以高素質創新型人才培養為導向的生物學野外實習教學模式的探究

馮 斌，張潤鋒，李 今

(湖北師范大學 生物學國家級實驗教學示范中心，湖北 黃石 435002)

在當今飛速發展的信息時代，我們正面臨著“重大的時代轉型”[1]。高等教育正在實現由培養“知識人”向培養“創新人”和“智慧人”轉變。教育變得越來越多樣化、終身化、個性化，教師不再是知識的二傳手，而是學生創新精神的引路人[2]。“以學生發展為本，著力培養新一代人的責任感、自主合作學習能力、生活能力、科學精神、創新意識和創造能力”是新時代教師的責任。

生物學野外實習是高等院校動物學、植物學等學科教學過程中的重要實踐教學環節。它既是教學活動，又是鍛煉學生的過程，對學生專業知識的鞏固和提高以及動手能力、實踐創新能力和團隊合作精神等綜合素養的形成有重要作用[3，4]。傳統生物學野外實習往往以教師為主導，以知識傳授為目的，教師野外細致講解，學生被動觀察和記錄。實習內容以動植物分類鑒定、標本采集制作為主，側重于基礎理論知識、基本分類方法的學習。這種傳統的“教師教，學生記”“填鴨式”“走馬觀花式”和“旅游式”的野外實習模式，背離了“以學生為中心”的教育思想，不能滿足培養學生創新實踐能力的教學目的。新時代對于培養高素質創新型人才的教育期望，要求生物學野外實習，從教學理念、教學內容、教學方法和考核制度等多方面進行變革，探索新的教學模式。

1 創新教學理念

教師的責任在于教會學生學，最大化地調動學生的主觀能動性和發掘學生的自身潛能。生物學野外實習不同于一般的課堂基礎課程，它涉及資料收集和整理、標本采集和制作、問題探究、困難解決、實習結果反饋等，其復雜程度遠遠超過課堂教學。教師的教學工作無法面面俱到，其首要任務在于使學生學會如何自學、如何開展工作、如何進行合作、如何解決困難、如何探究科學問題等。

注重理論聯系實際，追求教學的生活性和生命性。生物學野外實習不能僅僅停留在對課堂理論知識的鞏固和深化，應該將理論與實際緊密聯系起來，回歸生活，激發學生的學習興趣和探索熱情；將其提升至生命層次，使整個實習過程成為學生一段重要的生命體驗歷程。

建立“探究式實習”的教學模式，創設類似于科學研究的情景，引導學生主動學習、思考和實踐，讓學生了解知識的產生過程，運用科學的思維方式去發現問題、分析問題和解決問題，從而達到構建知識、培養能力和提高素質的目的[5～6]。這就要求教師在生物學野外實習教學過程中突破以傳授專業知識和專業技能為主的教學模式，轉而讓學生成為“探究知識”的主體，培養學生的創新精神和能力。

2 “探究式實習”教學內容

野外實習內容由以標本采集和物種識別為主調整為在此基礎上重點開展以數據采集和專題研究為主的綜合性實習?！疤骄渴綄嵙暋苯虒W模式根據實習的地點和場所的不同，建立室內學習、校園及近郊實習以及遠程實習等教學模塊，教學內容主要包括以下幾個方面。

2.1 基礎知識和基本專業技能

充分利用工具書、標本、網絡、影像資料、虛擬仿真實習系統等各種資源，引導學生在室內自主學習基礎上，開展校園或近郊實習，以鞏固動植物名稱、分類、生態學理論、野外樣方設置和調查處理方法等基礎知識，并掌握標本采集和制作、物種識別和鑒定、分類檢索、生物攝影等基本專業技能，此部分主要涉及室內學習和校園及近郊實習兩個實習模塊。學生在教師的指導下，自主學習并基本掌握上述基本技能后，方能進入野外實習的重要環節——開展調查活動和小課題研究。

2.2 開展調查活動和小課題研究

將全球衛星定位(GPS)儀、數碼攝像和照相設備、多媒體投影儀、望遠鏡、光合作用測量系統(光合儀)、土壤因子測定儀等設備充分應用于野外實習，引導學生開展動植物數量統計、種群和群落結構調查、生物多樣性調查、動物行為觀察與研究、環境定性定量分析、植物光合作用測定與分析、生物與非生物環境的關系分析、景觀特征分析、生產生活與生態保護等相關調查和研究工作。學生小組初步擬定調查或研究課題，經指導教師審核通過后，由學生查閱相關資料，設計調查或研究方案，在實習期間采集數據、拍攝照片，再進行數據分析，交流和討論。此部分可以采取分散式實習和集中式實習兩種方式，前者主要適用于校園及近郊實習模塊，后者則適用于遠程實習模塊。

2.3 專題報告學習

指導教師在實習之前或實習過程中(主要適用于室內學習和校園及近郊實習兩大實習模塊)穿插講解相關的動植物地理分布、系統演化、全球氣候變化對動植物的影響，當地生物資源與經濟發展等一系列專題報告。例如，在中美野外生物學聯合實習的實踐中，哈佛大學生物與進化系David教授作了關于新英格蘭地區植被恢復的學術報告，向同學們展示了四百年來新英格蘭地區植被的變化歷程，同學們在隨后的野外實習中能夠真實見到報告中提到的一些現象[4]，這在一定程度上可以加深同學們對相關生物學原理和知識的理解，增加學習興趣。

2.4 參觀考察與校際交流

選擇合適的標本館、博物館、植物園、動物園、森林公園、水族館、大學的生物進化或生態學實驗室等供學生參觀和考察。通過多種方式如標本互換、實習模式交流、跨校組隊研究等，開展校際間的聯合實習，促進相互學習和交流。

2.5 實習總結與匯報

以小組為單位，小組成員需要合作完成擬定科研小課題的數據分析、總結和匯報工作，參與交流與討論。每個學生獨立完成實習動植物電子圖鑒的制作、野外實習總結與個人體會等。此外，選擇部分優秀學生的實習作品，充實學院的生物學野外實習網站。此環節重在培養學生整理和總結數據、撰寫論文、團隊合作及口頭表達等方面的能力。

3 “探究式實習”教學方法

3.1 虛實結合式教學

利用現代多媒體和網絡技術，將實習基地的動植物形態、分類、分布、經濟和藥用價值、動植物圖庫、標本采集和制作視頻、野外實習視頻等方面的內容制作成影像資料，構建動植物資源網絡數據庫。學生可以隨時登陸數據庫，對實習知識進行查漏補缺。將野外實習的場景做成三維圖像，將各個物種的地理位置用GPS定位，指定路線，嵌入網絡資源數據庫，學生在實習前可以進行虛擬仿真學習。此外，在數據庫網站內設置討論區，學生們可以交流和討論問題及疑惑。把虛擬仿真教學與野外實習有機地整合，延伸課堂教學、拓展實習空間、延長實習時間[7]。

3.2 啟發式教學

啟發式教學注重互動，強調啟迪學生的思維，訓練學生的思維技巧。生物學野外實習中涉及的很多知識要點學生已經在理論課程的學習中接觸到，因此啟發學生獨立思考、從新的角度詮釋問題是“探究式實習”教學的關鍵所在。相對于理論課的單科教學，生物學野外實習要著重啟發學生認識各類復雜的生命過程、生命演化的歷程等等。在教學手法上，可以生態學為主線，融合植物學、動物學、微生物學甚至生物地理學的知識，引導學生從宏觀、生物進化、生物與環境相適應等角度重新理解周邊的自然環境。

3.3 討論式教學

在開展小課題研究的自主選題環節，小組成員可自由地提出自己的想法，闡述課題的出發點和實驗設計，其他同學和老師對這個課題的科學性、可行性等進行點評。在討論環節，本著師生平等的原則進行，教師應尊重學生的觀點，并在實驗設計的細節方面給予提示和幫助。討論式教學能夠培養學生的學習和研究興趣、獨立思考的能力和與人交流的能力。

3.4 研究式教學

在野外實習過程中，以小組為單位通過多種形式開展科研小課題研究。教師引導學生進行文獻閱讀，并根據興趣初步確定選題；也可以結合指導教師相關的科研項目設立小的科研題目；還可以與本科畢業論文相結合，構建貫穿整個大學生涯的科研綜合訓練體系。在教學過程中，本著以學生為主體的原則，學生自己完成資料文獻資料收集、查閱、整理，設計調查和研究方案，實施研究方案，以及后續數據分析、PPT制作和匯報交流等過程，教師則扮演指導、把關、協助的角色。科研小課題研究和調查活動可以通過多種形式開展，包括在校內、近郊的分散式實習以及在遠程實習基地的集中式實習[8]。開展科研小課題研究和調查不僅能大大激發學生的主觀能動性，還能提高學生綜合運用知識分析問題和解決問題的能力，把野外實習打造成學生科研的起點和平臺，從而達到培養學生創新能力的目的[8]。

3.5 聯合實習式教學

我國很多高校的生物學野外實習往往以學院為單位展開，基于單個院系資金、師資、物資等資源的限制，很難將野外實習教學提高到一個較高的層次，因此，聯合實習顯現出優勢。一方面，可以開展校內多個院系聯合實習。除了生命科學學院的相關專業需要開展生物學野外實習以外，其他某些院系如藥學院可能需要開展藥用植物野外實習、農林學院可能開展林業資源野外實習，這些院系的野外實習內容存在著交融和重合之處，可以建立聯合實習基地、共同開展實習教學活動。其次，與國內其他高校組成實習聯盟。視情況組織合適規模的學生參加全國其他高校的聯合野外實習，有助于學生掌握不同地區的植被分布特色和差異[8]。多年來，蘭州大學邀請包括四川大學、山東大學等十幾所高校參加國家理科基地生物學野外聯合實習，取得良好的實習效果，得到一致好評。最后，在有條件的情況下，某些高?？砷_展國際聯合實習。當前，高等教育國際化是世界教育發展的主流趨勢，也是發展中國家建設世界一流大學的基本途徑之一[4]。為了適應經濟全球化和高等教育國際化趨勢，我國少數高校，如北京大學、清華大學、浙江大學、復旦大學、南京師范大學等，已經走在了國際野外聯合實習的前列，如浙江大學與美國、加拿大等國的高等院校近年來開展的野外生物學課程[9]，南京師范大學與奧地利維也納大學開展的以問題為導向的地理學聯合野外實習[10]，2016年華東五校(浙江大學、南京大學、南京師范大學、南京農業大學和上海交通大學)與美國北卡州立大學、威斯康辛大學和哈佛大學標本館開展了海外生物學野外聯合實習[4]，都取得了不錯的實習效果，獲得不少實習經驗。

4 多元化考核

我國很多生命科學學院一直把野外實習作為一門專業必修課，獨立算學分[10]。鑒于此，應改革考核方式，每位學生的實習成績=個人成績(50%)+小組成績(50%)。個人成績包括平時表現成績、實習心得體會撰寫及電子圖鑒編制等幾個方面的成績，其中平時表現成績包括考察積極性、自主學習情況、團隊貢獻率等；對于在科研小課題研究方面提出創新性想法(包括新的小課題方向、新的研究方法、創新性的課題實施組織方式等)的個人，經教師研究后，其個人成績給予滿分。小組成績包括小課題研究方案、科研小論文、PPT展示3個方面的成績，每位小組成員的小組成績一致。具體考核分值舉例如表1所示。

表1 考核分值舉例

最后，設置獎勵機制，評選出實習先進個人和優秀小組，加以表彰，如授予個人成績排名前30的同學獲實習先進個人榮譽；成績排名前5的小組獲優秀小組稱號。由于生物學野外實習成績本身就列入了年度學習綜合測評中，實習成績越高，學習綜合測評相應分數就越高。生物學野外實習還可理解為一項實踐活動，因此也可通過增加活動綜合測評分對先進個人及優秀小組加以表彰。比如獲得先進個人的同學可加活動綜合測評分2分，先進小組中的每位成員可加活動綜合測評分2分，兩項獎勵可以累計加分。

圖1 生物學野外實習的“探究式實習”教學模式

5 結語

傳統的生物學野外實習存在著教學內容、教學方法和考核形式單一等弊端，學生自主能動性較差，收獲有限，更不用說創新能力的培養了。為此，經文獻調研，我們提出了一種新的生物學野外實習教學模式如圖1所示，即在更新教學理念基礎上，通過構建科學合理的教學內容、教學方法和考核體系，進行“探究式實習”，可以充分發揮學生學習的主觀能動性，提高學生自主學習能力，增強學生的創新能力。