高校《生態學》實驗教學的思考與探索

摘要：生態學實驗是生態學教學體系中的重要內容，實驗教學對學生的理論知識鞏固、實踐能力和基礎科研創新能力培養起著十分重要的作用。結合生態學的學科特點和教學經驗，本文圍繞完善實驗教學設施、優化實驗教學內容、重視野外考察和完善實驗考核評價體系等方面，論述了生態學實驗教學模式改革的具體措施和建議，為提高生態學實驗教學效果和培養學生綜合素質以及構建高校生態學實驗教學新模式提供可借鑒的參考。

關鍵詞：生態學實驗；教學改革；實驗教學模式；綜合素質

生態學是研究有機體及其周圍環境相互關系的科學，具有綜合性、交叉性和實踐性等學科特點。目前，生態學已成為高校理、工、農等專業的必修課或選修課程，是生命科學、農學、林學、環境科學專業的主干課程之一。據2011年國務院學位委員會、教育部印發的《學位授予和人才培養學科目錄設置與管理辦法》，生態學被新增為一級學科，這為生態學科的建設和發展提供了良好機會，同時也對高等院校培育適應國家發展的生態學人才提出了更高要求和挑戰。在高校生態學教學過程中，實驗教學是生態學課程教學的重要組成部分，是提高學生發現問題、分析問題和解決問題的能力，培養學生的科研創新能力和綜合素質的重要途徑[1]。然而作為實踐性和應用性很強的一門學科，國內許多高校長期以來并沒有重視生態學實驗課的教學，甚至有些高校沒有開設實驗課。此外，生態學實驗課存在教學內容陳舊、教學方法滯后，儀器落后等諸多問題，導致學生在動手能力、邏輯思維能力、科研創新能力等方面存在不足，這與目前生態學蓬勃發展的現狀、人才培養模式的轉變以及國家對生態學人才的需求是極不協調的。為此，改革生態學實驗教學體系，構建一種以實驗技能訓練為基礎、以綜合性和探究性實驗為核心、以培養學生科研能力和創新精神為出發點的實驗課程教學新模式，就成為當前高校生態學教學改革的一項重要內容。

一、建設和完善實驗教學設施

良好的實驗教學設施是進行生態學實驗的基礎，先進的科學儀器設備和優良的實驗環境，將為本科生實驗教學提供良好的硬件條件，并可以大大提高生態學實驗的教學水平[2]。然而，目前很多高校開設生態學實驗的時間較短或者正在嘗試開設中，特別是一些新辦專業和新升本的院校，由于經費和師資的缺乏，實驗儀器比較落后，實驗器材多以簡單的皮尺、pH計、溫度計、濕度計、光照度計等為主，使之只能開設一些簡單的基礎性實驗，許多較為前沿的實驗無法正常開展，嚴重影響了生態學實驗教學效果，限制了學生綜合能力的發展，也制約了學生利用新方法、新技術解決生態環境問題能力的提高。現代生態學的迅速發展與實驗手段與技術的發展是息息相關的，加大實驗經費投入、購置先進的實驗儀器是解決上述問題的根本保障。

生態學實驗目的之一是能保證本科生基本知識的掌握和基本技能的培養。另外就是使學生了解和掌握一些當前最新的生態學實驗手段和實驗設備。因此，根據實驗的需求，首先建立量大、耐損耗，可滿足幾十人同時進行實驗的基礎實驗平臺，如一定數量的監測、取樣和分析儀器，包括電子天平、烘箱、羅盤、坡度儀、水土氣取樣工具、手持GPS、電導率儀、分光光度計等，滿足基礎生態學實驗的需要。其次是建立精密和先進儀器實驗平臺，如手持多功能氣象儀、植物葉綠素分析儀、葉面積儀、根系分析系統、有機碳分析儀、元素分析儀、土壤CO2通量測定系統、土壤水分鹽分測定儀、COD測定儀、凱式定氮儀等。這些先進儀器為學生了解科研實驗方法的前沿領域以及生態學實驗教學的順利開展提供了堅實的硬件保障。此外，為保證儀器能夠最好地發揮其作用，使實驗教學工作能夠順利開展，必須有配套的實驗管理措施，定期進行儀器的常規檢修和維護，使儀器保持持續穩定的工作狀態，同時編寫精密和先進儀器的實驗操作手冊和儀器教學材料。只有這樣才能使生態學實驗硬件設施得到完善，才能保證實驗的順利進行。

二、優化實驗教學內容

傳統的生態學實驗課大多依附于理論課，教學內容各自獨立，缺乏系統性，而且傳統的實驗教學模式是實驗的方法和步驟都是完全設計好的，學生在實驗過程中能遇到的問題很少，從而缺乏主動思考，大多是抱著完成實驗任務的心態，機械地按照老師的要求和實驗指導去完成實驗內容，其結果不利于學生分析和解決問題的綜合能力的提高。為了克服這種問題，在實驗教學內容上必須進行一些改革。在實際的實驗教學內容安排中，既要考慮到實驗對理論教學的驗證和鞏固作用，又要照顧到對學生設計、科研和創新能力的培養，從而激發學生做實驗的興趣和熱情。因此，可以把實驗教學內容由簡單到復雜、由淺到深、由分散到系統地加以重組，使得實驗教學內容具備驗證性、設計性、綜合性和創新性等多層次化的特點。

驗證性實驗主要是生態學領域內的經典實驗，實驗的目的是讓學生在掌握基本實驗技能、熟悉實驗儀器，學會實驗方法，同時也鞏固學過的理論知識。比如植物群落樣方調查、生態因子的測定等實驗項目均屬于驗證性實驗。此類實驗學生在教師的指導下按要求完成規定的實驗內容，完成數據的分析與處理工作并撰寫實驗報告，從而為綜合實驗打下良好的技能基礎。設計性和綜合性實驗是在學生掌握實驗基本技能的基礎上，教師布置實驗任務、實驗要求和注意事項，學生在教師的指導下自己完成實驗設計和操作，最后學生根據實驗結果獨立分析問題，得出結論。這類實驗具有很強的綜合性和靈活性，能充分發揮學生的主觀能動性，培養學生的動手和獨立思考的能力。創新性實驗是生態學實驗課程教學的延伸和拓展，由學生查閱文獻，自己設計實驗方案，開展科學研究，最后撰寫實驗報告或研究論文。這類實驗更能培養學生應用生態學理論解決實際問題的能力，并能使學生得到科學研究的初步訓練，為其今后從事科研工作奠定較好的基礎。

三、重視野外考察的實驗教學環節

生態學實驗教學內容包括室內生態學實驗和野外調查兩個部分。通過大量的野外實地考察不僅使學生能全面了解自然界，認識生態學看待問題的角度和方法，還能鞏固學生所學的基本理論，掌握野外基本的研究方法和實踐技能力，培養學生的科研創新能力[3]。例如，群落物種多樣性分析，理論課上完后，學生可能感覺比較抽象難懂。然而，通過野外實地調查，隨機設置一定數量的植物樣方，然后統計每個樣方中的物種數及每個物種的個體數，從而可以清楚地了解到辛普森多樣性指數和香農維納多樣性指數的區別與內涵。可見，野外考察可極大地提高學生對專業課程的興趣和積極性，同時也培養學生從事生態學野外調查的基本能力。另外，為了滿足野外考察的需求，高校必須建立專門的野外實習基地，為學生開展一系列的生態學實踐訓練提供堅實的保障。

四、完善實驗考核評價體系

目前，生態學實驗教學主要以實驗報告和實驗考核成績作為考核評價依據。由于學生在實驗中多以組進行，因此，實驗報告很難反映每個學生的設計思路和其動手實踐能力。另外，還容易造成學生抄襲數據和報告的情況，極大地影響了學生做實驗的積極性。因此，實驗成績的考核和評價必須與學生的綜合能力相結合。采用多元化的考核方式，更有助于全方位評價學生綜合能力。在實際操作中，我們可以將報告與考試、設計與操作、理論與實踐、開卷與閉卷等多種形式的考核方式結合。例如，對于生態學的基本理論和概念可以閉卷考核，而基本實驗操作技能和儀器設備的使用采用考查的形式，實驗設計和操作程序可采用考試的方式，教師重點考核的是學生的理論聯系實際的能力以及創新的能力，最終通過考查和考試的形式全面而合理地評價學生的成績。完善的考核評價體系可以培養學生對實驗以外的專業知識的復習和綜合運用能力，促進學生科學思維的形成和科研、創新等綜合素質的提高。

參考文獻：

[1]王昭榮，曾衛東，魯興萌.改革實驗教學及管理模式，培養創新型本科人才[J].高等理科教育，2007，（1）：63-65.

[2]陳書濤，胡正華，肖瓊，姚祁芳.關于生態學實驗教學改革的探索[J].氣象教育與科技，2008，（3-4）：16-19.

[3]胡小梅，劉高峰，李中文.生態學實驗教學改革探索與實踐[J].井岡山醫專學報，2006，8（1）：14-15.

基金項目：廣西師范學院博士科研啟動基金項目（20110189）

作者簡介：張忠華（1981-），女，安徽六安人，副教授，博士，碩士生導師，研究方向為植被生態學。

通訊作者：胡剛（1981-），男，安徽合肥人，博士，研究方向為植物生態學。