基于科教融合的農(nóng)科高年級實驗教學(xué)創(chuàng)新與實踐

徐剛 楊國慶

摘要：昆蟲生態(tài)學(xué)實驗主要依托農(nóng)科院校的高年級本科生基礎(chǔ)課程“昆蟲生態(tài)與害蟲測報”，文章針對傳統(tǒng)實驗課程中存在實驗相對獨立、彼此聯(lián)系不足，忽視培養(yǎng)學(xué)生的科研思維以及與前沿科研融合等問題，基于科教融合的理念，從修訂實驗教學(xué)大綱優(yōu)化實驗教學(xué)、明確科教融合對昆蟲生態(tài)學(xué)實驗教學(xué)的要求、探索與設(shè)計科教融合型實驗、建立科學(xué)的實驗評價體系等方面對昆蟲生態(tài)學(xué)實驗教學(xué)進行了創(chuàng)新與實踐，以期鞏固學(xué)生對理論知識的掌握，激發(fā)學(xué)生的科研興趣以及對本專業(yè)的熱愛，為學(xué)生的未來發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：科教融合；昆蟲生態(tài)學(xué)；實驗教學(xué)

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.20230113

基金項目：揚州大學(xué)科教融合實驗教學(xué)項目（KJRH202203）。

Teaching innovation and practice of agricultural senior experimental course based on the integration of scientific research and education： A case study of insect ecology

Xu Gang， Yang Guoqing

（ College of Plant Protection， Yangzhou University， Yangzhou， Jiangsu 225009 ）

Abstract： The experiments of insect ecology mainly rely on the basic course "Insect Ecology and Insect Pest Forecast" for senior undergraduates in agricultural universities. This paper discusses the problems in traditional experimental courses， such as relative independence of experiments， lack of connections with each other， neglecting to cultivate students scientific research thinking and integration with advanced scientific research. Based on the concept of the integration of scientific research and education， the experimental teaching of insect ecology has been innovated and practiced from the aspects of revising the experimental syllabus to optimize the experimental teaching， clarifying the requirements of the integration of scientific research and education to the experimental teaching of insect ecology， exploring and designing the integration of scientific research and education experiments， and establishing a scientific experimental evaluation system， in order to consolidate students grasp of theoretical knowledge， stimulate students research interests and their love for the major， and lay a foundation for their future development.

Key words： the integration of scientific research and education， insect ecology， experimental teaching

當前，全球性環(huán)境、人口以及糧食安全等問題日益突出，而這些復(fù)雜問題的解決依賴生態(tài)學(xué)原理。在黨的十八大提出“生態(tài)文明建設(shè)”后，生態(tài)學(xué)作為研究生物與其環(huán)境之間相互作用機理的學(xué)科，在社會發(fā)展中扮演著越來越重要的角色[1]。昆蟲生態(tài)學(xué)是研究昆蟲與周圍環(huán)境相互關(guān)系的學(xué)科，昆蟲生態(tài)學(xué)實驗主要依托植物保護專業(yè)的本科生基礎(chǔ)課程“昆蟲生態(tài)與害蟲測報”，系統(tǒng)講授昆蟲生態(tài)學(xué)和害蟲預(yù)測預(yù)報學(xué)及其應(yīng)用等內(nèi)容，昆蟲生態(tài)學(xué)部分主要介紹昆蟲個體生態(tài)學(xué)、昆蟲種群生態(tài)學(xué)和昆蟲群落生態(tài)學(xué)，害蟲預(yù)測預(yù)報部分主要介紹害蟲測報的基本原理與方法。通過課程教學(xué)，要求學(xué)生較系統(tǒng)和全面地掌握昆蟲生態(tài)學(xué)與害蟲預(yù)測預(yù)報基本理論知識，和重要農(nóng)業(yè)害蟲的測報應(yīng)用技術(shù)，提升學(xué)生解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際問題的綜合分析和實踐能力，加深學(xué)生對生態(tài)學(xué)與國家糧食安全、生態(tài)安全關(guān)系的認識，培養(yǎng)學(xué)生實事求是、奮進拼搏的科學(xué)精神，以此激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和動力，增強本專業(yè)自豪感和愛國熱情，為培養(yǎng)“懂農(nóng)業(yè)、愛農(nóng)村、愛農(nóng)民”的專業(yè)新型人才注入課程正能量。

教學(xué)與科研是大學(xué)的兩項基本職能，教學(xué)與科研的融合在各國高等教育改革實踐中以不同的組織形式表現(xiàn)出來，形成了大學(xué)獨有的文化特色，極大程度地推動了現(xiàn)代大學(xué)的快速發(fā)展[2]。科教融合作為大學(xué)精神的重要組成，源于知識的探究，需要以教學(xué)學(xué)術(shù)為支點。2015年，國務(wù)院辦公廳關(guān)于深化高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的實施意見進一步提出要促進教學(xué)與科研緊密結(jié)合，推動教師把國際前沿學(xué)術(shù)成果引入到課堂教學(xué)，科教融合成為國家培養(yǎng)創(chuàng)新型、卓越型、拔尖型人才的重要途徑[2]。為服務(wù)國家的人才培養(yǎng)需求，進一步推進科學(xué)研究反哺本科教學(xué)，推動本科專業(yè)實驗教學(xué)改革，將前沿科學(xué)研究成果運用于本科實驗教學(xué)，促進學(xué)科科研優(yōu)勢向人才培養(yǎng)優(yōu)勢轉(zhuǎn)化，培養(yǎng)本科生科學(xué)研究興趣，增強學(xué)生創(chuàng)新實踐能力，教學(xué)團隊推進了基于科教融合理念的昆蟲生態(tài)學(xué)本科生實驗項目的探索與實踐。

本科生實驗教學(xué)是高校實踐教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，是科研和教學(xué)互相融合、互相轉(zhuǎn)化的重要途徑，對培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和實踐能力起著重要作用。在本科生實驗教學(xué)中，將本學(xué)科前沿科研的新理論、新方法和新技術(shù)融入到實驗教學(xué)內(nèi)容之中，充分體現(xiàn)了科研的育人功能和教學(xué)的學(xué)術(shù)屬性，本科實驗教學(xué)能加強對學(xué)科科研后備軍的培育，是“科教融合”理念下高校實驗教學(xué)改革的主要戰(zhàn)略[3-5]。揚州大學(xué)植物保護學(xué)院教學(xué)團隊努力依托江蘇省重點學(xué)科及國家一流本科專業(yè)建設(shè)點，形成科教融合、教研一體的人才培養(yǎng)體系，促進二者平衡兼顧。

基于科教融合的昆蟲生態(tài)學(xué)本科生實驗教學(xué)，區(qū)別于傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式，是在學(xué)習(xí)理論知識的基礎(chǔ)上，突出學(xué)科科研與實驗教學(xué)融合，在“科研—教學(xué)—學(xué)習(xí)”的過程中進行知識的發(fā)現(xiàn)和傳授，以接近科研探究的實踐經(jīng)歷，使師生通過構(gòu)建學(xué)術(shù)共同體實現(xiàn)知識的交流。

1 昆蟲生態(tài)學(xué)實驗教學(xué)中存在的問題

目前昆蟲生態(tài)學(xué)的教學(xué)內(nèi)容由理論課和實驗課兩部分組成，實驗課主要包括一些傳統(tǒng)實驗，如溫度對昆蟲發(fā)育速率的影響、不同抗性植物對昆蟲生長的影響等。傳統(tǒng)實驗是按知識點分布的相對獨立實驗，彼此聯(lián)系不足，串聯(lián)分析不夠，系統(tǒng)性不強。實施方式主要以教學(xué)輔助人員準備實驗材料，在相對固定的學(xué)時開展，學(xué)生完成彼此獨立的實驗報告。傳統(tǒng)實驗教學(xué)中比較忽視融合前沿科研與學(xué)術(shù)創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)，問題導(dǎo)向的綜合分析能力有待鍛煉，重實驗、弱分析，不利于科研探索能力的培養(yǎng)，存在“保姆式”或“灌注式”教學(xué)模式。揚州大學(xué)植物保護學(xué)院教學(xué)團隊嘗試在實踐中將昆蟲生態(tài)學(xué)實驗課程教學(xué)與前沿科研發(fā)展更加緊密地結(jié)合，大膽嘗試實驗教學(xué)新模式，開展了以調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，提升獨立思考能力為目的的“以學(xué)生為中心”的實驗教學(xué)改革。

2 昆蟲生態(tài)學(xué)實驗教學(xué)的創(chuàng)新與實踐

2.1 修訂完善實驗教學(xué)大綱、優(yōu)化實驗教學(xué)

昆蟲生態(tài)學(xué)實驗課程是培養(yǎng)本科生觀察和分析昆蟲生態(tài)學(xué)相關(guān)問題不可缺少的教學(xué)環(huán)節(jié)，通過實驗可使學(xué)生驗證并鞏固理論教學(xué)內(nèi)容，且能培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，因而對植物保護專業(yè)的學(xué)生而言，昆蟲生態(tài)學(xué)實驗對今后的進一步學(xué)習(xí)或工作均有重要作用[6]。然而，傳統(tǒng)實驗課程多為驗證性實驗，主要是觀察溫度、光照或不同品種植物等某一環(huán)境因子對昆蟲生長發(fā)育的影響，多停留在對一些簡單指標的測定上。隨著農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的教學(xué)與實驗?zāi)Ｊ讲荒芨玫剡m應(yīng)新時代的需要，實驗教學(xué)需增加自主性、探究性和綜合性實驗，如光照對不同品種水稻抗稻飛虱的影響、取食不同寄主植物對溫度的適應(yīng)性等，糅合昆蟲生態(tài)學(xué)中的不同知識點，注重培養(yǎng)學(xué)生對復(fù)雜問題的探究與分析。適逢揚州大學(xué)開展教學(xué)大綱的修訂，結(jié)合《昆蟲生態(tài)與害蟲測報》課程教學(xué)的現(xiàn)狀及昆蟲生態(tài)學(xué)領(lǐng)域的最新發(fā)展動態(tài)，揚州大學(xué)植物保護學(xué)院教學(xué)團隊不斷對昆蟲生態(tài)學(xué)實驗教學(xué)大綱進行更新完善，使實驗教學(xué)大綱不但緊跟學(xué)科發(fā)展前沿，也貼近農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際。

2.2 科教融合對昆蟲生態(tài)學(xué)實驗教學(xué)的要求

“科教融合”型實驗是由成熟的科研實驗通過提煉后轉(zhuǎn)化而來，具有高階性、前瞻性、挑戰(zhàn)性和互動性等特點。與基礎(chǔ)性實驗相比，“科教融合”型實驗的操作難度大、實驗耗時長，在教學(xué)實施中需要與實驗教學(xué)模式的改革相結(jié)合。實驗的高階性，以問題為導(dǎo)向，將昆蟲生態(tài)學(xué)知識點為單位的實驗串聯(lián)起來，注重引導(dǎo)學(xué)生把握實驗的思維過程和事物的內(nèi)部聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜問題的高級思維和綜合能力。實驗的前瞻性，將本學(xué)科相關(guān)的前沿研究成果和方法融入到實驗教學(xué)，內(nèi)容具有時代性，融合學(xué)科科研，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力。實驗的挑戰(zhàn)性，教學(xué)實施增加難度，以驗證性實驗為基礎(chǔ)，以探索性實驗為龍頭，開展更高水平、綜合度更高的實驗，學(xué)生獨立應(yīng)對全新課題實驗過程中遇到的問題，實現(xiàn)所學(xué)理論知識的升華與應(yīng)用。實驗的互動性，開展實驗匯報，學(xué)生討論，師生互動，師生互長。融入課程思政，做好價值引領(lǐng)，切實做到為國育人，教學(xué)團隊在科研與教學(xué)之間的反復(fù)實踐過程中深入挖掘昆蟲生態(tài)學(xué)課程中蘊含的辯證思維，以“潤物細無聲”的方式將課程思政融入實驗教學(xué)過程之中，必將提升實施效果[7]。

2.3 昆蟲生態(tài)學(xué)課程的實驗設(shè)計與探索

實驗的設(shè)計與探索需引入本學(xué)科最新的研究成果和方法，培養(yǎng)學(xué)生提出問題、分析問題和解決問題的能力，在思維模式上實現(xiàn)轉(zhuǎn)變，從“是什么”到“為什么”，培養(yǎng)學(xué)生的科研素質(zhì)。在實驗過程中，學(xué)生以小組為單位，每組4～6人，由博士生或碩士生全程參與指導(dǎo)。從理論課程開始，就布置任務(wù)，學(xué)生先參與實驗前的準備，包括供試材料的準備和必需試劑的配制等。隨著課程的進行，每組根據(jù)老師給出的實驗方向并結(jié)合課程的知識點，選擇感興趣的內(nèi)容進行探究，老師引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，指導(dǎo)學(xué)生查閱文獻和設(shè)計實驗等。例如，最新研究表明根際有益菌印度梨形孢能促進水稻對逆境脅迫的抵抗能力[8]，據(jù)此引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計實驗，如不同劑量殺蟲劑對印度梨形孢處理的水稻上褐飛虱種群增長的影響等，學(xué)生通過參與該實驗的設(shè)計及完成實驗的過程，將殺蟲劑與根際有益菌作用下的水稻等不同類型生物因子對昆蟲的影響、昆蟲種群生命表等不同的知識點關(guān)聯(lián)起來，學(xué)生通過探究“根際微生物的使用是否有助于農(nóng)藥使用的減量”這一科學(xué)問題，為靈活運用昆蟲生態(tài)學(xué)知識分析解決糧食生產(chǎn)中害蟲防治問題提供了可能。另外，最近的研究[9]顯示，高溫能影響害蟲對殺蟲劑的敏感性，可鼓勵學(xué)生設(shè)計實驗，如亞致死濃度殺蟲劑在不同溫度下對褐飛虱生長發(fā)育及種群增長的影響等，有助于學(xué)生探究氣候變化下的害蟲再猖獗機制以及全球變暖背景下害蟲防治與農(nóng)藥的科學(xué)合理使用。

與此同時，貼合理論教學(xué)內(nèi)容，分享學(xué)術(shù)前沿進展，拓寬學(xué)生認識邊界，將對昆蟲生態(tài)學(xué)領(lǐng)域最新研究解讀的微信公眾號推文轉(zhuǎn)發(fā)給學(xué)生，鼓勵學(xué)生討論與思考，強化對學(xué)生科研思維的訓(xùn)練。如最近發(fā)表的研究文章[10]表明高溫改變了作物揮發(fā)物釋放及作物—害蟲—天敵互作，通過對該文獻的研讀，有助于學(xué)生更加深入地理解非生物因子或生物因子引起的多元互作現(xiàn)象，這些對本科實驗教學(xué)也能起到催化作用。

2.4 評價體系改革

科學(xué)有效的考核機制，有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。傳統(tǒng)的實驗教學(xué)考核主要依據(jù)實驗報告，幾乎不考慮實驗過程及實驗態(tài)度等因素，導(dǎo)致學(xué)生養(yǎng)成互相抄襲的不良風(fēng)氣，很難客觀、公正、全面地反映出學(xué)生對實驗的掌握情況[11]。因此，必須在實驗教學(xué)的考核評價上進行改革?？己酥饕梢韵虏糠謽?gòu)成：① 實驗原始記錄和隨機操作考察；② 實驗完成情況和結(jié)果討論分析；③ 協(xié)作精神、科研素質(zhì)等。考核的形式采用小組考核和個人考核相結(jié)合，各實驗小組通過PPT形式對各自實驗的開展情況、心得體會及反饋建議等作出匯報，采用隨機抽取匯報順序及各組匯報人員的形式，每個同學(xué)參與對每組匯報內(nèi)容的打分；個人對自己所承擔(dān)的部分做出總結(jié)，個人成績與小組成績掛鉤。通過建立這種科學(xué)的實驗教學(xué)考評體系，能較充分地反映出學(xué)生對實驗知識和技能的掌握情況，有利于調(diào)動學(xué)生的積極性，發(fā)揮主觀能動性，培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)。

3 結(jié) 語

科教融合型實驗教學(xué)對培育國家“雙一流”建設(shè)和新農(nóng)科建設(shè)需求的應(yīng)用型、創(chuàng)新型和復(fù)合型人才具有重要作用，昆蟲生態(tài)學(xué)實驗教學(xué)改革是順應(yīng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展需求的必然結(jié)果。在探索性實驗過程中，學(xué)生不但能將昆蟲生態(tài)學(xué)的不同理論知識點關(guān)聯(lián)起來，運用前沿的實驗方法、實驗技術(shù)和實驗材料，還能得到實驗設(shè)計、數(shù)據(jù)處理、結(jié)果分析等訓(xùn)練，體驗到在探索未知過程中的樂趣，更能培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維和創(chuàng)新能力，激發(fā)學(xué)生對本專業(yè)的熱愛和科研興趣，促進教學(xué)與科研的融合。在科教融合實驗教學(xué)的探索與實踐中，需完善教學(xué)與科研資源的共享模式，依托省重點學(xué)科和國家一流本科專業(yè)建設(shè)點，搭建本科生科創(chuàng)平臺，鼓勵學(xué)生接觸學(xué)術(shù)前沿，探索基于科研成果的實驗項目設(shè)計，鼓勵學(xué)生開展創(chuàng)新訓(xùn)練項目和畢業(yè)論文設(shè)計。昆蟲生態(tài)學(xué)是一門連接課堂與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際的課程，實驗教學(xué)一方面要把實驗融在科學(xué)火種之中，一方面要將實驗寫在廣闊的大地之上。該課程的實驗教學(xué)仍在不斷探索和實踐之中，希望能為其他相關(guān)課程的實驗教學(xué)改革提供一些參考。

參 考 文 獻

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