通過生物學(xué)野外綜合實習(xí)提高學(xué)生完成創(chuàng)新實驗項目能力研究

楊文權(quán)　寇建村　慕小倩

摘要 通過指導(dǎo)大學(xué)生創(chuàng)新實驗計劃項目和對其他學(xué)生和老師的調(diào)查了解，對目前大學(xué)生創(chuàng)新實驗計劃項目中存在的問題進(jìn)行了總結(jié)，并通過對生物學(xué)野外綜合實習(xí)課程的實踐和分析，提出了通過該課程的鍛煉，提高大學(xué)生完成創(chuàng)新實驗項目能力的可行性。

關(guān)鍵詞 生物學(xué)；野外綜合實習(xí)；大學(xué)生；創(chuàng)新實驗

中圖分類號S-01文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號0517-6611（2014）12-03759-02

基金項目西北農(nóng)林科技大學(xué)2013年教學(xué)改革研究項目資助（JY1302091）。

作者簡介 楊文權(quán)（1975-），男，陜西扶風(fēng)人，博士，講師，從事植物學(xué)方面的教學(xué)和科研工作。*通訊作者，教授，碩士，從事植物學(xué)和雜草學(xué)的教學(xué)和科研工作。

21世紀(jì)國際競爭的特點體現(xiàn)為人才的競爭，而大學(xué)生是國家的未來，是每個國家參與國際競爭的生力軍，其創(chuàng)新意識的高低、創(chuàng)新能力的強弱，都將對國家未來的發(fā)展產(chǎn)生至關(guān)重要的影響[1]。大學(xué)生創(chuàng)新實驗計劃項目是當(dāng)前許多高校培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的重要環(huán)節(jié)，但是由于各種原因，使得該計劃項目并沒有達(dá)到預(yù)期的效果。經(jīng)過近幾年對西北農(nóng)林科技大學(xué)開設(shè)的生物學(xué)野外綜合實習(xí)課程的改革實踐和探索發(fā)現(xiàn)，該課程為大學(xué)生創(chuàng)新實驗計劃項目的完成提供了很好的鍛煉平臺。

1當(dāng)前創(chuàng)新實驗計劃項目中存在的問題

1.1學(xué)生不了解科學(xué)研究問題，不知如何尋找研究切入點由于多數(shù)學(xué)生平時只關(guān)注課本知識，很少關(guān)注科學(xué)研究熱點問題，因此在進(jìn)行創(chuàng)新實驗計劃項目選題時，不知如何將所學(xué)課本知識和研究課題相聯(lián)系，幾乎所有學(xué)生都遇到了無從下手的尷尬局面，最終只能在毫無思路的情況下，由指導(dǎo)教師根據(jù)自己的研究課題提供可研究的內(nèi)容，學(xué)生再找資料寫出申請書。因此，目前的創(chuàng)新實驗計劃項目大多是由指導(dǎo)教師給出，很多直接就是指導(dǎo)教師科研項目的一部分，根本沒有達(dá)到學(xué)生獨立提出科學(xué)問題的培養(yǎng)目標(biāo)。導(dǎo)致這一問題出現(xiàn)的原因主要是學(xué)生不知如何從所學(xué)的課本知識中找到科學(xué)研究的切入點。

1.2科研綜合能力不夠，不能完成全部實驗過程 一項創(chuàng)新實驗計劃項目的完成包括很多環(huán)節(jié)，如實驗設(shè)計、材料準(zhǔn)備、實驗進(jìn)行、實驗總結(jié)及撰寫報告等，每個環(huán)節(jié)又需要多方面知識才能解決。但由于在平時的教學(xué)過程中并沒有對學(xué)生進(jìn)行類似科研綜合能力培養(yǎng)等方面的專門訓(xùn)練，使得學(xué)生對科研過程沒有一個整體的認(rèn)識，只是在老師的指導(dǎo)下去做，有問題就找老師，自己很少去思考解決方法，即使最后有了實驗結(jié)果，也不會對復(fù)雜的數(shù)據(jù)進(jìn)行合理分析。因此，就項目而言，學(xué)生可能已經(jīng)完成了整個實驗過程，但在以后的科研中，還是不能獨立開展研究。

1.3主觀能動性較差 由于整個創(chuàng)新實驗計劃項目都是在老師的指導(dǎo)下進(jìn)行的，學(xué)生并沒有太多的思考余地，沒有從中體會到科研帶來的樂趣和成就感，所以主觀能動性較差。一些學(xué)生雖然已經(jīng)完成了大學(xué)生創(chuàng)新實驗計劃項目，但在以后的畢業(yè)論文及科研過程中仍然毫無思路，不知如何解決實驗中遇到的各種問題。

2 西北農(nóng)林科技大學(xué)創(chuàng)新實驗計劃實施情況

為了盡早培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，以使學(xué)生以后能更好地適應(yīng)國際環(huán)境，許多高校都設(shè)立了大學(xué)生創(chuàng)新實驗計劃等項目，旨在通過該項目的實施，使學(xué)生較早了解和掌握科學(xué)研究的基本思路、方法和手段，提高學(xué)生的專業(yè)技能并訓(xùn)練嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S方式，以更好地適應(yīng)社會與科研需求。西北農(nóng)林科技大學(xué)從2000年起就開始實施這一計劃，目前這一計劃的支持力度和涉及的學(xué)生人數(shù)越來越多，僅2012年就資助552項，資助金額達(dá)481.25萬元，其中國家級210項，校級重點175項，校級一般項目165項，在校學(xué)生的一半左右都參與到了這一計劃當(dāng)中[2]。這些項目的實施為鍛煉學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新思維能力提供了很好的機會，但在該計劃的實施過程中，由于各種原因，經(jīng)常導(dǎo)致計劃得不到預(yù)期的效果。

為了深化實踐教學(xué)改革，加強學(xué)生綜合素質(zhì)和實踐創(chuàng)新能力，西北農(nóng)林科技大學(xué)對原有的植物學(xué)實習(xí)課程內(nèi)容進(jìn)行了改革，改為在植物學(xué)實習(xí)中增加了動物學(xué)、生態(tài)學(xué)、土壤學(xué)、氣象學(xué)的認(rèn)知實習(xí)的生物學(xué)野外綜合實習(xí)課程[3]。這種綜合實習(xí)并不是盲目地將幾門課程隨機放到一起的簡單疊加實習(xí)，而是通過仔細(xì)的篩選和嚴(yán)密的論證的結(jié)果。主要是想通過這種綜合實習(xí)來培養(yǎng)學(xué)生的生態(tài)思維意識，讓他們認(rèn)識到生物和其所生活的土壤、氣象、生態(tài)條件等環(huán)境之間的內(nèi)在聯(lián)系。如果只是植物學(xué)或動物學(xué)實習(xí)，學(xué)生只是認(rèn)識到不同的地方有不同的動、植物種類，并沒有將這種差別與環(huán)境條件相聯(lián)系，而這種綜合實習(xí)就為他們提供了很好的鍛煉機會。通過整理不同海拔、不同坡向等條件下動、植物標(biāo)本和氣象、土壤數(shù)據(jù)，能讓學(xué)生深切感受到海拔和坡向等自然條件在動植物分布、群落結(jié)構(gòu)和生長發(fā)育中的重要作用。經(jīng)過幾年的探索發(fā)現(xiàn)，通過生物學(xué)野外綜合實習(xí)課程的鍛煉，可以提高學(xué)生完成大學(xué)生創(chuàng)新實驗計劃項目的能力。

3 通過生物學(xué)綜合實習(xí)鍛煉學(xué)生完成創(chuàng)新實驗計劃項目能力的可行性

從2008年起，西北農(nóng)林科技大學(xué)就開始了生物學(xué)野外綜合實習(xí)課程改革嘗試，實習(xí)時間為一周，在一年級第二學(xué)期的5～6月進(jìn)行，實習(xí)地點位于秦嶺腹地的寧陜縣火地塘西北農(nóng)林科技大學(xué)教學(xué)實驗林場。該地不僅在生態(tài)、地質(zhì)、氣象等各方面具有重要的地位，而且擁有豐富的野生動、植物資源，是生物學(xué)野外綜合實習(xí)的天然理想場所。為了保證實習(xí)的順利進(jìn)行，學(xué)校還在基地修建了教師和學(xué)生公寓、食堂、活動室等基礎(chǔ)設(shè)施，同時配備了實習(xí)所需的各種儀器、工具書等，為學(xué)生完成整個實習(xí)提供了良好的保障。

3.1研究式實習(xí)模式為學(xué)生提供了很好的科研學(xué)習(xí)機會經(jīng)過幾年的摸索，學(xué)校對實習(xí)內(nèi)容和方式進(jìn)行了多次改革，提出了以植物學(xué)、動物學(xué)、氣象學(xué)、生態(tài)學(xué)和土壤學(xué)理論知識為基礎(chǔ)，以生物多樣性為導(dǎo)線，將學(xué)生專業(yè)技能和科研能力的培養(yǎng)貫穿于整個野外實習(xí)中的研究式實習(xí)模式。所謂研究式實習(xí)模式即是讓學(xué)生以組為單位，在指導(dǎo)教師的引導(dǎo)下，帶著選定的研究課題，有目的地進(jìn)行實習(xí)，并在實習(xí)的同時完成研究課題內(nèi)容，既學(xué)習(xí)和鞏固了基本理論知識，又鍛煉了創(chuàng)新和科研思維能力，提高了綜合素質(zhì)，起到了一舉兩得的效果。如在實習(xí)開始時，某一組的學(xué)生根據(jù)自己的興趣選擇了研究課題——影響火地塘昆蟲物種多樣性的氣象因子分析，在隨后幾天的實習(xí)過程中，學(xué)生除正常地進(jìn)行植物標(biāo)本的采集、鑒定、制作，氣象學(xué)常見儀器的使用等不同課程安排的實習(xí)內(nèi)容外，在老師的指導(dǎo)下，重點對火地溝和草甸的昆蟲種類進(jìn)行調(diào)查，結(jié)合對兩地氣象條件觀察數(shù)據(jù)的整理，就可以知道影響這兩個地方昆蟲分布的氣象因子，最后完成這個小課題。

3.2多學(xué)科交叉實習(xí)，方便學(xué)生從身邊材料及所學(xué)知識中選擇研究課題 由于實習(xí)是一個多學(xué)科的交叉實習(xí)，所以就方便學(xué)生從中選擇研究內(nèi)容。在實習(xí)開始時，通過學(xué)生自己觀察和指導(dǎo)老師的引導(dǎo)，讓學(xué)生從所學(xué)課程中找到研究的切入點，找到自己感興趣的研究課題；然后帶著研究目的去實習(xí)。如在觀察了不同生態(tài)條件下的植被后，就可以引導(dǎo)學(xué)生提出“海拔對植物多樣性的影響”的研究題目；在看到不同開花植物后就提出“火地塘夏花植物資源調(diào)查”題目；通過對山溪鯢生活環(huán)境的觀察，就可提出“影響山溪鯢分布的生態(tài)因子調(diào)查”等一系列研究題目。將所學(xué)課本知識和實際問題相結(jié)合，從中找到研究問題的這種引導(dǎo)鍛煉方式，讓學(xué)生感到科研問題與自己很近，與所學(xué)知識相關(guān)，在以后碰到申請創(chuàng)新實驗計劃項目時，就很容易提出研究問題。

3.3 整個實習(xí)過程讓學(xué)生經(jīng)歷了完成一個研究項目的所有步驟 研究題目選定后，在接下來的一周時間內(nèi)，學(xué)生就以組為單位，帶著研究目的去實習(xí)。從開始的每一個環(huán)節(jié)，學(xué)生都要親自動手去操作，如自己去采標(biāo)本、壓標(biāo)本、鑒定標(biāo)本、統(tǒng)計數(shù)據(jù)，最后撰寫出研究報告。在完成選定題目的過程中，學(xué)生可以互相幫助，但要盡量自己去解決遇到的所有問題，教師可以根據(jù)實際情況進(jìn)行相應(yīng)的指導(dǎo)。在實習(xí)的最后抽出半天時間，每個班要以組為單位進(jìn)行實習(xí)匯報，對每個組的研究題目完成情況進(jìn)行分析討論，從實驗的設(shè)計、完成到實習(xí)論文的撰寫都要進(jìn)行詳細(xì)評價，做得好的方面要肯定，做得不好的方面要指出問題所在，找到原因，提出解決辦法。通過完整的集中訓(xùn)練，學(xué)生完成科研項目的自信心和能力會得到很大提高。

3.4全程由學(xué)生完成，調(diào)動了學(xué)生的主觀能動性 為了完成自己小組的課題任務(wù)，例如：為了掌握隨海拔高度的變化，氣象因子、植物和動物種類的變化規(guī)律，水分、熱量等生態(tài)因子與動植物群落的變化的內(nèi)在聯(lián)系，學(xué)生會積極采集不同生境下的標(biāo)本，記錄生態(tài)條件、氣象數(shù)據(jù)，及時整理所采集的標(biāo)本、總結(jié)所收集的數(shù)據(jù)，分析其中的關(guān)聯(lián)性，比較同一標(biāo)本在不同生境下的形態(tài)、生長發(fā)育特征，主動總結(jié)所發(fā)現(xiàn)的問題并尋找原因，最終以實習(xí)報告的形式在實習(xí)最后一天進(jìn)行匯報和總結(jié)。由教師肯定正確的認(rèn)識和發(fā)現(xiàn)，糾正錯誤的分析和判斷，給出正確的答案，從而讓學(xué)生帶著自己提出的問題開始實習(xí)，解決疑惑，在實踐中積極主動地尋找正確答案，甚至發(fā)現(xiàn)新的問題，為今后的學(xué)習(xí)提供一些新的思路和動力。

由于整個實習(xí)過程都是以學(xué)生為主體，教師只是根據(jù)實際情況進(jìn)行相應(yīng)的指導(dǎo)，這種變被動為主動、變消極為積極的實習(xí)模式的轉(zhuǎn)變大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和對科學(xué)問題的探索熱情，使其對科學(xué)研究不再感到陌生和束手無策，對今后的創(chuàng)新實驗計劃項目的申請和完成起到了積極的推動作用。

4 結(jié)語

經(jīng)過幾年的探索，課題組已經(jīng)積累了許多關(guān)于生物學(xué)野外綜合實習(xí)研究式教學(xué)模式的相關(guān)經(jīng)驗，從實習(xí)開始時研究內(nèi)容的選擇、實習(xí)過程中研究項目的實施到最后的實習(xí)總結(jié)，都有了完整的模式，這些都對學(xué)生以后申請和完成大學(xué)生創(chuàng)新實驗計劃項目具有重要的作用。經(jīng)過對2011級和2012級園藝、生物技術(shù)、草業(yè)科學(xué)等6個專業(yè)12個班級的后續(xù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，很多創(chuàng)新項目的選題思路都來源于生物學(xué)實習(xí)。例如：對實習(xí)時所選擇的課題——水熱等生態(tài)因子對動植物群落分布的影響進(jìn)一步細(xì)化后，就有了大學(xué)生創(chuàng)新項目“植物葉片解剖結(jié)構(gòu)對海拔變化的響應(yīng)模式研究”。學(xué)生在實習(xí)的過程中發(fā)現(xiàn)許多植物有特殊的氣味，結(jié)合有機化學(xué)的學(xué)習(xí)，本著對其芳香物質(zhì)功效的好奇，回校后自己查閱大量資料，提出了“幾種植物芳香油的提取及其性能評價”這一課題。在實習(xí)中，為了鑒定植物標(biāo)本，要對有些植物進(jìn)行適當(dāng)?shù)拇耆?，這時學(xué)生發(fā)現(xiàn)大戟科植物都有乳汁，結(jié)合植保學(xué)院對生物農(nóng)藥開發(fā)及利用的優(yōu)勢，學(xué)生提出要研究“幾種植物莖葉提取物對蚜蟲的防治效果評價”。這種通過自己思考發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的方式極大地肯定了學(xué)生的創(chuàng)新能力，激發(fā)了學(xué)生從事科學(xué)研究的興趣，增強了他們探索未知領(lǐng)域的信心和勇氣。同時，學(xué)生也表示，在實習(xí)的過程中，從提出小組的課題，組織小組成員分工合作收集所需資料，以科研論文形式撰寫實習(xí)報告，到最后一天的實習(xí)總結(jié)匯報，學(xué)生基本掌握了解決科研問題的全過程，對項目申請書的撰寫、創(chuàng)新實驗的設(shè)計、人員的調(diào)配、實驗數(shù)據(jù)的收集和分析、實驗結(jié)論的總結(jié)和存在問題的討論都起到了先導(dǎo)的作用。

經(jīng)調(diào)查，近幾年幾乎全部學(xué)生都能參與到創(chuàng)新實驗計劃項目申請中來，獲得資助的項目也較原來有較大的提高。每個班級約30人，以前獲批的項目有2～3項，現(xiàn)在能獲批5～6項，每個項目4～6人不等，項目幾乎包括了班級所有同學(xué)。同時，從項目的申請、實施到最后的總結(jié)，基本都是學(xué)生獨立完成的。

參考文獻(xiàn)

[1] 趙靜，吳成東，籍亞玲，等.基于實訓(xùn)教學(xué)的實驗教學(xué)改革與實踐[J].高等教育與學(xué)術(shù)研究，2008（12）：14-17.

[2] 師學(xué)文.我校2012年大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目立項工作圓滿結(jié)束[EB/OL].（2012-05-03）http：//news.nwsuaf.edu.cn/xnxw/22653.htm.