基于生物學野外綜合實習的“拔尖人才”科研素質培養

劉成柏, 許 月, 李全順, 韓 璐, 邢 述, 關樹文

(吉林大學 生命科學學院, 吉林 長春 130012)

通信作者:關樹文(1976—),男,吉林省吉林市,博士,副教授,主要從事植物生物學研究.

基于生物學野外綜合實習的“拔尖人才”科研素質培養

劉成柏, 許 月, 李全順, 韓 璐, 邢 述, 關樹文

(吉林大學 生命科學學院, 吉林 長春 130012)

構建基于生物學野外綜合實習的科研綜合訓練體系,不僅促進了學生進一步樹立人與自然和諧發展的科研情操,提高了學生獲取知識的能力,更重要的是培養學生探尋科學問題的興趣,以及調查研究、分析與解決問題、創新與批判性思維的綜合科研素養與科研能力,為在本學科領域從事科學研究打下良好的基礎。

生物學；野外實習；科研素質；拔尖人才；培養模式

生命科學人才培養發展的趨勢正由原來的重微觀、輕宏觀逐漸轉向微觀宏觀并重[1]。生物學野外綜合實習正是將宏觀與微觀相連接,培養理論聯系實際并熟練掌握生物學的基礎知識和基本技能,形成綜合生命科學素養,提高綜合素質和能力的重要環節[2]。傳統的生物學野外實習多為生物標本的采集制作、常見物種的識別等,內容和形式相對單一[3]。隨著國家生物多樣性和物種保護等政策的完善以及意識的提高,以標本采集為主的方式不再適合野外實習。自2009年教育部“拔尖計劃”實施以來,生命科學人才培養的質量和社會需求不斷提升,生物學野外綜合實習作為生命科學人才培養的重要實踐教學環節,其教學模式與培養方式亟待改革。

1 生物學野外綜合實習科研訓練體系的改革思路

以“拔尖人才”培養為目標,以提升科研綜合素質為重點,以改革野外綜合實習內容、方法和考核機制為途徑,構建點線面結合、綜合知識技能學習與專題科研訓練項目相結合的生物學野外綜合實習體系,使學生掌握科學研究的基本范式和方法,培養學生的科學思維、研究能力、團隊精神和協作意識[4-7]。其改革思路包括2個方面:從橫向上來說,將生物學傳統野外實習中的采集、認知、分類等經典項目與實習全程中的科研專題訓練、檢索表制作、科研記錄、電子標本制作、實習前綜合資料查閱、實習結束前的分組總結、匯報和師生討論以及實習后的科研論文寫作、研究項目申請等相結合,進而將實習全程中的知識面與綜合技能、科研思路與方法相結合,構建生物學野外實習過程中的科研綜合訓練體系；從縱向上看,“生物學野外綜合實習”實踐課程設置于大二學年的暑假,因而可將實習中的科研課題、專題訓練以大一年級的“植物生物學實驗”中的“設計實驗”為先導,鼓勵學生返校后以實習中的科研課題為內容開展后續研究,并與大三年級的“大創計劃”相結合,部分課題還可與大四年級的畢業論文相結合,構建貫穿大學4年的科研綜合訓練體系,逐步提升學生的綜合科研素養。

2 構建“3個銜接、1個貫穿”的生物學野外實習科研訓練內容體系

野外綜合實習內容體系的建立,是保證科研訓練效果的重點[8-10]。為此,從改革傳統野外實習模式入手,建立了“3個銜接、1個貫穿”的野外綜合實習科研訓練內容體系(見圖1)。即加強了野外實習與實驗內容相銜接、與大學生創新實踐活動相銜接、與科研課題相銜接,將科研訓練貫穿大學4年的全過程。

圖1 生物學綜合實習科研訓練體系模塊

該體系有以下特點:第一,通過相關課程的設計實驗,為野外實習科研課題的開展奠定前期基礎；第二,實習前學生自主選擇教師提供的科研課題或自擬創新課題,進行文獻查閱、資料準備和方案設計,實習過程中以小組為單位開展野外調研實習和課題研究；第三,實習結束后,學生進入教師科研實驗室繼續開展實習科研課題的深入研究,也可與研究創新實驗、本科生畢業論文及未來碩士論文的研究相結合；第四,鼓勵學生實習科研成果參加大學生“挑戰杯”、生命科學創新實驗大賽等各級學科競賽。通過基于生物學野外實習4年不間斷的綜合科研訓練,逐步強化學生的基本科研能力和綜合科研素質的培養。

3 建立適合科研訓練的野外綜合實習教學方法

生物學野外實習已不再是單純的理論教學和實驗教學的延續,而是注重開闊學生的視野、鍛煉學生獨立從事生物學野外工作及獨立進行專題研究的能力[11-14]。為此,從標本采集、檢索表繪制、專題研究,到科研記錄、總結研討、論文撰寫等設計融科研訓練要素的野外實習教學技術路線與教學方法。

3.1傳統植物標本采集與電子、微體標本采集綜合訓練

在指導學生進行傳統的標本采集、標本制作的基礎上,進一步開展圖片標本的采集整理,即以照片的形式記錄標本的生境、形態、結構等信息,除此以外,還嘗試開展孢粉等微體標本的采集整理。最后對野外實習所搜集的各類型標本進行綜合整理、歸類,構建實物標本、圖片標本和微體標本3個標本庫,大大豐富了標本資料。特別是通過微體標本的采集和整理,為進一步的顯微結構分類和分子系統學分類提供了有價值的標本資料。這一改革,鍛煉了學生的科研材料搜集整理能力,為今后的科學研究工作奠定了扎實的基礎。

3.2 植物檢索表編制訓練

在訓練學生掌握使用植物檢索表鑒定植物標本的方法基礎之上,進一步要求學生針對某一個科編制該科所搜集標本的檢索表。這一改革對學生的分類鑒定能力提出了更高的要求,不僅使學生能夠更加熟練地掌握分類鑒定的知識和技能,同時也培養了學生的科研信息收集、整理和分析能力。

3.3 科研課題、專題訓練

科研課題與專題訓練是以培養學生科研實踐能力為目標,建立起科研訓練與野外調研相結合、教師設定題目與學生自擬題目相結合、野外科研課題與實驗室研究課題相結合的科研訓練流程。實習前,由教師提出課題或專題,學生根據興趣選擇或自擬題目,學生自主組建實習科研小組,完成文獻及資料查閱、調查研究方案設計和方案論證；實習中,在教師的指導下,按照研究計劃進行實地考察、記錄或采集、數據處理、資料整理、撰寫總結報告或研究論文、參加總結匯報；實習結束后,學生根據野外實習課題內容進入指導教師的實驗室繼續開展科研工作。這一訓練對激發學生的科研興趣、調動學習積極性和主動性、培養宏觀與微觀結合實踐能力、創新精神和合作意識起到了重要的作用。近兩年,以實習小組為單位開展了14項科研課題研究,其中6項獲批國家級大創訓練計劃項目，1項教育部博士點立項。

3.4 科研記錄訓練

野外綜合實習科研記錄訓練分現場記錄和歸納總結兩個部分?，F場記錄要求客觀性、全面性和原始性,除了規定記錄的項目外,學生還可以根據具體情況增加項目,培養學生細心觀察、動腦分析、及時記錄的習慣和實事求是的品質；歸納總結部分則要求學生對現場記錄進行整理和補充,并對成功的經驗和失敗的教訓進行總結,培養學生嚴謹的科學思維、自我管理能力和分析解決問題的能力。

3.5 實習總結研討及實習論文寫作訓練

在野外實習的最后階段,召開實習總結匯報會,要求學生以實習小組為單位,對選題、研究過程、研究結果、研究成果、心得體會及未來工作思路等進行交流。交流過程中師生討論、教師點評,進一步加強學生對課題的理解與認識。同時學生利用假期時間完成個人的實習總結報告以及實習論文。通過匯報總結和科研論文寫作,不僅培養了學生挖掘科學問題、綜合研究與分析解決問題、團隊協作等基本科研能力,而且全方位提升了學生多角度思考科學問題、科學創新與批判性思維的綜合素質。

4 建立生物學野外綜合實習科研訓練考核評價體系

根據生物學野外綜合實習的教學內容及教學方式的改革,結合影響實習成績的各項因素,在傳統物種認知考核的基礎之上,制定了引導學生科研素質訓練的考核評價體系。該體系包括生物物種認知及分類、科研課題研究、實習習慣與安全、專項(特長)實習等考核模塊見表1。

表1 生物學野外綜合實習考核評價體系

在特長(專項)實習考核模塊中設置了5類特長(專項)技能實習考核項目,旨在考核學生實習全程中的知識面、綜合技能、綜合素質、團隊合作等,促進學生全面發展(見表2)。通過實習考核內容和方式的改革,對增加學生探索大自然的熱情、養成良好的科研品質、提升綜合素質起到了導向作用。

表2 特長(專項)實習評價體系

5 結語

生物學野外綜合實習是生物學專業學生培養的重要組成部分,是提高學生綜合素質和生命科學素養以及創新意識與能力的一個重要環節,多年來發揮著課堂和實驗教學所不可替代的作用。傳統的野外實習教學模式,僅僅著眼于物種認知、標本制作、記憶訓練、野外生存等點或線上素質的培養,而無法實現對學生科研綜合能力的培養。我院在“拔尖學生”培養方面,構建了點線面結合、綜合知識技能學習與專題科研訓練項目相結合的生物學野外實習科研綜合訓練體系,進一步樹立人與自然和諧發展的科研情操,提高學生獲取知識的能力,通過綜合性的科研訓練,著重培養學生的綜合科研素養與科研能力,為在本學科領域繼續從事科學研究打下良好的基礎。

References)

[1] 皮妍,林娟,朱厚澤，等. 野外實習與生命科學學科人才的培養[J].實驗室研究與探索,2011,30(4):138-140.

[2] 趙曦,劉耀林,劉艷芳，等. 綜合性大學野外實踐教學模式初探：以武漢大學廬山地理野外綜合實習為例[J]. 高等理科教育,2008,79(3):121-124.

[3] 邱霓,鄭芷青.羅浮山野外實踐教學基地的建設與啟示[J].實驗技術與管理,2012,29(1):134-139.

[4] 苗芳,姜在民,程金鳳.植物學野外實習改革與實踐[J].生物學雜志,2012,29(1):108-110.

[5] 馮虎元,張立勛.蘭州大學生物學野外實習[J].高校生物學教學研究(電子版) ,2012,2(2) : 58-59.

[6] 馮富娟,邱兆文,穆立薔，等.植物學野外實習教學方法的創新[J].實驗技術與管理,2010,27(11):155-161.

[7] 席嘉賓,廖文波,凡強.植物學野外實習教學中存在的問題與改進措施[J].中國校外教育(上旬刊) ,2012(6):88-89.

[8] 紀寶玉,裴莉昕,陳隨清，等.提高藥用植物學野外教學質量的方法學研究[J].藥學教育,2011,27(6):54-56.

[9] 阿里穆斯, 張淑萍, 沈光濤.生態學野外實踐教學新模式探究[J].實驗技術與管理,2009,26(3):139-141.

[10] 馮志國,黃斌.生物學野外實習與大學生創新能力的培養[J].陜西教育(高教),2010(增刊1):248.

[11] 張海軍, 張淑蘭, 許龍，等.生物科學專業植物學野外實習教學模式體系構建[J].實驗技術與管理,2010,27(12):188-193.

[12] 徐勤松,戴傳超,路遙，等. 基于創新能力培養的植物學野外實習模塊構建[J].實驗科學與技術,2016,14(1):171-173.

[13] 王國強,蔣德安,喬守怡，等.生物學野外實習的探索與實踐[J].中國大學教學,2010(6):81-82.

[14] 馮虎元,牛炳濤,張立勛，等.生物學野外實習中學生綜合素質培養的探索與實踐:以蘭州大學生物學野外實習為例[J].高等理工教育,2013(3):95-97.

Cultivation of scientific research quality of top-notch talents based on biology field comprehensive practice

Liu Chengbai, Xu Yue, Li Quanshun, Han Lu, Xing Shu, Guan Shuwen

(School of Life Sciences, Jilin University, Changchun 130012, China)

The establishment of a comprehensive scientific research training system based on the biology field comprehensive practice promotes the students to further establish their research sentiment of the harmonious development between the human and the nature, and improve their ability to acquire knowledge. What is more important is to cultivate the students’ interest in scientific research, enhance their ability to analyze and solve problems, and improve their comprehensive scientific research quality,and their innovative and critical thinking, which will lay a good foundation for their scientific research in this discipline.

biology; field practice; scientific research quality; top-notch talents; training mode

G649.21;G642.44

: A

: 1002-4956(2017)09-0012-04

2017-03-20

教育部“基礎學科拔尖學生培養試驗計劃”項目(2009),吉林大學2013年度教育教學改革研究重點項目(2013020)

劉成柏(1977—), 男,吉林省吉林市,博士,副研究員,主要從事教學管理研究

E-mail:liuchengbai@jlu.edu.cn

E-mail:guanshuwen@jlu.edu.cn

10.16791/j.cnki.sjg.2017.09.004