，并按時收集和記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)完成后各組按照要求對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析、撰寫結(jié)題報告并制作PPT。所有小組提交結(jié)題報告后，安排統(tǒng)一的時間進(jìn)行結(jié)題答辯，每組派出一位同學(xué)展示小組的研究成果。由教師和學(xué)生評委組成的評委會對結(jié)題報告進(jìn)行評審和打分。這一環(huán)節(jié)最重要的問題是要認(rèn)真審閱各小組的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，保證在期末結(jié)束前實(shí)驗(yàn)?zāi)鼙Ｙ|(zhì)保量完成，并有足夠的時間分析數(shù)據(jù)和撰寫實(shí)驗(yàn)報告。

三、完善生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)課評價和考核機(jī)制

傳統(tǒng)的生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)課成績主要由兩個部分構(gòu)成：學(xué)生每次實(shí)驗(yàn)課的實(shí)驗(yàn)報告和期末的實(shí)驗(yàn)技能考核，這個成績考核方案容易導(dǎo)致學(xué)生忽略實(shí)驗(yàn)過程和操作方案，不利于培養(yǎng)學(xué)生的科研素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。這種考核機(jī)制的缺點(diǎn)在其他的教學(xué)研究中也有提及，只有把實(shí)驗(yàn)操縱和過程化管理納入考核過程才能有效培養(yǎng)學(xué)生的科研能力，提高學(xué)生的科研素養(yǎng)。我們確立課題型生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案后，將原有的分?jǐn)?shù)比例做了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，實(shí)驗(yàn)報告、期末實(shí)驗(yàn)技能考核和課題型實(shí)驗(yàn)的成績分別占總成績的40%、30%和30%。其中課題型實(shí)驗(yàn)的成績根據(jù)開題報告、結(jié)題報告以及開題和結(jié)題報告答辯情況綜合給出，而開題報告和結(jié)題報告由教師和學(xué)生組成的評委會綜合給出成績。這一過程需要教師公開透明地給出評分依據(jù)和學(xué)生的最終成績，評分依據(jù)中盡可能將每一個環(huán)節(jié)進(jìn)行量化，使得學(xué)生的成績能有分可依、有分可查。

四、根據(jù)實(shí)驗(yàn)課反饋消息進(jìn)一步改進(jìn)相關(guān)教學(xué)方案

在教學(xué)過程中，教師會根據(jù)學(xué)生的上課表現(xiàn)、回答問題和撰寫的實(shí)驗(yàn)報告等材料不斷地獲取學(xué)生對實(shí)驗(yàn)課程的態(tài)度和信息，判斷生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程改革的成敗。教師從學(xué)生身上獲得的反饋信息將會成為教師對教學(xué)效果的評判依據(jù)，為生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的改革和創(chuàng)新提供重要參考資料。教師在教學(xué)過程中除了采用上述的方法獲得反饋信息外，還可以通過向?qū)W生發(fā)放調(diào)查問卷和訪談等形式獲得，我們可以以此為依據(jù)不斷地提高教學(xué)質(zhì)量，使生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程能夠以提升學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作能力、科研能力和綜合素養(yǎng)為目標(biāo)，讓學(xué)生在盡早掌握生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)基本技能的同時，對生態(tài)學(xué)領(lǐng)域的前沿科學(xué)問題和解決辦法有較為系統(tǒng)的認(rèn)識。這一環(huán)節(jié)需要教師不斷和學(xué)生進(jìn)行溝通，獲取第一手資料，讓學(xué)生的反饋信息迅速成為提升教學(xué)質(zhì)量、改善教學(xué)效果的利器。

課題型生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)從申請、開題、開展實(shí)驗(yàn)、撰寫結(jié)題報告到結(jié)題答辯，完整地把科學(xué)研究和課題申請流程向?qū)W生做了展示，讓每一位同學(xué)都能夠切身體會科學(xué)研究和課題申請的全部過程，充分調(diào)動學(xué)生的積極性，有利于學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提高。在課題型生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)開展的整個流程中，幾乎每個環(huán)節(jié)都會幫助學(xué)生提高自身的科學(xué)素養(yǎng)和科研技能。如申請書的撰寫過程中，要求學(xué)生對所開展課題進(jìn)行全面細(xì)致的比較，總結(jié)前人研究的方法和問題，提出自己的研究思路等，這一過程不僅讓學(xué)生加深了對生態(tài)學(xué)理論課學(xué)習(xí)的概念和原理的理解，同時也大幅拓寬了學(xué)生的知識面，使學(xué)生更有自信地面對自己所研究的領(lǐng)域；實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中，要求團(tuán)隊成員精誠合作，為達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康男枰〗M成員的不斷配合，從申請書和結(jié)題報告的撰寫到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲取都在無形中增強(qiáng)著小組成員間的合作意識；結(jié)題考核則要求小組間相互競爭，這無形中要求各個小組成員凝聚在一起共同將結(jié)題報告做好、做完善；實(shí)驗(yàn)開始前后的開題報告和結(jié)題報告不僅鍛煉了演講者的語言表述能力，同時也是對小組實(shí)驗(yàn)成果的一次展示。相信這些同學(xué)有了這樣一次完整的課題型實(shí)驗(yàn)后，不僅能加深學(xué)科的知識和概念的認(rèn)識，也為他們將來參加真正的學(xué)術(shù)研究埋下種子。

開展課題型生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)，不僅需要教師對從課題申請到實(shí)驗(yàn)結(jié)論的得出等方面進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，也需要教師不斷提高自身的專業(yè)素養(yǎng)，積極引導(dǎo)學(xué)生，培養(yǎng)學(xué)生的科研創(chuàng)新能力，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，在整個教學(xué)過程中還要做到公平公正、認(rèn)真對待每一位學(xué)生。此外，也需要教師能夠積極將學(xué)生引入課程中，讓學(xué)生主動參與生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，從文獻(xiàn)的查閱到報告的撰寫，從論文的格式到一詞一句的修改都在默默地提升著學(xué)生的科研素養(yǎng)。在這個過程中，很多學(xué)生逐漸認(rèn)識到論文由哪些部分組成、數(shù)據(jù)處理的方法和參考文獻(xiàn)的格式等細(xì)節(jié)問題，這種有意識的訓(xùn)練和指導(dǎo)為學(xué)生將來撰寫畢業(yè)論文提供了一次良好的模擬演練機(jī)會，也為學(xué)生能力的提升創(chuàng)造了良好的平臺。因此，我們也呼吁其他實(shí)驗(yàn)課程開設(shè)課題型實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在日常的學(xué)習(xí)中有更多的機(jī)會參與科研項(xiàng)目，讓他們熟悉科研流程中的每一個環(huán)節(jié)，并在潛移默化中提高他們的科研技能和科學(xué)素養(yǎng)。開展課題型生態(tài)學(xué)教學(xué)后，學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的主動性、積極性和小組協(xié)作能力明顯得到了提高，扭轉(zhuǎn)了學(xué)生對待生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的態(tài)度，增加了學(xué)生對科研工作的了解，而且這種完整的科研訓(xùn)練模式將為他們?nèi)蘸笞呱峡蒲泄ぷ鲘徫淮蛳聢詫?shí)的基礎(chǔ)。