“金課”理念下的生態(tài)學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)課程模式改革研究

王 凱 章守宇

（上海海洋大學(xué)海洋生態(tài)與環(huán)境學(xué)院，上海201306）

生態(tài)學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)是生態(tài)學(xué)專業(yè)的專業(yè)方向必修實(shí)驗(yàn)課程。本實(shí)驗(yàn)課程學(xué)分為2 學(xué)分，開課學(xué)期為第5學(xué)期，先修課程為海洋生態(tài)學(xué)、種群生態(tài)學(xué)、水生生物學(xué)、海洋生物學(xué)和生物統(tǒng)計(jì)學(xué)等。

本課程的培養(yǎng)目標(biāo)為：（1） 學(xué)習(xí)生態(tài)學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)應(yīng)具備扎實(shí)的生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)思維態(tài)度和開拓創(chuàng)新的能力，通過本實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生形成正確的生態(tài)道德觀念和鮮明的生態(tài)道德情感，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度以及野外調(diào)查吃苦耐勞和團(tuán)隊(duì)合作的精神；（2）通過本課程的學(xué)習(xí)，加深對生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)理論和基本知識的掌握和理解；（3） 正確和熟練掌握生態(tài)學(xué)調(diào)查設(shè)計(jì)方法、實(shí)驗(yàn)技能、基本操作和研究方法；（4）能夠利用所學(xué)知識和技能，提高觀察、分析和解決實(shí)際生態(tài)學(xué)問題的能力；（5） 通過本課程的學(xué)習(xí)，能夠聯(lián)系生態(tài)學(xué)學(xué)科知識，能夠深刻理解十九大報(bào)告明確堅(jiān)持人與自然和諧共生，建設(shè)生態(tài)文明是中華民族永續(xù)發(fā)展的千年大計(jì)，能夠積極主動投入到我國新時代生態(tài)文明和美麗中國建設(shè)實(shí)踐中。

1 課程存在的問題

生態(tài)學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)性、實(shí)踐性和應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科， 實(shí)驗(yàn)教學(xué)對培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力具有重要作用，對于生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生掌握生態(tài)學(xué)重要原理和方法的基礎(chǔ)上， 能夠結(jié)合生物資源和環(huán)境特征，理解生物和環(huán)境的辯證關(guān)系。

目前生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，主要存在教學(xué)時間集中、內(nèi)容單調(diào)和模式相對單一等問題。 現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)課程往往集中安排在短學(xué)期的2 周時間，容易造成教學(xué)任務(wù)安排緊張，學(xué)生短期內(nèi)難以理解和掌握實(shí)驗(yàn)原理和結(jié)果。 現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容在安排上主要根據(jù)理論課程設(shè)置，沒有充分考慮到現(xiàn)實(shí)發(fā)展中出現(xiàn)的生態(tài)問題及相關(guān)研究進(jìn)展。

在生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程開展過程中，部分實(shí)驗(yàn)還是以演示和簡單操作的形式進(jìn)行，相當(dāng)部分的同學(xué)還處于被動接受的狀態(tài)， 學(xué)生難以將所學(xué)的知識進(jìn)行聯(lián)系，如對生物群落特征和環(huán)境因子的關(guān)系實(shí)驗(yàn)部分，如果不到現(xiàn)場進(jìn)行生物樣品和環(huán)境因子采集，很難以對生物群落的生態(tài)變動過程有充足的認(rèn)識。

發(fā)揮我校瀕臨海邊的區(qū)位優(yōu)勢，依托我校在南匯東灘濕地開展的生態(tài)修復(fù)工作，發(fā)揮教學(xué)團(tuán)隊(duì)老師的專業(yè)特長，加強(qiáng)野外考察的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，以學(xué)生為中心，通過教師指導(dǎo)、學(xué)生選題的模式，構(gòu)建以探究為核心的生態(tài)學(xué)專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的科研能力和創(chuàng)新意識，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

2 課程的改革思路和舉措

2.1 主要思路

發(fā)揮我校臨海的區(qū)位優(yōu)勢，依托教師團(tuán)隊(duì)開展的科研項(xiàng)目，以學(xué)生為中心，加強(qiáng)學(xué)生的動手能力，建設(shè)以學(xué)生探究為核心的生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力。

2.2 具體措施

在前期調(diào)研的基礎(chǔ)上， 對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要有三方面的內(nèi)容：（1）理論知識，在生態(tài)學(xué)理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，主要講述生態(tài)學(xué)研究中的分析指標(biāo)和統(tǒng)計(jì)方法，要求學(xué)生在掌握知識點(diǎn)的基礎(chǔ)上，開展經(jīng)典文獻(xiàn)閱讀，了解生態(tài)學(xué)最新的理論和研究方法，結(jié)合本專業(yè)知識，撰寫研究進(jìn)展報(bào)告；（2）教學(xué)基地，在室內(nèi)實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)上，對南匯東灘濕地和舟山群島海域等區(qū)域進(jìn)行現(xiàn)場勘查， 充分了解現(xiàn)場生態(tài)環(huán)境特征，對現(xiàn)場開展生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容和可行性進(jìn)行分析。 充分無人機(jī)、 水下攝像機(jī)和野外錄像機(jī)等先進(jìn)的設(shè)備，從空中和水中等不同視線、不同空間尺度，采集并制作野外實(shí)習(xí)區(qū)域的影像資料，讓學(xué)生從不同的角度對實(shí)習(xí)區(qū)域的生態(tài)環(huán)境有直觀的認(rèn)識。 引導(dǎo)學(xué)生閱讀和觀看經(jīng)典文獻(xiàn)材料，結(jié)合影像資料，開展生態(tài)環(huán)境和調(diào)查方法的討論；（3）資料匯總，主要對以往生物樣品等進(jìn)行整理，在本課題建設(shè)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步豐富實(shí)驗(yàn)素材。 同時，進(jìn)行生態(tài)調(diào)查方法的影像資料的制作，尤其是制作能夠反映現(xiàn)代生態(tài)學(xué)研究的影像資料，建立生態(tài)學(xué)專業(yè)實(shí)習(xí)的線上教學(xué)課程。 教學(xué)過程中，注重以學(xué)生為中心的探索式教學(xué)， 教師講授課程知識要點(diǎn)，學(xué)生廣泛閱讀并以小組學(xué)習(xí)討論的形式，通過學(xué)習(xí)目標(biāo)達(dá)成度對教學(xué)效果和學(xué)習(xí)效果進(jìn)行評價，進(jìn)一步完善課程建設(shè)，并進(jìn)行推廣應(yīng)用。

2.3 實(shí)施路徑

通過文獻(xiàn)調(diào)研、專家訪談和案例研究，確定符合我校一流學(xué)科建設(shè)的生態(tài)學(xué)專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)的內(nèi)容、目標(biāo)和計(jì)劃，課程建設(shè)內(nèi)容包括理論知識、實(shí)習(xí)現(xiàn)場和前期積累資料匯總， 注重最新的生態(tài)學(xué)研究進(jìn)展和成果的導(dǎo)入，通過線上和線下教學(xué)實(shí)踐，將生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)的不同課程，分為不同的主題，引導(dǎo)學(xué)生開展自主和探索式學(xué)習(xí)， 以學(xué)習(xí)目標(biāo)達(dá)成度對課程進(jìn)行效果評價和完善，進(jìn)而對課程建設(shè)進(jìn)行總結(jié)并進(jìn)行推廣。

2.4 創(chuàng)新點(diǎn)

依托我校的區(qū)位優(yōu)勢，充分融合學(xué)院生態(tài)學(xué)相關(guān)的科研項(xiàng)目和學(xué)生自主探索學(xué)習(xí)元素，線上和線下教學(xué)相結(jié)合，建設(shè)具有鮮明特色的生態(tài)學(xué)專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)課程。

3 課程改革之后的教學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容模塊

根據(jù)“金課”的理念，課程改革之后的教學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分為12 個模塊。 每個模塊均包括學(xué)時、實(shí)驗(yàn)類型、實(shí)驗(yàn)要求、每組人數(shù)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)項(xiàng)目內(nèi)容和對課程目標(biāo)的支撐度等。

3.1 生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和統(tǒng)計(jì)分析基本方法

學(xué)時：4；實(shí)驗(yàn)類型：綜合型；實(shí)驗(yàn)要求：必修；每組人數(shù)：4 人。

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模荷鷳B(tài)學(xué)研究需要對自然界或?qū)嶒?yàn)室中的生態(tài)現(xiàn)象進(jìn)行調(diào)查、觀察和科學(xué)實(shí)驗(yàn)，然后對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，探求生態(tài)學(xué)規(guī)律。 本實(shí)驗(yàn)通過學(xué)習(xí)，掌握生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方法和常用的生態(tài)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析方法。

實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目內(nèi)容：（1）生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法；（2）生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)觀測.整理與表示方法；（3）生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)類型與轉(zhuǎn)化；（4）生態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)的預(yù)處理；（5）生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描述性統(tǒng)計(jì)和方差分析。

3.2 生態(tài)環(huán)境因子的觀測實(shí)驗(yàn)

學(xué)時：8；實(shí)驗(yàn)類型：綜合型；實(shí)驗(yàn)要求：必修；每組人數(shù)：4 人。

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模荷鷳B(tài)環(huán)境因子對生物的生長、發(fā)育、行為和分布有著直接或間接的作用和影響。 通過本實(shí)驗(yàn)，了解和掌握光照、溫度、濕度、風(fēng)速和水體溶解氧等環(huán)境生態(tài)因子的觀測實(shí)驗(yàn)方法。

實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目內(nèi)容：（1）不同生境中太陽輻射強(qiáng)度的測定；（2）不同生境氣溫、水溫和土壤溫度的測定；（3）不同生境中空氣濕度的測定；（4） 不同生境中風(fēng)速的測定；（5）不同生境中水體溶解氧含量的測定。

3.3 植物種內(nèi)競爭性實(shí)驗(yàn)

學(xué)時：8；實(shí)驗(yàn)類型：綜合型；實(shí)驗(yàn)要求：必修；每組人數(shù)：6 人。

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?了解種間關(guān)系的類型及種間競爭的特征，通過培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)分析不同物種間對資源的競爭過程。

實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目內(nèi)容：（1）種間競爭實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案；（2）植物種子及樣品準(zhǔn)備；（3）進(jìn)行植物種子培育實(shí)驗(yàn)；（4）觀察不同競爭狀態(tài)下植物生物量變化；（5）數(shù)據(jù)處理與結(jié)果分析。

3.4 動物（魚類）對溫度、鹽度耐受性的觀測

學(xué)時：6；實(shí)驗(yàn)類型：綜合型；實(shí)驗(yàn)要求：必修；每組人數(shù)：6 人。

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私獠煌镌跇O端環(huán)境溫度與鹽度下的反應(yīng)；了解不同魚類對溫度、鹽度的耐受限度和范圍，認(rèn)識影響魚類耐受能力的因素。

實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目內(nèi)容：（1） 制備不同溫度和鹽度的水體；（2）對受試生物進(jìn)行統(tǒng)一化篩選；（3）觀察動物對高溫和低溫的耐受能力；（4）觀察淡水魚類對鹽度的耐受能力；（5）數(shù)據(jù)處理和結(jié)果分析。

3.5 Lincoln 指數(shù)法估計(jì)種群數(shù)量大小實(shí)驗(yàn)

學(xué)時：4；實(shí)驗(yàn)類型：綜合型；實(shí)驗(yàn)要求：必修；每組人數(shù)：6 人。

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^Lincoln 指數(shù)法估計(jì)種群數(shù)量，使學(xué)生掌握標(biāo)記重捕技術(shù)； 理解Lincoln 指數(shù)法在統(tǒng)計(jì)種群數(shù)量中的重要作用。

實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目內(nèi)容：（1）選取材料進(jìn)行標(biāo)記重補(bǔ)；（2）選取不同體積的容器進(jìn)行標(biāo)記重補(bǔ)；（3）數(shù)據(jù)處理，并分析不同體積下種群大小差異的原因。

3.6 種群生命表的編制

學(xué)時：4；實(shí)驗(yàn)類型：綜合型；實(shí)驗(yàn)要求：必修；每組人數(shù)：6 人。

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私馍淼念愋图捌浣Y(jié)構(gòu)；通過給定種群各年齡時期的存活個體數(shù)，計(jì)算生命表各特征值，理解種群生命期望的含義，領(lǐng)會生命表的生態(tài)學(xué)意義；通過實(shí)驗(yàn)操作，掌握生命表的編制方法；進(jìn)一步提高建立數(shù)學(xué)模型和設(shè)計(jì)圖來處理復(fù)雜的生態(tài)數(shù)據(jù)的意識和能力。

實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目內(nèi)容：（1）用骰子模擬動物死亡過程；（2）存活曲線的繪制；（3）編制種群生命表；（4）數(shù)據(jù)處理與分析。

3.7 動物群落數(shù)量特征分析及估算

學(xué)時：4；實(shí)驗(yàn)類型：綜合型；實(shí)驗(yàn)要求：必修；每組人數(shù)：4 人。

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?學(xué)習(xí)利用樣方法調(diào)查動物群落數(shù)量特征，掌握動物群落中物種相對重要性的評價方法，掌握分析動物群落種類組成特征、 分布規(guī)律及其與環(huán)境的相互關(guān)系的方法，提高從事群落生態(tài)學(xué)調(diào)查的能力。

實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目內(nèi)容：（1）實(shí)驗(yàn)前復(fù)習(xí)課本中“群落數(shù)量特征”的相關(guān)內(nèi)容；（2）野外調(diào)查，選擇近岸潮間帶進(jìn)行動物群落和環(huán)境因子調(diào)查；（3） 室內(nèi)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)；（4）數(shù)據(jù)整理和結(jié)果分析。

3.8 動物群落結(jié)構(gòu)和空間分布特征分析

學(xué)時：6；實(shí)驗(yàn)類型：綜合型；實(shí)驗(yàn)要求：必修；每組人數(shù)：4 人。

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模赫莆杖郝浣Y(jié)構(gòu)和空間分布特征的采樣方法，掌握用多樣性指數(shù)分析群落結(jié)構(gòu)特征的方法。

實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目內(nèi)容：（1）實(shí)驗(yàn)前復(fù)習(xí)課本中“群落結(jié)構(gòu)和多樣性指數(shù)”相關(guān)內(nèi)容；（2）野外調(diào)查，選擇近岸潮間帶不同潮區(qū)進(jìn)行動物群落調(diào)查；（3） 室內(nèi)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)；4.數(shù)據(jù)整理和結(jié)果分析。

3.9 生物群落物種攝食和食物關(guān)系分析

學(xué)時：8；實(shí)驗(yàn)類型：綜合型；實(shí)驗(yàn)要求：必修；每組人數(shù)：4 人。

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私馍锶郝湮锓N攝食和食物關(guān)系分析的方法，掌握胃含物分析和碳氮穩(wěn)定同位素測試的原理、方法，掌握食物關(guān)系分析的計(jì)算指標(biāo)和方法，理解攝食和食物關(guān)系對生物群落結(jié)構(gòu)的影響。

實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目內(nèi)容：（1）實(shí)驗(yàn)前復(fù)習(xí)課本中群落生物關(guān)系的相關(guān)內(nèi)容， 閱讀文獻(xiàn)了解攝食分析的方法；（2）野外調(diào)查，選擇近岸水域進(jìn)行動物群落和環(huán)境因子調(diào)查；（3）室內(nèi)進(jìn)行生物學(xué)實(shí)驗(yàn)，穩(wěn)定同位素樣品處理；（4）數(shù)據(jù)整理和結(jié)果分析。

3.10 群落排序

學(xué)時：4；實(shí)驗(yàn)類型：綜合型；實(shí)驗(yàn)要求：必修；每組人數(shù)：4 人。

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私馊郝渑判虻幕舅枷牒椭鞒煞址治龅幕驹?，掌握利用SPSS（R 語言）等計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行群落排序的方法。

實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目內(nèi)容：（1） 復(fù)習(xí)課本中群落排序的相關(guān)內(nèi)容；（2） 群落數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 （前期動物群落調(diào)查數(shù)據(jù)整理）；（3）利用 SPSS（R 語言）主成分分析功能，對群落進(jìn)行排序，掌握分析的基本原理、計(jì)算過程、輸出結(jié)果意義；（4）數(shù)據(jù)整理和結(jié)果分析。

3.11 群落聚類分析

學(xué)時：4；實(shí)驗(yàn)類型：綜合型；實(shí)驗(yàn)要求：必修；每組人數(shù)：4 人。

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模赫莆杖郝渚垲惙治龅脑砗头椒ǎ莆绽肧PSS（R 語言）等計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行群落聚類的方法，理解群落的連續(xù)或間斷性特征及其與環(huán)境的關(guān)系。

實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目內(nèi)容：（1）復(fù)習(xí)課本中群落聚類的相關(guān)內(nèi)容；（2）群落數(shù)據(jù)準(zhǔn)備（前期動物群落調(diào)查數(shù)據(jù)整理）；（3）利用 SPSS（R 語言）聚類分析功能，對群落進(jìn)行聚類，掌握分析的基本原理、計(jì)算過程、輸出結(jié)果意義；（4）數(shù)據(jù)整理和結(jié)果分析。

3.12 生態(tài)位分析

學(xué)時：4；實(shí)驗(yàn)類型：綜合型；實(shí)驗(yàn)要求：必修；每組人數(shù)：4 人。

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模赫莆丈鷳B(tài)位相關(guān)概念和原理，掌握生態(tài)位寬度和生態(tài)位重疊的測定方法和分析方法， 進(jìn)一步認(rèn)識生態(tài)位理論在群里生態(tài)學(xué)研究中的作用和意義。

實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目內(nèi)容：（1）實(shí)驗(yàn)前復(fù)習(xí)課本中群落生態(tài)位的相關(guān)內(nèi)容；（2）野外調(diào)查，選擇潮間帶等典型生境進(jìn)行動物群落和環(huán)境因子調(diào)查；（3）室內(nèi)進(jìn)行生物學(xué)實(shí)驗(yàn)；（4）數(shù)據(jù)整理和結(jié)果分析。

4 結(jié)語

根據(jù)“金課”理念，對生態(tài)學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行了有針對性的課程模式的改革。 按照我校的實(shí)際情況，結(jié)合學(xué)生們的實(shí)際基礎(chǔ)，提出了學(xué)生探究為核心的生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。 按照我校一流學(xué)科建設(shè)的要求，對生態(tài)學(xué)專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容進(jìn)行了有機(jī)的重構(gòu)，注重導(dǎo)入最新的生態(tài)學(xué)研究成果，實(shí)行線上線下混合教學(xué)實(shí)踐，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容劃分為11 個模塊，循循善誘學(xué)生們能夠開展獨(dú)立的自主和探索式的學(xué)習(xí)。

為了踐行“綠水青山就是金山銀山”的生態(tài)文明建設(shè)的理念，在本課程中積極融入了思政要素，能夠有機(jī)地融合在課程教學(xué)的每個環(huán)節(jié)當(dāng)中，培養(yǎng)學(xué)生們能夠辯證看待發(fā)展和生態(tài)保護(hù)的互存關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生們能夠綜合運(yùn)用生態(tài)學(xué)的原理和方法來深刻理解生態(tài)學(xué)理論在藍(lán)色糧倉計(jì)劃當(dāng)中的理論支撐作用，培養(yǎng)學(xué)生們獨(dú)立思考和綜合判斷的綜合能力和解決實(shí)際問題的科學(xué)素養(yǎng)， 主動融入我國生態(tài)修復(fù)的偉大實(shí)踐，積極參加生態(tài)環(huán)境保護(hù)和海洋強(qiáng)國的建設(shè)。

通過“金課”理念下的生態(tài)學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)課程模式改革，能夠激發(fā)教師和學(xué)生們的良好互動，提升實(shí)驗(yàn)課程的綜合教學(xué)效果。 今后，要利用學(xué)習(xí)目標(biāo)達(dá)成度測量學(xué)生們的自我掌握程度，利用質(zhì)量評價體系對課程的教學(xué)效果進(jìn)行綜合評估，找出課程教學(xué)實(shí)踐的薄弱環(huán)節(jié)，從而能夠更好地推動課程模式改革向“金課”標(biāo)準(zhǔn)的邁進(jìn)。