野外實習(xí)教學(xué)與學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)

0國內(nèi)濕地生態(tài)系統(tǒng)的應(yīng)用臨安市森林自然保護(hù)區(qū)（以下簡稱公墓）擁有中國東部典型的森林生態(tài)系統(tǒng)和動植物區(qū)系1。浙江省淳安湖國家公園（以下簡稱湖）具有世界典型的森林生態(tài)系統(tǒng)。浙江省杭州市蘆家尖海岸濕地（以下簡稱朱家尖海岸濕地）也有中國東部沿海地區(qū)典型的沿海濕地生態(tài)系統(tǒng)。以森林生態(tài)系統(tǒng)與濱海潮間帶濕地生態(tài)系統(tǒng)為平臺,開展“山地”與“海濱”相結(jié)合的野外實習(xí),讓學(xué)生真實走進(jìn)人為干擾對生態(tài)系統(tǒng)與生物多樣性影響的野外大課堂,了解亞熱帶典型森林和濱海潮間帶生物多樣性,熟悉區(qū)域典型生態(tài)系統(tǒng)包括森林生態(tài)系統(tǒng)、濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)和人工濕地生態(tài)系統(tǒng)的特點,從而進(jìn)一步了解生物與環(huán)境之間復(fù)雜關(guān)系。浙江大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、南京大學(xué)、南京師范大學(xué)、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)、上海交通大學(xué)6所高校(簡稱華東6校)生物學(xué)野外實習(xí)教學(xué)團(tuán)隊,以天目山、千島湖和朱家尖3個生物學(xué)野外實習(xí)基地為整體,進(jìn)行野外實習(xí)基地建設(shè)和開展野外實習(xí)教學(xué)活動,探索構(gòu)建新型生物學(xué)野外實習(xí)教學(xué)體系［2］。1生物實踐教育體系的探索1.1國內(nèi)對野外實習(xí)的發(fā)展野外實習(xí)是高校生物學(xué)專業(yè)教學(xué)活動中的一個重要環(huán)節(jié),它不僅可以驗證和鞏固書本知識,而且還可以發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和創(chuàng)造力,使學(xué)生掌握科學(xué)研究的基本范式和方法,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維、研究能力、團(tuán)隊精神和協(xié)作意識［3-6］。長期以來,國內(nèi)高校生物學(xué)專業(yè)普遍將野外實習(xí)作為某門課程的一個教學(xué)環(huán)節(jié),簡單地以植物學(xué)、動物學(xué)、生態(tài)學(xué)等單一課程的形式開展野外實習(xí)教學(xué)活動［7］。雖然近幾年不少高校也開始將野外實習(xí)作為學(xué)分課程,增加野外實習(xí)內(nèi)容,開展綜合性實習(xí)探索,但多數(shù)高校還是將野外實習(xí)看作某門課程課堂教學(xué)的補(bǔ)充和鞏固課堂教學(xué)知識的手段,并以鞏固理論知識作為野外實習(xí)教學(xué)的目的(見圖1)。1.2開設(shè)野外生物課程,加強(qiáng)野外實習(xí)課程教學(xué)自2003年以來,浙江大學(xué)通過生物學(xué)理科基地本科教育的國際化建設(shè),學(xué)習(xí)國際一流大學(xué)野外實習(xí)的先進(jìn)理念和教學(xué)方法,開設(shè)國際合作的野外生物學(xué)課程［8］,探索構(gòu)建新型生物學(xué)野外實習(xí)教學(xué)體系。所謂野外生物學(xué)課程(FieldBiologyCourses),是指在校園之外、以野外研究站或野外實習(xí)基地為依托,以小班為單位,結(jié)合野外實踐開展教學(xué)活動的大學(xué)學(xué)分課程(CreditCourses)。2005~2007年浙江大學(xué)與加拿大女皇大學(xué)合作,聯(lián)合在長三角太湖周圍開設(shè)“人類活動對水環(huán)境的影響”的野外生物學(xué)課程;2008~2010年浙江大學(xué)與美國北卡州立大學(xué)和哈佛大學(xué)合作,聯(lián)合在天目山和千島湖等地,開設(shè)“東亞植物與北美植物比較學(xué)習(xí)”的野外生物學(xué)課程。自2005年以來先后有30多位加拿大學(xué)生、40多位美國學(xué)生和上百位中國學(xué)生參加了這些課程的學(xué)習(xí)。野外生物學(xué)課程均采用全英語教學(xué),學(xué)生受益匪淺。通過國際合作的野外生物學(xué)課程建設(shè),進(jìn)一步提升了人才培養(yǎng)的質(zhì)量,為推進(jìn)本科教育國際化進(jìn)程和開拓學(xué)生國際視野打下了良好的基礎(chǔ)。2011年8月浙江大學(xué)組織24位學(xué)生到美麗寶島臺灣,開展了為期2周的“生物學(xué)野外實習(xí)”課程學(xué)習(xí)。在浙江大學(xué)和東華大學(xué)、東海大學(xué)、臺灣大學(xué)老師的共同指導(dǎo)下,先后到福山植物園、太魯閣國家公園、臺灣林試所蓮華池研究中心、墾丁國家公園和南仁山,進(jìn)行了植物、動物和生態(tài)學(xué)的綜合野外實習(xí),并參觀了太魯閣國家公園的綠水地質(zhì)館、集集特有生物中心、臺中科學(xué)博物館、地震紀(jì)念館等?！吧飳W(xué)野外實習(xí)”課程內(nèi)容豐富,使學(xué)生們獲得了平時課堂上無法學(xué)到的生物學(xué)知識和野外生物學(xué)研究能力,了解了大自然豐富多彩的另一面,體會到人類保護(hù)地球生態(tài)和環(huán)境的重要性［9］。通過近十年來與國際一流大學(xué)和海峽兩岸大學(xué)聯(lián)合進(jìn)行野外實習(xí)的實踐,我們認(rèn)為:高校生物學(xué)專業(yè)在野外實習(xí)教學(xué)活動中,首先要改變野外實習(xí)單純是某門“課程教學(xué)的重要環(huán)節(jié)”的傳統(tǒng)理念,樹立野外實習(xí)是生物學(xué)專業(yè)“課程體系的重要組成部分”和“學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)與能力培養(yǎng)的重要手段”的新理念;要改變在野外實習(xí)教學(xué)活動中簡單“增加實習(xí)內(nèi)容”的傳統(tǒng)方法,采用以野外研究站或野外實習(xí)基地為依托,“開設(shè)各種野外生物學(xué)課程”,并將這些課程作為獨立的課程進(jìn)行內(nèi)容設(shè)計,“增加探究的科學(xué)問題”作為培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)與創(chuàng)新能力的新方法;其次還可以通過“面向全國生物學(xué)理科基地開放實習(xí)”、“與國際一流大學(xué)和海峽兩岸大學(xué)聯(lián)合開設(shè)野外生物學(xué)課程”和“以問題為先導(dǎo)的課程性與研究型實習(xí)”等的新手段,完成一些在校園課堂內(nèi)難以完成的課程教學(xué)任務(wù)與目標(biāo),構(gòu)建新型生物學(xué)野外實習(xí)教學(xué)體系,實現(xiàn)培養(yǎng)有廣闊宏觀生物學(xué)視野的一流生物學(xué)理科人才目標(biāo)(見圖2)。2實地調(diào)查教育體系的實踐2.1實習(xí)階段和研究基地建設(shè)情況華東6校野外實習(xí)教學(xué)團(tuán)隊在“山地—海濱”為特色的野外實習(xí)基地建設(shè)中,以天目山、千島湖和朱家尖3個生物學(xué)野外實習(xí)基地為整體,每年舉辦1次有60名左右學(xué)生參加的以野外生物學(xué)課程新體系為框架,以綜合性、課程性與研究型相結(jié)合為模式的開放實習(xí)。開放實習(xí)時間分為三個階段(見圖3):第一階段為綜合性野外實習(xí)階段。內(nèi)容包括植物學(xué)、動物學(xué)和微生物學(xué)的野外實習(xí),并為第二階段的實習(xí)做好必要的基礎(chǔ)知識與研究型實習(xí)選題準(zhǔn)備;第二階段為課程性與研究型實習(xí)階段。根據(jù)學(xué)生的專業(yè)與科學(xué)問題興趣分成兩個實習(xí)小班(千島湖和朱家尖各一個班)進(jìn)行該階段的實習(xí)。實習(xí)內(nèi)容包括森林生態(tài)學(xué)、潮間帶生態(tài)學(xué)、保護(hù)生物學(xué)等,在每個實習(xí)基地分別開設(shè)1或2門野外生物學(xué)課程。同時,學(xué)生以小組為單位根據(jù)各自的興趣從預(yù)設(shè)的一系列野外實習(xí)研究性項目中選題,開展研究型實習(xí);第三階段為撰寫實習(xí)報告、交流與總結(jié)階段。所有學(xué)生在結(jié)束第二階段的實習(xí)任務(wù)后,集中進(jìn)行整理實習(xí)筆記,撰寫實習(xí)報告,分組討論;召開全體師生實習(xí)總結(jié)會,各實習(xí)小組學(xué)生代表交流實習(xí)體會與收獲,實習(xí)指導(dǎo)教師綜合講評。2008年浙江大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、南京大學(xué)、南京師范大學(xué)和南京農(nóng)業(yè)大學(xué)5校已有550余名學(xué)生和40余名教師參加了天目山生物學(xué)野外實習(xí)［2，10］;2009年和2010年又有近20個生物學(xué)理科基地高校的220名師生參加了天目山生物學(xué)野外實習(xí)。同時,華東地區(qū)20余個非生物學(xué)理科基地學(xué)校約有4500余人分期分批參加了天目山生物學(xué)野外實習(xí),共享生物學(xué)理科基地建設(shè)條件。2012年華東6校和臺灣東華大學(xué)師生共計80多人,參加了天目山、千島湖和朱家尖3個生物學(xué)野外實習(xí)。從2013年開始以天目山、千島湖和朱家尖3個生物學(xué)野外實習(xí)基地為整體,面向全國生物學(xué)理科基地開放,并逐步輻射到其他非生物學(xué)理科基地學(xué)校。通過全國各高校聯(lián)合的生物學(xué)野外實習(xí),特別是面向全國生物學(xué)理科基地開放實習(xí),對于提高學(xué)生的廣闊視野、增加學(xué)生間的互相交流、深化各高校間的野外實習(xí)教學(xué)改革等方面具有重要意義。2.2增設(shè)野外生物學(xué)課程華東6校野外實習(xí)教學(xué)團(tuán)隊在“山地—海濱”為特色的野外實習(xí)基地建設(shè)中,在浙江大學(xué)現(xiàn)有國際聯(lián)合課程建設(shè)的基礎(chǔ)上,建立一個全英語教學(xué)、面向華東6校、國際化的野外生物學(xué)課程體系。具體采取外方學(xué)生來本野外實習(xí)基地(與中方學(xué)生共同組成小班)實習(xí),或中方學(xué)生去外方實習(xí)的方式進(jìn)行。學(xué)生名額根據(jù)中外學(xué)生1∶1的原則。2012~2014年具體開設(shè)下述野外生物學(xué)課程:(1)與美國北卡州立大學(xué)、哈佛大學(xué)和威斯康星大學(xué)合作,聯(lián)合開設(shè)《東亞-北美間斷分布生物的比較學(xué)習(xí)與研究》的野外生物學(xué)課程,讓學(xué)生從地球大環(huán)境背景中去認(rèn)識自然、研究生物。(2)與我國臺灣大學(xué)、臺灣東海大學(xué)和臺灣東華大學(xué)合作,共同開設(shè)《生物群落區(qū)域分異和動態(tài)變化》的群落生態(tài)野外生物學(xué)課程,使學(xué)生掌握生態(tài)和環(huán)境的現(xiàn)狀、演變規(guī)律以及生境喪失對生物多樣性的影響。(3)與加拿大女皇大學(xué)和阿爾伯塔大學(xué)合作,聯(lián)合開設(shè)《人類活動對環(huán)境的影響》的生態(tài)學(xué)野外生物學(xué)課程,提高學(xué)生對人類生存的今天、明天和未來危機(jī)的認(rèn)識。具有全球化視野的生物科學(xué)學(xué)習(xí)是現(xiàn)代生命科學(xué)學(xué)習(xí)的重要環(huán)節(jié)。通過與國際一流大學(xué)和海峽兩岸大學(xué)生物科學(xué)各專業(yè)的合作,開設(shè)與生命起源與進(jìn)化、生物資源利用和保護(hù)、生態(tài)和環(huán)境變化及其影響因素密切相關(guān)的國際聯(lián)合課程,培養(yǎng)學(xué)生生命科學(xué)的全球觀和自然生態(tài)系統(tǒng)的整體觀［11］。2.3課程性與研究實習(xí)華東6校野外實習(xí)教學(xué)團(tuán)隊在“山地—海濱”為特色的野外實習(xí)基地建設(shè)中,圍繞森林生態(tài)系統(tǒng)和濱海潮間帶生態(tài)系統(tǒng)的物種多樣性,生態(tài)系統(tǒng)與群落格局與過程,以及生境片段化對生物群落的影響等科學(xué)問題,設(shè)置相關(guān)主題與內(nèi)容,開展以問題為先導(dǎo)的課程性與研究型實習(xí)。尤其是以千島湖陸橋島嶼為研究平臺,圍繞生物多樣性與生境片段化問題開展研究型實習(xí)更具特色。課程性與研究型實習(xí)主要以生態(tài)學(xué)為主,內(nèi)容包括森林生態(tài)學(xué)、潮間帶生態(tài)學(xué)、保護(hù)生物學(xué)等。在千島湖實習(xí)基地開設(shè)“野外生態(tài)學(xué)”課程,在朱家尖實習(xí)基地開設(shè)“潮間帶生態(tài)學(xué)”課程［12］。學(xué)生以小組為單位(每2~5名學(xué)生為一小組),根據(jù)各自的興趣從預(yù)設(shè)的一系列野外實習(xí)研究性項目中選題,開展課程性與研究型實習(xí)［13］。參加實習(xí)的學(xué)生在報名的同時,注明擬參加第二階段實習(xí)的首選地點和選題(可選2或3題)。根據(jù)報名時間先后、選題和學(xué)校等各方面因素,確定學(xué)生第二階段實習(xí)的地點、最終分組與選題。每位學(xué)生在收到選題確定通知后,可進(jìn)行課程性與研究型實習(xí)的前期準(zhǔn)備工作,包括文獻(xiàn)的查閱和研究初步方案的制定等。2012年7月華東6校課程性與研究型實習(xí)學(xué)生選題為:(1)不同群落類型物種組成特征1生境片段化對兩型花柱植物的繁育系統(tǒng)影響;3不同植被類型的群落空間結(jié)構(gòu)和葉面積指數(shù)及其差異;4不同群落類型的木本植物種類組成和物種多樣性及其差異;5不同群落類型中的樹木年輪寬度分析;6不同群落類型中代表性種群年齡結(jié)構(gòu)分析;7不同群落類型中地表凋落物的組成、結(jié)構(gòu)和持水量分析;8島嶼空間特征(如面積、隔離度、形狀等)對植物物種豐富度的影響;9不同植被類型鳥類群落物種多樣性與組成特征;10千島湖島嶼面積對鳥類物種豐富度的影響。1朱家尖巖相潮間帶藤壺群落空間結(jié)構(gòu);以問題為先導(dǎo)的課程性與研究型實習(xí),不僅對于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和研究能力,使學(xué)生掌握科學(xué)研究的基本范式和方法具有重要意義,而且對于學(xué)生了解生態(tài)系統(tǒng)與群落的基本格局與過程,以及人類干擾對生物多樣性的影響等科學(xué)問題具有重要意義。3中國東部第六研究所生物實踐經(jīng)驗的思考3.1民法學(xué)的運用激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,達(dá)到了良好的課堂教學(xué)華東6校生物學(xué)野外實習(xí)教學(xué)團(tuán)隊,以天目山、千島湖和朱家尖3個生物學(xué)野外實習(xí)基地為整體,進(jìn)行野外實習(xí)基地建設(shè)和開展野外實習(xí)教學(xué)活動,取得了很好的實習(xí)成效。參加野外實習(xí)的學(xué)生通過認(rèn)真獨立完成實習(xí)作業(yè)、標(biāo)本制作和匯報材料,結(jié)合野外考察,從多角度對實習(xí)內(nèi)容進(jìn)行引申和歸納總結(jié),對生物性狀和分布特征等科學(xué)問題進(jìn)行深入的思考,從而激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)研究興趣,達(dá)到了良好的教學(xué)效果。正如上海交通大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院常務(wù)副院長張雪洪教授在2012年度總結(jié)中寫到:在歷經(jīng)20天的野外實習(xí)過程中,我們的學(xué)生取得了可喜的成績與進(jìn)步。不僅提升了我們學(xué)生的興趣和能力,并對高尚人格的養(yǎng)成,是一個難得的歷練。主要表現(xiàn)在以下三方面:(1)野外實習(xí)本身,不僅讓學(xué)生認(rèn)知了植物、動物和真菌,觀察了生物群落的結(jié)構(gòu)特征,而且使學(xué)生初步掌握了野外工作的一些操作技能。尤其是野外生物多樣性和群落研究的若干方法,是學(xué)生在課堂教學(xué)中所鮮有體會的。(2)鍛煉了學(xué)生刻苦耐勞的精神。連續(xù)近20天的野外生活、學(xué)習(xí)。不僅白天需要跋山涉水,晚間還要聽講座、制作標(biāo)本等。密集的學(xué)習(xí)任務(wù),相對艱苦的生活環(huán)境,鍛煉了學(xué)生,使他們體會到工作的嚴(yán)肅性。(3)通過交流,增強(qiáng)了學(xué)生的協(xié)作意識。許多實習(xí)內(nèi)容,是分小組,依靠集體的力量來完成的。在這過程中,學(xué)生不僅通過對兄弟學(xué)校學(xué)生的溝通、交流,開闊了眼界,還培養(yǎng)了自己的協(xié)作意識。3.2實習(xí)改革和建議3.2.1強(qiáng)化生態(tài)系統(tǒng)的理解增加微生物生態(tài)實習(xí)的專題內(nèi)容?？勺们樵黾铀鷳B(tài)系統(tǒng)實習(xí)的相關(guān)內(nèi)容［10］;可考慮增加其他實習(xí)對象,如農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)、城市化梯度上生態(tài)系統(tǒng)差異、森林經(jīng)營活動下的生態(tài)系統(tǒng)等,增強(qiáng)學(xué)生對人類—自然耦合作用下生物與生態(tài)系統(tǒng)特征的理解。加強(qiáng)實習(xí)后續(xù)培養(yǎng)。鼓勵學(xué)生將微觀生命現(xiàn)象與野外實習(xí)獲得的感性認(rèn)識與觀察體會想結(jié)合,在實習(xí)結(jié)束后就感興趣的內(nèi)容深入開展研究,條件成熟時鼓勵學(xué)生撰寫論文并投稿;鼓勵大學(xué)生自主選題,在各校創(chuàng)新訓(xùn)練計劃的支持下,開展相關(guān)研究與學(xué)習(xí)［14］。做好理論知識與社會應(yīng)用需求的平衡。考慮在實習(xí)中適當(dāng)加入當(dāng)前就業(yè)需求的相關(guān)技能,如森林資源調(diào)查、濕地資源調(diào)查、環(huán)境監(jiān)測等具體工作的技能。3.2.2更新所使用的儀器隨著當(dāng)前物價的逐年上漲,學(xué)生的吃住、交通、門票等費用也相應(yīng)增加。其次,隨著