“動物生態(tài)學”課程教學實習改革的創(chuàng)新與實踐

畢擁國，郝維燕，呂 飛，張，賈彥龍

（1.河北農業(yè)大學林學院 河北 保定 071000；2.河北農業(yè)大學現代科技學院 河北 保定 071000；3.河北農業(yè)大學信息科學與技術學院 河北 保定 071000）

生態(tài)學是一門新興的、多學科交叉滲透形成的、與人類生存及社會經濟發(fā)展息息相關的前沿學科，近年來，我國對于生態(tài)環(huán)境的保護與建設日益重視，對生態(tài)學專業(yè)的人才培養(yǎng)質量要求也越來越高。河北農業(yè)大學林學院生態(tài)系結合本專業(yè)的傳統(tǒng)特點及優(yōu)勢領域，經過幾輪的專業(yè)培養(yǎng)方案調整，在要求學生掌握扎實的生態(tài)學專業(yè)基礎知識的同時，還要著重提高自然資源調查、生態(tài)規(guī)劃與設計、生態(tài)恢復與重建等方面的專業(yè)知識能力水平。

動物生態(tài)學是生態(tài)學專業(yè)的一個重要分支，是研究動物與生物和非生物因素相互關系的一門基礎學科?！吧鷳B(tài)好不好，動物來說話”，動物對環(huán)境的變化非常敏感，動物數量的增加以及種類的變化都是生態(tài)變化的重要指示劑。因此，通過對動物生態(tài)學理論與實踐的學習，不僅可以使學生更好地了解動物生態(tài)學的基礎知識和最新研究動態(tài)，掌握動物生態(tài)學的研究方法，還可以為學生未來的深造、就業(yè)，實現復合型、學術型高級生態(tài)專業(yè)人才的定位目標提供有力的支撐。

1 動物生態(tài)學課程特點及實習環(huán)節(jié)的重要意義

動物生態(tài)學是以動物及其環(huán)境為主要研究對象，探索和揭示動物與動物、動物與環(huán)境之間相互關系及作用機理的科學。動物生態(tài)學具有基礎性強、交叉學科滲透范圍大、研究范圍廣泛等特點，其課程分成理論環(huán)節(jié)和實踐環(huán)節(jié)。

在理論講授環(huán)節(jié)中，動物生態(tài)學系統(tǒng)地講授環(huán)境因子對動物的影響及動物的適應、動物種群動態(tài)調整及機理、動物種群之間相互關系、動物遺傳與進化、動物行為學、動物群落生態(tài)學、動物群落在生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮的作用、動物的區(qū)系劃分等內容及理論。其內容涉及動物科學、遺傳與進化、行為生態(tài)學、化學生態(tài)學、農業(yè)生態(tài)學等領域。

動物生態(tài)學還是一門實踐性很強的科學，掌握動物生態(tài)學的實踐調查方法，未來可以為科研、生產實踐中動物多樣性調查，動物資源保護與利用、農林業(yè)害蟲無公害防控技術的開發(fā)與應用等領域提供重要基礎。因此，在動物生態(tài)學課程體系中，實踐環(huán)節(jié)至關重要。

2 動物生態(tài)學教學實習面臨的問題

河北農業(yè)大學林學院生態(tài)學專業(yè)是在原有的林學專業(yè)基礎上建立發(fā)展起來的，在發(fā)展過程中，充分利用了林學學科優(yōu)勢，學生對植物、樹木的基礎分類知識掌握扎實，在實驗設計、數據分析、森林生態(tài)、森林經理、地理信息系統(tǒng)等應用方面能力突出。但對普通動物學、昆蟲學、鳥類學的基礎知識、分類知識能力較弱，這些短板限制了學生在實踐應用過程中能力的發(fā)揮。因此，加強對動物生態(tài)學課程特別是教學實習的改革和建設，可以使學生熟悉和了解京津冀地區(qū)的自然生態(tài)環(huán)境、動物區(qū)系特點，更好地利用動物生態(tài)學所學的理論知識指導當地農、林業(yè)及經濟林的生產實踐。

動物生態(tài)學野外教學實習內容是關系到實習質量的重要因子，過去由于條件、時間的限制，動物生態(tài)學教學實習只集中在不同生境鳥類多樣性、昆蟲多樣性的調查方面，缺乏對動物種間關系、鳥類及昆蟲對農、林業(yè)影響等方面的內容，影響了學生對理解動物在生態(tài)系統(tǒng)中所發(fā)揮作用等方面認知水平的提升。

在調查資料方面，野生動物鑒定圖冊是動物生態(tài)學實習的重要工具書。目前，國內外野生動物鑒定圖冊主要有人工手繪彩圖、野外照片兩種類型。人工彩繪特征準確，細節(jié)明顯，但是受營養(yǎng)、健康、季節(jié)影響，動物在自然條件下特征與人工彩繪圖片存在差異，影響鑒定。野外照片雖然真實，但受光線、拍攝角度、動物姿態(tài)、季節(jié)的影響，導致特征細節(jié)不明顯。二者在應用過程中均有明顯的優(yōu)缺點，因此有必要將二者結合起來，方便鑒定。此外，傳統(tǒng)資料為紙質版，體積大，重量重，攜帶型極差，嚴重影響使用效果。隨著智能手機的推廣，將圖鑒制成電子版APP 軟件勢在必行，方便攜帶和使用。

在調查工具和方法方面，動物生態(tài)學不同于森林生態(tài)學、農業(yè)生態(tài)學、景觀生態(tài)學等課程，這些課程在研究和實習過程中，研究目標不活動，基本不受學生實習人數、行為及天氣的影響。而動物生態(tài)學研究的目標為動物，其具有活動性強，對外界反應敏感，受到驚擾后逃逸等特點，如果調查過程使用傳統(tǒng)方法，勢必存在效率低、信息量不完整等缺點。在實際科研調查中，為了達到真正理想的狀態(tài)，調查一般是組成3-7 人小分隊并進行長時間的調查，而教學實習的現狀卻是學生人數多、實習時間短。如何減少學生實習對動物的影響，如何短時間讓學生扎實掌握調查研究方法，第一時間體會并看到實習效果，是擺在教學實習面前的關鍵問題。

這些問題已經影響了動物生態(tài)學教學實習的效果，影響了該課程對生態(tài)學專業(yè)新培養(yǎng)方案的支撐作用。解決這些問題，有必要引入新的內容、新型調查裝備和方法，豐富動物生態(tài)學實習內容，提高實習效果。

3 動物生態(tài)學實習改進措施及效果評價

3.1 實習改進措施

對動物生態(tài)學實習內容進行常態(tài)化改革，引入新型設備，改進實習內容，構建新型動物生態(tài)學調查體系。例如：任課教師與機電、信息學院教師聯合研制了多種害蟲智能監(jiān)測設備，利用這些技術進行害蟲預測預報研究；利用自制膜翅目昆蟲引誘器對不同生境的天然次生林的天敵昆蟲種群進行研究；利用自制拍照相機+引誘食物的模式對不同生境鳥類種類進行普查等。這些內容在很大程度上豐富了實習內容，使學生掌握了新型動物生態(tài)學實習的方法，培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新能力和思維。

建立動物生態(tài)學微信群，結合教學實習內容，定期推送鳥類照片、錄像和昆蟲照片。由于實習時間短，只依靠野外實習，在短時間內無法觀測到大量的動物。建立微信群之后，任課教師經常推送相關專業(yè)知識，讓同學在課余時間鑒定相關物種，以提高學生對北方常見鳥類、昆蟲的分類鑒定水平。同時，在推送專業(yè)知識的同時，還推送一定數量的具有生態(tài)專業(yè)背景的思政案例。

任課教師與信息學院教師協同創(chuàng)新，開發(fā)了一套電子版常見鳥類、昆蟲的APP 圖鑒軟件。該軟件將繪圖板和生態(tài)照片共同納入，既保證了繪圖版動物特點的準確性，又保證了動物在野外自然條件下的差異性。同時，隨時更新后臺云服務器，不斷補充動物種類照片，學生隨時通過智能手機上網查看，提高了鑒定能力。

3.2 教學實習效果評價及分析

動物生態(tài)學教學實習改革預想從2020 年開始，在2020和2021 年，動物生態(tài)學教學實習由霧靈山國家級自然保護區(qū)改為在河北農業(yè)大學西校區(qū)進行。由于學校環(huán)境與國家自然保護區(qū)的環(huán)境差別很大，導致昆蟲種類和鳥類種類、數量存在較大差異，教習實習效果質量存在下降的風險。但由于實習內容、方法、工具的改進與創(chuàng)新，成功地克服了實習環(huán)境不夠理想等問題，取得了教學實習實施效果總體比較好的結果（見表1）。

通過表1 可以發(fā)現，實習內容由不同生境下鳥類、昆蟲多樣性調查的兩個內容增加到不同生境下鳥類、昆蟲多樣性調查、鳥類圖片自動采集、蟲害智能監(jiān)測設備對常見林業(yè)害蟲發(fā)生動態(tài)的調查、不同生境天敵昆蟲種類的調查等5 個內容，學生更加全面地學習了動物生態(tài)學的理論知識，系統(tǒng)地理解了理論與實踐結合的切入點。

表1 動物生態(tài)學教學實習改革內容對比表

動物生態(tài)學實習充分利用了理論教學持續(xù)時間長（第五學期，12 周講授48 學時）的特點，引入鳥類（包括北方常見種類200 余種）、昆蟲新型電子圖書（包括北方常見種類300 余種）APP軟件，學生可隨時利用自己的碎片時間在手機端進行學習，顯著提高了對北方常見動物種類的分類鑒定水平和調查研究水平，很好地彌補了學生知識領域的短板，并為第六學期動物生態(tài)學實習奠定基礎。

實習新內容的引入也使學生看到了一些平時不常見的鳥類種類（半年內超過60 種，過去僅能觀察到10 余種），對害蟲預測預報模型的認知水平也有了較大提高，提高了對動物生態(tài)學理論內涵的認知水平，更扎實地掌握了動物生態(tài)學基本研究方法、技能。在與新型調查設備的接觸中，提高了學生創(chuàng)新思維能力，深刻理解了交叉學科（4G 信息傳輸、紅外感應、圖像識別、深度學習、云服務等）在生態(tài)學中的應用前景和重要意義，體會了人工智能識別技術在昆蟲分類、智慧林業(yè)管理等領域中的應用，學生求知、探索、實踐的主觀能動性得到了顯著提升。為培養(yǎng)與生態(tài)學相關的信息技術應用能力，能夠恰當應用現代信息技術手段和工具解決生態(tài)環(huán)境中的實際問題提供重要支撐。

實習報告新增鳥類圖鑒（不低于150 種）及昆蟲電子圖鑒（不低于150 種）相關內容，較好地保障學生在實習過程中雖然沒有看到或采集到相關的種類，但是通過對動物電子圖鑒（利用網絡資源）的整理，同樣也能夠扎實地掌握相關動物分類知識。在實習進行中和結束后，筆者同部分學生進行了深入交流，發(fā)現學生的鳥類分類知識、昆蟲分類知識有了顯著提高，能夠相對較好地適應未來涉及野生動物的調查、保護等工作。

實習過程與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育工作進行深度結合，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)思想，結合河北農業(yè)大學林學院生態(tài)學教學特點及地方院系發(fā)展的定位，挖掘動物生態(tài)學領域與生產實踐的結合點，帶領學生積極參加各類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽。2021年，本專業(yè)學生利用害蟲智能監(jiān)測等部分內容和設備分別參加全國大學生生命科學競賽（創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類），獲得國賽一等獎；2022 年，參加第八屆全國大學生“互聯網+”比賽，獲得了河北省“青年紅色筑夢之旅”賽道省賽金獎，同時進入全國總決賽現場賽，最終獲得“青年紅色筑夢之旅”賽道的國賽銀獎。

4 小結

由于新內容的引進，學生獨立思考、積極探索、發(fā)現問題能力得到提高，運用所學的基礎理論解決問題，有效地將動物種類識別、種群數量動態(tài)、物種多樣性、動物種間相互作用等動物生態(tài)學重要原理有機地整合成知識模塊理解的能力得到了顯著增強。當然，動物生態(tài)學教學實習方式方法的探討是沒有止境的，未來還有引入無人機技術（觀察鳥類巢穴）、內窺鏡技術（觀察地下動物）、兩棲、爬行動物的電子圖鑒等，本文關于動物生態(tài)學教學實習模式的探討和實踐還存在其他問題，還需要未來在教學實踐中繼續(xù)完善和改進。