生物科學師范生實驗設計與探究能力培養——以鳥類多樣性和習性的設計與實施為例

邵明勤

(江西師范大學生命科學學院, 江西南昌 330022)

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生物科學師范生實驗設計與探究能力培養
——以鳥類多樣性和習性的設計與實施為例

邵明勤

(江西師范大學生命科學學院, 江西南昌 330022)

以鳥類多樣性和習性的設計和實施為例，對江西師范大學生物科學師范生的實驗設計和探究能力的培養模式進行了探討，揭示了動物學探究能力培養的一般模式：理論知識儲備-課堂探究式實驗訓練-動物實習專題-畢業設計的訓練。通過該模式的培養，希望達到以下幾個目標：能初步識別江西省的常見鳥類，對常見鳥類的生態分布特征與習性有初步了解；能熟練掌握科技文獻收集的方法，根據設定的選題查閱文獻，設計鳥類多樣性與鳥類習性的研究方法和內容；能進行鳥類多樣性的初步調查或鳥類生態習性資料的收集。

課外設計；探究能力；鳥類多樣性

《基礎教育課程改革指導綱要(試行)》中大力倡導探究式學習，要求教師注重培養學生收集和處理信息的能力、獲取新知識的能力、分析和解決問題的能力以及交流與合作的能力[1]。新課程改變學生以往的被動學習方式，更注重培養學生主動獲取知識的過程與方法，進而培養學生的創新能力。同時，新課改對師范生的設計與探究能力也提出了更高的要求[2-5]。江西師范大學的生物科學(師范類)專業主要培養未來的教學研究人才，除培養基本的教學技能外，還對師范生的探究能力和教學研究能力有很高的要求，因此學校和學院都高度重視探究式教學，重點培養學生的實驗設計和探究能力，為其將來適應教學和科研的崗位奠定基礎。筆者以江西師范大學生命科學學院動物生態學的研究性學習為例，結合多年專業教學實踐，探討師范生設計與探究能力的培養模式。

1 理論知識的儲備環節

通過動物生物學的學習了解動物形態、多樣性及其分布的基礎知識。以鳥類學為例，教師在教學過程中適當介紹我國鳥的種類及鳥類多樣性研究的研究現狀，結合視頻和圖片讓學生初步認識鳥類多樣性，激發學生的求知欲。接著在生態學的緒論中介紹鳥類多樣性的研究進展，讓學生掌握鳥類多樣性的研究內容，包括鳥類多樣性指數分析、鳥類多樣性與生境的關系、鳥類時空分布等。在群落生態學這一章節主要介紹生物(包括鳥類)多樣性的研究方法和研究內容，學生可以掌握鳥類多樣性的具體計算方法和測定指標。通過以上基礎知識的學習，學生基本掌握鳥類多樣性的理論知識，這時可以鼓勵學生關注他們身邊的鳥的種類、鳥類與環境的關系等。

2 實踐環節

2.1 鳥類識別 鳥類識別是開展鳥類多樣性研究的基礎，重點要向師范生介紹鳥類野外識別工具(如望遠鏡、《中國鳥類野外手冊》)的使用方法。根據江西省鳥類專著，如《宜春地區野生動物(鳥類和獸類)》等以及最近有關江西省鳥類多樣性的文獻，師范生共同確定江西省鳥類名錄和江西省各生境常見的鳥的種類。通過查看當地常見鳥類圖譜和照片，熟悉常見鳥類的形態特點，為野外鳥類識別打下良好的基礎。有條件的地方可以舉行該地區常見鳥類的圖片展，并在校園及周邊實地演示鳥類觀察和鑒定的方法。

2.2 實驗設計 有了基本的理論和常見鳥類的識別知識后，在生態學實驗中安排一個“南昌市鳥類多樣性的研究內容和研究方法的設計”的探究專題，要求學生查閱鳥類多樣性的文獻，自行設計鳥類多樣性的調查方法和調查內容。具體過程如下：教師回顧復習理論課中講述的鳥類基本知識，給學生展示鳥類鑒定常用的工具(《中國鳥類野外手冊》、單筒望遠鏡、雙筒望遠鏡)，介紹鳥類多樣性調查的3種方法(樣點法、樣線法和固定面積法)，將班級學生分成6人一小組，結合理論知識，指導學生分析討論江西師范大學校園鳥類多樣性的具體調查方法和研究內容。討論時間為25 min，討論結束后，每組推薦1名學生發言，其他組傾聽和提出疑問，所有組講解完成后，指導教師點評各組，指出每組的創新和不足，最后總結校園鳥類多樣性的研究方法和研究內容。然后布置學生課后到中國知網查閱鳥類多樣性的論文，設計南昌市鳥類多樣性的研究內容和研究方法。一周后，學生提交研究方案，教師評閱并進行課堂指導。

通過鳥類多樣性研究內容和研究方法的設計與實施，學生初步掌握了鳥類多樣性研究的基本現狀，對鳥類多樣性的研究有一定的了解。學生在教師的指導下，根據當地的地形特點，參考文獻中的鳥類調查方法，課后選擇校園附近農田、湖泊(艾溪湖)、林區(瑤湖濕地公園中的林區)、村莊4種生境，按照研究方案完成實驗數據的收集和處理。最后，學生完成實驗報告。學生從中掌握了科研的一般思路：選擇課題-查閱文獻-設計研究方法和內容-實驗實施-論文寫作等過程，提高了分析和解決問題的能力。

2.3 野外實習 在學生熟悉常見鳥類形態以及鳥類多樣性的探究式實驗后，指導教師可以利用動物野外實習強化鳥類野外分類的鑒定知識，同時利用動物實習的契機鍛煉學生的探究能力，提高他們的科研思維水平。學生在鳥類野外實習時要注意運用生態學的一些理論和科研思路。指導教師可以根據學生自行設計來實施鳥類多樣性的調查，也可以指導學生開展不同生境鳥類多樣性差異的研究、鳥類空間生態位的研究等。在實習前，指導教師組織學生進行實習動員，布置相關任務，將每批次的學生分成多組(一般每組8～10人)，每組定一個實習主題，如鳥類巢址選擇、鳥類生態位分化、鳥類多樣性的空間分布等，指導學生分工搜索、閱讀論文，利用生態學實驗課程中學到的基本設計知識進行設計，以表格的形式呈現，讓指導教師修改完善。實習結束后，指導教師要求師范生按照科技論文的形式整理野外收集的數據。在整理論文之前，指導教師向學生講解科技論文的寫作格式和要求。論文完成后，指導教師要及時評閱，提出修改意見，最后進行成果交流或展示。

2.4 畢業論文 學生經過理論學習、實踐訓練(生態學實驗中的鳥類多樣性設計、動物實習中的小專題設計與實踐及論文寫作)，已經對鳥類的分類、分布和基本的習性有所了解，可以通過本科論文階段對所學知識進行強化，進一步提高學生的科研思維能力和解決問題的能力。江西師范大學生命科學學院一般在第6學期由專任教師提供本科畢業論文的題目，由感興趣的學生選定。不少學生在大一至大三期間已經在相關教師的實驗室進行過科研訓練，如“挑戰杯”、創新創業大賽等。筆者帶的本科論文題目一般選自在研的國家自然科學基金，選定的論文題目有“鄱陽湖東方白鸛越冬生態研究”“鄱陽湖白鶴越冬期取食對策研究”“南磯濕地國家級自然保護區鳥類多樣性時空分布及影響機制”等。也有些論文不是在國家基金項目中產生，如野外實習時，在江西省宜春市靖安縣發現某河邊公園和江西師范大學瑤湖校區有一些白腰文鳥的鳥巢，均在桂花樹上，測量方便，工作量適中，適合作為本科論文。有些論文是在學生申請的校級課題中產生，如“南昌市不同湖泊鳥類多樣性的時空動態”“南昌市城市綠地面積與鳥類物種數的定量關系”等均為校級立項課題。題目確定后，組織和指導本科生查閱20～30篇文獻以及3～5篇英文文獻，根據自己的研究目標確定研究內容和實施方案，并在第7學期開學的1個月內開展文獻閱讀和研究方案設計的交流。學生將自己文獻閱讀的主要內容和設計的研究方案用PPT進行交流，由教師指導。第7學期基本讓本科生完成鳥類野外數據的收集工作，第8學期指導本科生論文寫作，并及時反饋，一般修改5～8次。

2.5 存在的問題及解決對策

2.5.1 存在的問題。

(1)重理論輕實踐。一些學生對文獻的閱讀和論文方案的設計比較認真，但野外收集數據不夠積極，通常是第1次有較高的參與熱情，以后逐漸害怕去野外收集數據。

(2)重實踐輕理論。一些學生對觀鳥比較感興趣，以認識鳥類為目的，對收集鳥類生態習性，如行為時間分配和節律感到枯燥，也比較害怕閱讀文獻，因此不能收集和完成好的成果，也就無法發表出高質量的文章。

2.5.2 解決對策。

(1)加強課堂教學建設，培養學生的專業思想和興趣。課堂教學中要穿插一些科研的實例，包括科研中收集數據的視頻、野外動物的圖片、某個小課題的過程講述等，培養學生的學習興趣和探究精神。

(2)注重學生的實踐能力的培養。在大一至大三期間，有意識地讓學生參與鳥類多樣性或鳥類習性的科研活動，引導他們查閱學術論文，指導他們利用收集的數據發表論文，提高他們解決問題的能力，使其感受到科研的成就感。如筆者指導的學生利用收集的白腰文鳥的巢址選擇的數據進行論文寫作。該論文將在《江西師范大學學報(自然科學版)》上發表。

3 結語

通過鳥類學基礎理論和實踐環節的學習，學生對鳥類多樣性及鳥類習性的研究過程與方法有了徹底了解，同時也掌握了科研的一般思路。個別學生對鳥類多樣性的研究也有了更濃的興趣，繼續做鳥類多樣性的碩士論文。筆者指導的學生能認識50～100種常見鳥類，并具備一定的探究思維能力，為高中探究式教學和以后的教學科研打下良好的基礎，同時也為高中課外科技活動的設計和開展做好準備。該培養模式在其他學科，如植物、微生物等的推廣，必將強化師范生的科研思路，同時提高師范生的探究和創新能力。

[1] 成維莉，周彩英，錢秀芳.探究教學中的誤區分析[J].教育探索，2006(8)：23-24.

[2] 彭勇波，趙霞.以能力培養為導向探究動物生物學實驗[J].實驗科學與技術，2016，14(1)：168-170.

[3] 劉鑄，金志民，樸忠萬，等.高師動物生物學探究討論式實踐教學模式初探[J].教學天地，2012，23(12)：158-160.

[4] 林小植.新課標背景下高師動物學實驗探究式教學模式的幾點體會[J].湖北函授大學學報，2013,26(9)：114-116.

[5] 朱玉芳，崔勇華.動物學探究性實驗的構建與思考[J].安徽農業科學，2013，41(9):4229-4230.

Cultivation of Experimental Design and Exploration Ability for Biological Science Normal University Students—A Case Study of Design and Implementation of Bird Diversity and Habits

SHAO Ming-qin

(College of Life Science, Jiangxi Normal University, Nanchang, Jiangxi 330022)

With design and implementation of bird diversity and habits as example, training modes of experimental design and exploration ability for biological science normal students in Jiangxi Normal University were discussed.The general pattern for cultivating animal science exploration ability was revealed: theoretical knowledge accumulation, exploration experimental training, zoology field practice training, dissertation.Through the model training, following goals were expected to be achieved: preliminary identification of common birds in Jiangxi Province, understanding of ecological distribution features and habits of common birds; grasp of method for collecting scientific literature, review of literature according to selected topics,design of research method and content of bird diversity and bird habits; preliminary investigation of bird diversity and collection of bird habit data.

Extracurricular design; Exploration ability; Bird diversity

國家自然科學基金(31260517)。

邵明勤(1976- )，男，江蘇鹽城人，副教授，博士，從事動物學教學和科研工作。

2016-08-22

S-01

A

0517-6611(2016)28-0246-02