开展课题型生态学实验，提高学生科学素养

南京师范大学生命科学学院 屈彦福 李 宏

生态学是研究生物及其周围环境相互关系的学科，也是生物科学、环境科学和生态学专业非常重要的一门专业基础课。重实践和多学科深层次交叉也是生态学的主要特征，生态学实验是对生态学课程教学的重要补充部分，也是提高学生生态学基本技能和科研能力的有效途径。目前，高校涉及生态学这门课程的各专业普遍存在课程多、学生负担重的情况，过多的专业课使最终分配到生态学和生态学实验的时间大大缩短。以我校为例，生态学和生态学实验课的学时数分别仅为36 和18 课时。在这么短的时间内，生态学课程的内容主要囊括了非生物环境、个体生态学、种群生态学、群落生态学和生态系统生态学等内容。这么短的时间和如此庞大的教学量也使得生态学实验课成了组织难度较大的一门课程，原因主要是个体生态学相关实验大部分和交叉学科的其他实验相重叠，而生态学开课时间较晚，导致这部分内容不能重复开设；部分宏观生态学的实验内容耗时较长，无法在指定的时间段内取得理想的效果。因此，近年来关于生态学实验课程的改革呼声越来越高，如呼吁增加生态学实验课时数、更替实验设备和仪器、更新教学教材体系、改进教学方法和改革评价机制等相关研究屡有报道。尽管这些作者也提出了很多生态学实验教学改革的具体措施和方法，但每个学校仍然有自身需要克服的困难，这就需要一线教师根据各个学校的具体情况，开展适合自身学校特点的生态学实验教学改革方案。

针对实验课的各种困难和问题，结合我校的实际情况，我们认真分析了生态学实验课的主要内容和特点，并编撰了《基础生态学实验指导》一书，更新了教学教材体系。按照生态学实验内容，将实验分为基础型、综合型和探究型实验。其中探究型实验是提升学生科学素养和研究能力最为高效的教学内容。我们在原有教学计划不变的情况下，将部分探究型实验由原来的教师指定实验内容，更改为学生模拟科研流程进行课题申报的形式展开实验，通过这样的方式可以充分调动学生的积极性，鼓励学生根据文献提出创新性实验方案，并通过研究所获取的数据验证自己的实验方案和结论，让学生有机会完整地体验科学研究过程中课题的申报和结题方案等重要环节。开展课题型生态学实验的具体思路主要包括以下几个方面。

一、合理安排实验课教学计划

生态学实验课的开课时间往往要晚于生态学课程教学一个月左右，其原因主要是需要在实验开展前将生态学的基本概念、原理传授给学生。生态学实验的目的是通过实验加深学生对生态学基本概念和原理的理解，激发学生的研究兴趣和探索精神，树立学生严谨治学的科学态度，同时培养学生的创新能力、实践能力和协作精神。根据教材的授课顺序，基础型和综合型实验在实验课开始后按计划进行授课。课题型实验基本上利用学生的课余时间进行，实验时间按照课题计划执行，大约为1 个月。在生态学课程开始后教师就应有意识地要求学生为课题型生态学实验做好准备，要求学生按照实验课的标准进行分组，小组内的同学相互确认各自的职责，同时由各个小组推荐一名成员充当学生评委。这期间要求教师在授课过程中不断向学生推荐一些易懂易做的研究论文，要求学生认真阅读文献，充分调动学生的积极性。

二、创新实验课题开展流程和要求

在课题型生态学实验开始前，各小组都要提交实验申请书，申请书的格式要按照正式的项目申报书的要求填写，实验课开课后由教师和学生评委组成的评委会对各小组提交的实验申请书进行审核，对未达到开题要求的实验小组给出修改意见修改至满足开题要求为止。课题型实验开始时，各小组将自己的实验课题制作成PPT，并派出一位同学对实验内容进行讲解和汇报。实验开始时间是在期末考试前的两个月左右，实验过程中，要求学生严格按照申请报告开展实验，并按时收集和记录实验数据。实验完成后各组按照要求对实验数据进行统计分析、撰写结题报告并制作PPT。所有小组提交结题报告后，安排统一的时间进行结题答辩，每组派出一位同学展示小组的研究成果。由教师和学生评委组成的评委会对结题报告进行评审和打分。这一环节最重要的问题是要认真审阅各小组的实验内容，保证在期末结束前实验能保质保量完成，并有足够的时间分析数据和撰写实验报告。

三、完善生态学实验课评价和考核机制

传统的生态学实验课成绩主要由两个部分构成：学生每次实验课的实验报告和期末的实验技能考核，这个成绩考核方案容易导致学生忽略实验过程和操作方案，不利于培养学生的科研素养和创新能力。这种考核机制的缺点在其他的教学研究中也有提及，只有把实验操纵和过程化管理纳入考核过程才能有效培养学生的科研能力，提高学生的科研素养。我们确立课题型生态学实验教学方案后，将原有的分数比例做了适当的调整，实验报告、期末实验技能考核和课题型实验的成绩分别占总成绩的40%、30%和30%。其中课题型实验的成绩根据开题报告、结题报告以及开题和结题报告答辩情况综合给出，而开题报告和结题报告由教师和学生组成的评委会综合给出成绩。这一过程需要教师公开透明地给出评分依据和学生的最终成绩，评分依据中尽可能将每一个环节进行量化，使得学生的成绩能有分可依、有分可查。

四、根据实验课反馈消息进一步改进相关教学方案

在教学过程中，教师会根据学生的上课表现、回答问题和撰写的实验报告等材料不断地获取学生对实验课程的态度和信息，判断生态学实验课程改革的成败。教师从学生身上获得的反馈信息将会成为教师对教学效果的评判依据，为生态学实验课程的改革和创新提供重要参考资料。教师在教学过程中除了采用上述的方法获得反馈信息外，还可以通过向学生发放调查问卷和访谈等形式获得，我们可以以此为依据不断地提高教学质量，使生态学实验课程能够以提升学生的团队协作能力、科研能力和综合素养为目标，让学生在尽早掌握生态学实验基本技能的同时，对生态学领域的前沿科学问题和解决办法有较为系统的认识。这一环节需要教师不断和学生进行沟通，获取第一手资料，让学生的反馈信息迅速成为提升教学质量、改善教学效果的利器。

课题型生态学实验从申请、开题、开展实验、撰写结题报告到结题答辩，完整地把科学研究和课题申请流程向学生做了展示，让每一位同学都能够切身体会科学研究和课题申请的全部过程，充分调动学生的积极性，有利于学生科学素养的提高。在课题型生态学实验开展的整个流程中，几乎每个环节都会帮助学生提高自身的科学素养和科研技能。如申请书的撰写过程中，要求学生对所开展课题进行全面细致的比较，总结前人研究的方法和问题，提出自己的研究思路等，这一过程不仅让学生加深了对生态学理论课学习的概念和原理的理解，同时也大幅拓宽了学生的知识面，使学生更有自信地面对自己所研究的领域；实验环节中，要求团队成员精诚合作，为达到实验目的需要小组成员的不断配合，从申请书和结题报告的撰写到实验数据的获取都在无形中增强着小组成员间的合作意识；结题考核则要求小组间相互竞争，这无形中要求各个小组成员凝聚在一起共同将结题报告做好、做完善；实验开始前后的开题报告和结题报告不仅锻炼了演讲者的语言表述能力，同时也是对小组实验成果的一次展示。相信这些同学有了这样一次完整的课题型实验后，不仅能加深学科的知识和概念的认识，也为他们将来参加真正的学术研究埋下种子。

开展课题型生态学实验，不仅需要教师对从课题申请到实验结论的得出等方面进行严格把关，也需要教师不断提高自身的专业素养，积极引导学生，培养学生的科研创新能力，提高学生的科学素养，在整个教学过程中还要做到公平公正、认真对待每一位学生。此外，也需要教师能够积极将学生引入课程中，让学生主动参与生态学实验教学，从文献的查阅到报告的撰写，从论文的格式到一词一句的修改都在默默地提升着学生的科研素养。在这个过程中，很多学生逐渐认识到论文由哪些部分组成、数据处理的方法和参考文献的格式等细节问题，这种有意识的训练和指导为学生将来撰写毕业论文提供了一次良好的模拟演练机会，也为学生能力的提升创造了良好的平台。因此，我们也呼吁其他实验课程开设课题型实验，让学生在日常的学习中有更多的机会参与科研项目，让他们熟悉科研流程中的每一个环节，并在潜移默化中提高他们的科研技能和科学素养。开展课题型生态学教学后，学生参与实验的主动性、积极性和小组协作能力明显得到了提高，扭转了学生对待生态学实验课程的态度，增加了学生对科研工作的了解，而且这种完整的科研训练模式将为他们日后走上科研工作岗位打下坚实的基础。