以创新创业为导向的草地生态学实验课程建设与改革

孙盛楠,严学兵

(扬州大学动物科学与技术学院, 江苏扬州 225009)

人才培养是高校的基本任务,提高人才培养质量是高校的核心目标,在人才培养过程中贯穿创新创业教育是国家实施创新驱动发展战略的基本途径。《国务院办公厅关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见》(国办发〔2015〕 36号)和《关于进一步支持大学生创新创业的指导意见》(国办发〔2021〕35号)中对加强创新创业教育都提出了明确要求[1-2]。在将创新创业教育贯穿到人才培养全过程中,不但要提升教师的创新创业教育教学能力、改革教学方法和考核方式,还要加强大学生创新创业培训、强化创新创业实践。在创新创业实践教育中,实验课程的教学改革成效十分重要,将双创教育融入实验课程的建设中,将有助于为国家培养适应产业发展和社会需要的专业人才[3-4]。

草地生态学课程是扬州大学动科学院草业科学专业的核心课程,该专业入选教育部2021年度国家级一流本科专业建设点,所在学科也是“十四五”江苏省省级重点学科,因此对人才培养质量的提高、教育理念的更新有迫切的需求。近年来,国家对草地生态保护非常重视,无论是政府部门还是企事业单位,都急需大量专业人才。因此,该学科在人才培养方面强调要以创新创业为导向,教师在实践教学中需将专业内容与创新创业内容相结合,激发学生的学习热情,树立正确生态伦理观,培养科学的创新精神,为将来从事相关工作奠定基础。

1 以创新创业为导向的草地生态学实验课程改革与实施

实验课程是草地生态学教学中非常重要的组成部分,根据扬州大学2021版本科教学大纲,草地生态学理论课40学时,实验课32学时。理论课以介绍草地生态系统中个体、种群、群落与环境的互作关系为主线,实验课程的内容是将生态学原理应用到对草地生态系统的观测中,通过样品采集、群落调查、指标测定和数据分析完成整个实践过程(图1)。

图1 以创新创业为导向的草地生态学实验课程建设目标Fig.1 Construction objectives of grassland ecology experimental course guided by innovation and entrepreneurship

1.1 增加实验学分,提高实践性教学比例2022年3月30日,习近平总书记在参加首都义务植树活动时提出“林草兴则生态兴”。为了践行这一重要战略思想,扬州大学在修订2021版教学大纲时,将原来2018版教学大纲中草地生态学理论课程24学时、实验课程16学时分别提高至40学时和32学时。草地生态学是一门非常注重理论联系实践的课程,如何将生态学原理应用到生存实践中是课程教学的核心目标。无论是“绿水青山就是金山银山”,还是“树立大食物观”,都表明自然生态系统中动植物资源和微生物资源的重要性。草地生态学是应用生态学和系统学的理论和方法,调查草地生物多样性、研究草地生态系统的结构与功能,具有很强的理论性、综合性和实践性。但是,很多学校对草地生态学实验课程配备的学时都较少,很多实验内容局限在实验室中,与草地生态科学研究和相关行业工作内容脱节,学生兴趣不高[5-6]。因此,增加实验课程学分,提高实践性教学比例是当前草地生态学教学工作的重点。扬州大学草学学科积极联系企事业单位,建立大学生课外实践基地、沿海滩涂草地生态系统野外定位观测试验站等,拓展草地生态学实践教学的空间,带领学生走出校门,走进企业、自然保护区、天然草地,增强感性认识,激发学习兴趣,贴近生产实际,调动创新思维。

1.2 优化实验项目,增加创新性实验内容教育部从“十一五”就开始推动创新性人才培养工作的实施,启动了“大学生创新性实验计划”,该计划注重兴趣驱动、自主实验、重在过程。高校的创新创业教育必须以激发每个参与者的尊重与自由为特征,提高双创教育的活力[7-8]。在草地生态学实验课程教学改革中,要注重人才培养的素质结构、知识结构和能力结构。通过素质结构使学生具备良好的修养,强化知识结构,使学生具备扎实的理论基础。同时,对传统“按部就班”的实验项目进行优化,在保证核心知识点的基础上,设置一些没有明确实验步骤的项目(图2)。如草地植物根系特征比较研究、草地植物群落多样性分析、土壤质量评价等,以课题研究的形式,鼓励学生自主设计实验,测定数据,分析实验结果,回答科学问题。这改变了传统实验课程教学中给定实验目的、实验材料、实验步骤的方式,不但考察了学生的动手能力,还使学生具备求实创新、踏实肯干的精神,锻炼了学生主动思考、发现问题、解决问题的能力。

图2 草地生态学实验项目对应的课程目标和课程思政融入点Fig.2 Corresponding course objectives and ideological and political integration points of grassland ecology experimental project

1.3 参加学科竞赛,鼓励以理论指导实践在《关于进一步支持大学生创新创业的指导意见》(国办发〔2021〕35号)的指导下,2021年11月14日,扬州大学承办了全国大学生生命科学竞赛(2021,创新创业类),旨在推进高校大学生创新创业教育,推动高校创新创业实践教育的改革与创新。该专业学生利用草坪草生理生态学的知识,设计了“蛋白质组学解析狗牙根匍匐茎和根状茎适应地上和地下生长的机制”的实验并发表论文,在大赛中取得了特等奖。通过参加比赛,学生的创新意识、团队精神和实践能力都明显提升,实现了以赛促学、以赛促教、以赛促创。此外,为提高教师指导学科竞赛的水平和创新能力,扬州大学还开展了教学改革研究课题(本科生学科竞赛专项)的申报工作。该项工作旨在培养教师的责任心和团结协作精神,指导教师对本科生进行选拔、指导和训练,帮助学生迅速找到创新创业的方向,学以致用。

1.4 融入课程思政,树立正确生态伦理观课程思政是将思想政治教育的理论知识、价值理念以及精神追求融入课程中,潜移默化地对学生的思想意识、行为举止产生影响[4,9]。对于草地生态学教学来说,最重要的课程思政教育就是树立正确的生态伦理观。生态伦理,即人类处理自身及其周围的植物、动物和大自然的关系的一系列道德规范。在草地生态学实验项目中,如何科学合理地采集植物、土壤样品是进行生态学研究的首要伦理问题。以土壤样品采集为例,学生提问:“为了科研在草原上用土钻取土留下的土洞和啮齿类动物为栖身而挖掘的洞穴,哪一个对草地生态的破坏大?”这是一个值得深思的伦理问题。科学研究的目的是为了保护草地生态,那么,科学研究的过程,就必须尊重自然、顺应自然和保护自然。因此,在样品采集的过程中,尽量避免破坏性采样,尽可能维持样地原貌。在土壤样品采集时,只取实验必需的部分,杜绝浪费,并且要对土洞进行回填,减少人为对地表的破坏和干扰。再有,对草地植物根系的研究,传统方法是将植物整株挖出来进行测量,对原生植物群落组成有较大的破坏。现在常用的有植物根系生长监测系统、土壤原位多层次旋转式图像监测仪等,通过使用先进仪器,可以进行非破坏性原位土壤监测。同时,引导学生思考仪器设备的工作原理、改进空间、优化办法,在正确的生态伦理观指引下,开发出更方便、实用、低成本的草地生态实验仪器,也是学生未来创新创业的方向。

2 以培养创新创业能力为目标的大学生实践基地建设

2.1 推动乡村振兴,落实创新创业人才培养点草地生态学专业人才培养面向的是我国广大的草原牧区、农牧交错带、草地农业区,这些地区一般处于不发达、欠发达状态或是寸土寸金、土地利用效率亟待提高的地区。为这些地区培养专业人才,一方面是我国乡村振兴的需要,一方面也是落实创新创业新落脚点的需要。扬州大学位于江苏省中部,在长江与京杭大运河交汇处,地理位置的特点使得学校草学学科的校外实践基地设立在沿海滩涂草地、草地农业区。2018年,学科在江苏省盐城大丰国家级麋鹿自然保护区设立了滩涂草地农业系统野外定位观测站,主要为大学生开展草地生态学研究提供平台。在草地生态实验课程教学中引入创新创业教育后,教师引导学生利用所学的生态学知识思考如何帮助自然保护区防治物种灭绝、生物入侵和生物多样性消失,包括集合种群、边缘效应、种间关系、食物链等原理。同时,在南方发展草地农业的过程中,会遇到很多生态伦理问题,如有限的土地到底是种粮还是种草?为丰产到底是多施肥还是要休养生息?草田轮作、藏粮于草的概念是否能够推广?要回答这些问题,就要培养具备专业草地生态学知识的人才,习近平总书记曾强调,乡村振兴,人才是关键。因此,积极设立实践基地,落实创新创业培养点是教学改革工作的延伸。当学生能够在实践中灵活应用所学知识,在推进乡村振兴的工作中学以致用、发挥所长,才能做创新创业舞台上的主力军。

2.2 促进产学研融合,助力专业人才一展所长教育部提出的“三结合、四协同”产学研深度融合育人机制的重要优势就在于可以共享多方创新资源,为产业发展输送创新型人才[10]。让本科生参与科研项目已是国内外高校教学的常态,科研立项的实践教学是培养创新创业人才的有效措施[11]。以往的草地生态学实验教学已经将依托科研项目作为重要的支撑。随着专业课程的学习,教师会引导本科生参与相关科研项目实施的各个环节,鼓励学生与研究生、导师一起讨论实验中遇到的技术问题、分析研究过程中涉及的理论知识,通过科研辅助教学,培养了学生的科研素养和探索创新的精神。目前的问题是多数教学改革进行到学、研结合就止步了,如何将“产业”引进来,才是今后教学改革的关键[12]。首先,教学、科研的成果一定要贴近市场和行业需求,激发学生的创新精神,能够为企业解决疑难杂症。比如,扬州市一些茶园在培育幼龄茶苗时,常被疯狂生长的杂草困扰,导致茶苗生长情况不佳。草地生态学任课教师将该情况讲给学生,让学生思考解决办法。学生在查阅文献后提出用生物防治的办法,通过种植覆盖作物来抑制杂草。经过选种、实验,目前以白三叶为主要覆盖作物,有效抑制了杂草的生长,同时,将刈割后的白三叶翻埋在土壤中,也提高了土壤肥力和质量,减少了化肥的使用,一举两得。其次,鼓励学生创业热情。在创新创业教育中聘请校外企业家作为创业导师,给学生讲述创业机遇、政策支持、组织架构、问题解决等企业创建过程方面的知识。充分引导学生利用专业背景和校企实践资源,发展新技术,创办新企业,提高行业从业人员水平,在行业发展中独树一帜,成为国家战略性新兴产业中的中坚力量[13]。

3 课程建设和教学改革的成效

通过增加实验学时、优化实验项目、融入课程思政、建设实践基地等改革措施,明显提高了学生对草地生态学实验的兴趣和热情。一方面,学生能够将课程中学习到的草地生态学基本知识和实验操作技能,应用到各级大学生创新创业项目、学科竞赛、其他课程学习以及后续科研工作中。另一方面,在实验课程中锻炼的探索精神和创新思维,有效地帮助学生拓展了创业方向。在实验和实践过程中遇到的各种问题,实际上也是社会上、产业中容易面临的瓶颈和难题,很多学生希望未来从土壤修复、生物肥料开发、生态评价和防控等方面进行创业,不断丰富和升级草地生态产业链。此外,由于在课程改革中强调了生态伦理观的重要性,学生在获得知识的同时,更加深入地领会了“尊重自然、顺应自然、保护自然”的生态文明理念。通过草地生态学实验课程的建设和改革,为国家培养出专业扎实、人格高尚、价值观正确的草地生态保护人才,在未来的创新创业中不断调整和改善人与自然的关系,实验人与自然、人与人、人与社会的全面和谐,这也是高校教书育人的根本目标。