地方高校生态学实验教学模式改革研究——以合肥师范学院为例

陈延松，王占军，沈章军

(合肥师范学院 生命科学学院，安徽 合肥 230601)



地方高校生态学实验教学模式改革研究
——以合肥师范学院为例

陈延松，王占军，沈章军

(合肥师范学院 生命科学学院，安徽 合肥 230601)

[摘要]为了提高地方高校对应用型人才培养的质量，深化地方高校实验教学改革至关重要。对于多数地方高校，生态学实验教学资源、课时有限，确立以生态学学科特点为基础，“本土化”为原则，“重质量、轻数量”为标准的创新型生态学实验教学模式对于培养学生的创新意识和综合能力具有重要意义。

[关键词]生态学实验；地方高校；教学改革；教学模式

生态学是研究生物与环境之间相互关系的一门交叉学科。该课程是高等学校生命科学、农学、林学和环境科学等专业的主干课程之一。2011年，生态学被新增为一级学科，这无疑凸显了国家发展过程中对生态学专业人才的迫切需求，同时也对高等院校培育应用型人才目标提出了更高要求。国内不少高校还将生态学课程列为全校通识课程。生态学实验是该课程不可缺少的实践教学模块，生态学实验教学可有效培养大学生严谨的科学态度，发展其理论联系实际的能力，促进其科学素质养成[1]。众所周知，随着社会的发展与科技的进步，环境污染、温室效应与生物多样性丧失等一系列生态问题日益凸显[2][3]。而生态学基础理论与研究方法，对于协调人与自然、保卫国家生态安全等方面发挥着越来越重要的作用。所以，在当今高等教育中，切实开展生态学课程教学，特别是生态学实验教学，对于培养合格中学师资，普及当代大学生生态学知识，树立科学的环境保护观念，保卫国家生态安全等方面均具有十分重要的意义。

生态学实验一般可分为三种类型。一是基础性实验，主要目的是使学生掌握生态学基本理论、基本知识和基本技能；二是综合性实验，主要目的是使学生能够应用生态学规律解释常见的生态现象；三是设计性实验，主要目的则是使学生掌握基础生态学实验设计方法，能够运用生态学及其相关学科的知识与技术，开展基础生态学研究。然而，传统的生态学实验教学模式却存在不可忽视的局限性。首先，从实验内容来看，目前众多生态学实验教材多侧重于对生态学经典理论的验证，以及一些生态学常用方法和仪器的使用介绍。甚至一些综合性实验项目，也演变成了机械性的模仿实验。对于一些设计性实验，则往往会因为研究尺度、实验器材或地理区域限制等因素而不具有可行性。其次，从实验成绩评价方式来看，生态学实验教学一般均以实验报告作为考核评价依据。“实验报告”几乎是生物学领域任何学科实验课程的考核评价依据，长此以往，这种形式无疑会禁锢学生的创新思维发展，而且还容易造成学生抄袭数据和报告的情况，最终会对生态学实验的教学目标产生负面影响。第三，从实验课时来看，不同高校生态学实验课时不同，有些高校基础生态学实验课时可达到36学时，而有些高校，尤其是一些地方高校生态学实验课时则很少，只有8学时，有些甚至不设实验课。也就是说，地方高校生态学实验不能得到足够重视，这种情况使生态学课程在高校里变成了不合实际的“科普教育”，更难实现生态学实验课程的教学目标。第四，从教材特点来看，缺乏“本土化”特点。生态学是一门综合性学科，具有较强的区域特性。现行的主要生态学实验教材在地方高校应用时，常具有不可忽视的局限性。综上所述，如何根据地方高校所在区域生态环境实际情况，在以经典生态学实验教材为蓝本的基础上，积极开发具有本土化特点的生态学实验教学模式是一个值得深入探索的议题[4]。

1生态学实验教学现状简介

以合肥师范学院为例，该校前身为成人本科高校，期间，生态学课程以理论教学为主，不包含实验教学内容。2010年，我校改制为普通本科院校，生态学课程开始设立实验教学模块。由于历史因素影响，我校的生态学及其实验教学在课程建设中存在诸多问题，如生态学实验室建设起步晚，仪器设备配备尚不完善，实验课时有限，考核模式呆板，师资力量薄弱等。这不仅对学生实践能力的培养产生了显著的负面影响，而且也有悖于我校“地方应用型高水平大学”建设中对培养师范性、应用型、高水平人才的教育目标。

2创新生态学实验教学模式

近三年来，我们借鉴已发表的生态学实验教学改革成果，积极开展了基于本校(地方高校)实际的生态学实验课程教学模式改革研究。最终，我们编制了以生态学学科特点为基础，以“本土化”为原则，以“重质量、轻数量”为标准，符合地方高校实际的生态学实验教学内容体系。本生态学实验教学内容体系设置思路如下：在校内选择不同群落作为实验地，首先，通过基础实验，测定不同群落微环境的气候因子，比较分析微环境气候因子在不同群落内的日变化特征，不同群落之间的差异性。其次，通过综合性实验，利用样方法等调查方法，测定不同群落的物种多样性，比较分析不同群落之间物种多样性差异。然后，通过设计性实验，利用比较植物功能生态学研究方法，测定不同微环境下植物叶功能性状，比较微环境条件对植物叶功能性状的影响。最后，要求学生以撰写“科学报告”形式提交设计性实验研究结果。本实验教学内容体系逻辑性强，利于学生掌握和巩固基本生态学理论，培养其发现问题、解决问题能力，培养其创新精神。同时实验教学模式还具有鲜明的“本土化”特征，实用，易操作。

总之，我们试图通过开设系统性的三类实验项目，利用课时有限的生态学实验教学，使学生(1)掌握自然生态现象与过程的调查方法，生物与环境相互作用关系机制的分析方法；(2)学会一般实验的设计与对比观测技术，掌握主要生态因子常用观测仪器的性能与使用方法，了解生态因子的时空变化规律及影响因素的分析方法；(3)掌握种群或群落生态学研究的初步方法和多因子综合分析与研究的基本能力，学会运用生态学基本原理从事生态管理和生态环境建设的一般技能；(4)掌握撰写科学报告的基本能力。

2.1微环境的气候因子测量

作为典型的生态学基础实验，主要目的是使掌握温湿度计、照度计、坡度计、CO2分析仪等仪器的使用与维护方法；掌握微环境气候因子观测的基本方法及数据资料整理与分析技术。

首先，实验地段的选择和测点的设置。当地的自然地理条件(如地形、植被和土壤分布等)对群落微环境气候因子特征的影响很大，在选择群落小气候观测地段时，必须充分考虑这些因素。观测地段要具有代表性和可比较性，还要具有一定的面积。基本测点应设置在地段的中央,因为地段中央受周边环境影响最小,代表性最好。各测点与地段边缘的距离均应在2m以上，若地段性质与周围环境差别较大或地段周围人为影响很大(如附近有公路、沟渠等)时，则测点与地段边缘的距离要加大3-5m。

其次，观测时间间隔。全天连续观测一般每1-2小时观测一次，能够反映出全天内微环境气候因子变化的完整过程。

最后，观测方式或程序。群落微环境的气候因子观测程序要根据观测内容和观测项目自行编制。由于在一个测点上往往有较多的观测项目，所有的项目观测一遍，往往需要较长的时间，从而出现各项数据不在同一时刻的情况，失去了观测数据的时间代表性。为了消除时间误差，一般采用往返观测法，各观测项目的数据均取正点前后两次观测记录的平均值，使各个观测项目的观测时间都统一平均到正点时间上。在一个人同时观测几个测点或仪器数量不足时，则应以正点为对称时间，采取测点往返观测法，各测点的各观测项目的数据均取前后两次观测记录的平均值。例如，有三个测点，则观测的顺序为：1→2→3→3→2→1。

2.2群落内的物种多样性

这是一个综合性实验项目，主要目的在于使学生能够识别不同群落；掌握生态学野外调查常用的样方法(或样线法)；掌握物种多样性测定方法，如物种丰富度、均匀度等统计指标的计算及其分析；认识多样性指数的生态学意义等。

样方是面积取样中最常用的形式，也是生态调查中使用最普遍的一种取样技术。样方的大小、形状和数目，主要决定于所研究的群落的性质和所预期的数据种类。可根据最小面积原则及具体情况决定。确定取样面积之后，还有一个取样数目问题。取样数目越多，代表性亦越大，但取样的目的是减少所花费的劳动和时间。

多样性指数是以数学公式描述群落结构特征的一种方法。在调查了植物群落外貌特征及其数量特征之后，选定多样性公式，再计算反映该群落结构特征的物种多样性指数。具体而言，物种多样性指数计算公式多种多样，但指数实质基本相同，即群落的生物种类越多，多样性指数越大。其生态学意义有：(1)可作为衡量某群落结构特征的指标；(2)可作为环境质量评估和资源丰富程度比较的指标；(3)演替阶段的多样性比较，可作为演替方向、速度、稳定程度的判断指标。

2.3叶片的生态适应性

设计性实验具有较强的开放性，其主要目的是培养学生创新意识，锻炼学生基础科研能力。本实验的目的是探讨和分析微环境条件对植物叶功能性状的影响以及叶功能性状对微环境条件的生态适应性。现将我们的设计性实验实施过程概括如下：(1)教师讲授叶片的生态适应性实验基本原理，限定研究课题的方向为比较植物功能生态学(教师提供3-5篇参考文献)，实验室仪器设备条件；(2)引导学生查阅文献，并以3-4人为1小组提出实验方案初步设计；(3)教师审核并完善各小组研究方案，反馈学生；(4)研究小组开展实验，收集数据，分析结果，撰写“科学报告”，教师在此步骤实施过程中随时予以必要指导；关于撰写“科学报告”的具体要求详见2.4部分。(5)教师评阅“科学报告”，并反馈各小组。

2.4改革生态学实验成绩评定方法

撰写科学论文或报告，是从事科学研究者必备的基本能力。将自己的研究结果发表于科学期刊或书籍中是实现分享科学活动成果的最有效的途径。科学报告的一般格式，通常包括：标题(title)、摘要(abstract)、关键词(key words)前言(introduction)、材料与方法(material and methods)、结果(results)、讨论(discussion)、致谢(acknowledgments)与参考文献(references)等九部分。这些相关格式的各种规定与原则， 主要是要帮助学生撰写的报告可达到“清楚且恰当”的要求。

概括而言，我们用以下2个标准评定各小组实验成绩：(1)清晰和完整的陈述获得的结果及其过程；(2)能将结果关联到目前已有的学术认知中，且诠释继续开展该研究的学术意义与价值。清晰和完整的陈述获得结果的过程，是科学研究的基本要求之一，即可重复性。每篇报告都必须能给读者充份的资料，使其可依据重复进行同样的研究。完整得陈述结果，不做任何附加解释也是必要的。如此才有可能让读者可以有机会去获取其自己的结论，无论其是否同意作者的结论。在讨论部分，如何将研究结果有意义的关联到学术认知中，往往是较困难的工作。我们提供了如下思路供学生参考：(1)对原提出的假说作出结论；(2)与他人的研究结果相互比较；(3)说明可能错误的来源，以及技术的可能缺失；(4)推论本研究结果，在学术或应用上的意义或价值；(5)对自己研究的问题，下一步研究应需要做什么？(6)要如何改进研究方法等。

总之，通过设计性实验，使学生熟悉了如何进行科学研究、怎样撰写学术论文，也为今后高质量完成毕业论文及科学研究奠定了良好基础。

3结语

为了不断提高地方高校对应用型人才培养的质量，深化地方高校实验教学改革至关重要[5]。在教学资源、课时等有限条件下，以提高实验质量为核心，以“本土化”为原则，创新科学性、可操作性生态学实验教学模式对于培养学生的创新意识和综合能力具有重要意义[6]。

[参考文献]

[1]李天星. 加快实验课程改革, 培养创新型人才——以生态学实验课程改革为例[J]. 教育探索, 2012 (10): 32-36.

[2]王丽婧, 翟羽佳, 郑丙辉, 等. 三峡库区及其上游流域水污染防治规划[J]. 环境科学研究, 2012, 25(12): 1370-1377.

[3]王玉军, 陈怀满. 我国土壤环境质量重金属影响研究中一些值得关注的问题[J]. 农业环境科学学报, 2013, 32(7): 1289-1293.

[4]王惠, 王晓军. 基于创新素质培养的生态学实验教学改革与实践[J]. 安徽农学通报, 2007, 13(14): 191-192.

[5]孙小霞, 吴则焰, 林文雄. 高等农林院校生态学教学改革的实践与思考[J]. 河北农业大学学报: 农林教育版, 2014, 16(1): 74-76.

[6]陈杰, 王魏根, 姜双林. 地方高校生态学实验教学体系改革研究[J]. 阜阳师范学院学报: 自然科学版, 2014, 31(1): 99-102.

[收稿日期]2016-01-05

[基金项目]安徽高校省级优秀青年人才基金重点项目2013SQRL068ZD，合肥师范学院课程建设项目2013hxk15，合肥师范学院本科生优秀毕业论文(设计)培育项目2014lwpy05资助

[第一作者简介]陈延松(1979-)，博士研究生，副教授，主要从事植物功能生态学研究。

[中图分类号]G61

[文献标识码]B

[文章编号]1674-2273(2016)03-0093-03