以提高科研素質(zhì)為目標(biāo)的普通生態(tài)學(xué)課程教學(xué)模式探索

李江濤　呂曉靜

摘? 要：針對普通生態(tài)學(xué)課程教學(xué)中存在的問題，采用科研導(dǎo)向式教學(xué)模式，以科研案例式教學(xué)方法為主，結(jié)合生態(tài)學(xué)研究熱點教學(xué)和綜合性實驗設(shè)計教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。從調(diào)研數(shù)據(jù)來看，學(xué)生對該教學(xué)模式的認(rèn)可度較高，絕大多數(shù)學(xué)生的科研興趣和科研能力得到提高。該教學(xué)模式能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，強化學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，提高學(xué)生的科研探索能力，幫助學(xué)生盡快掌握科學(xué)研究技能，引導(dǎo)學(xué)生盡快走上科研道路。

關(guān)鍵詞：生態(tài)學(xué)；科研導(dǎo)向型；科研素質(zhì)；案例式教學(xué)；實驗設(shè)計

中圖分類號：G642? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2024）18-0115-05

Abstract： In view of the problems existing in the teaching of the course of General Ecology， the scientific research-oriented teaching mode was applied， and the research case-based teaching method was mainly used， combined with the teaching of ecological research hotspots and comprehensive experimental design， to cultivate the ability of finding， analyzing and solving problems of students. According to the survey data， the recognition of the teaching model was high in students， and most students have improved their scientific research interest and ability. This teaching mode can stimulate the interest in learning， strengthening the cultivation of practical ability and innovation ability， improving the scientific research and exploration ability of students. This teaching mode can help students learn the scientific research skills and guide students to embark on scientific research as soon as possible.

Keywords： ecology; scientific research orientation; scientific research quality; case-based teaching; experimental design

普通生態(tài)學(xué)（General Ecology）作為環(huán)境、生物、農(nóng)學(xué)等專業(yè)的必修課，既是協(xié)調(diào)人與自然關(guān)系的學(xué)科，也是實現(xiàn)人類可持續(xù)發(fā)展的理論基礎(chǔ)[1]。隨著全球人口密度不斷加大，全球環(huán)境惡化、生物多樣性退化等世界性問題嚴(yán)重影響了人類社會的進(jìn)步與發(fā)展，越來越多的人開始重視生態(tài)學(xué)。生態(tài)學(xué)在獲得進(jìn)步與發(fā)展的同時，也給傳統(tǒng)的教學(xué)方式造成了巨大挑戰(zhàn)。要怎樣提高生態(tài)學(xué)課程教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)大學(xué)生的綜合科研素質(zhì)，已成為當(dāng)前亟待解決的難題[2-3]。

優(yōu)質(zhì)本科教學(xué)不僅是發(fā)展研究生教育的基礎(chǔ)，也是為國家經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展輸送優(yōu)秀人才的根本。我國高校普通生態(tài)學(xué)課程大多數(shù)以傳統(tǒng)教學(xué)模式為主，教師口頭講授，課件展示，講授內(nèi)容大多偏重于書本知識，冗長生硬，缺乏與學(xué)科前沿相結(jié)合，對學(xué)生來說空洞乏味，不利于學(xué)生掌握相關(guān)知識，同時也無法激起學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，使得現(xiàn)在大多數(shù)學(xué)生抱著為了文憑而學(xué)習(xí)的目的，上課很少聽老師講課，一般在睡覺或在玩手機中度過[4-5]。學(xué)習(xí)提不起積極性，也逐漸失去了學(xué)習(xí)本專業(yè)的興趣、信心和動力。

目前，大多數(shù)高校也意識到普通生態(tài)學(xué)教學(xué)改革的必要性和重要性，并對此采取了相關(guān)的改革措施。當(dāng)前普通生態(tài)學(xué)教學(xué)方法改革措施大多集中于多媒體利用方面，如利用圖片、視頻、文獻(xiàn)、案例和專題相結(jié)合的方式，鼓勵學(xué)生提問，增加師生互動[6-7]；同時采用啟發(fā)互動式教學(xué)，督促學(xué)生預(yù)習(xí)，并對重點、難點部分加強學(xué)習(xí)和輔導(dǎo)，以作業(yè)或討論等形式提高學(xué)生對知識的理解和把握等[8-9]。然而，隨著我國教育大眾化的發(fā)展，用人單位對求職者學(xué)歷要求越來越高。對于生物學(xué)和農(nóng)學(xué)相關(guān)專業(yè)來說，其本科學(xué)歷的競爭能力已遠(yuǎn)不如以前。因此，現(xiàn)階段大多數(shù)農(nóng)業(yè)類院校都鼓勵學(xué)生考研，這就需要在本科階段盡早培養(yǎng)學(xué)生的科研興趣，提高學(xué)生的科研能力和科研素質(zhì)，引導(dǎo)學(xué)生盡快走上科研道路。

基于上述背景，結(jié)合教研組普通生態(tài)學(xué)的教學(xué)體會和主持國家自然科學(xué)基金的相關(guān)科研經(jīng)驗，特提出以提高學(xué)生科研素質(zhì)為目標(biāo)的普通生態(tài)學(xué)教學(xué)模式。該教學(xué)模式由“科研案例式教學(xué)”“生態(tài)學(xué)研究熱點教學(xué)”和“綜合性實驗設(shè)計教學(xué)”三部分構(gòu)成?？蒲邪咐浇虒W(xué)以生態(tài)學(xué)科學(xué)研究的典型案例為教學(xué)媒介，架起課堂理論與科研情景的橋梁，幫助學(xué)生加深記憶，提高學(xué)生的科研認(rèn)知能力。生態(tài)學(xué)研究熱點教學(xué)結(jié)合專業(yè)特點，根據(jù)生態(tài)學(xué)不同研究領(lǐng)域引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行專題匯報，強化學(xué)生專業(yè)知識與綜合能力的培養(yǎng)，提高學(xué)生學(xué)術(shù)匯報能力。綜合性實驗設(shè)計教學(xué)結(jié)合專業(yè)特色進(jìn)行實驗方案設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生在解決實際問題和探索未知領(lǐng)域過程中應(yīng)用知識的能力，最終提高學(xué)生的論文寫作能力。

一? 科研導(dǎo)向型教學(xué)模式的構(gòu)建

本教學(xué)模式由“科研案例式教學(xué)”“生態(tài)學(xué)研究熱點教學(xué)”和“綜合性實驗設(shè)計教學(xué)”三部分構(gòu)成，教學(xué)思路如圖1所示。科研案例式教學(xué)為主要教學(xué)模式，占據(jù)22學(xué)時（總學(xué)時為32）或38學(xué)時（總學(xué)時為48）；生態(tài)學(xué)研究熱點教學(xué)和綜合性實驗設(shè)計教學(xué)作為輔助教學(xué)模式，分別占據(jù)6個學(xué)時和4個學(xué)時。具體內(nèi)容如下。

（一）? 科研案例式教學(xué)

科研案例式教學(xué)包括“課前”“課中”“課后”“考核”四大模塊，以生態(tài)學(xué)研究的典型案例為教學(xué)媒介，課前引導(dǎo)學(xué)生預(yù)習(xí)相關(guān)科研案例，課中引導(dǎo)學(xué)生參與案例談?wù)?，課后督促學(xué)生完成相關(guān)作業(yè)，依據(jù)生態(tài)學(xué)教學(xué)內(nèi)容促使學(xué)生逐步了解何為科學(xué)研究，強化學(xué)生的科研認(rèn)知能力，逐步提高學(xué)生的科研熱情和興趣；考核方式為期末閉卷考試，以綜合歸納、推理性科研考題為主，成績占課程考核比例的70%，算作期末成績。

（二）? 生態(tài)學(xué)研究熱點教學(xué)

生態(tài)學(xué)研究熱點教學(xué)模式包括“前期準(zhǔn)備”“課件制作”“課堂匯報”和“考核”四大模塊，結(jié)合各專業(yè)特點，將生態(tài)學(xué)理論知識與科研熱點相結(jié)合，前期準(zhǔn)備中讓學(xué)生根據(jù)生態(tài)學(xué)不同研究領(lǐng)域自行查閱相關(guān)資料，然后由學(xué)生制作科研PPT，并于課堂上進(jìn)行匯報討論，讓學(xué)生設(shè)身處地去思考問題、分析問題、進(jìn)而解決問題；考核方式為學(xué)生根據(jù)匯報內(nèi)容和文獻(xiàn)調(diào)研撰寫綜述，成績占課程考核比例的15%，計入平時成績。

（三）? 綜合性實驗設(shè)計教學(xué)

綜合性實驗設(shè)計教學(xué)由“文獻(xiàn)閱讀”“實驗設(shè)計”“數(shù)據(jù)處理”“論文寫作”和“考核”五大模塊組成，結(jié)合專業(yè)特色，設(shè)置生態(tài)學(xué)相關(guān)科研專題，教師根據(jù)生態(tài)學(xué)專題教授學(xué)生如何進(jìn)行文獻(xiàn)閱讀、如何進(jìn)行實驗設(shè)計、如何進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，以及如何進(jìn)行論文寫作等，通過相關(guān)學(xué)習(xí)逐步培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)研究和論文撰寫能力，激發(fā)學(xué)生的科研創(chuàng)新意識；考核內(nèi)容為生態(tài)學(xué)實驗設(shè)計，學(xué)生提交相關(guān)設(shè)計論文，成績占課程考核比例的15%，計入平時成績。

二? 實施方案

（一）? 科研案例式教學(xué)模式

科研案例式教學(xué)為主要教學(xué)內(nèi)容，包括“課前”“課中”“課后”和“考核”四部分，模式圖如圖2所示。①課前：首先確定科研案例范圍，通常為生態(tài)學(xué)研究重點，主要包括限制性因子、生態(tài)幅、晝夜節(jié)律、生活史、生態(tài)策略、物種間關(guān)系、捕食、群落關(guān)鍵種、物種多樣性、生態(tài)入侵、溫室效應(yīng)和水循環(huán)等；教師建立QQ群，提前將上述科研案例發(fā)送給學(xué)生；學(xué)生針對科研案例進(jìn)行提前預(yù)習(xí)，難點可提前通過QQ群反饋給教師，教師通過學(xué)生預(yù)習(xí)反饋情況適時調(diào)整教學(xué)內(nèi)容。②課中：教師通過提前制作的科研案例式PPT進(jìn)行教學(xué)授課；學(xué)生帶著課前預(yù)習(xí)過程中產(chǎn)生的問題去聽課，如果教師的教學(xué)內(nèi)容沒有解決問題或使學(xué)生產(chǎn)生了新的疑問，學(xué)生當(dāng)堂反饋給教師，教師總結(jié)問題并進(jìn)行針對性答疑解惑；下課前教師布置課后作業(yè)，作業(yè)以開放性的科研案例為主，主要培養(yǎng)學(xué)生的分析問題、解決問題能力。③課后：學(xué)生完成教師布置的案例式作業(yè)，并通過QQ群在截止日期前發(fā)給教師。如學(xué)生存在不明白的地方，可通過QQ群私聊教師進(jìn)行一對一交流討論。④考核：考核方式為期末閉卷考試，以綜合歸納、推理性科研案例考題為主，占課程考核比例的70%。

（二）? 生態(tài)學(xué)研究熱點教學(xué)模式

生態(tài)學(xué)研究熱點教學(xué)占據(jù)6個學(xué)時，涵蓋“前期準(zhǔn)備”“課件制作”“課堂匯報”和“考核”四個方面，模式圖如圖3所示。①前期準(zhǔn)備：確定當(dāng)今生態(tài)學(xué)研究的熱點問題，重點針對全球變暖、海平面上升、大氣和水體污染、生態(tài)入侵、生物多樣性消失、土地荒漠化加劇、生態(tài)系統(tǒng)退化，以及水資源短缺等一系列問題；將學(xué)生每6人分為1個團(tuán)隊，每個團(tuán)隊指定一名組長，以團(tuán)隊為單位開展教學(xué)；學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)和圖書館等途徑收集研究熱點的相關(guān)資料，進(jìn)行相關(guān)專題的資料整理分析。②課件制作：每個團(tuán)隊的學(xué)生對最新研究資料進(jìn)行歸納總結(jié)，并制作相應(yīng)PPT。③課堂匯報：每個團(tuán)隊指定1名學(xué)生進(jìn)行PPT匯報，教師通過對學(xué)生的匯報情況進(jìn)行知識點的引入。④考核：學(xué)生根據(jù)自己團(tuán)隊講座內(nèi)容撰寫綜述，占課程考核比例的15%，計入學(xué)生平時成績。

（三）? 綜合性實驗設(shè)計教學(xué)模式

綜合性實驗設(shè)計教學(xué)主要采取教師授課模式，占據(jù)4個課時，包括“文獻(xiàn)閱讀”“實驗設(shè)計”“數(shù)據(jù)處理”“論文寫作”和“考核”五方面構(gòu)成，模式圖如圖4所示。①文獻(xiàn)閱讀：教授學(xué)生如何閱讀生態(tài)學(xué)相關(guān)中英文文獻(xiàn)，明確文獻(xiàn)研究目的及如何進(jìn)行引用。②實驗設(shè)計：教授學(xué)生如何確定具體的生態(tài)學(xué)研究內(nèi)容及研究方法，并對于一些實驗研究的意義和創(chuàng)新性方面培育自己的判斷和甄別能力。③數(shù)據(jù)處理：從一些簡單的數(shù)據(jù)分析如T-檢驗、方差分析，到多元統(tǒng)計分析如逐步回歸分析、因子分析和聚類分析等，依靠相關(guān)數(shù)據(jù)分析軟件（如SPSS軟件等），淡化具體數(shù)學(xué)計算過程，依次教授學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)數(shù)據(jù)處理方法。④論文寫作：針對生態(tài)學(xué)內(nèi)容，教授學(xué)生獨立思考，結(jié)合數(shù)據(jù)分析，從一些獨特的角度解釋生態(tài)學(xué)現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生論文寫作能力。⑤考核：考核方式為學(xué)生針對特定研究內(nèi)容（如校園植物群落調(diào)查和湖泊生態(tài)系統(tǒng)多樣性調(diào)查等），提交一份生態(tài)學(xué)實驗設(shè)計報告，報告需包含摘要、引言、實驗設(shè)計、相關(guān)數(shù)據(jù)分析方法等，主要考察學(xué)生的科研思維能力，占課程考核比例的15%，計入學(xué)生平時成績。

三? 實施方法

（一）? 科研案例確立

針對限制性因子、生態(tài)幅、晝夜節(jié)律、生活史、生態(tài)策略、物種間關(guān)系、捕食、群落關(guān)鍵種、物種多樣性、生態(tài)入侵、溫室效應(yīng)和水循環(huán)等生態(tài)學(xué)研究重點，結(jié)合教學(xué)大綱計劃對上述內(nèi)容進(jìn)行章節(jié)編排，并查閱相關(guān)資料，確定每節(jié)課中需要展示的科研案例。

（二）? 生態(tài)學(xué)最新研究進(jìn)展查詢

依據(jù)中國知網(wǎng)、谷歌學(xué)術(shù)、Web of Science等檢索工具，重點搜索全球變暖、海平面上升、大氣和水體污染、生物入侵、生物多樣性消失、土地荒漠化加劇、生態(tài)系統(tǒng)退化和水資源短缺等一系列全球性生態(tài)與環(huán)境問題的最新研究成果。

（三）? 督促學(xué)生查閱資料

對于生態(tài)學(xué)研究熱點教學(xué)，首次授課時把學(xué)生分成若干個團(tuán)隊，每個團(tuán)隊任命一位組長，組長負(fù)責(zé)監(jiān)督及督促學(xué)生查找相關(guān)的資料，最后由各團(tuán)隊組長負(fù)責(zé)資料匯總，每個團(tuán)隊制定一個完整的PPT，用于課堂匯報。

（四）? 實驗設(shè)計教學(xué)

以校園植物群落調(diào)查和湖泊生態(tài)系統(tǒng)多樣性調(diào)查兩個專題為例來教授學(xué)生進(jìn)行實驗設(shè)計。依次從文獻(xiàn)閱讀、實驗設(shè)計、數(shù)據(jù)處理和論文寫作方面引導(dǎo)學(xué)生獨自開展相關(guān)實驗研究方案的撰寫。

（五）? 數(shù)據(jù)分析教學(xué)

以SPSS軟件為工具，針對T-檢驗、單因素方差分析、雙因素方差分析、聚類分析、因子分析、回歸分析和判定分析等常用統(tǒng)計學(xué)方法，從應(yīng)用學(xué)角度指導(dǎo)學(xué)生在何種情況下應(yīng)該運用哪種數(shù)據(jù)分析方法，淡化復(fù)雜難懂的數(shù)學(xué)計算過程，重點教授學(xué)生如何運用軟件對具體實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

（六）? 教學(xué)資料整理

根據(jù)所得案例和相關(guān)研究成果，對其進(jìn)行整理與編輯，與傳統(tǒng)課程PPT結(jié)合，設(shè)計充滿科研元素的新型教用PPT，適用于不同專業(yè)的普通生態(tài)學(xué)教學(xué)。

四? 教學(xué)效果初步評價

從實施效果來看，本文構(gòu)建的科研導(dǎo)向型普通生態(tài)學(xué)教學(xué)模式對學(xué)生產(chǎn)生了積極的影響，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性得到明顯提升，主要表現(xiàn)為課堂上氣氛活躍、積極發(fā)言、敢于表達(dá)自我的學(xué)生數(shù)量較考核改革前大幅度增加。課后找教師探討學(xué)術(shù)問題的學(xué)生數(shù)量也有所攀升；授課PPT中引入的生態(tài)策略、物種間關(guān)系、捕食、群落多樣性、物種多樣性、生態(tài)入侵、溫室效應(yīng)和水循環(huán)等相關(guān)案例得到學(xué)生熱烈討論，通過課前預(yù)習(xí)、科研案例分析、課堂討論、學(xué)生“講課”等方式加強師生互動，學(xué)生的科研興趣和科研能力得到顯著提升。兩個學(xué)期的期末試卷均以開放性、推理性的科研案例考題為主，避免讓學(xué)生進(jìn)入死記硬背的傳統(tǒng)考試模式，學(xué)生兩個學(xué)期的期末平均成績均超90分以上，達(dá)到了較好的科研培育和教學(xué)效果。此外，申報大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目、參加大學(xué)生生物化學(xué)實驗技能大賽，以及申報廣東省“攀登計劃”的學(xué)生數(shù)量明顯增多。

五? 結(jié)束語

本教學(xué)模式以科研導(dǎo)向型教學(xué)模式作為切入點，強化學(xué)生的科研探索能力，幫助學(xué)生盡快掌握科學(xué)研究技能，為生態(tài)學(xué)教學(xué)改革提供新的方法?？蒲邪咐浇虒W(xué)作為主要教學(xué)內(nèi)容，占據(jù)大部分授課時間，側(cè)重專業(yè)特點，考核方式為期末閉卷考試，符合本科教學(xué)特點。生態(tài)學(xué)研究熱點教學(xué)和綜合性實驗設(shè)計教學(xué)為輔助教學(xué)內(nèi)容，考核方式分別為撰寫綜述和實驗設(shè)計報告。從調(diào)研數(shù)據(jù)來看，學(xué)生對該教學(xué)模式的認(rèn)可度較高，絕大多數(shù)學(xué)生的科研興趣和科研能力得到提高。這種以提高科研素質(zhì)為目標(biāo)的教學(xué)模式，可以培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，強化學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力，提高學(xué)生的科研探索能力，幫助學(xué)生盡快掌握科學(xué)研究技能，引導(dǎo)學(xué)生盡快走上科研道路。

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基金項目：教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項目“基于虛擬仿真技術(shù)的課程考核模式改革與探索——以《生物化學(xué)》為例”（231105940100356）；仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院研究生教育創(chuàng)新計劃項目“科研能力導(dǎo)向型研究生課程教學(xué)模式探索——以高級動物生態(tài)學(xué)課程為例”（仲研字[2023]5號，KA23YY40501）；仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程建設(shè)項目“以提高科研素質(zhì)為目標(biāo)的《普通生態(tài)學(xué)》教學(xué)模式探索”（仲教字[2021]4號， KA210314610）；仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程項目“OBE理念下形成性評價導(dǎo)向的課程考核模式改革與探索——以《生物化學(xué)》為例”（仲教字[2021]56號，KA2201601B9）

第一作者簡介：李江濤（1988-），男，漢族，河南南陽人，博士，特聘副教授，碩士研究生導(dǎo)師。研究方向為水生生態(tài)學(xué)。

*通信作者：呂曉靜（1990-），女，漢族，河南信陽人，博士，講師。研究方向為農(nóng)學(xué)。