基于科研能力培養(yǎng)的動(dòng)物學(xué)教學(xué)改革與實(shí)踐

江廷磊， 宋傳濤， 吳 慧， 王 詠， 馮 江1,

(1. 東北師范大學(xué) 環(huán)境學(xué)院 吉林省動(dòng)物資源保護(hù)與利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 長春 130017;2. 東北師范大學(xué) 國家級(jí)生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心， 長春 130017; 3. 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué) 動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院， 長春 130018)

2017年，中國共產(chǎn)黨將建設(shè)社會(huì)主義生態(tài)文明寫入黨章，標(biāo)志著黨和人民建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)的決心。在此新形勢下，動(dòng)物學(xué)教學(xué)如何適應(yīng)國家和人民的需求，培養(yǎng)具有較強(qiáng)科研能力的人才投身到物種的保護(hù)中，已成為高校動(dòng)物學(xué)教師迫切需要思考的問題。為了讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到動(dòng)物學(xué)的重要性，提高學(xué)習(xí)興趣，掌握專業(yè)技能，本文將對(duì)當(dāng)前動(dòng)物學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行分析，結(jié)合8年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，從動(dòng)物學(xué)理論課程、實(shí)驗(yàn)教學(xué)和野外實(shí)習(xí)3方面進(jìn)行改革探索。

1 動(dòng)物學(xué)教學(xué)存在的問題

1.1 課程設(shè)置的問題

10年以前，師范類院校的動(dòng)物學(xué)教學(xué)內(nèi)容通常包括理論、實(shí)驗(yàn)和實(shí)習(xí)，而綜合類院校通常包括理論和實(shí)驗(yàn)。現(xiàn)今，很多高校對(duì)動(dòng)物學(xué)課程設(shè)置進(jìn)行改革，例如東北師范大學(xué)將實(shí)驗(yàn)和實(shí)習(xí)單獨(dú)設(shè)課，體現(xiàn)了國家和學(xué)校對(duì)實(shí)踐教學(xué)的重視，也反映了學(xué)校嘗試提高學(xué)生科研能力的決心。獨(dú)立設(shè)課前，學(xué)生的成績主要由理論和實(shí)驗(yàn)，或理論和實(shí)習(xí)共同組成，各占一定比例。獨(dú)立設(shè)課后，每個(gè)課程的考核有自己的側(cè)重和方式，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，提升了教學(xué)效果。

1.2 教學(xué)內(nèi)容與課時(shí)縮減之間的矛盾

動(dòng)物門類眾多，內(nèi)容龐雜，需要記憶的知識(shí)點(diǎn)較多，這種純理論教學(xué)顯得比較枯燥，容易使學(xué)生厭學(xué)[3]。近年來，在拓寬專業(yè)口徑和新興學(xué)科的發(fā)展下，基礎(chǔ)課課時(shí)被大幅壓縮。以東北師范大學(xué)環(huán)境學(xué)院為例，環(huán)境科學(xué)和生態(tài)學(xué)專業(yè)的動(dòng)物學(xué)課時(shí)由原來的80學(xué)時(shí)分別壓縮到45和27學(xué)時(shí)。鑒于此，內(nèi)容繁多和學(xué)時(shí)縮減產(chǎn)生了矛盾。如何在40個(gè)學(xué)時(shí)之內(nèi)，讓學(xué)生系統(tǒng)地把握動(dòng)物學(xué)知識(shí)，是高校每個(gè)動(dòng)物學(xué)教師需要思考的問題。

1.3 教學(xué)方式與手段

近年來，雖然高校教學(xué)改革力度逐漸增大，但動(dòng)物學(xué)的教學(xué)方式，尤其是理論課的教學(xué)方式依然以填鴨式教學(xué)模式為主。這使學(xué)生處于被動(dòng)狀態(tài)，缺乏獨(dú)立思考[3]。很多高校主要通過幻燈片等直觀的手段授課，但部分高校教師依然以板書和繪圖(或掛圖)為主。這些傳統(tǒng)的教學(xué)手段讓學(xué)生感覺課程內(nèi)容過于枯燥或抽象，從而導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性不高。

1.4 實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題

首先，動(dòng)物學(xué)實(shí)驗(yàn)單獨(dú)設(shè)課，增加了教師的工作量。但動(dòng)物學(xué)相關(guān)專業(yè)畢業(yè)的研究生相對(duì)較少，導(dǎo)致師資力量缺乏。其次，由于新興學(xué)科的不斷出現(xiàn)，動(dòng)物學(xué)實(shí)驗(yàn)不僅課時(shí)大幅減少，學(xué)校投入的經(jīng)費(fèi)也逐漸減少[4]。第三，動(dòng)物學(xué)實(shí)驗(yàn)主要以演示性和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，而創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)較少。最后，考核方式單一，主要以實(shí)驗(yàn)報(bào)告和出勤率給予打分。這些問題的存在不利于學(xué)生科研能力的培養(yǎng)。

1.5 野外實(shí)習(xí)存在的問題

近來，部分高校對(duì)動(dòng)物學(xué)實(shí)習(xí)單獨(dú)設(shè)課，提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，但也面臨一些問題。首先，新興學(xué)科的快速發(fā)展，使學(xué)校投入到實(shí)習(xí)中的經(jīng)費(fèi)逐漸減少，有時(shí)甚至需要教師申請(qǐng)教學(xué)項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)來輔助。這使動(dòng)物學(xué)實(shí)習(xí)時(shí)間縮短，實(shí)習(xí)內(nèi)容減少。第二，實(shí)習(xí)內(nèi)容有待轉(zhuǎn)變和更新。傳統(tǒng)的動(dòng)物學(xué)實(shí)習(xí)主要涉及物種的分類和鑒定。然而，野外實(shí)習(xí)對(duì)動(dòng)物物種的大量采集與物種保護(hù)理念相矛盾。因此，通過先進(jìn)的技術(shù)手段評(píng)估動(dòng)物多樣性，以及增加創(chuàng)新性和研究型實(shí)習(xí)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)動(dòng)物及其環(huán)境的熱愛和興趣，可能是今后動(dòng)物學(xué)野外實(shí)習(xí)的重點(diǎn)。最后，師資不足。現(xiàn)今科班出身的分類人才嚴(yán)重不足，影響了實(shí)習(xí)效果。

2 提高科研能力的動(dòng)物學(xué)教學(xué)改革措施

2.1 優(yōu)化教學(xué)體系

動(dòng)物學(xué)理論課、實(shí)驗(yàn)課和實(shí)習(xí)單獨(dú)設(shè)課，如何統(tǒng)籌安排課程使其有機(jī)結(jié)合，是教學(xué)管理的重要任務(wù)，也需要3個(gè)課程教師之間的溝通。以東北師范大學(xué)環(huán)境學(xué)院為例，動(dòng)物學(xué)相關(guān)課程的教師組成1個(gè)教學(xué)團(tuán)隊(duì)，其中每門課程至少包括2名教師。理論課教師是課程的統(tǒng)籌者，在開學(xué)初制定詳細(xì)的理論、實(shí)驗(yàn)和實(shí)習(xí)計(jì)劃，讓教師彼此了解，使各個(gè)部分有機(jī)銜接，保證良好的教學(xué)秩序和效果。

以主講教師展示研究成果為主，邀請(qǐng)相關(guān)專業(yè)專家講座為輔，及時(shí)發(fā)布信息，定期給開課本科生開展專題講座，言傳身教，通過介紹科研成果、成果取得的心得以及臨床應(yīng)用前景，激發(fā)學(xué)生不斷學(xué)習(xí)，具備發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。例如，有的老師研究方向涉及血吸蟲、肝吸蟲、幽門螺桿菌和人類免疫缺陷病毒等相關(guān)內(nèi)容，在授課過程中加入該部分研究成果內(nèi)容，既不占用學(xué)生多余時(shí)間，又開拓了學(xué)生視野，激發(fā)學(xué)生在已有知識(shí)基礎(chǔ)上質(zhì)疑和探究，而不是被動(dòng)地接收答案，所謂“授人以魚，不如授人以漁”。

2.2 立足專業(yè)基礎(chǔ)，合理調(diào)整教學(xué)內(nèi)容

針對(duì)動(dòng)物學(xué)內(nèi)容較多而課時(shí)縮減這一矛盾，我們對(duì)教學(xué)內(nèi)容適當(dāng)進(jìn)行調(diào)整。以動(dòng)物的演化史為縱向主線，篩選教學(xué)內(nèi)容，重點(diǎn)關(guān)注動(dòng)物在演化過程中進(jìn)步性和關(guān)鍵性生物學(xué)特征，并比較不同門或綱的共性與差異[3]。例如，羊膜卵的特征及在動(dòng)物演化史上的重要意義、鳥類與爬行類異同點(diǎn)。以動(dòng)物性狀適應(yīng)為橫向主線，重點(diǎn)簡述不同動(dòng)物門類對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性，例如，節(jié)肢動(dòng)物為什么多樣性如此之高、魚類適應(yīng)水生生活的特征和鳥類適應(yīng)飛翔的特征等。另外，及時(shí)講授學(xué)科領(lǐng)域的新發(fā)現(xiàn)，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如，講述腸系膜從一種支持性結(jié)構(gòu)提升為器官的科學(xué)發(fā)現(xiàn)過程，加深了學(xué)生對(duì)腸系膜的理解[5]。

2.3 綜合運(yùn)用多種教學(xué)手段，提高學(xué)生的興趣與參與度

針對(duì)動(dòng)物學(xué)教學(xué)內(nèi)容繁多且枯燥這一特點(diǎn)，我們綜合運(yùn)用多種教學(xué)手段，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。首先，充分準(zhǔn)備課件，靈活運(yùn)用多媒體技術(shù)，利用彩色圖表、視頻和動(dòng)畫將知識(shí)生動(dòng)地呈現(xiàn)。例如，從國外經(jīng)典教材Zoology[6]和IntegratedPrinciplesofZoology[7]獲得器官系統(tǒng)的精美圖片。播放爬行動(dòng)物追趕小型哺乳類的短視頻，通過討論，讓學(xué)生掌握哺乳動(dòng)物五趾型四肢扭轉(zhuǎn)的優(yōu)缺點(diǎn)。其次，改變以教師為主的教學(xué)方式，盡可能以學(xué)生為主。采用趣味性、啟發(fā)性的語言將枯燥的知識(shí)和有趣的動(dòng)物行為聯(lián)系起來，使課堂氛圍輕松，提高學(xué)生的主觀能動(dòng)性和學(xué)習(xí)效率。每堂課以問題為導(dǎo)向，讓學(xué)生帶著問題去學(xué)習(xí)。例如，在講授節(jié)肢動(dòng)物門時(shí)，開始在課堂上向?qū)W生展示節(jié)肢動(dòng)物極大的物種多樣性，提出問題：節(jié)肢動(dòng)物多樣性為什么如此之高？最后，布置創(chuàng)新性和實(shí)踐性較強(qiáng)的作業(yè)，發(fā)揮學(xué)生的想象力，提高分析和解決問題的能力。例如，要求學(xué)生依據(jù)動(dòng)物的進(jìn)化關(guān)系和適應(yīng)性特征，設(shè)計(jì)過去、現(xiàn)在或者未來的動(dòng)物，并以小組的形式進(jìn)行匯報(bào)和討論。其中一個(gè)典型的設(shè)計(jì)是學(xué)生以當(dāng)代人對(duì)手機(jī)的依賴為背景，設(shè)計(jì)幾百年之后人類的特征。這不僅讓學(xué)生們意識(shí)到手機(jī)的危害，也鍛煉了學(xué)生獨(dú)立思考的能力。

2.4 實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

2.4.1 參與實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備，增強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手能力

動(dòng)物學(xué)實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作通常由專門的實(shí)驗(yàn)人員完成，這種模式常導(dǎo)致將來學(xué)生獨(dú)立完成創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐項(xiàng)目或畢業(yè)論文實(shí)驗(yàn)時(shí)不知如何開始，例如對(duì)實(shí)驗(yàn)材料的來源、采集、培養(yǎng)和常用溶液的配制等均不清楚[8]。因此，我們以小組的形式讓學(xué)生參與到實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備中。例如，實(shí)驗(yàn)課開始讓學(xué)生自行檢查和維修顯微鏡、讓學(xué)生采購實(shí)驗(yàn)材料和培養(yǎng)草履蟲等。這一方面既減輕實(shí)驗(yàn)教師的工作量，也培養(yǎng)了學(xué)生思考和解決問題的能力。

2.4.2 注重實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，強(qiáng)調(diào)過程管理、注重細(xì)節(jié)，對(duì)教師和學(xué)生分別提出明確而詳細(xì)的要求[9-10]。例如，要求學(xué)生實(shí)驗(yàn)前預(yù)習(xí)，教師在實(shí)驗(yàn)開始前隨機(jī)提問，增加學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性[9]。對(duì)于無脊椎動(dòng)物，保證每名學(xué)生1只實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，大型脊椎動(dòng)物如雞等盡可能保證每兩名學(xué)生1只實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，充足的實(shí)驗(yàn)材料使學(xué)生不能偷懶。實(shí)驗(yàn)過程中，教師對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行觀察和監(jiān)督，并隨機(jī)進(jìn)行隨堂考核。實(shí)驗(yàn)后要求學(xué)生認(rèn)真撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，強(qiáng)調(diào)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析與討論，而不是照抄實(shí)驗(yàn)教材。

2.5 野外實(shí)習(xí)過程中科研能力的培養(yǎng)

2.5.1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)與野外實(shí)習(xí)相結(jié)合

通過教學(xué)引導(dǎo)，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)和野外實(shí)習(xí)有機(jī)結(jié)合起來[11]。例如，將一些動(dòng)物學(xué)實(shí)驗(yàn)搬到野外實(shí)習(xí)基地，如昆蟲分類，從而將枯燥的分類變得生動(dòng)。這不僅提高了學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，也使學(xué)生更好地掌握了分類學(xué)知識(shí)。另外，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)材料的來源和生活環(huán)境并不清楚，通過野外實(shí)習(xí)，有利于學(xué)生深入了解動(dòng)物的生存環(huán)境，提高學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力。

2.5.2 采集制作標(biāo)本，掌握動(dòng)物生活習(xí)性

以東北師范大學(xué)環(huán)境學(xué)院為例，我們?cè)诩质∽蠹易匀槐Ｗo(hù)區(qū)建立了實(shí)習(xí)基地。該保護(hù)區(qū)生境多樣，保證了物種的多樣性。實(shí)習(xí)過程中，將學(xué)生分為小組，要求學(xué)生學(xué)會(huì)采集和觀察各種動(dòng)物標(biāo)本，觀察和掌握每種動(dòng)物的生活習(xí)性。之后要求學(xué)生根據(jù)不同動(dòng)物類群的特點(diǎn)制作標(biāo)本。對(duì)于比較稀少的物種(例如鳳蝶和天牛等)，我們僅要求學(xué)生拍照和錄制視頻、教師進(jìn)行現(xiàn)場講解，并不對(duì)標(biāo)本進(jìn)行采集。

2.5.3 獨(dú)立進(jìn)行標(biāo)本檢索和鑒定

在實(shí)習(xí)期間，教師給每個(gè)小組安排具體任務(wù)，例如我們要求每個(gè)小組至少收集到20個(gè)科的昆蟲的照片、視頻和標(biāo)本。對(duì)于數(shù)量眾多的昆蟲種類，采集之后，教師首先講述標(biāo)本的制作和鑒定方法，然后發(fā)放檢索表和圖鑒，讓每個(gè)小組進(jìn)行鑒定。針對(duì)部分學(xué)生在標(biāo)本鑒定中的依賴思想，教師應(yīng)學(xué)會(huì)識(shí)別并進(jìn)行積極引導(dǎo)，督促其獨(dú)立完成。

2.5.4 增設(shè)研究性實(shí)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生科研素質(zhì)

教師應(yīng)結(jié)合自己的研究課題，更新和增設(shè)實(shí)習(xí)內(nèi)容，提高創(chuàng)新性實(shí)習(xí)的比例[12]。例如，我們帶領(lǐng)學(xué)生參觀東北師范大學(xué)自然博物館，使學(xué)生了解昆蟲的多樣性和東北地區(qū)常見昆蟲的科的特征，并盡可能讓部分學(xué)生參與到博物館昆蟲標(biāo)本的制作和鑒定中。這不僅讓學(xué)生學(xué)到了專業(yè)的昆蟲分類知識(shí)，也可減少野外實(shí)習(xí)過程中對(duì)昆蟲標(biāo)本的采集，保護(hù)了物種多樣性。結(jié)合我們的科研，增設(shè)“聲學(xué)監(jiān)測生物多樣性”這一創(chuàng)新性實(shí)習(xí)內(nèi)容。要求學(xué)生在實(shí)習(xí)基地布設(shè)采樣點(diǎn)，安裝野外錄音設(shè)備Song Meter SM4(Wildlife Acoustics, Inc, USA)，采集鳥類的聲音，通過軟件分析鳥類的物種多樣性和豐富度。創(chuàng)新性實(shí)習(xí)不僅提高了學(xué)生的科研能力，也培養(yǎng)了學(xué)生的科研興趣。

2.5.5 采用多元化教學(xué)模式

動(dòng)物學(xué)野外實(shí)習(xí)的核心內(nèi)容是標(biāo)本的采集和鑒定[13]。我們也采取了另外一些教學(xué)模式，如參觀 “梅花鹿和馬鹿養(yǎng)殖基地”“紫貂等皮毛動(dòng)物養(yǎng)殖基地”和“家禽養(yǎng)殖基地”等。我們聘請(qǐng)專家給學(xué)生們講述經(jīng)濟(jì)動(dòng)物的習(xí)性和養(yǎng)殖方法等，使學(xué)生掌握動(dòng)物資源保護(hù)和利用的相關(guān)知識(shí)。以小組的形式，制作和繪制標(biāo)本，并參與小組評(píng)比和學(xué)院展覽，不僅使學(xué)生掌握了基本的實(shí)習(xí)技能，也為下一屆學(xué)生留下寶貴的參考資料。

2.5.6 注重學(xué)生人文精神的培養(yǎng)

動(dòng)物學(xué)實(shí)習(xí)為學(xué)生提供了親近自然和探索生命的機(jī)會(huì)，對(duì)培養(yǎng)人文精神尤為重要[14-15]。在采集昆蟲時(shí)，教師注重介紹昆蟲與環(huán)境間的關(guān)系，使學(xué)生了解物種間的相互關(guān)系。通過觀察鳥類的形態(tài)、羽毛顏色、飛行姿勢及聆聽鳥鳴聲，有助于學(xué)生理解生命的多樣性及其生態(tài)和人文價(jià)值。對(duì)于養(yǎng)殖動(dòng)物實(shí)習(xí)，讓學(xué)生對(duì)生命的價(jià)值有了進(jìn)一步的思考。

2.5.7 完善課程考核機(jī)制

動(dòng)物學(xué)實(shí)習(xí)常見的考核方式是實(shí)習(xí)報(bào)告。為了提高教學(xué)效果，我們強(qiáng)調(diào)過程考核，而實(shí)習(xí)報(bào)告只占50%。教師在實(shí)習(xí)中注意學(xué)生的實(shí)習(xí)表現(xiàn)，并在實(shí)習(xí)過程中隨機(jī)考核，考查學(xué)生對(duì)常見動(dòng)物的認(rèn)識(shí)情況。通過過程考核，在很大程度上提升了教學(xué)效果。

3 小結(jié)

教學(xué)改革既是高校學(xué)科建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，也是社會(huì)對(duì)人才培養(yǎng)的需求。動(dòng)物學(xué)教學(xué)包括理論、實(shí)驗(yàn)和實(shí)習(xí)，改革任務(wù)艱巨，需要從教學(xué)體系、內(nèi)容、條件和方法等方面不斷探索。重點(diǎn)以學(xué)生為主體，以創(chuàng)造的教育為指導(dǎo)思想，師生共同努力，才能達(dá)到良好的教學(xué)效果。通過8年的動(dòng)物學(xué)教學(xué)改革，學(xué)生們的科研能力大幅提高。每年均有學(xué)生順利完成國家級(jí)和校級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目。在生態(tài)文明建設(shè)大背景下，作為高等師范教育的踐行者，我們不僅要傳道、授業(yè)和解惑，最關(guān)鍵的是培養(yǎng)學(xué)生科研能力，為進(jìn)一步培養(yǎng)高層次人才奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。