通過生物學野外綜合實習提高學生完成創新實驗項目能力研究

楊文權　寇建村　慕小倩

摘要 通過指導大學生創新實驗計劃項目和對其他學生和老師的調查了解，對目前大學生創新實驗計劃項目中存在的問題進行了總結，并通過對生物學野外綜合實習課程的實踐和分析，提出了通過該課程的鍛煉，提高大學生完成創新實驗項目能力的可行性。

關鍵詞 生物學；野外綜合實習；大學生；創新實驗

中圖分類號S-01文獻標識碼A文章編號0517-6611（2014）12-03759-02

基金項目西北農林科技大學2013年教學改革研究項目資助（JY1302091）。

作者簡介 楊文權（1975-），男，陜西扶風人，博士，講師，從事植物學方面的教學和科研工作。*通訊作者，教授，碩士，從事植物學和雜草學的教學和科研工作。

21世紀國際競爭的特點體現為人才的競爭，而大學生是國家的未來，是每個國家參與國際競爭的生力軍，其創新意識的高低、創新能力的強弱，都將對國家未來的發展產生至關重要的影響[1]。大學生創新實驗計劃項目是當前許多高校培養創新型人才的重要環節，但是由于各種原因，使得該計劃項目并沒有達到預期的效果。經過近幾年對西北農林科技大學開設的生物學野外綜合實習課程的改革實踐和探索發現，該課程為大學生創新實驗計劃項目的完成提供了很好的鍛煉平臺。

1當前創新實驗計劃項目中存在的問題

1.1學生不了解科學研究問題，不知如何尋找研究切入點由于多數學生平時只關注課本知識，很少關注科學研究熱點問題，因此在進行創新實驗計劃項目選題時，不知如何將所學課本知識和研究課題相聯系，幾乎所有學生都遇到了無從下手的尷尬局面，最終只能在毫無思路的情況下，由指導教師根據自己的研究課題提供可研究的內容，學生再找資料寫出申請書。因此，目前的創新實驗計劃項目大多是由指導教師給出，很多直接就是指導教師科研項目的一部分，根本沒有達到學生獨立提出科學問題的培養目標。導致這一問題出現的原因主要是學生不知如何從所學的課本知識中找到科學研究的切入點。

1.2科研綜合能力不夠，不能完成全部實驗過程 一項創新實驗計劃項目的完成包括很多環節，如實驗設計、材料準備、實驗進行、實驗總結及撰寫報告等，每個環節又需要多方面知識才能解決。但由于在平時的教學過程中并沒有對學生進行類似科研綜合能力培養等方面的專門訓練，使得學生對科研過程沒有一個整體的認識，只是在老師的指導下去做，有問題就找老師，自己很少去思考解決方法，即使最后有了實驗結果，也不會對復雜的數據進行合理分析。因此，就項目而言，學生可能已經完成了整個實驗過程，但在以后的科研中，還是不能獨立開展研究。

1.3主觀能動性較差 由于整個創新實驗計劃項目都是在老師的指導下進行的，學生并沒有太多的思考余地，沒有從中體會到科研帶來的樂趣和成就感，所以主觀能動性較差。一些學生雖然已經完成了大學生創新實驗計劃項目，但在以后的畢業論文及科研過程中仍然毫無思路，不知如何解決實驗中遇到的各種問題。

2 西北農林科技大學創新實驗計劃實施情況

為了盡早培養學生的創新意識和創新能力，以使學生以后能更好地適應國際環境，許多高校都設立了大學生創新實驗計劃等項目，旨在通過該項目的實施，使學生較早了解和掌握科學研究的基本思路、方法和手段，提高學生的專業技能并訓練嚴謹的思維方式，以更好地適應社會與科研需求。西北農林科技大學從2000年起就開始實施這一計劃，目前這一計劃的支持力度和涉及的學生人數越來越多，僅2012年就資助552項，資助金額達481.25萬元，其中國家級210項，校級重點175項，校級一般項目165項，在校學生的一半左右都參與到了這一計劃當中[2]。這些項目的實施為鍛煉學生的動手能力和創新思維能力提供了很好的機會，但在該計劃的實施過程中，由于各種原因，經常導致計劃得不到預期的效果。

為了深化實踐教學改革，加強學生綜合素質和實踐創新能力，西北農林科技大學對原有的植物學實習課程內容進行了改革，改為在植物學實習中增加了動物學、生態學、土壤學、氣象學的認知實習的生物學野外綜合實習課程[3]。這種綜合實習并不是盲目地將幾門課程隨機放到一起的簡單疊加實習，而是通過仔細的篩選和嚴密的論證的結果。主要是想通過這種綜合實習來培養學生的生態思維意識，讓他們認識到生物和其所生活的土壤、氣象、生態條件等環境之間的內在聯系。如果只是植物學或動物學實習，學生只是認識到不同的地方有不同的動、植物種類，并沒有將這種差別與環境條件相聯系，而這種綜合實習就為他們提供了很好的鍛煉機會。通過整理不同海拔、不同坡向等條件下動、植物標本和氣象、土壤數據，能讓學生深切感受到海拔和坡向等自然條件在動植物分布、群落結構和生長發育中的重要作用。經過幾年的探索發現，通過生物學野外綜合實習課程的鍛煉，可以提高學生完成大學生創新實驗計劃項目的能力。

3 通過生物學綜合實習鍛煉學生完成創新實驗計劃項目能力的可行性

從2008年起，西北農林科技大學就開始了生物學野外綜合實習課程改革嘗試，實習時間為一周，在一年級第二學期的5～6月進行，實習地點位于秦嶺腹地的寧陜縣火地塘西北農林科技大學教學實驗林場。該地不僅在生態、地質、氣象等各方面具有重要的地位，而且擁有豐富的野生動、植物資源，是生物學野外綜合實習的天然理想場所。為了保證實習的順利進行，學校還在基地修建了教師和學生公寓、食堂、活動室等基礎設施，同時配備了實習所需的各種儀器、工具書等，為學生完成整個實習提供了良好的保障。

3.1研究式實習模式為學生提供了很好的科研學習機會經過幾年的摸索，學校對實習內容和方式進行了多次改革，提出了以植物學、動物學、氣象學、生態學和土壤學理論知識為基礎，以生物多樣性為導線，將學生專業技能和科研能力的培養貫穿于整個野外實習中的研究式實習模式。所謂研究式實習模式即是讓學生以組為單位，在指導教師的引導下，帶著選定的研究課題，有目的地進行實習，并在實習的同時完成研究課題內容，既學習和鞏固了基本理論知識，又鍛煉了創新和科研思維能力，提高了綜合素質，起到了一舉兩得的效果。如在實習開始時，某一組的學生根據自己的興趣選擇了研究課題——影響火地塘昆蟲物種多樣性的氣象因子分析，在隨后幾天的實習過程中，學生除正常地進行植物標本的采集、鑒定、制作，氣象學常見儀器的使用等不同課程安排的實習內容外，在老師的指導下，重點對火地溝和草甸的昆蟲種類進行調查，結合對兩地氣象條件觀察數據的整理，就可以知道影響這兩個地方昆蟲分布的氣象因子，最后完成這個小課題。

3.2多學科交叉實習，方便學生從身邊材料及所學知識中選擇研究課題 由于實習是一個多學科的交叉實習，所以就方便學生從中選擇研究內容。在實習開始時，通過學生自己觀察和指導老師的引導，讓學生從所學課程中找到研究的切入點，找到自己感興趣的研究課題；然后帶著研究目的去實習。如在觀察了不同生態條件下的植被后，就可以引導學生提出“海拔對植物多樣性的影響”的研究題目；在看到不同開花植物后就提出“火地塘夏花植物資源調查”題目；通過對山溪鯢生活環境的觀察，就可提出“影響山溪鯢分布的生態因子調查”等一系列研究題目。將所學課本知識和實際問題相結合，從中找到研究問題的這種引導鍛煉方式，讓學生感到科研問題與自己很近，與所學知識相關，在以后碰到申請創新實驗計劃項目時，就很容易提出研究問題。

3.3 整個實習過程讓學生經歷了完成一個研究項目的所有步驟 研究題目選定后，在接下來的一周時間內，學生就以組為單位，帶著研究目的去實習。從開始的每一個環節，學生都要親自動手去操作，如自己去采標本、壓標本、鑒定標本、統計數據，最后撰寫出研究報告。在完成選定題目的過程中，學生可以互相幫助，但要盡量自己去解決遇到的所有問題，教師可以根據實際情況進行相應的指導。在實習的最后抽出半天時間，每個班要以組為單位進行實習匯報，對每個組的研究題目完成情況進行分析討論，從實驗的設計、完成到實習論文的撰寫都要進行詳細評價，做得好的方面要肯定，做得不好的方面要指出問題所在，找到原因，提出解決辦法。通過完整的集中訓練，學生完成科研項目的自信心和能力會得到很大提高。

3.4全程由學生完成，調動了學生的主觀能動性 為了完成自己小組的課題任務，例如：為了掌握隨海拔高度的變化，氣象因子、植物和動物種類的變化規律，水分、熱量等生態因子與動植物群落的變化的內在聯系，學生會積極采集不同生境下的標本，記錄生態條件、氣象數據，及時整理所采集的標本、總結所收集的數據，分析其中的關聯性，比較同一標本在不同生境下的形態、生長發育特征，主動總結所發現的問題并尋找原因，最終以實習報告的形式在實習最后一天進行匯報和總結。由教師肯定正確的認識和發現，糾正錯誤的分析和判斷，給出正確的答案，從而讓學生帶著自己提出的問題開始實習，解決疑惑，在實踐中積極主動地尋找正確答案，甚至發現新的問題，為今后的學習提供一些新的思路和動力。

由于整個實習過程都是以學生為主體，教師只是根據實際情況進行相應的指導，這種變被動為主動、變消極為積極的實習模式的轉變大大激發了學生的學習積極性和對科學問題的探索熱情，使其對科學研究不再感到陌生和束手無策，對今后的創新實驗計劃項目的申請和完成起到了積極的推動作用。

4 結語

經過幾年的探索，課題組已經積累了許多關于生物學野外綜合實習研究式教學模式的相關經驗，從實習開始時研究內容的選擇、實習過程中研究項目的實施到最后的實習總結，都有了完整的模式，這些都對學生以后申請和完成大學生創新實驗計劃項目具有重要的作用。經過對2011級和2012級園藝、生物技術、草業科學等6個專業12個班級的后續調查發現，很多創新項目的選題思路都來源于生物學實習。例如：對實習時所選擇的課題——水熱等生態因子對動植物群落分布的影響進一步細化后，就有了大學生創新項目“植物葉片解剖結構對海拔變化的響應模式研究”。學生在實習的過程中發現許多植物有特殊的氣味，結合有機化學的學習，本著對其芳香物質功效的好奇，回校后自己查閱大量資料，提出了“幾種植物芳香油的提取及其性能評價”這一課題。在實習中，為了鑒定植物標本，要對有些植物進行適當的搓揉，這時學生發現大戟科植物都有乳汁，結合植保學院對生物農藥開發及利用的優勢，學生提出要研究“幾種植物莖葉提取物對蚜蟲的防治效果評價”。這種通過自己思考發現問題、解決問題的方式極大地肯定了學生的創新能力，激發了學生從事科學研究的興趣，增強了他們探索未知領域的信心和勇氣。同時，學生也表示，在實習的過程中，從提出小組的課題，組織小組成員分工合作收集所需資料，以科研論文形式撰寫實習報告，到最后一天的實習總結匯報，學生基本掌握了解決科研問題的全過程，對項目申請書的撰寫、創新實驗的設計、人員的調配、實驗數據的收集和分析、實驗結論的總結和存在問題的討論都起到了先導的作用。

經調查，近幾年幾乎全部學生都能參與到創新實驗計劃項目申請中來，獲得資助的項目也較原來有較大的提高。每個班級約30人，以前獲批的項目有2～3項，現在能獲批5～6項，每個項目4～6人不等，項目幾乎包括了班級所有同學。同時，從項目的申請、實施到最后的總結，基本都是學生獨立完成的。

參考文獻

[1] 趙靜，吳成東，籍亞玲，等.基于實訓教學的實驗教學改革與實踐[J].高等教育與學術研究，2008（12）：14-17.

[2] 師學文.我校2012年大學生創新創業訓練計劃項目立項工作圓滿結束[EB/OL].（2012-05-03）http：//news.nwsuaf.edu.cn/xnxw/22653.htm.