以高素质创新型人才培养为导向的生物学野外实习教学模式的探究

冯 斌，张润锋，李 今

(湖北师范大学 生物学国家级实验教学示范中心，湖北 黄石 435002)

在当今飞速发展的信息时代，我们正面临着“重大的时代转型”[1]。高等教育正在实现由培养“知识人”向培养“创新人”和“智慧人”转变。教育变得越来越多样化、终身化、个性化，教师不再是知识的二传手，而是学生创新精神的引路人[2]。“以学生发展为本，着力培养新一代人的责任感、自主合作学习能力、生活能力、科学精神、创新意识和创造能力”是新时代教师的责任。

生物学野外实习是高等院校动物学、植物学等学科教学过程中的重要实践教学环节。它既是教学活动，又是锻炼学生的过程，对学生专业知识的巩固和提高以及动手能力、实践创新能力和团队合作精神等综合素养的形成有重要作用[3，4]。传统生物学野外实习往往以教师为主导，以知识传授为目的，教师野外细致讲解，学生被动观察和记录。实习内容以动植物分类鉴定、标本采集制作为主，侧重于基础理论知识、基本分类方法的学习。这种传统的“教师教，学生记”“填鸭式”“走马观花式”和“旅游式”的野外实习模式，背离了“以学生为中心”的教育思想，不能满足培养学生创新实践能力的教学目的。新时代对于培养高素质创新型人才的教育期望，要求生物学野外实习，从教学理念、教学内容、教学方法和考核制度等多方面进行变革，探索新的教学模式。

1 创新教学理念

教师的责任在于教会学生学，最大化地调动学生的主观能动性和发掘学生的自身潜能。生物学野外实习不同于一般的课堂基础课程，它涉及资料收集和整理、标本采集和制作、问题探究、困难解决、实习结果反馈等，其复杂程度远远超过课堂教学。教师的教学工作无法面面俱到，其首要任务在于使学生学会如何自学、如何开展工作、如何进行合作、如何解决困难、如何探究科学问题等。

注重理论联系实际，追求教学的生活性和生命性。生物学野外实习不能仅仅停留在对课堂理论知识的巩固和深化，应该将理论与实际紧密联系起来，回归生活，激发学生的学习兴趣和探索热情；将其提升至生命层次，使整个实习过程成为学生一段重要的生命体验历程。

建立“探究式实习”的教学模式，创设类似于科学研究的情景，引导学生主动学习、思考和实践，让学生了解知识的产生过程，运用科学的思维方式去发现问题、分析问题和解决问题，从而达到构建知识、培养能力和提高素质的目的[5～6]。这就要求教师在生物学野外实习教学过程中突破以传授专业知识和专业技能为主的教学模式，转而让学生成为“探究知识”的主体，培养学生的创新精神和能力。

2 “探究式实习”教学内容

野外实习内容由以标本采集和物种识别为主调整为在此基础上重点开展以数据采集和专题研究为主的综合性实习。“探究式实习”教学模式根据实习的地点和场所的不同，建立室内学习、校园及近郊实习以及远程实习等教学模块，教学内容主要包括以下几个方面。

2.1 基础知识和基本专业技能

充分利用工具书、标本、网络、影像资料、虚拟仿真实习系统等各种资源，引导学生在室内自主学习基础上，开展校园或近郊实习，以巩固动植物名称、分类、生态学理论、野外样方设置和调查处理方法等基础知识，并掌握标本采集和制作、物种识别和鉴定、分类检索、生物摄影等基本专业技能，此部分主要涉及室内学习和校园及近郊实习两个实习模块。学生在教师的指导下，自主学习并基本掌握上述基本技能后，方能进入野外实习的重要环节——开展调查活动和小课题研究。

2.2 开展调查活动和小课题研究

将全球卫星定位(GPS)仪、数码摄像和照相设备、多媒体投影仪、望远镜、光合作用测量系统(光合仪)、土壤因子测定仪等设备充分应用于野外实习，引导学生开展动植物数量统计、种群和群落结构调查、生物多样性调查、动物行为观察与研究、环境定性定量分析、植物光合作用测定与分析、生物与非生物环境的关系分析、景观特征分析、生产生活与生态保护等相关调查和研究工作。学生小组初步拟定调查或研究课题，经指导教师审核通过后，由学生查阅相关资料，设计调查或研究方案，在实习期间采集数据、拍摄照片，再进行数据分析，交流和讨论。此部分可以采取分散式实习和集中式实习两种方式，前者主要适用于校园及近郊实习模块，后者则适用于远程实习模块。

2.3 专题报告学习

指导教师在实习之前或实习过程中(主要适用于室内学习和校园及近郊实习两大实习模块)穿插讲解相关的动植物地理分布、系统演化、全球气候变化对动植物的影响，当地生物资源与经济发展等一系列专题报告。例如，在中美野外生物学联合实习的实践中，哈佛大学生物与进化系David教授作了关于新英格兰地区植被恢复的学术报告，向同学们展示了四百年来新英格兰地区植被的变化历程，同学们在随后的野外实习中能够真实见到报告中提到的一些现象[4]，这在一定程度上可以加深同学们对相关生物学原理和知识的理解，增加学习兴趣。

2.4 参观考察与校际交流

选择合适的标本馆、博物馆、植物园、动物园、森林公园、水族馆、大学的生物进化或生态学实验室等供学生参观和考察。通过多种方式如标本互换、实习模式交流、跨校组队研究等，开展校际间的联合实习，促进相互学习和交流。

2.5 实习总结与汇报

以小组为单位，小组成员需要合作完成拟定科研小课题的数据分析、总结和汇报工作，参与交流与讨论。每个学生独立完成实习动植物电子图鉴的制作、野外实习总结与个人体会等。此外，选择部分优秀学生的实习作品，充实学院的生物学野外实习网站。此环节重在培养学生整理和总结数据、撰写论文、团队合作及口头表达等方面的能力。

3 “探究式实习”教学方法

3.1 虚实结合式教学

利用现代多媒体和网络技术，将实习基地的动植物形态、分类、分布、经济和药用价值、动植物图库、标本采集和制作视频、野外实习视频等方面的内容制作成影像资料，构建动植物资源网络数据库。学生可以随时登陆数据库，对实习知识进行查漏补缺。将野外实习的场景做成三维图像，将各个物种的地理位置用GPS定位，指定路线，嵌入网络资源数据库，学生在实习前可以进行虚拟仿真学习。此外，在数据库网站内设置讨论区，学生们可以交流和讨论问题及疑惑。把虚拟仿真教学与野外实习有机地整合，延伸课堂教学、拓展实习空间、延长实习时间[7]。

3.2 启发式教学

启发式教学注重互动，强调启迪学生的思维，训练学生的思维技巧。生物学野外实习中涉及的很多知识要点学生已经在理论课程的学习中接触到，因此启发学生独立思考、从新的角度诠释问题是“探究式实习”教学的关键所在。相对于理论课的单科教学，生物学野外实习要着重启发学生认识各类复杂的生命过程、生命演化的历程等等。在教学手法上，可以生态学为主线，融合植物学、动物学、微生物学甚至生物地理学的知识，引导学生从宏观、生物进化、生物与环境相适应等角度重新理解周边的自然环境。

3.3 讨论式教学

在开展小课题研究的自主选题环节，小组成员可自由地提出自己的想法，阐述课题的出发点和实验设计，其他同学和老师对这个课题的科学性、可行性等进行点评。在讨论环节，本着师生平等的原则进行，教师应尊重学生的观点，并在实验设计的细节方面给予提示和帮助。讨论式教学能够培养学生的学习和研究兴趣、独立思考的能力和与人交流的能力。

3.4 研究式教学

在野外实习过程中，以小组为单位通过多种形式开展科研小课题研究。教师引导学生进行文献阅读，并根据兴趣初步确定选题；也可以结合指导教师相关的科研项目设立小的科研题目；还可以与本科毕业论文相结合，构建贯穿整个大学生涯的科研综合训练体系。在教学过程中，本着以学生为主体的原则，学生自己完成资料文献资料收集、查阅、整理，设计调查和研究方案，实施研究方案，以及后续数据分析、PPT制作和汇报交流等过程，教师则扮演指导、把关、协助的角色。科研小课题研究和调查活动可以通过多种形式开展，包括在校内、近郊的分散式实习以及在远程实习基地的集中式实习[8]。开展科研小课题研究和调查不仅能大大激发学生的主观能动性，还能提高学生综合运用知识分析问题和解决问题的能力，把野外实习打造成学生科研的起点和平台，从而达到培养学生创新能力的目的[8]。

3.5 联合实习式教学

我国很多高校的生物学野外实习往往以学院为单位展开，基于单个院系资金、师资、物资等资源的限制，很难将野外实习教学提高到一个较高的层次，因此，联合实习显现出优势。一方面，可以开展校内多个院系联合实习。除了生命科学学院的相关专业需要开展生物学野外实习以外，其他某些院系如药学院可能需要开展药用植物野外实习、农林学院可能开展林业资源野外实习，这些院系的野外实习内容存在着交融和重合之处，可以建立联合实习基地、共同开展实习教学活动。其次，与国内其他高校组成实习联盟。视情况组织合适规模的学生参加全国其他高校的联合野外实习，有助于学生掌握不同地区的植被分布特色和差异[8]。多年来，兰州大学邀请包括四川大学、山东大学等十几所高校参加国家理科基地生物学野外联合实习，取得良好的实习效果，得到一致好评。最后，在有条件的情况下，某些高校可开展国际联合实习。当前，高等教育国际化是世界教育发展的主流趋势，也是发展中国家建设世界一流大学的基本途径之一[4]。为了适应经济全球化和高等教育国际化趋势，我国少数高校，如北京大学、清华大学、浙江大学、复旦大学、南京师范大学等，已经走在了国际野外联合实习的前列，如浙江大学与美国、加拿大等国的高等院校近年来开展的野外生物学课程[9]，南京师范大学与奥地利维也纳大学开展的以问题为导向的地理学联合野外实习[10]，2016年华东五校(浙江大学、南京大学、南京师范大学、南京农业大学和上海交通大学)与美国北卡州立大学、威斯康辛大学和哈佛大学标本馆开展了海外生物学野外联合实习[4]，都取得了不错的实习效果，获得不少实习经验。

4 多元化考核

我国很多生命科学学院一直把野外实习作为一门专业必修课，独立算学分[10]。鉴于此，应改革考核方式，每位学生的实习成绩=个人成绩(50%)+小组成绩(50%)。个人成绩包括平时表现成绩、实习心得体会撰写及电子图鉴编制等几个方面的成绩，其中平时表现成绩包括考察积极性、自主学习情况、团队贡献率等；对于在科研小课题研究方面提出创新性想法(包括新的小课题方向、新的研究方法、创新性的课题实施组织方式等)的个人，经教师研究后，其个人成绩给予满分。小组成绩包括小课题研究方案、科研小论文、PPT展示3个方面的成绩，每位小组成员的小组成绩一致。具体考核分值举例如表1所示。

表1 考核分值举例

最后，设置奖励机制，评选出实习先进个人和优秀小组，加以表彰，如授予个人成绩排名前30的同学获实习先进个人荣誉；成绩排名前5的小组获优秀小组称号。由于生物学野外实习成绩本身就列入了年度学习综合测评中，实习成绩越高，学习综合测评相应分数就越高。生物学野外实习还可理解为一项实践活动，因此也可通过增加活动综合测评分对先进个人及优秀小组加以表彰。比如获得先进个人的同学可加活动综合测评分2分，先进小组中的每位成员可加活动综合测评分2分，两项奖励可以累计加分。

图1 生物学野外实习的“探究式实习”教学模式

5 结语

传统的生物学野外实习存在着教学内容、教学方法和考核形式单一等弊端，学生自主能动性较差，收获有限，更不用说创新能力的培养了。为此，经文献调研，我们提出了一种新的生物学野外实习教学模式如图1所示，即在更新教学理念基础上，通过构建科学合理的教学内容、教学方法和考核体系，进行“探究式实习”，可以充分发挥学生学习的主观能动性，提高学生自主学习能力，增强学生的创新能力。