地方高校生態學實驗教學模式改革研究
——以合肥師范學院為例

陳延松，王占軍，沈章軍

(合肥師范學院 生命科學學院，安徽 合肥 230601)

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地方高校生態學實驗教學模式改革研究
——以合肥師范學院為例

陳延松，王占軍，沈章軍

(合肥師范學院 生命科學學院，安徽 合肥 230601)

[摘要]為了提高地方高校對應用型人才培養的質量，深化地方高校實驗教學改革至關重要。對于多數地方高校，生態學實驗教學資源、課時有限，確立以生態學學科特點為基礎，“本土化”為原則，“重質量、輕數量”為標準的創新型生態學實驗教學模式對于培養學生的創新意識和綜合能力具有重要意義。

[關鍵詞]生態學實驗；地方高校；教學改革；教學模式

生態學是研究生物與環境之間相互關系的一門交叉學科。該課程是高等學校生命科學、農學、林學和環境科學等專業的主干課程之一。2011年，生態學被新增為一級學科，這無疑凸顯了國家發展過程中對生態學專業人才的迫切需求，同時也對高等院校培育應用型人才目標提出了更高要求。國內不少高校還將生態學課程列為全校通識課程。生態學實驗是該課程不可缺少的實踐教學模塊，生態學實驗教學可有效培養大學生嚴謹的科學態度，發展其理論聯系實際的能力，促進其科學素質養成[1]。眾所周知，隨著社會的發展與科技的進步，環境污染、溫室效應與生物多樣性喪失等一系列生態問題日益凸顯[2][3]。而生態學基礎理論與研究方法，對于協調人與自然、保衛國家生態安全等方面發揮著越來越重要的作用。所以，在當今高等教育中，切實開展生態學課程教學，特別是生態學實驗教學，對于培養合格中學師資，普及當代大學生生態學知識，樹立科學的環境保護觀念，保衛國家生態安全等方面均具有十分重要的意義。

生態學實驗一般可分為三種類型。一是基礎性實驗，主要目的是使學生掌握生態學基本理論、基本知識和基本技能；二是綜合性實驗，主要目的是使學生能夠應用生態學規律解釋常見的生態現象；三是設計性實驗，主要目的則是使學生掌握基礎生態學實驗設計方法，能夠運用生態學及其相關學科的知識與技術，開展基礎生態學研究。然而，傳統的生態學實驗教學模式卻存在不可忽視的局限性。首先，從實驗內容來看，目前眾多生態學實驗教材多側重于對生態學經典理論的驗證，以及一些生態學常用方法和儀器的使用介紹。甚至一些綜合性實驗項目，也演變成了機械性的模仿實驗。對于一些設計性實驗，則往往會因為研究尺度、實驗器材或地理區域限制等因素而不具有可行性。其次，從實驗成績評價方式來看，生態學實驗教學一般均以實驗報告作為考核評價依據。“實驗報告”幾乎是生物學領域任何學科實驗課程的考核評價依據，長此以往，這種形式無疑會禁錮學生的創新思維發展，而且還容易造成學生抄襲數據和報告的情況，最終會對生態學實驗的教學目標產生負面影響。第三，從實驗課時來看，不同高校生態學實驗課時不同，有些高校基礎生態學實驗課時可達到36學時，而有些高校，尤其是一些地方高校生態學實驗課時則很少，只有8學時，有些甚至不設實驗課。也就是說，地方高校生態學實驗不能得到足夠重視，這種情況使生態學課程在高校里變成了不合實際的“科普教育”，更難實現生態學實驗課程的教學目標。第四，從教材特點來看，缺乏“本土化”特點。生態學是一門綜合性學科，具有較強的區域特性。現行的主要生態學實驗教材在地方高校應用時，常具有不可忽視的局限性。綜上所述，如何根據地方高校所在區域生態環境實際情況，在以經典生態學實驗教材為藍本的基礎上，積極開發具有本土化特點的生態學實驗教學模式是一個值得深入探索的議題[4]。

1生態學實驗教學現狀簡介

以合肥師范學院為例，該校前身為成人本科高校，期間，生態學課程以理論教學為主，不包含實驗教學內容。2010年，我校改制為普通本科院校，生態學課程開始設立實驗教學模塊。由于歷史因素影響，我校的生態學及其實驗教學在課程建設中存在諸多問題，如生態學實驗室建設起步晚，儀器設備配備尚不完善，實驗課時有限，考核模式呆板，師資力量薄弱等。這不僅對學生實踐能力的培養產生了顯著的負面影響，而且也有悖于我校“地方應用型高水平大學”建設中對培養師范性、應用型、高水平人才的教育目標。

2創新生態學實驗教學模式

近三年來，我們借鑒已發表的生態學實驗教學改革成果，積極開展了基于本校(地方高校)實際的生態學實驗課程教學模式改革研究。最終，我們編制了以生態學學科特點為基礎，以“本土化”為原則，以“重質量、輕數量”為標準，符合地方高校實際的生態學實驗教學內容體系。本生態學實驗教學內容體系設置思路如下：在校內選擇不同群落作為實驗地，首先，通過基礎實驗，測定不同群落微環境的氣候因子，比較分析微環境氣候因子在不同群落內的日變化特征，不同群落之間的差異性。其次，通過綜合性實驗，利用樣方法等調查方法，測定不同群落的物種多樣性，比較分析不同群落之間物種多樣性差異。然后，通過設計性實驗，利用比較植物功能生態學研究方法，測定不同微環境下植物葉功能性狀，比較微環境條件對植物葉功能性狀的影響。最后，要求學生以撰寫“科學報告”形式提交設計性實驗研究結果。本實驗教學內容體系邏輯性強，利于學生掌握和鞏固基本生態學理論，培養其發現問題、解決問題能力，培養其創新精神。同時實驗教學模式還具有鮮明的“本土化”特征，實用，易操作。

總之，我們試圖通過開設系統性的三類實驗項目，利用課時有限的生態學實驗教學，使學生(1)掌握自然生態現象與過程的調查方法，生物與環境相互作用關系機制的分析方法；(2)學會一般實驗的設計與對比觀測技術，掌握主要生態因子常用觀測儀器的性能與使用方法，了解生態因子的時空變化規律及影響因素的分析方法；(3)掌握種群或群落生態學研究的初步方法和多因子綜合分析與研究的基本能力，學會運用生態學基本原理從事生態管理和生態環境建設的一般技能；(4)掌握撰寫科學報告的基本能力。

2.1微環境的氣候因子測量

作為典型的生態學基礎實驗，主要目的是使掌握溫濕度計、照度計、坡度計、CO2分析儀等儀器的使用與維護方法；掌握微環境氣候因子觀測的基本方法及數據資料整理與分析技術。

首先，實驗地段的選擇和測點的設置。當地的自然地理條件(如地形、植被和土壤分布等)對群落微環境氣候因子特征的影響很大，在選擇群落小氣候觀測地段時，必須充分考慮這些因素。觀測地段要具有代表性和可比較性，還要具有一定的面積。基本測點應設置在地段的中央,因為地段中央受周邊環境影響最小,代表性最好。各測點與地段邊緣的距離均應在2m以上，若地段性質與周圍環境差別較大或地段周圍人為影響很大(如附近有公路、溝渠等)時，則測點與地段邊緣的距離要加大3-5m。

其次，觀測時間間隔。全天連續觀測一般每1-2小時觀測一次，能夠反映出全天內微環境氣候因子變化的完整過程。

最后，觀測方式或程序。群落微環境的氣候因子觀測程序要根據觀測內容和觀測項目自行編制。由于在一個測點上往往有較多的觀測項目，所有的項目觀測一遍，往往需要較長的時間，從而出現各項數據不在同一時刻的情況，失去了觀測數據的時間代表性。為了消除時間誤差，一般采用往返觀測法，各觀測項目的數據均取正點前后兩次觀測記錄的平均值，使各個觀測項目的觀測時間都統一平均到正點時間上。在一個人同時觀測幾個測點或儀器數量不足時，則應以正點為對稱時間，采取測點往返觀測法，各測點的各觀測項目的數據均取前后兩次觀測記錄的平均值。例如，有三個測點，則觀測的順序為：1→2→3→3→2→1。

2.2群落內的物種多樣性

這是一個綜合性實驗項目，主要目的在于使學生能夠識別不同群落；掌握生態學野外調查常用的樣方法(或樣線法)；掌握物種多樣性測定方法，如物種豐富度、均勻度等統計指標的計算及其分析；認識多樣性指數的生態學意義等。

樣方是面積取樣中最常用的形式，也是生態調查中使用最普遍的一種取樣技術。樣方的大小、形狀和數目，主要決定于所研究的群落的性質和所預期的數據種類。可根據最小面積原則及具體情況決定。確定取樣面積之后，還有一個取樣數目問題。取樣數目越多，代表性亦越大，但取樣的目的是減少所花費的勞動和時間。

多樣性指數是以數學公式描述群落結構特征的一種方法。在調查了植物群落外貌特征及其數量特征之后，選定多樣性公式，再計算反映該群落結構特征的物種多樣性指數。具體而言，物種多樣性指數計算公式多種多樣，但指數實質基本相同，即群落的生物種類越多，多樣性指數越大。其生態學意義有：(1)可作為衡量某群落結構特征的指標；(2)可作為環境質量評估和資源豐富程度比較的指標；(3)演替階段的多樣性比較，可作為演替方向、速度、穩定程度的判斷指標。

2.3葉片的生態適應性

設計性實驗具有較強的開放性，其主要目的是培養學生創新意識，鍛煉學生基礎科研能力。本實驗的目的是探討和分析微環境條件對植物葉功能性狀的影響以及葉功能性狀對微環境條件的生態適應性。現將我們的設計性實驗實施過程概括如下：(1)教師講授葉片的生態適應性實驗基本原理，限定研究課題的方向為比較植物功能生態學(教師提供3-5篇參考文獻)，實驗室儀器設備條件；(2)引導學生查閱文獻，并以3-4人為1小組提出實驗方案初步設計；(3)教師審核并完善各小組研究方案，反饋學生；(4)研究小組開展實驗，收集數據，分析結果，撰寫“科學報告”，教師在此步驟實施過程中隨時予以必要指導；關于撰寫“科學報告”的具體要求詳見2.4部分。(5)教師評閱“科學報告”，并反饋各小組。

2.4改革生態學實驗成績評定方法

撰寫科學論文或報告，是從事科學研究者必備的基本能力。將自己的研究結果發表于科學期刊或書籍中是實現分享科學活動成果的最有效的途徑。科學報告的一般格式，通常包括：標題(title)、摘要(abstract)、關鍵詞(key words)前言(introduction)、材料與方法(material and methods)、結果(results)、討論(discussion)、致謝(acknowledgments)與參考文獻(references)等九部分。這些相關格式的各種規定與原則， 主要是要幫助學生撰寫的報告可達到“清楚且恰當”的要求。

概括而言，我們用以下2個標準評定各小組實驗成績：(1)清晰和完整的陳述獲得的結果及其過程；(2)能將結果關聯到目前已有的學術認知中，且詮釋繼續開展該研究的學術意義與價值。清晰和完整的陳述獲得結果的過程，是科學研究的基本要求之一，即可重復性。每篇報告都必須能給讀者充份的資料，使其可依據重復進行同樣的研究。完整得陳述結果，不做任何附加解釋也是必要的。如此才有可能讓讀者可以有機會去獲取其自己的結論，無論其是否同意作者的結論。在討論部分，如何將研究結果有意義的關聯到學術認知中，往往是較困難的工作。我們提供了如下思路供學生參考：(1)對原提出的假說作出結論；(2)與他人的研究結果相互比較；(3)說明可能錯誤的來源，以及技術的可能缺失；(4)推論本研究結果，在學術或應用上的意義或價值；(5)對自己研究的問題，下一步研究應需要做什么？(6)要如何改進研究方法等。

總之，通過設計性實驗，使學生熟悉了如何進行科學研究、怎樣撰寫學術論文，也為今后高質量完成畢業論文及科學研究奠定了良好基礎。

3結語

為了不斷提高地方高校對應用型人才培養的質量，深化地方高校實驗教學改革至關重要[5]。在教學資源、課時等有限條件下，以提高實驗質量為核心，以“本土化”為原則，創新科學性、可操作性生態學實驗教學模式對于培養學生的創新意識和綜合能力具有重要意義[6]。

[參考文獻]

[1]李天星. 加快實驗課程改革, 培養創新型人才——以生態學實驗課程改革為例[J]. 教育探索, 2012 (10): 32-36.

[2]王麗婧, 翟羽佳, 鄭丙輝, 等. 三峽庫區及其上游流域水污染防治規劃[J]. 環境科學研究, 2012, 25(12): 1370-1377.

[3]王玉軍, 陳懷滿. 我國土壤環境質量重金屬影響研究中一些值得關注的問題[J]. 農業環境科學學報, 2013, 32(7): 1289-1293.

[4]王惠, 王曉軍. 基于創新素質培養的生態學實驗教學改革與實踐[J]. 安徽農學通報, 2007, 13(14): 191-192.

[5]孫小霞, 吳則焰, 林文雄. 高等農林院校生態學教學改革的實踐與思考[J]. 河北農業大學學報: 農林教育版, 2014, 16(1): 74-76.

[6]陳杰, 王魏根, 姜雙林. 地方高校生態學實驗教學體系改革研究[J]. 阜陽師范學院學報: 自然科學版, 2014, 31(1): 99-102.

[收稿日期]2016-01-05

[基金項目]安徽高校省級優秀青年人才基金重點項目2013SQRL068ZD，合肥師范學院課程建設項目2013hxk15，合肥師范學院本科生優秀畢業論文(設計)培育項目2014lwpy05資助

[第一作者簡介]陳延松(1979-)，博士研究生，副教授，主要從事植物功能生態學研究。

[中圖分類號]G61

[文獻標識碼]B

[文章編號]1674-2273(2016)03-0093-03