基于生物学野外综合实习的“拔尖人才”科研素质培养

刘成柏, 许 月, 李全顺, 韩 璐, 邢 述, 关树文

(吉林大学 生命科学学院, 吉林 长春 130012)

通信作者:关树文(1976—),男,吉林省吉林市,博士,副教授,主要从事植物生物学研究.

基于生物学野外综合实习的“拔尖人才”科研素质培养

刘成柏, 许 月, 李全顺, 韩 璐, 邢 述, 关树文

(吉林大学 生命科学学院, 吉林 长春 130012)

构建基于生物学野外综合实习的科研综合训练体系,不仅促进了学生进一步树立人与自然和谐发展的科研情操,提高了学生获取知识的能力,更重要的是培养学生探寻科学问题的兴趣,以及调查研究、分析与解决问题、创新与批判性思维的综合科研素养与科研能力,为在本学科领域从事科学研究打下良好的基础。

生物学；野外实习；科研素质；拔尖人才；培养模式

生命科学人才培养发展的趋势正由原来的重微观、轻宏观逐渐转向微观宏观并重[1]。生物学野外综合实习正是将宏观与微观相连接,培养理论联系实际并熟练掌握生物学的基础知识和基本技能,形成综合生命科学素养,提高综合素质和能力的重要环节[2]。传统的生物学野外实习多为生物标本的采集制作、常见物种的识别等,内容和形式相对单一[3]。随着国家生物多样性和物种保护等政策的完善以及意识的提高,以标本采集为主的方式不再适合野外实习。自2009年教育部“拔尖计划”实施以来,生命科学人才培养的质量和社会需求不断提升,生物学野外综合实习作为生命科学人才培养的重要实践教学环节,其教学模式与培养方式亟待改革。

1 生物学野外综合实习科研训练体系的改革思路

以“拔尖人才”培养为目标,以提升科研综合素质为重点,以改革野外综合实习内容、方法和考核机制为途径,构建点线面结合、综合知识技能学习与专题科研训练项目相结合的生物学野外综合实习体系,使学生掌握科学研究的基本范式和方法,培养学生的科学思维、研究能力、团队精神和协作意识[4-7]。其改革思路包括2个方面:从横向上来说,将生物学传统野外实习中的采集、认知、分类等经典项目与实习全程中的科研专题训练、检索表制作、科研记录、电子标本制作、实习前综合资料查阅、实习结束前的分组总结、汇报和师生讨论以及实习后的科研论文写作、研究项目申请等相结合,进而将实习全程中的知识面与综合技能、科研思路与方法相结合,构建生物学野外实习过程中的科研综合训练体系；从纵向上看,“生物学野外综合实习”实践课程设置于大二学年的暑假,因而可将实习中的科研课题、专题训练以大一年级的“植物生物学实验”中的“设计实验”为先导,鼓励学生返校后以实习中的科研课题为内容开展后续研究,并与大三年级的“大创计划”相结合,部分课题还可与大四年级的毕业论文相结合,构建贯穿大学4年的科研综合训练体系,逐步提升学生的综合科研素养。

2 构建“3个衔接、1个贯穿”的生物学野外实习科研训练内容体系

野外综合实习内容体系的建立,是保证科研训练效果的重点[8-10]。为此,从改革传统野外实习模式入手,建立了“3个衔接、1个贯穿”的野外综合实习科研训练内容体系(见图1)。即加强了野外实习与实验内容相衔接、与大学生创新实践活动相衔接、与科研课题相衔接,将科研训练贯穿大学4年的全过程。

图1 生物学综合实习科研训练体系模块

该体系有以下特点:第一,通过相关课程的设计实验,为野外实习科研课题的开展奠定前期基础；第二,实习前学生自主选择教师提供的科研课题或自拟创新课题,进行文献查阅、资料准备和方案设计,实习过程中以小组为单位开展野外调研实习和课题研究；第三,实习结束后,学生进入教师科研实验室继续开展实习科研课题的深入研究,也可与研究创新实验、本科生毕业论文及未来硕士论文的研究相结合；第四,鼓励学生实习科研成果参加大学生“挑战杯”、生命科学创新实验大赛等各级学科竞赛。通过基于生物学野外实习4年不间断的综合科研训练,逐步强化学生的基本科研能力和综合科研素质的培养。

3 建立适合科研训练的野外综合实习教学方法

生物学野外实习已不再是单纯的理论教学和实验教学的延续,而是注重开阔学生的视野、锻炼学生独立从事生物学野外工作及独立进行专题研究的能力[11-14]。为此,从标本采集、检索表绘制、专题研究,到科研记录、总结研讨、论文撰写等设计融科研训练要素的野外实习教学技术路线与教学方法。

3.1传统植物标本采集与电子、微体标本采集综合训练

在指导学生进行传统的标本采集、标本制作的基础上,进一步开展图片标本的采集整理,即以照片的形式记录标本的生境、形态、结构等信息,除此以外,还尝试开展孢粉等微体标本的采集整理。最后对野外实习所搜集的各类型标本进行综合整理、归类,构建实物标本、图片标本和微体标本3个标本库,大大丰富了标本资料。特别是通过微体标本的采集和整理,为进一步的显微结构分类和分子系统学分类提供了有价值的标本资料。这一改革,锻炼了学生的科研材料搜集整理能力,为今后的科学研究工作奠定了扎实的基础。

3.2 植物检索表编制训练

在训练学生掌握使用植物检索表鉴定植物标本的方法基础之上,进一步要求学生针对某一个科编制该科所搜集标本的检索表。这一改革对学生的分类鉴定能力提出了更高的要求,不仅使学生能够更加熟练地掌握分类鉴定的知识和技能,同时也培养了学生的科研信息收集、整理和分析能力。

3.3 科研课题、专题训练

科研课题与专题训练是以培养学生科研实践能力为目标,建立起科研训练与野外调研相结合、教师设定题目与学生自拟题目相结合、野外科研课题与实验室研究课题相结合的科研训练流程。实习前,由教师提出课题或专题,学生根据兴趣选择或自拟题目,学生自主组建实习科研小组,完成文献及资料查阅、调查研究方案设计和方案论证；实习中,在教师的指导下,按照研究计划进行实地考察、记录或采集、数据处理、资料整理、撰写总结报告或研究论文、参加总结汇报；实习结束后,学生根据野外实习课题内容进入指导教师的实验室继续开展科研工作。这一训练对激发学生的科研兴趣、调动学习积极性和主动性、培养宏观与微观结合实践能力、创新精神和合作意识起到了重要的作用。近两年,以实习小组为单位开展了14项科研课题研究,其中6项获批国家级大创训练计划项目，1项教育部博士点立项。

3.4 科研记录训练

野外综合实习科研记录训练分现场记录和归纳总结两个部分。现场记录要求客观性、全面性和原始性,除了规定记录的项目外,学生还可以根据具体情况增加项目,培养学生细心观察、动脑分析、及时记录的习惯和实事求是的品质；归纳总结部分则要求学生对现场记录进行整理和补充,并对成功的经验和失败的教训进行总结,培养学生严谨的科学思维、自我管理能力和分析解决问题的能力。

3.5 实习总结研讨及实习论文写作训练

在野外实习的最后阶段,召开实习总结汇报会,要求学生以实习小组为单位,对选题、研究过程、研究结果、研究成果、心得体会及未来工作思路等进行交流。交流过程中师生讨论、教师点评,进一步加强学生对课题的理解与认识。同时学生利用假期时间完成个人的实习总结报告以及实习论文。通过汇报总结和科研论文写作,不仅培养了学生挖掘科学问题、综合研究与分析解决问题、团队协作等基本科研能力,而且全方位提升了学生多角度思考科学问题、科学创新与批判性思维的综合素质。

4 建立生物学野外综合实习科研训练考核评价体系

根据生物学野外综合实习的教学内容及教学方式的改革,结合影响实习成绩的各项因素,在传统物种认知考核的基础之上,制定了引导学生科研素质训练的考核评价体系。该体系包括生物物种认知及分类、科研课题研究、实习习惯与安全、专项(特长)实习等考核模块见表1。

表1 生物学野外综合实习考核评价体系

在特长(专项)实习考核模块中设置了5类特长(专项)技能实习考核项目,旨在考核学生实习全程中的知识面、综合技能、综合素质、团队合作等,促进学生全面发展(见表2)。通过实习考核内容和方式的改革,对增加学生探索大自然的热情、养成良好的科研品质、提升综合素质起到了导向作用。

表2 特长(专项)实习评价体系

5 结语

生物学野外综合实习是生物学专业学生培养的重要组成部分,是提高学生综合素质和生命科学素养以及创新意识与能力的一个重要环节,多年来发挥着课堂和实验教学所不可替代的作用。传统的野外实习教学模式,仅仅着眼于物种认知、标本制作、记忆训练、野外生存等点或线上素质的培养,而无法实现对学生科研综合能力的培养。我院在“拔尖学生”培养方面,构建了点线面结合、综合知识技能学习与专题科研训练项目相结合的生物学野外实习科研综合训练体系,进一步树立人与自然和谐发展的科研情操,提高学生获取知识的能力,通过综合性的科研训练,着重培养学生的综合科研素养与科研能力,为在本学科领域继续从事科学研究打下良好的基础。

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Cultivation of scientific research quality of top-notch talents based on biology field comprehensive practice

Liu Chengbai, Xu Yue, Li Quanshun, Han Lu, Xing Shu, Guan Shuwen

(School of Life Sciences, Jilin University, Changchun 130012, China)

The establishment of a comprehensive scientific research training system based on the biology field comprehensive practice promotes the students to further establish their research sentiment of the harmonious development between the human and the nature, and improve their ability to acquire knowledge. What is more important is to cultivate the students’ interest in scientific research, enhance their ability to analyze and solve problems, and improve their comprehensive scientific research quality,and their innovative and critical thinking, which will lay a good foundation for their scientific research in this discipline.

biology; field practice; scientific research quality; top-notch talents; training mode

G649.21;G642.44

: A

: 1002-4956(2017)09-0012-04

2017-03-20

教育部“基础学科拔尖学生培养试验计划”项目(2009),吉林大学2013年度教育教学改革研究重点项目(2013020)

刘成柏(1977—), 男,吉林省吉林市,博士,副研究员,主要从事教学管理研究

E-mail:liuchengbai@jlu.edu.cn

E-mail:guanshuwen@jlu.edu.cn

10.16791/j.cnki.sjg.2017.09.004