提高创新能力的生态学实验教学改革1

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1、 亚太科学教育论坛, 第三期, 第一册, 文章四, 第页(二零零二年六月) 陈小勇 提高创新能力的生态学实验教学改革 提高创新能力的生态学实验教学改革提高创新能力的生态学实验教学改革1 1 陈小勇陈小勇 中国中国 上海上海 华东师范大学环境科学系华东师范大学环境科学系 电邮 电邮 收稿日期二零零二年六月二十三日 内容内容 引言 当前中国内地高等学校生态学实验教学存在的问题 ? ? 生态学实验教学的改革及效果 ? 存在的问题及改进措施 ? ? 主要参考文献 引言引言 生态学是探讨生物与环境之间相互关系的科学， 生态学知识对于合理协调人类 行为与环境之间的关系是不可或缺的， 尤其是在当前中国经济

2、快速发展过程中 如何避免带来严重的生态环境问题，需要大量的受过正规生态学培训的人才。 生态学是一门技术性、应用性较强的学科，动手能力的培训对于掌握生态学知 识、提高分析和解决问题的能力是至关重要的。然而，目前国内生态学专业本 科毕业的学生在认识、 分析和解决与专业直接相关得生态环境问题时与社会期 望有一定距离， 相当比例的该专业和相近专业的大学毕业生需要三年以上的时 间，才能相对独立地开展与专业相关的工作（段昌群 2001） ，反映了在动手能 力、思辨分析能力、创造能力培训的培训不足。 1 本文得到香港裘槎基金会、华东师范大学教学改革项目和上海市重学科建设项目的资助 Copyright (C)

3、 2002 HKIEd APFSLT. Volume 3, Issue 1, Article 4 (June, 2002). All Rights Reserved. 亚太科学教育论坛, 第三期, 第一册, 文章四, 第页(二零零二年六月) 陈小勇 提高创新能力的生态学实验教学改革 另一方面，学生创新能力的培养和知识的掌握具有同等甚至更为重要的地位， 尤其是在现实中，所面临的生态环境问题各不相同，没有创新思想和能力，将 无法找到恰当的解决方法和途径。 我校环境科学专业毕业生平均每年约三分之一的学生继续攻读硕士学位， 约三 分之一在环境保护领域从事管理、科研、工程等方面工作，均需要具备较强的 灵

4、活运用生态学知识的、具一定的独立工作能力。基于此，笔者在生态学实验 教学过程中有意识地加强这方面训练，并且实施了两届，学生普遍反映良好。 在这里就笔者实施普通生态学实验教学改革情况与大家交流， 由于开展改革的 时间较短，还有许多不足之处，希望同行给予指正。 当前中国内地高等学校生态学实验教学存在的问题当前中国内地高等学校生态学实验教学存在的问题 中国内地高等学校开展生态学教学的时间不长， 平时在教学方面的经验交流也 不够，在生态学实验教学方面存在一些问题，主要如下： 一、生态学实验教学课时偏少 由于接受过正规生态学训练的师资比较紧缺，开设生态学的高校不多，加上教 学资源紧张以及存在的较严重重复

5、教学问题，用于实验教学的课时非常少，多 数高等学校普通生态学实验课时仅为 18 个学时，课时少导致能够开设的实验 也很少，甚至不少学校干脆取消了实验部分。带来的后果也是明显的，学生对 生态学的理解不深，生态学教学变成了“高级科普“，混淆了生态学专业训练和 普通的生态教育。专业特色不显着，看不出有特殊的专业技能和特别的专业素 养(段昌群 2001)，分析和解决问题的能力较差等等。 二、缺少系统的生态学实验教学教材、教学内容跟不上学科发展 由于生态学实验教学在专业基础课中所占的比例少， 对实验教材的编写也不太 重视，到目前为止，尚没有综合性的普通生态学实验教材，即使算上个分支学 科， 实验教材也仅

6、有 5 种左右。 多数学校还是沿用上世纪八十年代初编写的 植 物生态学实验 （内蒙古大学生物系 1986） 、 动物生态学实验指导 （北京师 范大学、华东师范大学 1983） 。生态学实验教学内容也比较陈旧，已有的实验 教学内容偏重于一些简单方法的介绍或仪器的使用，忽略了生态学方法、仪器 设备与具体的生态学问题的结合。如生态学实验中对小气候的测定方面，大多 是介绍不同的仪器的使用，比如说温度计、湿度计、风速风向仪。实验课变成 了仪器操作的介绍。 而对于如何利用这些仪器设备解决具体的生态环境问题等 方面教授的不多。更谈不上将生态学研究应用的新方法、技术融入教学实验。Copyright (C) 2

7、002 HKIEd APFSLT. Volume 3, Issue 1, Article 4 (June, 2002). All Rights Reserved. 亚太科学教育论坛, 第三期, 第一册, 文章四, 第页(二零零二年六月) 陈小勇 提高创新能力的生态学实验教学改革 值得指出的是，也正是这种原因，中国生态学会教育委员会于 2001 年组织有 关学者编写一本适合面广的、综合性的生态学实验和实习指导，吸收了一些新 近应用于生态学研究的新方法和新技术，预计教材将于 2003 年初出版。 三、教学方式不利于学生创新能力的培养 实验教学方式还是简单的知识灌输式教学模式，大多只是教给学生具体的

8、方 法。 为了在实验过程中少出差错、 节省实验时间， 任课教师详细介绍实验方法、 实验内容、各种仪器设备的使用，将实验药品、器材全部准备好，学生只是机 械跟着教师操作。其结果是，一上完实验，所有的内容基本上全忘光，下次做 的时候，又不知如何操作。更谈不上碰到新的问题时，去分析问题、设计方案 去解决问题。 四、教学仪器设备落后 由于普通生态学在多数学校开设的时间较短， 普通生态学实验室的仪器设备基 本上是东拼西凑，甚至是其它实验室淘汰下来的旧仪器、旧设备。并且许多教 师（甚至包括不少生态学的任课教师）认为，生态学实验所需的无非是皮尺、 记录本、标本箱、样方框这些简易的器材，因此，实验所需的仪器设

9、备得不到 添置和更新，许多实验无法正常开展，至于将新近发展起来的分子生物学技术 与生态学问题结合的实验更是罕见，严重制约了学生利用新方法、新技术解决 生态环境问题的能力。 生态学实验教学的改革及效果生态学实验教学的改革及效果 笔者在开展的生态学实验教学中主要针对以上部分问题中进行改革， 集中在实 验教学模式和教学内容。主要有以下几个方面： 一、 实验课的一般模式基本上是, 教师在课前将各种试剂、 材料和设备准备好， 上课时将实验目的、原理、方法步骤详详细细讲解，唯恐学生出错，一些实验 教师还预先做演示实验，学生将教师的讲解一字不拉的记下来，根据准备好的 材料按实验步骤按部就班的做，最后上交一份

10、全班基本上都一样的实验报告。 这种方式可以减少学生的出错率、节省时间。但明显的学生的自主的动手能力 训练不足。因此对部分难度不大的实验笔者做了改革，以增加学生的独立工作 能力，新的生态学实验教学模式参见流程（图 1） 。 Copyright (C) 2002 HKIEd APFSLT. Volume 3, Issue 1, Article 4 (June, 2002). All Rights Reserved. 亚太科学教育论坛, 第三期, 第一册, 文章四, 第页(二零零二年六月) 陈小勇 提高创新能力的生态学实验教学改革 布置实 验任 务 实验 原理、 注意 事项 分 组 文 献 检索 实

11、 验方 案 设计 审核 实验 实 施 合 适 不 合适 问 题解答 撰 写实 验 报告 批阅 给 出成绩 讨 论 问 题解答 周 一 二 四 五 十 六 十 七 十 八 十 九 图 1 改革 以 后 的 生 态 学实 验 流 程 教 师 学 生 二、将原来单一的实验整合起来，并且与具体的生态环境问题结合起来。例如 原来有个实验专门做“生境因子的测定“，主要介绍温度、湿度、小气候、风速 风向的测定。改革后整合成“边缘效应对森林环境的影响“，教师介绍由于人类 活动影响导致的森林片断化以及带来的后果， 其中之一就是通过边缘效应发挥 作用的，介绍边缘效应的原理、边缘效应对森林环境影响的可能方面，以及常

12、 用的取样、测定方法和有关的参考资料。学生通过文献检索，根据各自选择的 研究对象在教师的指导下确定合适的实验方法、设计实验方案、取样方法，实 验完成以后，提交一篇小论文。再如关于种群空间格局部分的实验，教师介绍Copyright (C) 2002 HKIEd APFSLT. Volume 3, Issue 1, Article 4 (June, 2002). All Rights Reserved. 亚太科学教育论坛, 第三期, 第一册, 文章四, 第五页(二零零二年六月) 陈小勇 提高创新能力的生态学实验教学改革 测定空间格局常用的方法及适用范围，并且介绍影响空间格局的一些因素，引 导学生自

13、主完成后续内容。由于不统一规定实验对象和方法，不同组的学生研 究的对象不同，包括动物和植物，草本、灌木和乔木，人工种植的种类和自然 物种。这样，一次实验就可以完成不同类型物种的空间格局的测定，了解不同 方法的应用， 通过讨论， 学生可以很快掌握不同研究对象空间格局的测定方法， 并对结果有合理的解释。 三、实验时间灵活。原来的一些实验基本上都是在规定的时间内完成，如一个 上午或下午，由于不少生态学实验时间长、并且常需要到户外实验，受天气条 件影响较大， 这样一些实验被迫取消或者匆匆上完， 而且实验中一旦学生出错， 实验就无法完成，达不到预期的效果。改革以后，教师统一布置整个学期的实 验内容，需要

14、学生自主完成的内容提前告诉学生，实验时间由学生自主决定， 这样避免了天气条件、时间的限制，学生可以从容选择合适的时间完成实验， 并且可以多次重复。 经过以上实验教学改革，带来的效果是十分明显的，学生综合素质明显提高， 学生普遍反映良好。新教学模式的优点主要体现在： 首先，学生的文献检索能力、分析问题的能力得到加强。在实验中，教师主要 介绍实验的背景、原理，以及解决问题常用的方法和手段。对于采纳的具体方 法、实验方案的设计、实施等均是由学生根据其具体研究对象自主完成，教师 的角色只是指导者和评判者。由于从方法选择、设计、实施整个实验过程都是 由学生自主完成，学生对实验的印象都很深刻。 其次，学生

15、在实验过程中发现问题、解决问题的能力增强。学生在具体开展实 验时，能够发现新的问题，并且主动多次实验，得出较好的结果。仍以“边缘 效应对森林环境的影响“为例，有的实验小组发现，在片断林地的不同方位、 不同天气状况下边缘效应的影响程度不同，于是就增加实验内容，分别测定了 晴天、阴天和雨天，南面和北面的差异，得出在不同情况下，边缘效应对林地 环境的影响范围和程度。 第三，学生的责任心增强。主要体现在对仪器设备的爱护增强了，原来的教学 模式下，虽然有规则规定爱护公物，但仪器设备损坏现象还是很严重；现在， 仪器设备是学生直接到仪器室借用、使用期间自己保管，用好以后才归还。两 届试验以后，没有出现一例仪

16、器设备损坏的情况。另一方面体现在参与增强， 杜绝了抄袭的现象。原来实验模式下，互相之间的结果是一样的，有少数学生 做实验时不参与，或不认真记录实验结果，最后抄袭其它学生的实验报告。改 革以后，不同实验小组在实验时间、实验对象、实验地点等方面不同，实验结Copyright (C) 2002 HKIEd APFSLT. Volume 3, Issue 1, Article 4 (June, 2002). All Rights Reserved. 亚太科学教育论坛, 第三期, 第一册, 文章四, 第六页(二零零二年六月) 陈小勇 提高创新能力的生态学实验教学改革 果也不同， 每个小组成员基本上都能参与， 认真记录实验结果、 撰写实验报告。 存在的问题及改进措施存在的问题及改进措施 由于实验改革开展时间较短，在实验教学改革过程