高等農林院校分子生態學課程建設與教學改革探索

趙小虎，劉震，胡承孝(華中農業大學資源與環境學院，湖北武漢430070)

隨著國家對生態環境的保護和對生態文明建設的日益重視，生態學的發展正面臨前所未有的機遇。作為生態學的重要領域之一，分子生態學是分子生物學與傳統生態學結合形成的一個新興領域，是當前國際生態學研究的熱點和新的增長點［1］。由于是多學科交叉的產物，農林院校的分子生態學囊括了農業生態學、種群遺傳學、保護遺傳學、微生物生態學、行為生態學、親緣地理學及生態毒理學等多個主體，課程涵蓋的信息量廣泛且深入。農林相關領域是分子生態學應用的主戰場，而農林院校是分子生態學教學的重要基地。如何使得農林院校的學生在極有限的時間里掌握如此巨大的信息量是該課程教學工作的重點。該文結合農林院校的學科結構，針對教學過程中遇到的問題，從課程內容設置和教學方法等方面，對分子生態學課程教學改革進行探索。同時，圍繞學生創新能力的培養，討論研究以該課程學習為契機的人才創新素質提升途徑。

1 農林高校分子生態學課程特性

1.1 課程的重要性 分子生態學是介紹生物活性分子在其顯示的與生命相關聯的活動中所牽連到的分子環境問題。不只是應用分子生物學技術研究生態學問題，更多的是利用分子生物學技術從微觀探討生態學機制。農林及其相關領域有著龐大的生物—環境互作系統，因此，分子生物學技術的迅猛發展使得分子生態學在農林領域的應用凸現，如農業面源污染、轉基因食品安全、農林系統物種多樣性等領域的研究均須應用分子生態學的方法來揭示其現象本質，這使得分子生態學成為農林高校越來越重要的課程之一。

1.2 課程的特殊性 分子生態學是基于DNA和蛋白質的分子水平探索生物、種群、環境間的互作關系，在農林相關的動物、植物、微生物以及農林空間生態的結合與應用十分廣泛［2］。因此，農林高校涉及分子生態學的學科專業眾多。然而，當前大多院校的分子生態學課程并不僅限于生態學專業內部開設，多是相關學科專業的學生同時選修該課程，這就要求課程內容設置必須適用于多學科，且要保證課程內容的系統性、銜接性和整體性。

2 農林高校分子生態學課程教學中遇到的問題

2.1 缺乏適合農林高校的參考教材 分子生態學誕生于1992年，直到二十世紀末才正式作為一門獨立的學科列入高校課程體系。因此，市面上以分子生態學為書名或含有“分子生態學”字樣的圖書數量十分有限，且現有分子生態學圖書的專業針對性較強。從表1可知，當前尚缺乏適合農林高校使用的《分子生態學》教材，編訂教材、補充現有教材內容十分必要。

2.2 學生對課程的理解與掌握困難 作為農林院校生態學專業的基礎課以及環境科學、農業資源環境、林學、農學、植物保護、園藝、動物科學、食品科學、微生物學等專業的選修課，分子生態學課程內容覆蓋學科面極廣，往往給學生“課程內容連貫性不夠”、“知識版塊跳躍性大”、“某些內容與自己專業無關”等印象，久而久之，學生對該課程學習的積極性下降，對課程的理解與掌握進入惡性循環狀態，大大降低了課堂效率和課程魅力。

2.3 對師資要求高 “將科研融入教學”是大學課堂成功的重要因素。然而，分子生態學涵蓋內容廣且深，任課教師由于研究領域的限制，不可能同時精通課程中所有內容的前沿動態，很難做到在每一章節結合最新科研成果。如何有效傳遞各版塊內容的最新信息是任課教師必須面臨的難題。這不僅要求教師自身專業知識面廣，還要求教師不斷查閱和學習多學科的前沿進展。

表1 市售《分子生態學》及相關圖書特征匯總分析

3 對農林高校分子生態學課程建設的思考

3.1 對課程內容設置的思考 由于分子生態學是以分子生物學為技術基礎，重點研究其在生態學各領域的結合與應用，而學習該課程的學生專業差異大，分子生物學基礎參差不齊。因此，課程以分子標記技術為主線，貫穿農林相關生態學的各個方面，將不同專業內容的生態學問題串聯，給學生以整體感的同時，又不失各自專業問題的實例解析。以合理的內容設置擴大學生的知識面，調動課程學習的積極性(圖1)。

3.2 對教材編訂的建議 結合分子生態學在農林領域的應用及農林高校的學科專業，教材編訂以課程設置的三個部分為主體，緊緊圍繞學生專業背景，將基礎理論與專業應用相結合。課程導論部分闡明分子生態學的概念和研究范疇，使學生真正理解分子生態學在農林相關領域的重要作用。課程主體的第一部分講述核酸、蛋白質的基本結構與功能;免疫學、基因突變與重組、細胞的分子生物學基礎;闡明基因組學、蛋白質組學、系統生物學與生物信息學的基本概念和內涵。第二部分通過比較分子標記同形態學標記、細胞學標記、生化標記等的區別，詳細介紹在農林領域常用且較先進的各種分子遺傳標記技術的優缺點及其適用對象［3］。第三部分分別從概念、基本原理的應用、實際問題的研究與解決思路等三個層次，依次以講座的形式講述分子生態技術在種群遺傳分析、遺傳保護、行為生態、生態毒理、親緣地理、農業微生物、重組生物生態風險評估等主要農林領域的應用［3－4］。

4 農林高校分子生態學課程教學方法的改革與探索

學生對課程的學習效果與學生對該課程的興趣和學習熱情成正相關，而學生的興趣和熱情在很大程度上取決于授課教師的水平。調查結果顯示:認為學生上課認真聽講的原因主要在于“老師上課幽默，能帶動課堂氛圍”的比例為92.31%;認為學生聽課效率下降主要影響因素在于“老師帶動不了課堂活躍氣氛”的比例為76.92%［5］。由于分子生態學具有多學科融合、課程內容微觀與宏觀結合的特點，講授時若過于微觀深入，容易使學生感到吃力、疲勞;若是過于宏觀，則易使人感覺空洞、乏味。此外，該課程專題較多，易造成學生“選擇性學習”。因此，除了課前認真設計課程教學內容外，從教學手段、教學理念和教學方法等層面努力調動課堂氣氛，是提高該課程課堂效率的關鍵。

4.1 教學理念

4.1.1 “教”與“學”一體化。“教”與“學”分別是課堂上教師和學生這兩個主體的行為。拋開了“學”這個行為，“教”就沒有意義。因此，教學過程中應時刻把握學生的心理動態，有針對性的、間歇性的設置課程“亮點”，激起學生“學”的興趣和欲望。課程設計時應換位思考，站在學生的角度探索“如何將教學方式轉換為知識的最佳表現形式?如何增強課堂的魅力?例如，在課程設計中多處設置懸念，并配合動畫與圖片、提問，努力將學生注意力“拉”到PPT中來，使“教”與“學”達到一體化［6］。

4.1.2 內容與形式并重。課程設計的過程中，如果只是專注課堂內容，忽視了教學形式的創新，那么無論教學內容多么深奧、研究多么透徹、講述多么清晰，學生最終“消化吸收”的有效知識依然不高。因此，在對教學內容深度研究的同時，必須同時對每一個知識點探討出“配套”的教學手法和講授方式，提高學生對知識吸收的絕對量。

4.1.3 內容設計“頂天”“立地”。“頂天”:即課前深入研究，查閱所講授內容的前沿進展，緊跟學科動態;“立地”:即在講述時，將每一部分的純理論知識與當前對應的社會時事問題緊密結合，始終將現實問題呈現在眼前，將純理論的知識貫穿其中，應用最微觀的分子生態學知識去研究最宏觀的農林生態問題。

4.2 教學手段 分子生態學涉及到生態現象與生態規律的發生、發展過程中的分子機理，內容尺度跨度大，且微觀內容過于抽象、宏觀內容過于想象。巧妙運用多媒體教學，將抽象的內容圖示化、形象化便于學生直觀理解。給學生以新鮮感的同時，消除聽課疲勞。例如動畫演示RFLP分子標記技術的原理，并以圖片的形式展示該方法的操作步驟;借助多媒體網絡在線演示構建系統進化樹的方法;Flash演示物種進化和分子親緣地理等內容［5］。

4.3 教學方法

4.3.1 課堂講授。課程內容正式開始前，將時事新聞、社會熱點等以案例、圖片的形式呈現。結合系列圖片和本次課程內容，提出疑問，留給學生懸念和思考(圖2)。課前介紹即將講授課程內容的題綱時，以“*”標注重點內容，便于學生在正式聽課前整體把握課程重難點及其分布。選擇教師本人或同行專家在該領域的研究成果作為該內容的實踐案例，闡述、演示如何將理論性的原理與生產實踐相結合，增強知識的實用性和操作性。在此之后，分別針對不同專業的學生，結合該次課程的內容設置思考題，與學生現場互動，舉一反三，增強對知識的融匯與強化［7］。

4.3.2 自主探究。

4.3.2.1 資料查閱。針對下次課程內容安排，設置課本沒有現成材料的問題，給出提示，由學生自行界定文獻查閱的內容，培養學生自主動手的能力和提高學生辯證思維能力。4.3.2.2 分組討論。根據專業類型，將選修該課程的學生分成若干小組，由授課教師根據各小組的專業背景給定時事話題。

4.3.2.3 專題報告。形式類似于分組報告，隨機為每位學生準備一個主題，要求提前準備材料，并進行短時間的報告。

4.3.2.4 實驗設計。結合社會熱點，設置問題，要求學生查閱資料后，設計簡單的實驗方案。考察學生靈活應用所學知識解決實際問題的能力。

4.3.2.5 多元考核。將學生的總成績分解到各個部分:期末考試占40%，課堂表現占10%，分組討論占15%，專題報告占15%，實驗設計占20%。注重過程化培養，側重創新精神和綜合運用理論知識解決實際問題能力的培養［7］。

分子生態學作為生態學科飛速發展的一個領域，未來其應用必然更加廣泛。對農林院校分子生態學課程教學的探索與改革十分必要，可通過對教學內容的調整，編訂適用教材;針對該課程的特點，優化課堂形式，調動學生興趣，促成多元化和過程化教學;以教師講授和學生自主探究同時進行的模式，培養學生的自主解決專業問題的能力，提升學生創新素質。

［1］張程，謝宜勤.分子生態學研究現狀和發展趨勢［J］.安徽農業科學，2011，39(16):9490 －9492.

［2］杜彥修，孫紅正，張靜，等.植物分子生態學課程教學與農業生態環境安全意識的培養［J］.安徽農業科學，2013，41(19):8396 －8397.

［3］劉洋，夏建磊.分子生態學本科教學實踐與探索［J］.生物技術世界，2014(5):115.

［4］呂杰.生態學專業開設分子生態學課程的教學探討［J］.學科探索，2013(12):40 －41.

［5］問卷星專業在線調查、測評、投票平臺［EB/OL］.http://www.sojump.com/report/1974933.aspx.

［6］韋朝領.研究生分子生態學教學方法的探索［J］.世界華商經濟年鑒·高校教育研究，2008(11):220－222.

［7］胡劍.營造生態型教學平臺激活“創新基因”——以“分子生物學”教學設計為例［J］.中國大學教學，2013(1):60－63.