校園鳥類拓展動物學實驗課程教學資源的應用與探索

孫悅　錢長江　張運林　汪學儉　劉訊

摘要：? 動物學課程是生物類專業的一門基礎課程，也是生物科學專業開設的專業核心課程。其實驗部分有助于強化學生的學習能力，增強學生理論聯系實際的動手能力。貴州師范學院校園內鳥類種類豐富是重要的實驗課程教學資源，結合校園鳥類種類和數量及多樣性調查，利用鳥類學相關專業知識及3S技術、激光雷達、鳥類聲學、生態學數理統計等新興的研究方法，以學生為核心，實踐為基礎，進行動物學實驗教學改革調查與實踐。對動物學實驗課程的改革方式進行研究與探索，最終達到培養科研興趣，促進主動學習、構建創新思維、提高動手能力及專業技能的目的。

關鍵詞：? 動物學實驗；? 校園鳥類；? 調查與實踐；? 應用與探索

中圖分類號：? ?Q 958? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：? ?A? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：１００1 － 9499（２０23）03 － 0060 － 05

Abstract Zoology is not only a basic course for biology majors， but also a core course for biology majors. The experiment part is helpful to strengthen students' learning ability and enhance their practical ability of combining theory with practice. The abundant bird species in the campus of Guizhou Normal University is an important teaching resource for experimental courses. Combined with the investigation of the species， quantity and diversity of campus birds， the investigation and practice of zoology experimental teaching reform are carried out by using the relevant professional knowledge of ornithology and the emerging research methods such as 3S technology， lidar， bird acoustics and ecological mathematical statistics， with students as the core and practice as the basis. This paper studies and explores the reform mode of zoology experiment course， and finally achieves the purpose of cultivating scientific research interest， promoting active learning， constructing innovative thinking， improving practical ability and professional skills.

Key words zoology experiment; campus birds; investigation and practice; application and exploration

動物學實驗課程是與《動物學》理論課并列的一門課程，是野生動物與自然保護區管理專業、生物科學專業后續專業課程的重要基礎。在鳥類動物學實驗指導書中圖示不夠生動，與實物有較大差距，給學生課前預習和實驗操作帶來了一定難度。校園綠地作為城市生態系統的重要自然組成部分，是鳥類的重要生境和載體，因此利用校園綠地開展鳥類識別、調查及保護，既可以增強學生的學習興趣和觀察能力，又可以培養學生分析問題和解決問題的能力，對教學及城市鳥類的保護都具有極其重要的意義 。

鳥類通常被用作重要的環境指標，因為它們分布廣泛，易于觀察[ 3 ]，在城市地區，鳥類分類多樣性顯著且全球性地一致減少[ 4 ]。城市鳥類生物多樣性的喪失受到了越來越多的關注，迄今為止，大多數研究主要在城市公園進行[ 5 ]。大學校園是城市生態系統的重要組成部分之一[ 6 ]。與其他城市棲息地相比，大學校園通常種植良好，環境友好，擁有許多城市鳥類。此外，大學校園都有清晰的邊界，這為研究景觀屬性對鳥類物種豐富度的影響提供了一個很好的機會。大規模分析表明，海拔范圍和氣候是影響校園鳥類物種豐富度的主要因素[ 5 ]。然而，關于景觀屬性對校園鳥類物種豐富度影響的研究仍然缺乏，校園鳥類多樣性的長期研究對促進生態環境保護、生態平衡、科學研究文化、人文精神、保護野生鳥類多樣性以及合理的利用鳥類資源具有重要意義[ 7 ]。

校園常見鳥類在動物學實驗課程是校園常見鳥類種類和數量調查課程當中是重要的教學資源。如何充分利用已有的條件，依托貴州師范學院的生物資源，結合區域特點進行教學改革，是動物學實驗教學質量提升的重要任務。貴州師范學院作為“應用型、師范性、開放性”本科高校，如何通過專業核心課程教育凸顯應用型人才的培養的特點，改變傳統的動物學實驗教學內容、方法與考核體系，培養出更符合國家及地方需求的創新、應用型人才，是當前亟需開展的教學研究問題[ 8 ]。

1 研究地點

貴州師范學院位于貴州省中部，位于貴陽市東北部的烏當國家高新科技工業園區，106°47′27"～

106°47′45"E，26°38′37"～26°38′52"N。貴州師范學院具有明顯的高原氣候的特點，屬北亞熱帶濕潤性季風氣候，年平均溫度 13～20℃，冬季無嚴寒，夏季無酷暑，全年陽光充裕，氣候宜人宜物，年降水量豐富。全區氣候屬于北亞熱帶濕潤氣候[ 9 ]。土壤以石灰土為主，具有明顯的喀斯特地貌特征，校園占地面積 1 169.00 畝。

校園植被種類繁多，主要是山林、綠化區和行道樹，如香樟、馬尾松、常春藤、竹、木蘭、鬼針草、迎春、莢蒾，鐵線蓮、金絲桃、女貞、冬青、薔薇、構樹、千里光等等，從東北至西南依次為馬尾松林群落、珊瑚冬青灌叢群落、女貞次生林群落、圓果化香次生林群落和柿樹林群落[ 9 ]。校園后山自然植被區以灌叢和次生林為主，由于該區域坡度較大，自然植被豐富且受人為干擾較小，包括非落葉樹木、灌木、灌木、草本植物、竹林和觀賞植物[ 9 ]。校園內原生植被保存的比較完整，根據食物的可用性和覓食的適宜條件，可以看到不同的鳥群占據校園的不同位置。

2 優化實驗內容，科學安排實驗課程

2. 1 校園常見鳥類調查

在貴州師范學院校園內使用線樣帶方法[ 10 ]根據校園道路及人群分布和功能劃分對校園進行鳥類調查，建立涵蓋各種棲息地類型的調查樣帶。根據校園大小，樣帶長度從1～2 km不等。最佳調查時間為上午07：00～10：00，下午16：00～19：00，無雨、無雪或強風天氣。在調查過程中，觀察人員以3 km/h的速度沿著橫斷面行走。在每個樣條50 m范圍內，通過聽覺、肉眼或使用10 cm×40 cm雙目望遠鏡觀察鳥類。調查期間，分別記錄每個樣帶的鳥類種類及其數量，及時將觀察到的鳥類的形態、羽色、鳴叫、行為等進行拍照和記錄。

（1）掌握動物調查方法樣線法以及野外觀鳥工具的使用方法。

（2）準備好錄音機攝像機等設備，在校園內根據鳥群叫聲、根據飛翔路線等隨時隨機選擇樣線觀察并記錄下鳥類行為數據。

（3）記錄主要包括校園鳥群種類的組成、鳥類外部形態特征。了解野外鳥類識別要點，包括形狀與體長、頭部、嘴、翼（翅）、尾、足、斑紋與羽色、鳴叫和歌唱、停息姿態、飛行、行為與習性、地點、季節、時間等。類別參考《中國鳥類圖鑒》[ 11 ]和《中國鳥類野外手冊》[ 12 ]進行鑒定。

（4）按照鳥類外部形態特征編寫校園鳥類分類檢索表。

觀察到的鳥類結合實驗指導書等查閱相關資料及教師的理論講解，讓學生分析、歸納、總結鳥類適應飛翔生活的結構特點。在實踐過程中與教師交流討論，增強了學生和教師之間的交流互通，活躍學習氛圍，豐富課堂內容。

2. 2 鳥類種群調查

2. 2. 1 鳥類的數量等級

通過計算不同鳥類種群個體數量占鳥類統計總數的百分比（P）來確定優勢種。野外鳥類數量主要統計方法根據各生境實際觀察到的鳥類數量，以一種鳥類的統計數量占所有被統計鳥類總個體數的百分比計算其相對多度，相對多度劃分鳥類數量等級劃分：＜0.05% 為稀有種，0.5%～5% 為常見種，≥5% 的劃分為優勢種[ 13 ]。

2. 2. 2 鳥類優勢度等級

通過校園中實踐調查，對所觀察到的鳥類優勢度[ 14 ]進行分類，共分為四個等級。

（1）優勢種：在各個觀察時間段內根據設置的樣線均能夠觀察到的；（2）常見種：在各個時間段內根據設置的部分樣線在部分樣線實踐觀察都能夠觀察到的；（3）少見種：在部分時間段內根據設置的樣線在部分樣線實踐觀察能夠觀察到的；（4）偶見種：在少數時間段內根據設置的樣線少數樣線能夠觀察到的，偶爾遇見的。

2. 2. 3 鳥類居留型表示

同時在貴州師范學院校園內統計分析研究地區鳥類居留型[ 15 ]留鳥、旅鳥、夏候鳥和冬候鳥所占的比例以及鳥類的分布型。

（1）留鳥，R（Resident）：一年四季住在一個地區，不隨著季節移動；

（2）夏候鳥，S（Summer visitor）：春夏季在某個地區進行繁殖，在秋季來臨時飛往溫暖的地區去度過冬天，并在第二年春天到來時返回原來地區生活繁殖的鳥；

（3）冬候鳥，W（Winter visitor）：冬季在南部較暖和的地區度過寒冬，第二年春季到來時飛到北方進行繁殖，繁殖的小鳥長大時在深秋，又飛到原地區度過冬季，對于該地區來說，這種類型的鳥被稱為冬候鳥；

（4）旅鳥，P（Passage migrant）：鳥群在遷徙過程中途經某一地區，但是卻不會在途徑該地區的時候進行繁殖或者在此度過冬天，這些種類的鳥對于該地區來說即為旅鳥。

2. 2. 4 鳥類物種多樣性和均勻度

不同生境中鳥類的物種多樣性分析采用 Shannon-Wiener 多樣性指數（H′ ）、Pielou 均勻度指數（J）計算校園鳥類群落多樣性和均勻度[ 16 ， 17 ]。Shannon-Wiener 多樣性指數（H′）體現著生境內物種的多樣性，H′值越大，說明物種的多樣性越豐富。Pielou 均勻度指數（J）反映了物種分布的均勻程度，J值越大，群落中物種間的差異越小。增加動物學實驗課程教學設計部分，將隨機在貴州師范學院校園內抽樣布設生境樣地和幾處水鳥觀察點，以Shannon-

Wiener多樣性指數（H′）分析每種生境中的鳥類物種多樣性，利用Pielou均勻度指數（J）分析同一生境下物種間的差異性。

2. 2. 5 鳥類多樣性與景觀格局

通過校園中實踐調查，利用3S技術，將校園景觀類型分成建筑用地、人工濕地、河流水域、 林地等。采用景觀豐度、邊緣密度、景觀形狀指數、景觀破碎化指數、景觀多樣性指數分析校園及周邊綠地的景觀多樣性。確定各景觀類型的斑塊面積、斑塊數量、斑塊平均面積、斑塊占景觀面積比例、最大斑塊面積。采用廣義線性模型（GLMs， Generalized Linear Models）進行在各景觀類型下鳥類多樣性與景觀斑塊特征的關聯分析，采用歐式距離進行聚類分析劃分調查記錄鳥類的功能類群，同時確定主要的取食資源組，采用非度量多維度（NMDS， Non-? metric multidimensional Scaling）分析和層次聚類（HC， Hierarchical Clustering）分析鳥類取食資源組與景觀斑塊之間的關系[ 18 ]。該方法既能分析校園鳥類生物多樣性在不同時間尺度下的變化趨勢又初步培養了本科生的科研興趣。

2. 2. 6 介紹及演示陸地和無人機激光雷達新興技術在鳥類生態學領域的應用

鳥類對棲息地結構很敏感，故成為城市生態系統的優秀指示物種，許多研究將棲息地結構與鳥類物種豐富度和多樣性聯系起來[ 19 ]。光探測與測距（LiDAR）是一種能夠直接獲取三維結構信息的主動遙感技術[ 20 ]。因為鳥類自身需求的三維棲息地特征，故可與激光雷達數據直接產生關聯。植被結構是決定鳥類多樣性和物種分布的關鍵因素，分別從鳥類生境選擇與三維植被結構的關系、 棲息地立體生境制圖、物種分布模型預測等三個方面介紹LiDAR在鳥類生態學研究中的應用。

2. 2. 7 鳥類聲學的應用及研究

鳴聲是鳥類之間進行溝通和傳遞信息的重要方式，這為通過聲學監測評估鳥類多樣性提供了獨特的機會[ 21 ]。利用聲學指數快速評估生物多樣性是一種新興的調查方法，在實驗課堂中進行鳥類傳統觀測和同步鳴聲采集，通過比較兩種方法的結果來探究聲學監測的有效性，并提出相應的科學問題：（1）通過回放現場錄音識別鳴聲能否獲得和直接觀測相似的鳥類調查結果，兩種方法的優缺點是怎樣的。（2）不同月份間聲學指數（聲熵指數、聲學復雜度指數、聲學多樣性指數、聲學均勻度指數、生物聲學指數、標準化聲景差異指數）與鳥類豐富度和多度的相關性是怎樣的。（3）在人為干擾較強的校園中，聲學指數能否有效地評估鳥類豐富度和多度。

2. 3 編寫貴州師范學院校園鳥類名錄

對貴州師范學院校園鳥群種類進行調查，記錄鳥類物種名及分類、地理區系結構分布。鳥類分類系統依據《中國鳥類分類與分布名錄（第三版）》[ 2 ]進行分類。記錄鳥類優勢度等級[ 14 ]、居留類型[ 15 ]、保護等級、生境類型。鳥類居留型參考《中國動物地理》[ 23 ]，紅色名錄等級根據《中國脊椎動物紅色名錄》[ 24 ]確定。最終數據計算及圖表生成運用 Office Excel進行處理。

校園鳥類名錄的編寫使學生在校園調查中做出學習筆記，對于動物分類的類群，通過學生自學、互助、總結、討論、交流等方法，對課程內容了解更加細致、全面、具體，能掌握系統扎實的生物學基本理論和專業技能。也可以利用校園的條件把部分教學內容放到室外進行現場教學，增加課程內容的互動，豐富課堂形式，提高學生的學習積極性。這項工作既能給生物專業學生實習提供參考資料，又在一定程度上宣傳了校園文化，對校園生態文明建設有著重要意義。在原有實驗的基礎上，增加了綜合性實驗和設計性實驗在整個教學體系中的比重。可以利用校園的優越條件，讓學生全程參與利用已經學過的分類知識。在校園內進行相關調查，逐步提高實驗的動手能力，獨立自主開展實驗的能力，增加分工合作能力，提高團隊創新協作意識。動物學實驗校園常見鳥類調查、研究整合前后的理解和掌握見圖1。

3 利用校園鳥類進行動物學教學及科研

高校的實驗教學是培養學生學習能力、實踐能力、創新創業能力的重要手段，尤其是專業實驗室的建設[ 25 - 26 ]。同時，這對評估校園的生態環境、豐富教師和學生以及周圍社區的休閑以及開展科學教育具有一定的重要性[ 27 ]。貴州師范學院校園鳥類種群記錄到的鴿形目（Columbiformes）、雀形目（Passeriformes）鳥類種類豐富。如鴉科（Corvidae）、燕科（Hirundinidae）、山椒鳥科（Campephagidae）、鶯科（Sylviidae）、鵯科（Pycnonotidae）、鹡鸰科（Motacillidae）等科。貴州師范學院校園鳥類優勢種有白頰噪鹛（Garrulax sannio）、麻雀（Passer montanus）、白鹡鸰（Motacilla alba）、黃臀鵯（Pycnonotus xanthorrhous）、紅嘴藍鵲（Urocissa erythroryncha）等。通過采用樣線法和樣點法，結合3S技術、激光雷達技術、聲學聲景研究、生態數據統計分析方法對貴州師范學院校園鳥群的種類、校園優勢度、居留的類型以及分布地區等進行調查分析，對校園植被覆蓋與鳥類多樣性關系、隨季節更替鳥群種類的動態變化、校園或地區鳥類調查進行對比、鳥類與生態環境的動態關系、人為侵擾因素對鳥群種類的影響及鳥類對干擾環境的適應性等科學問題的研究具有指導意義。為貴州師范學院校園生態校園建設和鳥類保護，以及開展生態文明教育提供參考和建議。

4 結 語

通過校園鳥類相關專業知識在動物學實驗課程教學資源中發揮的重要作用，可提高師生保護野生鳥類資源的意識，促進學生專業知識的學習，掌握前沿科學，更好的在實踐教學中培養學生，為師生樹立科學的動物保護理念提供理論基礎。

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