陳延松，王占軍，沈章軍

(合肥師范學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院，安徽 合肥 230601)

?

地方高校生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革研究
——以合肥師范學(xué)院為例

陳延松，王占軍，沈章軍

(合肥師范學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院，安徽 合肥 230601)

[摘要]為了提高地方高校對(duì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的質(zhì)量，深化地方高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革至關(guān)重要。對(duì)于多數(shù)地方高校，生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源、課時(shí)有限，確立以生態(tài)學(xué)學(xué)科特點(diǎn)為基礎(chǔ)，“本土化”為原則，“重質(zhì)量、輕數(shù)量”為標(biāo)準(zhǔn)的創(chuàng)新型生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和綜合能力具有重要意義。

[關(guān)鍵詞]生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)；地方高校；教學(xué)改革；教學(xué)模式

生態(tài)學(xué)是研究生物與環(huán)境之間相互關(guān)系的一門交叉學(xué)科。該課程是高等學(xué)校生命科學(xué)、農(nóng)學(xué)、林學(xué)和環(huán)境科學(xué)等專業(yè)的主干課程之一。2011年，生態(tài)學(xué)被新增為一級(jí)學(xué)科，這無疑凸顯了國家發(fā)展過程中對(duì)生態(tài)學(xué)專業(yè)人才的迫切需求，同時(shí)也對(duì)高等院校培育應(yīng)用型人才目標(biāo)提出了更高要求。國內(nèi)不少高校還將生態(tài)學(xué)課程列為全校通識(shí)課程。生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)是該課程不可缺少的實(shí)踐教學(xué)模塊，生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)可有效培養(yǎng)大學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，發(fā)展其理論聯(lián)系實(shí)際的能力，促進(jìn)其科學(xué)素質(zhì)養(yǎng)成[1]。眾所周知，隨著社會(huì)的發(fā)展與科技的進(jìn)步，環(huán)境污染、溫室效應(yīng)與生物多樣性喪失等一系列生態(tài)問題日益凸顯[2][3]。而生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)理論與研究方法，對(duì)于協(xié)調(diào)人與自然、保衛(wèi)國家生態(tài)安全等方面發(fā)揮著越來越重要的作用。所以，在當(dāng)今高等教育中，切實(shí)開展生態(tài)學(xué)課程教學(xué)，特別是生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，對(duì)于培養(yǎng)合格中學(xué)師資，普及當(dāng)代大學(xué)生生態(tài)學(xué)知識(shí)，樹立科學(xué)的環(huán)境保護(hù)觀念，保衛(wèi)國家生態(tài)安全等方面均具有十分重要的意義。

生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)一般可分為三種類型。一是基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，主要目的是使學(xué)生掌握生態(tài)學(xué)基本理論、基本知識(shí)和基本技能；二是綜合性實(shí)驗(yàn)，主要目的是使學(xué)生能夠應(yīng)用生態(tài)學(xué)規(guī)律解釋常見的生態(tài)現(xiàn)象；三是設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，主要目的則是使學(xué)生掌握基礎(chǔ)生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，能夠運(yùn)用生態(tài)學(xué)及其相關(guān)學(xué)科的知識(shí)與技術(shù)，開展基礎(chǔ)生態(tài)學(xué)研究。然而，傳統(tǒng)的生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式卻存在不可忽視的局限性。首先，從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容來看，目前眾多生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)教材多側(cè)重于對(duì)生態(tài)學(xué)經(jīng)典理論的驗(yàn)證，以及一些生態(tài)學(xué)常用方法和儀器的使用介紹。甚至一些綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，也演變成了機(jī)械性的模仿實(shí)驗(yàn)。對(duì)于一些設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，則往往會(huì)因?yàn)檠芯砍叨?、?shí)驗(yàn)器材或地理區(qū)域限制等因素而不具有可行性。其次，從實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)方式來看，生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)一般均以實(shí)驗(yàn)報(bào)告作為考核評(píng)價(jià)依據(jù)?！皩?shí)驗(yàn)報(bào)告”幾乎是生物學(xué)領(lǐng)域任何學(xué)科實(shí)驗(yàn)課程的考核評(píng)價(jià)依據(jù)，長此以往，這種形式無疑會(huì)禁錮學(xué)生的創(chuàng)新思維發(fā)展，而且還容易造成學(xué)生抄襲數(shù)據(jù)和報(bào)告的情況，最終會(huì)對(duì)生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目標(biāo)產(chǎn)生負(fù)面影響。第三，從實(shí)驗(yàn)課時(shí)來看，不同高校生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)課時(shí)不同，有些高?；A(chǔ)生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)課時(shí)可達(dá)到36學(xué)時(shí)，而有些高校，尤其是一些地方高校生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)課時(shí)則很少，只有8學(xué)時(shí)，有些甚至不設(shè)實(shí)驗(yàn)課。也就是說，地方高校生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)不能得到足夠重視，這種情況使生態(tài)學(xué)課程在高校里變成了不合實(shí)際的“科普教育”，更難實(shí)現(xiàn)生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)目標(biāo)。第四，從教材特點(diǎn)來看，缺乏“本土化”特點(diǎn)。生態(tài)學(xué)是一門綜合性學(xué)科，具有較強(qiáng)的區(qū)域特性?，F(xiàn)行的主要生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)教材在地方高校應(yīng)用時(shí)，常具有不可忽視的局限性。綜上所述，如何根據(jù)地方高校所在區(qū)域生態(tài)環(huán)境實(shí)際情況，在以經(jīng)典生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)教材為藍(lán)本的基礎(chǔ)上，積極開發(fā)具有本土化特點(diǎn)的生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式是一個(gè)值得深入探索的議題[4]。

1生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀簡(jiǎn)介

以合肥師范學(xué)院為例，該校前身為成人本科高校，期間，生態(tài)學(xué)課程以理論教學(xué)為主，不包含實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。2010年，我校改制為普通本科院校，生態(tài)學(xué)課程開始設(shè)立實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊。由于歷史因素影響，我校的生態(tài)學(xué)及其實(shí)驗(yàn)教學(xué)在課程建設(shè)中存在諸多問題，如生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)起步晚，儀器設(shè)備配備尚不完善，實(shí)驗(yàn)課時(shí)有限，考核模式呆板，師資力量薄弱等。這不僅對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)產(chǎn)生了顯著的負(fù)面影響，而且也有悖于我?！暗胤綉?yīng)用型高水平大學(xué)”建設(shè)中對(duì)培養(yǎng)師范性、應(yīng)用型、高水平人才的教育目標(biāo)。

2創(chuàng)新生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

近三年來，我們借鑒已發(fā)表的生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革成果，積極開展了基于本校(地方高校)實(shí)際的生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)模式改革研究。最終，我們編制了以生態(tài)學(xué)學(xué)科特點(diǎn)為基礎(chǔ)，以“本土化”為原則，以“重質(zhì)量、輕數(shù)量”為標(biāo)準(zhǔn)，符合地方高校實(shí)際的生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容體系。本生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容體系設(shè)置思路如下：在校內(nèi)選擇不同群落作為實(shí)驗(yàn)地，首先，通過基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，測(cè)定不同群落微環(huán)境的氣候因子，比較分析微環(huán)境氣候因子在不同群落內(nèi)的日變化特征，不同群落之間的差異性。其次，通過綜合性實(shí)驗(yàn)，利用樣方法等調(diào)查方法，測(cè)定不同群落的物種多樣性，比較分析不同群落之間物種多樣性差異。然后，通過設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，利用比較植物功能生態(tài)學(xué)研究方法，測(cè)定不同微環(huán)境下植物葉功能性狀，比較微環(huán)境條件對(duì)植物葉功能性狀的影響。最后，要求學(xué)生以撰寫“科學(xué)報(bào)告”形式提交設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果。本實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容體系邏輯性強(qiáng)，利于學(xué)生掌握和鞏固基本生態(tài)學(xué)理論，培養(yǎng)其發(fā)現(xiàn)問題、解決問題能力，培養(yǎng)其創(chuàng)新精神。同時(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式還具有鮮明的“本土化”特征，實(shí)用，易操作。

總之，我們?cè)噲D通過開設(shè)系統(tǒng)性的三類實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，利用課時(shí)有限的生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使學(xué)生(1)掌握自然生態(tài)現(xiàn)象與過程的調(diào)查方法，生物與環(huán)境相互作用關(guān)系機(jī)制的分析方法；(2)學(xué)會(huì)一般實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與對(duì)比觀測(cè)技術(shù)，掌握主要生態(tài)因子常用觀測(cè)儀器的性能與使用方法，了解生態(tài)因子的時(shí)空變化規(guī)律及影響因素的分析方法；(3)掌握種群或群落生態(tài)學(xué)研究的初步方法和多因子綜合分析與研究的基本能力，學(xué)會(huì)運(yùn)用生態(tài)學(xué)基本原理從事生態(tài)管理和生態(tài)環(huán)境建設(shè)的一般技能；(4)掌握撰寫科學(xué)報(bào)告的基本能力。

2.1微環(huán)境的氣候因子測(cè)量

作為典型的生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，主要目的是使掌握溫濕度計(jì)、照度計(jì)、坡度計(jì)、CO2分析儀等儀器的使用與維護(hù)方法；掌握微環(huán)境氣候因子觀測(cè)的基本方法及數(shù)據(jù)資料整理與分析技術(shù)。

首先，實(shí)驗(yàn)地段的選擇和測(cè)點(diǎn)的設(shè)置。當(dāng)?shù)氐淖匀坏乩項(xiàng)l件(如地形、植被和土壤分布等)對(duì)群落微環(huán)境氣候因子特征的影響很大，在選擇群落小氣候觀測(cè)地段時(shí)，必須充分考慮這些因素。觀測(cè)地段要具有代表性和可比較性，還要具有一定的面積?；緶y(cè)點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在地段的中央,因?yàn)榈囟沃醒胧苤苓叚h(huán)境影響最小,代表性最好。各測(cè)點(diǎn)與地段邊緣的距離均應(yīng)在2m以上，若地段性質(zhì)與周圍環(huán)境差別較大或地段周圍人為影響很大(如附近有公路、溝渠等)時(shí)，則測(cè)點(diǎn)與地段邊緣的距離要加大3-5m。

其次，觀測(cè)時(shí)間間隔。全天連續(xù)觀測(cè)一般每1-2小時(shí)觀測(cè)一次，能夠反映出全天內(nèi)微環(huán)境氣候因子變化的完整過程。

最后，觀測(cè)方式或程序。群落微環(huán)境的氣候因子觀測(cè)程序要根據(jù)觀測(cè)內(nèi)容和觀測(cè)項(xiàng)目自行編制。由于在一個(gè)測(cè)點(diǎn)上往往有較多的觀測(cè)項(xiàng)目，所有的項(xiàng)目觀測(cè)一遍，往往需要較長的時(shí)間，從而出現(xiàn)各項(xiàng)數(shù)據(jù)不在同一時(shí)刻的情況，失去了觀測(cè)數(shù)據(jù)的時(shí)間代表性。為了消除時(shí)間誤差，一般采用往返觀測(cè)法，各觀測(cè)項(xiàng)目的數(shù)據(jù)均取正點(diǎn)前后兩次觀測(cè)記錄的平均值，使各個(gè)觀測(cè)項(xiàng)目的觀測(cè)時(shí)間都統(tǒng)一平均到正點(diǎn)時(shí)間上。在一個(gè)人同時(shí)觀測(cè)幾個(gè)測(cè)點(diǎn)或儀器數(shù)量不足時(shí)，則應(yīng)以正點(diǎn)為對(duì)稱時(shí)間，采取測(cè)點(diǎn)往返觀測(cè)法，各測(cè)點(diǎn)的各觀測(cè)項(xiàng)目的數(shù)據(jù)均取前后兩次觀測(cè)記錄的平均值。例如，有三個(gè)測(cè)點(diǎn)，則觀測(cè)的順序?yàn)椋?→2→3→3→2→1。

2.2群落內(nèi)的物種多樣性

這是一個(gè)綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，主要目的在于使學(xué)生能夠識(shí)別不同群落；掌握生態(tài)學(xué)野外調(diào)查常用的樣方法(或樣線法)；掌握物種多樣性測(cè)定方法，如物種豐富度、均勻度等統(tǒng)計(jì)指標(biāo)的計(jì)算及其分析；認(rèn)識(shí)多樣性指數(shù)的生態(tài)學(xué)意義等。

樣方是面積取樣中最常用的形式，也是生態(tài)調(diào)查中使用最普遍的一種取樣技術(shù)。樣方的大小、形狀和數(shù)目，主要決定于所研究的群落的性質(zhì)和所預(yù)期的數(shù)據(jù)種類?？筛鶕?jù)最小面積原則及具體情況決定。確定取樣面積之后，還有一個(gè)取樣數(shù)目問題。取樣數(shù)目越多，代表性亦越大，但取樣的目的是減少所花費(fèi)的勞動(dòng)和時(shí)間。

多樣性指數(shù)是以數(shù)學(xué)公式描述群落結(jié)構(gòu)特征的一種方法。在調(diào)查了植物群落外貌特征及其數(shù)量特征之后，選定多樣性公式，再計(jì)算反映該群落結(jié)構(gòu)特征的物種多樣性指數(shù)。具體而言，物種多樣性指數(shù)計(jì)算公式多種多樣，但指數(shù)實(shí)質(zhì)基本相同，即群落的生物種類越多，多樣性指數(shù)越大。其生態(tài)學(xué)意義有：(1)可作為衡量某群落結(jié)構(gòu)特征的指標(biāo)；(2)可作為環(huán)境質(zhì)量評(píng)估和資源豐富程度比較的指標(biāo)；(3)演替階段的多樣性比較，可作為演替方向、速度、穩(wěn)定程度的判斷指標(biāo)。

2.3葉片的生態(tài)適應(yīng)性

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)具有較強(qiáng)的開放性，其主要目的是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)，鍛煉學(xué)生基礎(chǔ)科研能力。本實(shí)驗(yàn)的目的是探討和分析微環(huán)境條件對(duì)植物葉功能性狀的影響以及葉功能性狀對(duì)微環(huán)境條件的生態(tài)適應(yīng)性?，F(xiàn)將我們的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)實(shí)施過程概括如下：(1)教師講授葉片的生態(tài)適應(yīng)性實(shí)驗(yàn)基本原理，限定研究課題的方向?yàn)楸容^植物功能生態(tài)學(xué)(教師提供3-5篇參考文獻(xiàn))，實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備條件；(2)引導(dǎo)學(xué)生查閱文獻(xiàn)，并以3-4人為1小組提出實(shí)驗(yàn)方案初步設(shè)計(jì)；(3)教師審核并完善各小組研究方案，反饋學(xué)生；(4)研究小組開展實(shí)驗(yàn)，收集數(shù)據(jù)，分析結(jié)果，撰寫“科學(xué)報(bào)告”，教師在此步驟實(shí)施過程中隨時(shí)予以必要指導(dǎo)；關(guān)于撰寫“科學(xué)報(bào)告”的具體要求詳見2.4部分。(5)教師評(píng)閱“科學(xué)報(bào)告”，并反饋各小組。

2.4改革生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)定方法

撰寫科學(xué)論文或報(bào)告，是從事科學(xué)研究者必備的基本能力。將自己的研究結(jié)果發(fā)表于科學(xué)期刊或書籍中是實(shí)現(xiàn)分享科學(xué)活動(dòng)成果的最有效的途徑。科學(xué)報(bào)告的一般格式，通常包括：標(biāo)題(title)、摘要(abstract)、關(guān)鍵詞(key words)前言(introduction)、材料與方法(material and methods)、結(jié)果(results)、討論(discussion)、致謝(acknowledgments)與參考文獻(xiàn)(references)等九部分。這些相關(guān)格式的各種規(guī)定與原則， 主要是要幫助學(xué)生撰寫的報(bào)告可達(dá)到“清楚且恰當(dāng)”的要求。

概括而言，我們用以下2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定各小組實(shí)驗(yàn)成績(jī)：(1)清晰和完整的陳述獲得的結(jié)果及其過程；(2)能將結(jié)果關(guān)聯(lián)到目前已有的學(xué)術(shù)認(rèn)知中，且詮釋繼續(xù)開展該研究的學(xué)術(shù)意義與價(jià)值。清晰和完整的陳述獲得結(jié)果的過程，是科學(xué)研究的基本要求之一，即可重復(fù)性。每篇報(bào)告都必須能給讀者充份的資料，使其可依據(jù)重復(fù)進(jìn)行同樣的研究。完整得陳述結(jié)果，不做任何附加解釋也是必要的。如此才有可能讓讀者可以有機(jī)會(huì)去獲取其自己的結(jié)論，無論其是否同意作者的結(jié)論。在討論部分，如何將研究結(jié)果有意義的關(guān)聯(lián)到學(xué)術(shù)認(rèn)知中，往往是較困難的工作。我們提供了如下思路供學(xué)生參考：(1)對(duì)原提出的假說作出結(jié)論；(2)與他人的研究結(jié)果相互比較；(3)說明可能錯(cuò)誤的來源，以及技術(shù)的可能缺失；(4)推論本研究結(jié)果，在學(xué)術(shù)或應(yīng)用上的意義或價(jià)值；(5)對(duì)自己研究的問題，下一步研究應(yīng)需要做什么？(6)要如何改進(jìn)研究方法等。

總之，通過設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生熟悉了如何進(jìn)行科學(xué)研究、怎樣撰寫學(xué)術(shù)論文，也為今后高質(zhì)量完成畢業(yè)論文及科學(xué)研究奠定了良好基礎(chǔ)。

3結(jié)語

為了不斷提高地方高校對(duì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的質(zhì)量，深化地方高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革至關(guān)重要[5]。在教學(xué)資源、課時(shí)等有限條件下，以提高實(shí)驗(yàn)質(zhì)量為核心，以“本土化”為原則，創(chuàng)新科學(xué)性、可操作性生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和綜合能力具有重要意義[6]。

[參考文獻(xiàn)]

[1]李天星. 加快實(shí)驗(yàn)課程改革, 培養(yǎng)創(chuàng)新型人才——以生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程改革為例[J]. 教育探索, 2012 (10): 32-36.

[2]王麗婧, 翟羽佳, 鄭丙輝, 等. 三峽庫區(qū)及其上游流域水污染防治規(guī)劃[J]. 環(huán)境科學(xué)研究, 2012, 25(12): 1370-1377.

[3]王玉軍, 陳懷滿. 我國土壤環(huán)境質(zhì)量重金屬影響研究中一些值得關(guān)注的問題[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 2013, 32(7): 1289-1293.

[4]王惠, 王曉軍. 基于創(chuàng)新素質(zhì)培養(yǎng)的生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐[J]. 安徽農(nóng)學(xué)通報(bào), 2007, 13(14): 191-192.

[5]孫小霞, 吳則焰, 林文雄. 高等農(nóng)林院校生態(tài)學(xué)教學(xué)改革的實(shí)踐與思考[J]. 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào): 農(nóng)林教育版, 2014, 16(1): 74-76.

[6]陳杰, 王魏根, 姜雙林. 地方高校生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系改革研究[J]. 阜陽師范學(xué)院學(xué)報(bào): 自然科學(xué)版, 2014, 31(1): 99-102.

[收稿日期]2016-01-05

[基金項(xiàng)目]安徽高校省級(jí)優(yōu)秀青年人才基金重點(diǎn)項(xiàng)目2013SQRL068ZD，合肥師范學(xué)院課程建設(shè)項(xiàng)目2013hxk15，合肥師范學(xué)院本科生優(yōu)秀畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))培育項(xiàng)目2014lwpy05資助

[第一作者簡(jiǎn)介]陳延松(1979-)，博士研究生，副教授，主要從事植物功能生態(tài)學(xué)研究。

[中圖分類號(hào)]G61

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]B

[文章編號(hào)]1674-2273(2016)03-0093-03