校園鳥類拓展動物學(xué)實驗課程教學(xué)資源的應(yīng)用與探索

孫悅　錢長江　張運林　汪學(xué)儉　劉訊

摘要：? 動物學(xué)課程是生物類專業(yè)的一門基礎(chǔ)課程，也是生物科學(xué)專業(yè)開設(shè)的專業(yè)核心課程。其實驗部分有助于強化學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，增強學(xué)生理論聯(lián)系實際的動手能力。貴州師范學(xué)院校園內(nèi)鳥類種類豐富是重要的實驗課程教學(xué)資源，結(jié)合校園鳥類種類和數(shù)量及多樣性調(diào)查，利用鳥類學(xué)相關(guān)專業(yè)知識及3S技術(shù)、激光雷達、鳥類聲學(xué)、生態(tài)學(xué)數(shù)理統(tǒng)計等新興的研究方法，以學(xué)生為核心，實踐為基礎(chǔ)，進行動物學(xué)實驗教學(xué)改革調(diào)查與實踐。對動物學(xué)實驗課程的改革方式進行研究與探索，最終達到培養(yǎng)科研興趣，促進主動學(xué)習(xí)、構(gòu)建創(chuàng)新思維、提高動手能力及專業(yè)技能的目的。

關(guān)鍵詞：? 動物學(xué)實驗；? 校園鳥類；? 調(diào)查與實踐；? 應(yīng)用與探索

中圖分類號：? ?Q 958? ? ? ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：? ?A? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：１００1 － 9499（２０23）03 － 0060 － 05

Abstract Zoology is not only a basic course for biology majors， but also a core course for biology majors. The experiment part is helpful to strengthen students' learning ability and enhance their practical ability of combining theory with practice. The abundant bird species in the campus of Guizhou Normal University is an important teaching resource for experimental courses. Combined with the investigation of the species， quantity and diversity of campus birds， the investigation and practice of zoology experimental teaching reform are carried out by using the relevant professional knowledge of ornithology and the emerging research methods such as 3S technology， lidar， bird acoustics and ecological mathematical statistics， with students as the core and practice as the basis. This paper studies and explores the reform mode of zoology experiment course， and finally achieves the purpose of cultivating scientific research interest， promoting active learning， constructing innovative thinking， improving practical ability and professional skills.

Key words zoology experiment; campus birds; investigation and practice; application and exploration

動物學(xué)實驗課程是與《動物學(xué)》理論課并列的一門課程，是野生動物與自然保護區(qū)管理專業(yè)、生物科學(xué)專業(yè)后續(xù)專業(yè)課程的重要基礎(chǔ)。在鳥類動物學(xué)實驗指導(dǎo)書中圖示不夠生動，與實物有較大差距，給學(xué)生課前預(yù)習(xí)和實驗操作帶來了一定難度。校園綠地作為城市生態(tài)系統(tǒng)的重要自然組成部分，是鳥類的重要生境和載體，因此利用校園綠地開展鳥類識別、調(diào)查及保護，既可以增強學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和觀察能力，又可以培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，對教學(xué)及城市鳥類的保護都具有極其重要的意義 。

鳥類通常被用作重要的環(huán)境指標(biāo)，因為它們分布廣泛，易于觀察[ 3 ]，在城市地區(qū)，鳥類分類多樣性顯著且全球性地一致減少[ 4 ]。城市鳥類生物多樣性的喪失受到了越來越多的關(guān)注，迄今為止，大多數(shù)研究主要在城市公園進行[ 5 ]。大學(xué)校園是城市生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分之一[ 6 ]。與其他城市棲息地相比，大學(xué)校園通常種植良好，環(huán)境友好，擁有許多城市鳥類。此外，大學(xué)校園都有清晰的邊界，這為研究景觀屬性對鳥類物種豐富度的影響提供了一個很好的機會。大規(guī)模分析表明，海拔范圍和氣候是影響校園鳥類物種豐富度的主要因素[ 5 ]。然而，關(guān)于景觀屬性對校園鳥類物種豐富度影響的研究仍然缺乏，校園鳥類多樣性的長期研究對促進生態(tài)環(huán)境保護、生態(tài)平衡、科學(xué)研究文化、人文精神、保護野生鳥類多樣性以及合理的利用鳥類資源具有重要意義[ 7 ]。

校園常見鳥類在動物學(xué)實驗課程是校園常見鳥類種類和數(shù)量調(diào)查課程當(dāng)中是重要的教學(xué)資源。如何充分利用已有的條件，依托貴州師范學(xué)院的生物資源，結(jié)合區(qū)域特點進行教學(xué)改革，是動物學(xué)實驗教學(xué)質(zhì)量提升的重要任務(wù)。貴州師范學(xué)院作為“應(yīng)用型、師范性、開放性”本科高校，如何通過專業(yè)核心課程教育凸顯應(yīng)用型人才的培養(yǎng)的特點，改變傳統(tǒng)的動物學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容、方法與考核體系，培養(yǎng)出更符合國家及地方需求的創(chuàng)新、應(yīng)用型人才，是當(dāng)前亟需開展的教學(xué)研究問題[ 8 ]。

1 研究地點

貴州師范學(xué)院位于貴州省中部，位于貴陽市東北部的烏當(dāng)國家高新科技工業(yè)園區(qū)，106°47′27"～

106°47′45"E，26°38′37"～26°38′52"N。貴州師范學(xué)院具有明顯的高原氣候的特點，屬北亞熱帶濕潤性季風(fēng)氣候，年平均溫度 13～20℃，冬季無嚴(yán)寒，夏季無酷暑，全年陽光充裕，氣候宜人宜物，年降水量豐富。全區(qū)氣候?qū)儆诒眮啛釒駶櫄夂騕 9 ]。土壤以石灰土為主，具有明顯的喀斯特地貌特征，校園占地面積 1 169.00 畝。

校園植被種類繁多，主要是山林、綠化區(qū)和行道樹，如香樟、馬尾松、常春藤、竹、木蘭、鬼針草、迎春、莢蒾，鐵線蓮、金絲桃、女貞、冬青、薔薇、構(gòu)樹、千里光等等，從東北至西南依次為馬尾松林群落、珊瑚冬青灌叢群落、女貞次生林群落、圓果化香次生林群落和柿樹林群落[ 9 ]。校園后山自然植被區(qū)以灌叢和次生林為主，由于該區(qū)域坡度較大，自然植被豐富且受人為干擾較小，包括非落葉樹木、灌木、灌木、草本植物、竹林和觀賞植物[ 9 ]。校園內(nèi)原生植被保存的比較完整，根據(jù)食物的可用性和覓食的適宜條件，可以看到不同的鳥群占據(jù)校園的不同位置。

2 優(yōu)化實驗內(nèi)容，科學(xué)安排實驗課程

2. 1 校園常見鳥類調(diào)查

在貴州師范學(xué)院校園內(nèi)使用線樣帶方法[ 10 ]根據(jù)校園道路及人群分布和功能劃分對校園進行鳥類調(diào)查，建立涵蓋各種棲息地類型的調(diào)查樣帶。根據(jù)校園大小，樣帶長度從1～2 km不等。最佳調(diào)查時間為上午07：00～10：00，下午16：00～19：00，無雨、無雪或強風(fēng)天氣。在調(diào)查過程中，觀察人員以3 km/h的速度沿著橫斷面行走。在每個樣條50 m范圍內(nèi)，通過聽覺、肉眼或使用10 cm×40 cm雙目望遠(yuǎn)鏡觀察鳥類。調(diào)查期間，分別記錄每個樣帶的鳥類種類及其數(shù)量，及時將觀察到的鳥類的形態(tài)、羽色、鳴叫、行為等進行拍照和記錄。

（1）掌握動物調(diào)查方法樣線法以及野外觀鳥工具的使用方法。

（2）準(zhǔn)備好錄音機攝像機等設(shè)備，在校園內(nèi)根據(jù)鳥群叫聲、根據(jù)飛翔路線等隨時隨機選擇樣線觀察并記錄下鳥類行為數(shù)據(jù)。

（3）記錄主要包括校園鳥群種類的組成、鳥類外部形態(tài)特征。了解野外鳥類識別要點，包括形狀與體長、頭部、嘴、翼（翅）、尾、足、斑紋與羽色、鳴叫和歌唱、停息姿態(tài)、飛行、行為與習(xí)性、地點、季節(jié)、時間等。類別參考《中國鳥類圖鑒》[ 11 ]和《中國鳥類野外手冊》[ 12 ]進行鑒定。

（4）按照鳥類外部形態(tài)特征編寫校園鳥類分類檢索表。

觀察到的鳥類結(jié)合實驗指導(dǎo)書等查閱相關(guān)資料及教師的理論講解，讓學(xué)生分析、歸納、總結(jié)鳥類適應(yīng)飛翔生活的結(jié)構(gòu)特點。在實踐過程中與教師交流討論，增強了學(xué)生和教師之間的交流互通，活躍學(xué)習(xí)氛圍，豐富課堂內(nèi)容。

2. 2 鳥類種群調(diào)查

2. 2. 1 鳥類的數(shù)量等級

通過計算不同鳥類種群個體數(shù)量占鳥類統(tǒng)計總數(shù)的百分比（P）來確定優(yōu)勢種。野外鳥類數(shù)量主要統(tǒng)計方法根據(jù)各生境實際觀察到的鳥類數(shù)量，以一種鳥類的統(tǒng)計數(shù)量占所有被統(tǒng)計鳥類總個體數(shù)的百分比計算其相對多度，相對多度劃分鳥類數(shù)量等級劃分：＜0.05% 為稀有種，0.5%～5% 為常見種，≥5% 的劃分為優(yōu)勢種[ 13 ]。

2. 2. 2 鳥類優(yōu)勢度等級

通過校園中實踐調(diào)查，對所觀察到的鳥類優(yōu)勢度[ 14 ]進行分類，共分為四個等級。

（1）優(yōu)勢種：在各個觀察時間段內(nèi)根據(jù)設(shè)置的樣線均能夠觀察到的；（2）常見種：在各個時間段內(nèi)根據(jù)設(shè)置的部分樣線在部分樣線實踐觀察都能夠觀察到的；（3）少見種：在部分時間段內(nèi)根據(jù)設(shè)置的樣線在部分樣線實踐觀察能夠觀察到的；（4）偶見種：在少數(shù)時間段內(nèi)根據(jù)設(shè)置的樣線少數(shù)樣線能夠觀察到的，偶爾遇見的。

2. 2. 3 鳥類居留型表示

同時在貴州師范學(xué)院校園內(nèi)統(tǒng)計分析研究地區(qū)鳥類居留型[ 15 ]留鳥、旅鳥、夏候鳥和冬候鳥所占的比例以及鳥類的分布型。

（1）留鳥，R（Resident）：一年四季住在一個地區(qū)，不隨著季節(jié)移動；

（2）夏候鳥，S（Summer visitor）：春夏季在某個地區(qū)進行繁殖，在秋季來臨時飛往溫暖的地區(qū)去度過冬天，并在第二年春天到來時返回原來地區(qū)生活繁殖的鳥；

（3）冬候鳥，W（Winter visitor）：冬季在南部較暖和的地區(qū)度過寒冬，第二年春季到來時飛到北方進行繁殖，繁殖的小鳥長大時在深秋，又飛到原地區(qū)度過冬季，對于該地區(qū)來說，這種類型的鳥被稱為冬候鳥；

（4）旅鳥，P（Passage migrant）：鳥群在遷徙過程中途經(jīng)某一地區(qū)，但是卻不會在途徑該地區(qū)的時候進行繁殖或者在此度過冬天，這些種類的鳥對于該地區(qū)來說即為旅鳥。

2. 2. 4 鳥類物種多樣性和均勻度

不同生境中鳥類的物種多樣性分析采用 Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)（H′ ）、Pielou 均勻度指數(shù)（J）計算校園鳥類群落多樣性和均勻度[ 16 ， 17 ]。Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)（H′）體現(xiàn)著生境內(nèi)物種的多樣性，H′值越大，說明物種的多樣性越豐富。Pielou 均勻度指數(shù)（J）反映了物種分布的均勻程度，J值越大，群落中物種間的差異越小。增加動物學(xué)實驗課程教學(xué)設(shè)計部分，將隨機在貴州師范學(xué)院校園內(nèi)抽樣布設(shè)生境樣地和幾處水鳥觀察點，以Shannon-

Wiener多樣性指數(shù)（H′）分析每種生境中的鳥類物種多樣性，利用Pielou均勻度指數(shù)（J）分析同一生境下物種間的差異性。

2. 2. 5 鳥類多樣性與景觀格局

通過校園中實踐調(diào)查，利用3S技術(shù)，將校園景觀類型分成建筑用地、人工濕地、河流水域、 林地等。采用景觀豐度、邊緣密度、景觀形狀指數(shù)、景觀破碎化指數(shù)、景觀多樣性指數(shù)分析校園及周邊綠地的景觀多樣性。確定各景觀類型的斑塊面積、斑塊數(shù)量、斑塊平均面積、斑塊占景觀面積比例、最大斑塊面積。采用廣義線性模型（GLMs， Generalized Linear Models）進行在各景觀類型下鳥類多樣性與景觀斑塊特征的關(guān)聯(lián)分析，采用歐式距離進行聚類分析劃分調(diào)查記錄鳥類的功能類群，同時確定主要的取食資源組，采用非度量多維度（NMDS， Non-? metric multidimensional Scaling）分析和層次聚類（HC， Hierarchical Clustering）分析鳥類取食資源組與景觀斑塊之間的關(guān)系[ 18 ]。該方法既能分析校園鳥類生物多樣性在不同時間尺度下的變化趨勢又初步培養(yǎng)了本科生的科研興趣。

2. 2. 6 介紹及演示陸地和無人機激光雷達新興技術(shù)在鳥類生態(tài)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用

鳥類對棲息地結(jié)構(gòu)很敏感，故成為城市生態(tài)系統(tǒng)的優(yōu)秀指示物種，許多研究將棲息地結(jié)構(gòu)與鳥類物種豐富度和多樣性聯(lián)系起來[ 19 ]。光探測與測距（LiDAR）是一種能夠直接獲取三維結(jié)構(gòu)信息的主動遙感技術(shù)[ 20 ]。因為鳥類自身需求的三維棲息地特征，故可與激光雷達數(shù)據(jù)直接產(chǎn)生關(guān)聯(lián)。植被結(jié)構(gòu)是決定鳥類多樣性和物種分布的關(guān)鍵因素，分別從鳥類生境選擇與三維植被結(jié)構(gòu)的關(guān)系、 棲息地立體生境制圖、物種分布模型預(yù)測等三個方面介紹LiDAR在鳥類生態(tài)學(xué)研究中的應(yīng)用。

2. 2. 7 鳥類聲學(xué)的應(yīng)用及研究

鳴聲是鳥類之間進行溝通和傳遞信息的重要方式，這為通過聲學(xué)監(jiān)測評估鳥類多樣性提供了獨特的機會[ 21 ]。利用聲學(xué)指數(shù)快速評估生物多樣性是一種新興的調(diào)查方法，在實驗課堂中進行鳥類傳統(tǒng)觀測和同步鳴聲采集，通過比較兩種方法的結(jié)果來探究聲學(xué)監(jiān)測的有效性，并提出相應(yīng)的科學(xué)問題：（1）通過回放現(xiàn)場錄音識別鳴聲能否獲得和直接觀測相似的鳥類調(diào)查結(jié)果，兩種方法的優(yōu)缺點是怎樣的。（2）不同月份間聲學(xué)指數(shù)（聲熵指數(shù)、聲學(xué)復(fù)雜度指數(shù)、聲學(xué)多樣性指數(shù)、聲學(xué)均勻度指數(shù)、生物聲學(xué)指數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)化聲景差異指數(shù)）與鳥類豐富度和多度的相關(guān)性是怎樣的。（3）在人為干擾較強的校園中，聲學(xué)指數(shù)能否有效地評估鳥類豐富度和多度。

2. 3 編寫貴州師范學(xué)院校園鳥類名錄

對貴州師范學(xué)院校園鳥群種類進行調(diào)查，記錄鳥類物種名及分類、地理區(qū)系結(jié)構(gòu)分布。鳥類分類系統(tǒng)依據(jù)《中國鳥類分類與分布名錄（第三版）》[ 2 ]進行分類。記錄鳥類優(yōu)勢度等級[ 14 ]、居留類型[ 15 ]、保護等級、生境類型。鳥類居留型參考《中國動物地理》[ 23 ]，紅色名錄等級根據(jù)《中國脊椎動物紅色名錄》[ 24 ]確定。最終數(shù)據(jù)計算及圖表生成運用 Office Excel進行處理。

校園鳥類名錄的編寫使學(xué)生在校園調(diào)查中做出學(xué)習(xí)筆記，對于動物分類的類群，通過學(xué)生自學(xué)、互助、總結(jié)、討論、交流等方法，對課程內(nèi)容了解更加細(xì)致、全面、具體，能掌握系統(tǒng)扎實的生物學(xué)基本理論和專業(yè)技能。也可以利用校園的條件把部分教學(xué)內(nèi)容放到室外進行現(xiàn)場教學(xué)，增加課程內(nèi)容的互動，豐富課堂形式，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。這項工作既能給生物專業(yè)學(xué)生實習(xí)提供參考資料，又在一定程度上宣傳了校園文化，對校園生態(tài)文明建設(shè)有著重要意義。在原有實驗的基礎(chǔ)上，增加了綜合性實驗和設(shè)計性實驗在整個教學(xué)體系中的比重。可以利用校園的優(yōu)越條件，讓學(xué)生全程參與利用已經(jīng)學(xué)過的分類知識。在校園內(nèi)進行相關(guān)調(diào)查，逐步提高實驗的動手能力，獨立自主開展實驗的能力，增加分工合作能力，提高團隊創(chuàng)新協(xié)作意識。動物學(xué)實驗校園常見鳥類調(diào)查、研究整合前后的理解和掌握見圖1。

3 利用校園鳥類進行動物學(xué)教學(xué)及科研

高校的實驗教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)能力、實踐能力、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的重要手段，尤其是專業(yè)實驗室的建設(shè)[ 25 - 26 ]。同時，這對評估校園的生態(tài)環(huán)境、豐富教師和學(xué)生以及周圍社區(qū)的休閑以及開展科學(xué)教育具有一定的重要性[ 27 ]。貴州師范學(xué)院校園鳥類種群記錄到的鴿形目（Columbiformes）、雀形目（Passeriformes）鳥類種類豐富。如鴉科（Corvidae）、燕科（Hirundinidae）、山椒鳥科（Campephagidae）、鶯科（Sylviidae）、鵯科（Pycnonotidae）、鹡鸰科（Motacillidae）等科。貴州師范學(xué)院校園鳥類優(yōu)勢種有白頰噪鹛（Garrulax sannio）、麻雀（Passer montanus）、白鹡鸰（Motacilla alba）、黃臀鵯（Pycnonotus xanthorrhous）、紅嘴藍鵲（Urocissa erythroryncha）等。通過采用樣線法和樣點法，結(jié)合3S技術(shù)、激光雷達技術(shù)、聲學(xué)聲景研究、生態(tài)數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析方法對貴州師范學(xué)院校園鳥群的種類、校園優(yōu)勢度、居留的類型以及分布地區(qū)等進行調(diào)查分析，對校園植被覆蓋與鳥類多樣性關(guān)系、隨季節(jié)更替鳥群種類的動態(tài)變化、校園或地區(qū)鳥類調(diào)查進行對比、鳥類與生態(tài)環(huán)境的動態(tài)關(guān)系、人為侵?jǐn)_因素對鳥群種類的影響及鳥類對干擾環(huán)境的適應(yīng)性等科學(xué)問題的研究具有指導(dǎo)意義。為貴州師范學(xué)院校園生態(tài)校園建設(shè)和鳥類保護，以及開展生態(tài)文明教育提供參考和建議。

4 結(jié) 語

通過校園鳥類相關(guān)專業(yè)知識在動物學(xué)實驗課程教學(xué)資源中發(fā)揮的重要作用，可提高師生保護野生鳥類資源的意識，促進學(xué)生專業(yè)知識的學(xué)習(xí)，掌握前沿科學(xué)，更好的在實踐教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生，為師生樹立科學(xué)的動物保護理念提供理論基礎(chǔ)。

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