以提高科研素質為目標的普通生態學課程教學模式探索

李江濤　呂曉靜

摘? 要：針對普通生態學課程教學中存在的問題，采用科研導向式教學模式，以科研案例式教學方法為主，結合生態學研究熱點教學和綜合性實驗設計教學，培養學生發現問題、分析問題和解決問題的能力。從調研數據來看，學生對該教學模式的認可度較高，絕大多數學生的科研興趣和科研能力得到提高。該教學模式能激發學生的學習興趣，強化學生實踐能力和創新能力的培養，提高學生的科研探索能力，幫助學生盡快掌握科學研究技能，引導學生盡快走上科研道路。

關鍵詞：生態學；科研導向型；科研素質；案例式教學；實驗設計

中圖分類號：G642? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2024）18-0115-05

Abstract： In view of the problems existing in the teaching of the course of General Ecology， the scientific research-oriented teaching mode was applied， and the research case-based teaching method was mainly used， combined with the teaching of ecological research hotspots and comprehensive experimental design， to cultivate the ability of finding， analyzing and solving problems of students. According to the survey data， the recognition of the teaching model was high in students， and most students have improved their scientific research interest and ability. This teaching mode can stimulate the interest in learning， strengthening the cultivation of practical ability and innovation ability， improving the scientific research and exploration ability of students. This teaching mode can help students learn the scientific research skills and guide students to embark on scientific research as soon as possible.

Keywords： ecology; scientific research orientation; scientific research quality; case-based teaching; experimental design

普通生態學（General Ecology）作為環境、生物、農學等專業的必修課，既是協調人與自然關系的學科，也是實現人類可持續發展的理論基礎[1]。隨著全球人口密度不斷加大，全球環境惡化、生物多樣性退化等世界性問題嚴重影響了人類社會的進步與發展，越來越多的人開始重視生態學。生態學在獲得進步與發展的同時，也給傳統的教學方式造成了巨大挑戰。要怎樣提高生態學課程教學質量，培養大學生的綜合科研素質，已成為當前亟待解決的難題[2-3]。

優質本科教學不僅是發展研究生教育的基礎，也是為國家經濟建設和社會發展輸送優秀人才的根本。我國高校普通生態學課程大多數以傳統教學模式為主，教師口頭講授，課件展示，講授內容大多偏重于書本知識，冗長生硬，缺乏與學科前沿相結合，對學生來說空洞乏味，不利于學生掌握相關知識，同時也無法激起學生學習興趣，使得現在大多數學生抱著為了文憑而學習的目的，上課很少聽老師講課，一般在睡覺或在玩手機中度過[4-5]。學習提不起積極性，也逐漸失去了學習本專業的興趣、信心和動力。

目前，大多數高校也意識到普通生態學教學改革的必要性和重要性，并對此采取了相關的改革措施。當前普通生態學教學方法改革措施大多集中于多媒體利用方面，如利用圖片、視頻、文獻、案例和專題相結合的方式，鼓勵學生提問，增加師生互動[6-7]；同時采用啟發互動式教學，督促學生預習，并對重點、難點部分加強學習和輔導，以作業或討論等形式提高學生對知識的理解和把握等[8-9]。然而，隨著我國教育大眾化的發展，用人單位對求職者學歷要求越來越高。對于生物學和農學相關專業來說，其本科學歷的競爭能力已遠不如以前。因此，現階段大多數農業類院校都鼓勵學生考研，這就需要在本科階段盡早培養學生的科研興趣，提高學生的科研能力和科研素質，引導學生盡快走上科研道路。

基于上述背景，結合教研組普通生態學的教學體會和主持國家自然科學基金的相關科研經驗，特提出以提高學生科研素質為目標的普通生態學教學模式。該教學模式由“科研案例式教學”“生態學研究熱點教學”和“綜合性實驗設計教學”三部分構成。科研案例式教學以生態學科學研究的典型案例為教學媒介，架起課堂理論與科研情景的橋梁，幫助學生加深記憶，提高學生的科研認知能力。生態學研究熱點教學結合專業特點，根據生態學不同研究領域引導學生進行專題匯報，強化學生專業知識與綜合能力的培養，提高學生學術匯報能力。綜合性實驗設計教學結合專業特色進行實驗方案設計，培養學生在解決實際問題和探索未知領域過程中應用知識的能力，最終提高學生的論文寫作能力。

一? 科研導向型教學模式的構建

本教學模式由“科研案例式教學”“生態學研究熱點教學”和“綜合性實驗設計教學”三部分構成，教學思路如圖1所示。科研案例式教學為主要教學模式，占據22學時（總學時為32）或38學時（總學時為48）；生態學研究熱點教學和綜合性實驗設計教學作為輔助教學模式，分別占據6個學時和4個學時。具體內容如下。

（一）? 科研案例式教學

科研案例式教學包括“課前”“課中”“課后”“考核”四大模塊，以生態學研究的典型案例為教學媒介，課前引導學生預習相關科研案例，課中引導學生參與案例談論，課后督促學生完成相關作業，依據生態學教學內容促使學生逐步了解何為科學研究，強化學生的科研認知能力，逐步提高學生的科研熱情和興趣；考核方式為期末閉卷考試，以綜合歸納、推理性科研考題為主，成績占課程考核比例的70%，算作期末成績。

（二）? 生態學研究熱點教學

生態學研究熱點教學模式包括“前期準備”“課件制作”“課堂匯報”和“考核”四大模塊，結合各專業特點，將生態學理論知識與科研熱點相結合，前期準備中讓學生根據生態學不同研究領域自行查閱相關資料，然后由學生制作科研PPT，并于課堂上進行匯報討論，讓學生設身處地去思考問題、分析問題、進而解決問題；考核方式為學生根據匯報內容和文獻調研撰寫綜述，成績占課程考核比例的15%，計入平時成績。

（三）? 綜合性實驗設計教學

綜合性實驗設計教學由“文獻閱讀”“實驗設計”“數據處理”“論文寫作”和“考核”五大模塊組成，結合專業特色，設置生態學相關科研專題，教師根據生態學專題教授學生如何進行文獻閱讀、如何進行實驗設計、如何進行數據處理，以及如何進行論文寫作等，通過相關學習逐步培養學生的科學研究和論文撰寫能力，激發學生的科研創新意識；考核內容為生態學實驗設計，學生提交相關設計論文，成績占課程考核比例的15%，計入平時成績。

二? 實施方案

（一）? 科研案例式教學模式

科研案例式教學為主要教學內容，包括“課前”“課中”“課后”和“考核”四部分，模式圖如圖2所示。①課前：首先確定科研案例范圍，通常為生態學研究重點，主要包括限制性因子、生態幅、晝夜節律、生活史、生態策略、物種間關系、捕食、群落關鍵種、物種多樣性、生態入侵、溫室效應和水循環等；教師建立QQ群，提前將上述科研案例發送給學生；學生針對科研案例進行提前預習，難點可提前通過QQ群反饋給教師，教師通過學生預習反饋情況適時調整教學內容。②課中：教師通過提前制作的科研案例式PPT進行教學授課；學生帶著課前預習過程中產生的問題去聽課，如果教師的教學內容沒有解決問題或使學生產生了新的疑問，學生當堂反饋給教師，教師總結問題并進行針對性答疑解惑；下課前教師布置課后作業，作業以開放性的科研案例為主，主要培養學生的分析問題、解決問題能力。③課后：學生完成教師布置的案例式作業，并通過QQ群在截止日期前發給教師。如學生存在不明白的地方，可通過QQ群私聊教師進行一對一交流討論。④考核：考核方式為期末閉卷考試，以綜合歸納、推理性科研案例考題為主，占課程考核比例的70%。

（二）? 生態學研究熱點教學模式

生態學研究熱點教學占據6個學時，涵蓋“前期準備”“課件制作”“課堂匯報”和“考核”四個方面，模式圖如圖3所示。①前期準備：確定當今生態學研究的熱點問題，重點針對全球變暖、海平面上升、大氣和水體污染、生態入侵、生物多樣性消失、土地荒漠化加劇、生態系統退化，以及水資源短缺等一系列問題；將學生每6人分為1個團隊，每個團隊指定一名組長，以團隊為單位開展教學；學生通過網絡和圖書館等途徑收集研究熱點的相關資料，進行相關專題的資料整理分析。②課件制作：每個團隊的學生對最新研究資料進行歸納總結，并制作相應PPT。③課堂匯報：每個團隊指定1名學生進行PPT匯報，教師通過對學生的匯報情況進行知識點的引入。④考核：學生根據自己團隊講座內容撰寫綜述，占課程考核比例的15%，計入學生平時成績。

（三）? 綜合性實驗設計教學模式

綜合性實驗設計教學主要采取教師授課模式，占據4個課時，包括“文獻閱讀”“實驗設計”“數據處理”“論文寫作”和“考核”五方面構成，模式圖如圖4所示。①文獻閱讀：教授學生如何閱讀生態學相關中英文文獻，明確文獻研究目的及如何進行引用。②實驗設計：教授學生如何確定具體的生態學研究內容及研究方法，并對于一些實驗研究的意義和創新性方面培育自己的判斷和甄別能力。③數據處理：從一些簡單的數據分析如T-檢驗、方差分析，到多元統計分析如逐步回歸分析、因子分析和聚類分析等，依靠相關數據分析軟件（如SPSS軟件等），淡化具體數學計算過程，依次教授學生學習相關數據處理方法。④論文寫作：針對生態學內容，教授學生獨立思考，結合數據分析，從一些獨特的角度解釋生態學現象，培養學生論文寫作能力。⑤考核：考核方式為學生針對特定研究內容（如校園植物群落調查和湖泊生態系統多樣性調查等），提交一份生態學實驗設計報告，報告需包含摘要、引言、實驗設計、相關數據分析方法等，主要考察學生的科研思維能力，占課程考核比例的15%，計入學生平時成績。

三? 實施方法

（一）? 科研案例確立

針對限制性因子、生態幅、晝夜節律、生活史、生態策略、物種間關系、捕食、群落關鍵種、物種多樣性、生態入侵、溫室效應和水循環等生態學研究重點，結合教學大綱計劃對上述內容進行章節編排，并查閱相關資料，確定每節課中需要展示的科研案例。

（二）? 生態學最新研究進展查詢

依據中國知網、谷歌學術、Web of Science等檢索工具，重點搜索全球變暖、海平面上升、大氣和水體污染、生物入侵、生物多樣性消失、土地荒漠化加劇、生態系統退化和水資源短缺等一系列全球性生態與環境問題的最新研究成果。

（三）? 督促學生查閱資料

對于生態學研究熱點教學，首次授課時把學生分成若干個團隊，每個團隊任命一位組長，組長負責監督及督促學生查找相關的資料，最后由各團隊組長負責資料匯總，每個團隊制定一個完整的PPT，用于課堂匯報。

（四）? 實驗設計教學

以校園植物群落調查和湖泊生態系統多樣性調查兩個專題為例來教授學生進行實驗設計。依次從文獻閱讀、實驗設計、數據處理和論文寫作方面引導學生獨自開展相關實驗研究方案的撰寫。

（五）? 數據分析教學

以SPSS軟件為工具，針對T-檢驗、單因素方差分析、雙因素方差分析、聚類分析、因子分析、回歸分析和判定分析等常用統計學方法，從應用學角度指導學生在何種情況下應該運用哪種數據分析方法，淡化復雜難懂的數學計算過程，重點教授學生如何運用軟件對具體實驗數據進行分析。

（六）? 教學資料整理

根據所得案例和相關研究成果，對其進行整理與編輯，與傳統課程PPT結合，設計充滿科研元素的新型教用PPT，適用于不同專業的普通生態學教學。

四? 教學效果初步評價

從實施效果來看，本文構建的科研導向型普通生態學教學模式對學生產生了積極的影響，學生的學習積極性得到明顯提升，主要表現為課堂上氣氛活躍、積極發言、敢于表達自我的學生數量較考核改革前大幅度增加。課后找教師探討學術問題的學生數量也有所攀升；授課PPT中引入的生態策略、物種間關系、捕食、群落多樣性、物種多樣性、生態入侵、溫室效應和水循環等相關案例得到學生熱烈討論，通過課前預習、科研案例分析、課堂討論、學生“講課”等方式加強師生互動，學生的科研興趣和科研能力得到顯著提升。兩個學期的期末試卷均以開放性、推理性的科研案例考題為主，避免讓學生進入死記硬背的傳統考試模式，學生兩個學期的期末平均成績均超90分以上，達到了較好的科研培育和教學效果。此外，申報大學生創新創業訓練計劃項目、參加大學生生物化學實驗技能大賽，以及申報廣東省“攀登計劃”的學生數量明顯增多。

五? 結束語

本教學模式以科研導向型教學模式作為切入點，強化學生的科研探索能力，幫助學生盡快掌握科學研究技能，為生態學教學改革提供新的方法。科研案例式教學作為主要教學內容，占據大部分授課時間，側重專業特點，考核方式為期末閉卷考試，符合本科教學特點。生態學研究熱點教學和綜合性實驗設計教學為輔助教學內容，考核方式分別為撰寫綜述和實驗設計報告。從調研數據來看，學生對該教學模式的認可度較高，絕大多數學生的科研興趣和科研能力得到提高。這種以提高科研素質為目標的教學模式，可以培養學生發現問題、分析問題和解決問題的能力，激發學生的學習興趣，強化學生實踐能力和創新能力，提高學生的科研探索能力，幫助學生盡快掌握科學研究技能，引導學生盡快走上科研道路。

參考文獻：

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[9] 張瑩瑩，安振華，楊輝，等.“互聯網+”背景下翻轉課堂在“魚類生態學”教學中的改革與探索[J].教育教學論壇，2020（24）：168-169.

基金項目：教育部產學合作協同育人項目“基于虛擬仿真技術的課程考核模式改革與探索——以《生物化學》為例”（231105940100356）；仲愷農業工程學院研究生教育創新計劃項目“科研能力導向型研究生課程教學模式探索——以高級動物生態學課程為例”（仲研字[2023]5號，KA23YY40501）；仲愷農業工程學院本科教學質量與教學改革工程建設項目“以提高科研素質為目標的《普通生態學》教學模式探索”（仲教字[2021]4號， KA210314610）；仲愷農業工程學院本科教學質量與教學改革工程項目“OBE理念下形成性評價導向的課程考核模式改革與探索——以《生物化學》為例”（仲教字[2021]56號，KA2201601B9）

第一作者簡介：李江濤（1988-），男，漢族，河南南陽人，博士，特聘副教授，碩士研究生導師。研究方向為水生生態學。

*通信作者：呂曉靜（1990-），女，漢族，河南信陽人，博士，講師。研究方向為農學。