生態學實驗教學改革探索

摘 要：實驗教學對于培養學生的動手能力和創新思維有重要作用。結合教學實踐，對目前生態學實驗教學中存在的問題進行詳細分析，并針對教學中存在的問題，嘗試采取更新實驗教學內容、改進實驗教學方式、加強實驗教材建設、綜合利用實驗設備、靈活設置實驗課時、完善實驗考評體系6個方面的改革措施，取得了良好的教學效果。

關鍵詞：生態學；實驗教學；教學改革；創新思維

中圖分類號 Q149 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2013）10-129-02

生態學是研究生物與環境相互關系及其作用機制的科學，具有鮮明的綜合性和實踐性特征[1]。生態學實驗教學作為生態學教學體系的重要組成部分，對培養學生的創新思維和動手能力有重要作用[2]。然而，當前生態學實驗教學中存在很多問題，難以達到培養學生動手能力及創新思維的目標，因此實驗教學改革勢在必行。筆者結合本校生態學實驗教學開展情況和自身教學實踐，針對實驗教學中存在的問題，采取相應的改革措施，并取得了良好的教學效果。

1 生態學實驗教學中存在的問題

1.1 實驗教學內容單薄 現有的生態學實驗教學內容單薄，演示性、驗證性實驗項目偏多，綜合性、設計性實驗較少，過于強調具體方法介紹或儀器使用，忽略了方法與問題的結合。如生態因子的綜合測定技術實驗中，僅僅介紹不同儀器如溫度計、濕度計、風速風向儀、溶解氧儀等儀器的使用，實驗課變成了簡單的儀器操作學習，對如何利用這些儀器設備解決具體的生態學問題則很少涉及。如丙二醛含量的測定實驗和超氧陰離子自由基的測定實驗，學生只需根據實驗步驟重復就可，無需思考就能完成實驗，實驗成了方法的驗證。另外部分實驗內容與其它學科如植物生理學開展的實驗有重復，如鹽脅迫對植物生長的影響實驗；或者是本身實驗方法的重復，如植物群落數量特征的調查及植物中種的生物多樣性的調查兩個實驗，都是樣方法及樣線法的應用。整體來看，實驗內容不僅缺乏生態學新方法、新技術的使用，且難以達到培養學生創新思維的目標。

1.2 實驗教學方式呆板 大多數實驗教學模式是：實驗教材+老師講解+學生操作。在固定的地點和時間，課前教師將實驗藥品、器材全部準備好，課堂上教師根據實驗教材設定實驗題目，詳細介紹實驗原理、實驗目的、儀器使用、實驗步驟，實驗注意事項和結果計算也寫在黑板上。經常是老師寫滿了黑板，然后學生抄下來就完成了實驗報告，學生根本無需查閱資料和動腦思考就能完成實驗任務。這種“抱著走”的教學模式阻礙了學生主體性的發揮，學生在課堂中無需提問題也提不出問題，造成實驗課一結束，學生又將所學的知識還給了教師，遇到類似的問題還是不知道如何解決[3]。

1.3 實驗教材存在弊端 教材作為師生學習參考的重要栽體和工具，卻一直困擾著生態學實驗教學的開展。國內雖已有一些生態學實驗教材出版[2]，但其中編寫的實驗往往因實驗條件限制或具有地域性而無法開展，可操作性不強。實際教學中一直采用的講義內容又比較單薄，多是需開展幾個實驗，講義就編寫幾個，且又多為基礎性和驗證性實驗，缺乏反映新技術新理論的綜合性和設計性實驗項目。如之前使用多年的講義只有7個實驗，教材缺乏應有的系統性。隨著科學技術的發展，如果不能及時更新實驗內容，作為課程教材的講義將失去科學性和實用性，最終不利于學生能力的培養。

1.4 實驗教學儀器陳舊落后 生態學日益向著宏觀和微觀兩個方向不斷發展，研究領域從分子生態學一直到全球生態學，與新技術的結合越來越緊密，對實驗設備的要求也越來越高。而生態學實驗開設時間較短，實驗室因剛剛組建，儀器設備基本上是其它實驗室淘汰下來的陳舊儀器設備，有的根本無法使用，新購買的儀器數量又不足。往往只能利用皮尺、樣方框等簡易器材開展一些調查實驗；或利用分光光度計進行簡單的測定，如丙二醛的測定實驗和超氧陰離子自由基的測定實驗。而對于適應現代教學需要的綜合性和研究性實驗開展起來則較困難，嚴重制約了培養學生利用新方法、新技術解決生態問題的能力。

1.5 實驗教學課時偏少 由于教學資源緊張，基礎生態學實驗僅設置21個課時，其它生態學分支學科不設實驗課，另外由于實習場地的缺乏也無法進行野外實習，生態學實驗時間明顯不足。此外，因為單次實驗的時間為3個課時，而生態學實驗的特點無論是調查性實驗還是設計性、綜合性實驗都很難在短時間內有效完成，所以導致本來就少的綜合性和設計性實驗最后也轉變成驗證性或演示性實驗，最終是學生動手訓練難以得到保障，思考和創新能力的培養也幾乎是紙上談兵。

1.6 實驗教學考核隨意 生態學實驗的考核標準一般是教師根據學生平時的實驗報告給出實驗課程成績，但單純的實驗報告很難反映出學生的實際動手能力及綜合實驗素質。學生在實驗中多以幾人一組進行，教師在實驗前已將實驗原理、步驟等詳細寫在黑板上，然后學生照抄黑板，實驗結果也大同小異，實驗報告幾乎千篇一律。教師只能以學生實驗報告書寫的工整和完整程度為標準，隨意性較強。這種考核方法很難體現學生的實驗態度、設計思路和動手能力，因此測評結果無法客觀反映學生的實際水平，難以發揮調動學生學習積極性的作用。

2 生態學實驗教學改革措施

2.1 更新實驗教學內容 在生態學實驗課教學中，隨著學科學的發展有意識地及時調整更新基礎性實驗、綜合性實驗和設計性實驗的教學內容，將新的內容引入到實驗教學中。具體做法是對陳舊的實驗內容進行整合、重組或刪除，減少驗證性實驗。如將原先群落數量特征的調查及物種多樣性的測定兩個實驗合并為一個實驗，將實驗效果不佳的種內競爭實驗刪除，增加一個種群年齡結構分析與靜態生命表的繪制實驗，另外將調查的地點由學校的草坪改為城市森林公園；同時將原先單純的生態生理指標的測量實驗改為設計性實驗，倡導學生利用所學的實驗方法來設計實驗，如不同逆境對植物的影響，激發了學生動手動腦的興趣，從而實現實驗教學內容的不斷優化，有利于對學生創新性思維的培養。

2.2 改進實驗教學方式 改變以往生態學實驗教學完全以教師為主導學生機械模仿的教學方式，采取教師引導學生獨立操作的教學方法?；A性實驗注重學生實驗技能的培養，綜合性實驗和設計性實驗教師可以在實驗開展之前講清實驗目的和實驗原理，要求每個學生都必須提出一個和實驗相關的生態學問題并設計實驗方案，然后分組討論篩選出一個最佳方案，經教師審核并對其中的問題進行分析、修改完善，最后由學生全程獨立操作，教師給予協助和指導，實驗結果以小論文的形式予以呈現及表達。此教學方式突出了學生的主體地位，有效地調動了學生的實驗積極性，學生分析問題、解決問題和獨立設計實驗方案的創新思維能力得到很大提高。

2.3 加強實驗教材建設 實驗教材在整個實驗教學過程中起著重要的作用，但已出版的生態學實驗教材未能結合我校實際情況，實用性不是很強。因此編寫一部系統的、實用的、富有本土特色的生態學實驗教材很有必要。為此結合各位一線教師多年的實驗教學經驗，在生態學精品課程建設項目的資助下，以出版的教材為基礎，結合最新的理論知識、本校教師的研究成果及相應的技術方法，編寫并出版了《生態學實驗》教材[4]。與原先的講義相比較新教材具有更強的科學性和系統性，對于學生進一步學習很有補益。同時應根據生態學發展進程，不斷更新實驗教材，為提高實驗教學質量奠定良好基礎。

2.4 綜合利用實驗設備 實驗設備是培養創新型人才的硬件設施，良好的實驗條件也是提高實驗教學水平的基礎。由于投入不足或重視不夠等因素的影響，生態學實驗儀器和設備相對缺乏，根據現有條件開設實驗難以取得良好的教學效果。在投入有限的情況下，綜合利用公用實驗平臺或其它專業實驗室的相關儀器則是解決儀器設備缺乏問題的有效途徑。對于分光光度計、光照計、濕度計、光照培養箱、樣方框、皮尺、采集袋等簡單儀器設備，可以根據學生的人數購置多套。而對于水質分析儀、原子吸收分光光度計、光合作用測定儀等大型貴重儀器，在短時間內難以滿足班級教學需要的情況下，則給學生開展相關的開放性實驗項目，以滿足學生利用新技術解決生態學問題的需求。

2.5 靈活設置實驗課時 生態學實驗內容豐富且實驗時間和場所不固定，有些實驗需要在野外進行，如植物群落數量特征調查、群落中種的多樣性測定等實驗，需在野外進行，受天氣影響較大，若遇到陰雨天氣時只好匆忙結束或者被迫取消，達不到預期的效果。實驗教學改革后，在教學計劃上給予了生態學實驗一定的時間自由度，因此保證了完成實驗的質量。鑒于原先實驗時間較短的情況，實驗課時延長了1課時，避免了因時間關系人為壓縮或簡化實驗的現象，提高了教學效果。此外，為彌補生態學實驗課時整體不足，授課老師還將設計性實驗和科研相結合進行嘗試與探索，從而為部分求知欲較強的學生增加課后進一步學習和研究的機會[5]。

2.6 完善實驗考評體系 考評是檢驗教學效果和促進學生學習的重要手段。鑒于原先單純根據實驗報告進行考核的不合理性，改革后的生態學實驗課程考核采用綜合考評方法，具體包括學生實驗方案的可行性和創新性、實驗操作的規范性、結果的可靠性、實驗報告或小論文的完整性和規范性以及團結協作等方面，形成和完善一套實驗考評體系。將各部分量化后綜合評定成績，且將考核貫穿實驗課程的始終，促使學生必須重視每一環節的學習和實踐，調動了學生學習的積極性，取得了提高學生動手能力和培養科學思維的良好效果。

總之，生態學實驗教學改革通過重視實驗教材建設、強化學生實驗的自主性、提升軟硬件設施的質量等，必將為提高實驗教學質量和培養創新性高素質人才作出應有的貢獻。

參考文獻

[1]付必謙.生態學實驗原理與方法[M].北京： 科學出版社，2006.

[2]韓維仙，張達明.目前實驗教學中存在的幾個問題[J].實驗技術與管理，1991（1）：34-36.

[3]喬永民，于霞，張其中.淺議生態學實驗課程教學改革[J].生態科學，2007，26（5）：478-481.

[4]王友保.生態學實驗[M].合肥： 安徽人民出版社，2009.

[5]項賢領，席貽龍.生態學設計性實驗教學與科研相結合的模式探索[J].生物學通報，2009，44（11）：30-32.

（責編：陶學軍）