生物學野外實習教學體系的構建

王國強, 丁 平, 傅承新, 楊萬喜, 于明堅,楊衛(wèi)軍, 徐 馳, 褚建君, 張雪洪, 喬守怡

(1.浙江大學 生命科學學院， 浙江 杭州 310058； 2.南京大學 生命科學學院， 江蘇 南京 210093；3.上海交通大學 生命科學技術學院， 上海 200030； 4.復旦大學 生命科學學院， 上海 200433)

0 引 言

浙江臨安天目山國家級自然保護區(qū)(簡稱天目山)擁有華東地區(qū)典型的森林生態(tài)系統(tǒng)和動植物區(qū)系[1]，浙江淳安千島湖國家森林公園(簡稱千島湖)具有全球典型的片段化森林生態(tài)系統(tǒng)，浙江舟山朱家尖濱海濕地(簡稱朱家尖)則有著我國東部沿海典型的濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)。以森林生態(tài)系統(tǒng)與濱海潮間帶濕地生態(tài)系統(tǒng)為平臺，開展“山地”與“海濱”相結合的野外實習，讓學生真實走進人為干擾對生態(tài)系統(tǒng)與生物多樣性影響的野外大課堂，了解亞熱帶典型森林和濱海潮間帶生物多樣性，熟悉區(qū)域典型生態(tài)系統(tǒng)包括森林生態(tài)系統(tǒng)、濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)和人工濕地生態(tài)系統(tǒng)的特點，從而進一步了解生物與環(huán)境之間復雜關系。

浙江大學、復旦大學、南京大學、南京師范大學、南京農業(yè)大學、上海交通大學6所高校(簡稱華東6校)生物學野外實習教學團隊，以天目山、千島湖和朱家尖3個生物學野外實習基地為整體，進行野外實習基地建設和開展野外實習教學活動，探索構建新型生物學野外實習教學體系[2]。

1 生物學野外實習教學體系的探索

1.1 傳統(tǒng)生物學野外實習教學體系

野外實習是高校生物學專業(yè)教學活動中的一個重要環(huán)節(jié)，它不僅可以驗證和鞏固書本知識，而且還可以發(fā)揮學生學習的主動性，激發(fā)學生學習的興趣和創(chuàng)造力，使學生掌握科學研究的基本范式和方法，培養(yǎng)學生的科學思維、研究能力、團隊精神和協(xié)作意識[3-6]。長期以來，國內高校生物學專業(yè)普遍將野外實習作為某門課程的一個教學環(huán)節(jié)，簡單地以植物學、動物學、生態(tài)學等單一課程的形式開展野外實習教學活動[7]。雖然近幾年不少高校也開始將野外實習作為學分課程，增加野外實習內容，開展綜合性實習探索，但多數(shù)高校還是將野外實習看作某門課程課堂教學的補充和鞏固課堂教學知識的手段，并以鞏固理論知識作為野外實習教學的目的(見圖1)。

圖1 傳統(tǒng)生物學野外實習教學體系框圖

1.2 新型生物學野外實習教學體系

自2003年以來，浙江大學通過生物學理科基地本科教育的國際化建設，學習國際一流大學野外實習的先進理念和教學方法，開設國際合作的野外生物學課程[8]，探索構建新型生物學野外實習教學體系。所謂野外生物學課程(Field Biology Courses)，是指在校園之外、以野外研究站或野外實習基地為依托，以小班為單位，結合野外實踐開展教學活動的大學學分課程(Credit Courses)。2005～2007年浙江大學與加拿大女皇大學合作，聯(lián)合在長三角太湖周圍開設“人類活動對水環(huán)境的影響”的野外生物學課程；2008～2010年浙江大學與美國北卡州立大學和哈佛大學合作，聯(lián)合在天目山和千島湖等地，開設“東亞植物與北美植物比較學習”的野外生物學課程。自2005年以來先后有30多位加拿大學生、40多位美國學生和上百位中國學生參加了這些課程的學習。野外生物學課程均采用全英語教學，學生受益匪淺。通過國際合作的野外生物學課程建設，進一步提升了人才培養(yǎng)的質量，為推進本科教育國際化進程和開拓學生國際視野打下了良好的基礎。

2011年8月浙江大學組織24位學生到美麗寶島臺灣，開展了為期2周的“生物學野外實習”課程學習。在浙江大學和東華大學、東海大學、臺灣大學老師的共同指導下，先后到福山植物園、太魯閣國家公園、臺灣林試所蓮華池研究中心、墾丁國家公園和南仁山，進行了植物、動物和生態(tài)學的綜合野外實習，并參觀了太魯閣國家公園的綠水地質館、集集特有生物中心、臺中科學博物館、地震紀念館等。“生物學野外實習”課程內容豐富，使學生們獲得了平時課堂上無法學到的生物學知識和野外生物學研究能力，了解了大自然豐富多彩的另一面，體會到人類保護地球生態(tài)和環(huán)境的重要性[9]。

通過近十年來與國際一流大學和海峽兩岸大學聯(lián)合進行野外實習的實踐，我們認為：高校生物學專業(yè)在野外實習教學活動中，首先要改變野外實習單純是某門“課程教學的重要環(huán)節(jié)”的傳統(tǒng)理念，樹立野外實習是生物學專業(yè)“課程體系的重要組成部分”和“學生科學素養(yǎng)與能力培養(yǎng)的重要手段”的新理念；要改變在野外實習教學活動中簡單“增加實習內容”的傳統(tǒng)方法，采用以野外研究站或野外實習基地為依托，“開設各種野外生物學課程”，并將這些課程作為獨立的課程進行內容設計，“增加探究的科學問題”作為培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)與創(chuàng)新能力的新方法；其次還可以通過“面向全國生物學理科基地開放實習”、“與國際一流大學和海峽兩岸大學聯(lián)合開設野外生物學課程”和“以問題為先導的課程性與研究型實習”等的新手段，完成一些在校園課堂內難以完成的課程教學任務與目標，構建新型生物學野外實習教學體系，實現(xiàn)培養(yǎng)有廣闊宏觀生物學視野的一流生物學理科人才目標(見圖2)。

圖2 新型生物學野外實習教學體系框圖

2 生物學野外實習教學體系的實踐

2.1 面向全國生物學理科基地開放實習

華東6校野外實習教學團隊在“山地—海濱”為特色的野外實習基地建設中，以天目山、千島湖和朱家尖3個生物學野外實習基地為整體，每年舉辦1次有60名左右學生參加的以野外生物學課程新體系為框架，以綜合性、課程性與研究型相結合為模式的開放實習。開放實習時間分為三個階段(見圖3)：第一階段為綜合性野外實習階段。內容包括植物學、動物學和微生物學的野外實習，并為第二階段的實習做好必要的基礎知識與研究型實習選題準備；第二階段為課程性與研究型實習階段。根據(jù)學生的專業(yè)與科學問題興趣分成兩個實習小班(千島湖和朱家尖各一個班)進行該階段的實習。實習內容包括森林生態(tài)學、潮間帶生態(tài)學、保護生物學等，在每個實習基地分別開設1或2門野外生物學課程。同時，學生以小組為單位根據(jù)各自的興趣從預設的一系列野外實習研究性項目中選題，開展研究型實習；第三階段為撰寫實習報告、交流與總結階段。所有學生在結束第二階段的實習任務后，集中進行整理實習筆記，撰寫實習報告，分組討論；召開全體師生實習總結會，各實習小組學生代表交流實習體會與收獲，實習指導教師綜合講評。

圖3 面向全國生物學理科基地開放實習框圖

2008年浙江大學、復旦大學、南京大學、南京師范大學和南京農業(yè)大學5校已有550余名學生和40余名教師參加了天目山生物學野外實習[2，10]；2009年和2010年又有近20個生物學理科基地高校的220名師生參加了天目山生物學野外實習。同時，華東地區(qū)20余個非生物學理科基地學校約有4 500余人分期分批參加了天目山生物學野外實習，共享生物學理科基地建設條件。2012年華東6校和臺灣東華大學師生共計80多人，參加了天目山、千島湖和朱家尖3個生物學野外實習。從2013年開始以天目山、千島湖和朱家尖3個生物學野外實習基地為整體，面向全國生物學理科基地開放，并逐步輻射到其他非生物學理科基地學校。通過全國各高校聯(lián)合的生物學野外實習，特別是面向全國生物學理科基地開放實習，對于提高學生的廣闊視野、增加學生間的互相交流、深化各高校間的野外實習教學改革等方面具有重要意義。

2.2 與國際一流大學和海峽兩岸大學聯(lián)合開設野外生物學課程

華東6校野外實習教學團隊在“山地—海濱”為特色的野外實習基地建設中，在浙江大學現(xiàn)有國際聯(lián)合課程建設的基礎上，建立一個全英語教學、面向華東6校、國際化的野外生物學課程體系。具體采取外方學生來本野外實習基地(與中方學生共同組成小班)實習，或中方學生去外方實習的方式進行。學生名額根據(jù)中外學生1∶1的原則。2012～2014年具體開設下述野外生物學課程：

(1) 與美國北卡州立大學、哈佛大學和威斯康星大學合作，聯(lián)合開設《東亞-北美間斷分布生物的比較學習與研究》的野外生物學課程，讓學生從地球大環(huán)境背景中去認識自然、研究生物。

(2) 與我國臺灣大學、臺灣東海大學和臺灣東華大學合作，共同開設《生物群落區(qū)域分異和動態(tài)變化》的群落生態(tài)野外生物學課程，使學生掌握生態(tài)和環(huán)境的現(xiàn)狀、演變規(guī)律以及生境喪失對生物多樣性的影響。

(3) 與加拿大女皇大學和阿爾伯塔大學合作，聯(lián)合開設《人類活動對環(huán)境的影響》的生態(tài)學野外生物學課程，提高學生對人類生存的今天、明天和未來危機的認識。

具有全球化視野的生物科學學習是現(xiàn)代生命科學學習的重要環(huán)節(jié)。通過與國際一流大學和海峽兩岸大學生物科學各專業(yè)的合作，開設與生命起源與進化、生物資源利用和保護、生態(tài)和環(huán)境變化及其影響因素密切相關的國際聯(lián)合課程，培養(yǎng)學生生命科學的全球觀和自然生態(tài)系統(tǒng)的整體觀[11]。

2.3 以問題為先導的課程性與研究型實習

華東6校野外實習教學團隊在“山地—海濱”為特色的野外實習基地建設中，圍繞森林生態(tài)系統(tǒng)和濱海潮間帶生態(tài)系統(tǒng)的物種多樣性，生態(tài)系統(tǒng)與群落格局與過程，以及生境片段化對生物群落的影響等科學問題，設置相關主題與內容，開展以問題為先導的課程性與研究型實習。尤其是以千島湖陸橋島嶼為研究平臺，圍繞生物多樣性與生境片段化問題開展研究型實習更具特色。

課程性與研究型實習主要以生態(tài)學為主，內容包括森林生態(tài)學、潮間帶生態(tài)學、保護生物學等。在千島湖實習基地開設“野外生態(tài)學”課程，在朱家尖實習基地開設“潮間帶生態(tài)學”課程[12]。學生以小組為單位(每2～5名學生為一小組)，根據(jù)各自的興趣從預設的一系列野外實習研究性項目中選題，開展課程性與研究型實習[13]。參加實習的學生在報名的同時，注明擬參加第二階段實習的首選地點和選題(可選2或3題)。根據(jù)報名時間先后、選題和學校等各方面因素，確定學生第二階段實習的地點、最終分組與選題。每位學生在收到選題確定通知后，可進行課程性與研究型實習的前期準備工作，包括文獻的查閱和研究初步方案的制定等。2012年7月華東6校課程性與研究型實習學生選題為：

(1) 千島湖實習基地10個課題：

① 生境片段化對兩型花柱植物的繁育系統(tǒng)影響;

② 千島湖不同島嶼蟲媒植物調查與比較研究;

③ 不同植被類型的群落空間結構和葉面積指數(shù)及其差異;

④ 不同群落類型的木本植物種類組成和物種多樣性及其差異;

⑤ 不同群落類型中的樹木年輪寬度分析;

⑥ 不同群落類型中代表性種群年齡結構分析;

⑦ 不同群落類型中地表凋落物的組成、結構和持水量分析;

⑧ 島嶼空間特征(如面積、隔離度、形狀等)對植物物種豐富度的影響;

⑨ 不同植被類型鳥類群落物種多樣性與組成特征;

⑩ 千島湖島嶼面積對鳥類物種豐富度的影響。

(2) 朱家尖實習基地5個課題：

① 朱家尖巖相潮間帶藤壺群落空間結構;

② 朱家尖巖相潮間帶軟體動物的垂直分布特征;

③ 朱家尖大沙里沙灘動物區(qū)系;

④ 朱家尖月岙泥涂動物區(qū)系及生活習性;

⑤ 朱家尖潮間帶三種典型生境群落比較。

以問題為先導的課程性與研究型實習，不僅對于培養(yǎng)學生的科學思維和研究能力，使學生掌握科學研究的基本范式和方法具有重要意義，而且對于學生了解生態(tài)系統(tǒng)與群落的基本格局與過程，以及人類干擾對生物多樣性的影響等科學問題具有重要意義。

3 華東6校生物學野外實習的思考

3.1 實習成效

華東6校生物學野外實習教學團隊，以天目山、千島湖和朱家尖3個生物學野外實習基地為整體，進行野外實習基地建設和開展野外實習教學活動，取得了很好的實習成效。參加野外實習的學生通過認真獨立完成實習作業(yè)、標本制作和匯報材料，結合野外考察，從多角度對實習內容進行引申和歸納總結，對生物性狀和分布特征等科學問題進行深入的思考，從而激發(fā)了學生的學習研究興趣，達到了良好的教學效果。正如上海交通大學生命科學技術學院常務副院長張雪洪教授在2012年度總結中寫到：在歷經(jīng)20天的野外實習過程中，我們的學生取得了可喜的成績與進步。不僅提升了我們學生的興趣和能力，并對高尚人格的養(yǎng)成，是一個難得的歷練。主要表現(xiàn)在以下三方面：

(1) 野外實習本身，不僅讓學生認知了植物、動物和真菌，觀察了生物群落的結構特征，而且使學生初步掌握了野外工作的一些操作技能。尤其是野外生物多樣性和群落研究的若干方法，是學生在課堂教學中所鮮有體會的。

(2) 鍛煉了學生刻苦耐勞的精神。連續(xù)近20天的野外生活、學習。不僅白天需要跋山涉水，晚間還要聽講座、制作標本等。密集的學習任務，相對艱苦的生活環(huán)境，鍛煉了學生，使他們體會到工作的嚴肅性。

(3) 通過交流，增強了學生的協(xié)作意識。許多實習內容，是分小組，依靠集體的力量來完成的。在這過程中，學生不僅通過對兄弟學校學生的溝通、交流，開闊了眼界，還培養(yǎng)了自己的協(xié)作意識。

3.2 實習改革與建議

3.2.1進一步豐富實習內容

增加微生物生態(tài)實習的專題內容。可酌情增加水生態(tài)系統(tǒng)實習的相關內容[10]；可考慮增加其他實習對象，如農田生態(tài)系統(tǒng)、城市化梯度上生態(tài)系統(tǒng)差異、森林經(jīng)營活動下的生態(tài)系統(tǒng)等，增強學生對人類—自然耦合作用下生物與生態(tài)系統(tǒng)特征的理解。

加強實習后續(xù)培養(yǎng)。鼓勵學生將微觀生命現(xiàn)象與野外實習獲得的感性認識與觀察體會想結合,在實習結束后就感興趣的內容深入開展研究，條件成熟時鼓勵學生撰寫論文并投稿；鼓勵大學生自主選題，在各校創(chuàng)新訓練計劃的支持下，開展相關研究與學習[14]。

做好理論知識與社會應用需求的平衡。考慮在實習中適當加入當前就業(yè)需求的相關技能，如森林資源調查、濕地資源調查、環(huán)境監(jiān)測等具體工作的技能。

3.2.2加大實習經(jīng)費投入

隨著當前物價的逐年上漲，學生的吃住、交通、門票等費用也相應增加。其次，隨著實習內容的添加，實習時間的縮短，在實習的手段和實習器材上也需要隨之更新。以測定樹高為例，采用目測法，成本最低，但是誤差極大；采用拉桿式測高器，費時費力，誤差較小，成本適中；采用全仗儀，測量精準，但是該儀器價格較高。再比如，實習時需要向學生集中講解昆蟲的采集步驟、臘葉標本的制作方法，這些內容一般安排在晚上或雨天進行，教師講解時需要投影儀。因此，為更好地開展和順利完成野外實習教學任務，加大野外實習經(jīng)費的投入無疑顯得非常必要和十分迫切。

4 結 語

通過生物學野外實習教學體系的探索與實踐，學習國際一流大學和海峽兩岸大學野外實習的先進理念、教學方法和教學手段，提高了學生野外實踐和解決實際問題的能力，培養(yǎng)了學生的科學思維、研究能力和國際視野，使學生能掌握科學研究的基本范式和方法。華東6校野外實習教學團隊，在“山地—海濱”為特色的野外實習基地建設中，鼓勵華東地區(qū)生物學理科基地校際間資源共享[15]，發(fā)揮地區(qū)經(jīng)濟發(fā)達優(yōu)勢和生物學理科基地院校間的優(yōu)勢互補，實現(xiàn)了培養(yǎng)有廣闊宏觀生物學視野的一流生物學理科人才的目標。

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