以提高科研素质为目标的普通生态学课程教学模式探索

李江涛　吕晓静

摘  要：针对普通生态学课程教学中存在的问题，采用科研导向式教学模式，以科研案例式教学方法为主，结合生态学研究热点教学和综合性实验设计教学，培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。从调研数据来看，学生对该教学模式的认可度较高，绝大多数学生的科研兴趣和科研能力得到提高。该教学模式能激发学生的学习兴趣，强化学生实践能力和创新能力的培养，提高学生的科研探索能力，帮助学生尽快掌握科学研究技能，引导学生尽快走上科研道路。

关键词：生态学；科研导向型；科研素质；案例式教学；实验设计

中图分类号：G642      文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2024）18-0115-05

Abstract： In view of the problems existing in the teaching of the course of General Ecology， the scientific research-oriented teaching mode was applied， and the research case-based teaching method was mainly used， combined with the teaching of ecological research hotspots and comprehensive experimental design， to cultivate the ability of finding， analyzing and solving problems of students. According to the survey data， the recognition of the teaching model was high in students， and most students have improved their scientific research interest and ability. This teaching mode can stimulate the interest in learning， strengthening the cultivation of practical ability and innovation ability， improving the scientific research and exploration ability of students. This teaching mode can help students learn the scientific research skills and guide students to embark on scientific research as soon as possible.

Keywords： ecology; scientific research orientation; scientific research quality; case-based teaching; experimental design

普通生态学（General Ecology）作为环境、生物、农学等专业的必修课，既是协调人与自然关系的学科，也是实现人类可持续发展的理论基础[1]。随着全球人口密度不断加大，全球环境恶化、生物多样性退化等世界性问题严重影响了人类社会的进步与发展，越来越多的人开始重视生态学。生态学在获得进步与发展的同时，也给传统的教学方式造成了巨大挑战。要怎样提高生态学课程教学质量，培养大学生的综合科研素质，已成为当前亟待解决的难题[2-3]。

优质本科教学不仅是发展研究生教育的基础，也是为国家经济建设和社会发展输送优秀人才的根本。我国高校普通生态学课程大多数以传统教学模式为主，教师口头讲授，课件展示，讲授内容大多偏重于书本知识，冗长生硬，缺乏与学科前沿相结合，对学生来说空洞乏味，不利于学生掌握相关知识，同时也无法激起学生学习兴趣，使得现在大多数学生抱着为了文凭而学习的目的，上课很少听老师讲课，一般在睡觉或在玩手机中度过[4-5]。学习提不起积极性，也逐渐失去了学习本专业的兴趣、信心和动力。

目前，大多数高校也意识到普通生态学教学改革的必要性和重要性，并对此采取了相关的改革措施。当前普通生态学教学方法改革措施大多集中于多媒体利用方面，如利用图片、视频、文献、案例和专题相结合的方式，鼓励学生提问，增加师生互动[6-7]；同时采用启发互动式教学，督促学生预习，并对重点、难点部分加强学习和辅导，以作业或讨论等形式提高学生对知识的理解和把握等[8-9]。然而，随着我国教育大众化的发展，用人单位对求职者学历要求越来越高。对于生物学和农学相关专业来说，其本科学历的竞争能力已远不如以前。因此，现阶段大多数农业类院校都鼓励学生考研，这就需要在本科阶段尽早培养学生的科研兴趣，提高学生的科研能力和科研素质，引导学生尽快走上科研道路。

基于上述背景，结合教研组普通生态学的教学体会和主持国家自然科学基金的相关科研经验，特提出以提高学生科研素质为目标的普通生态学教学模式。该教学模式由“科研案例式教学”“生态学研究热点教学”和“综合性实验设计教学”三部分构成。科研案例式教学以生态学科学研究的典型案例为教学媒介，架起课堂理论与科研情景的桥梁，帮助学生加深记忆，提高学生的科研认知能力。生态学研究热点教学结合专业特点，根据生态学不同研究领域引导学生进行专题汇报，强化学生专业知识与综合能力的培养，提高学生学术汇报能力。综合性实验设计教学结合专业特色进行实验方案设计，培养学生在解决实际问题和探索未知领域过程中应用知识的能力，最终提高学生的论文写作能力。

一  科研导向型教学模式的构建

本教学模式由“科研案例式教学”“生态学研究热点教学”和“综合性实验设计教学”三部分构成，教学思路如图1所示。科研案例式教学为主要教学模式，占据22学时（总学时为32）或38学时（总学时为48）；生态学研究热点教学和综合性实验设计教学作为辅助教学模式，分别占据6个学时和4个学时。具体内容如下。

（一）  科研案例式教学

科研案例式教学包括“课前”“课中”“课后”“考核”四大模块，以生态学研究的典型案例为教学媒介，课前引导学生预习相关科研案例，课中引导学生参与案例谈论，课后督促学生完成相关作业，依据生态学教学内容促使学生逐步了解何为科学研究，强化学生的科研认知能力，逐步提高学生的科研热情和兴趣；考核方式为期末闭卷考试，以综合归纳、推理性科研考题为主，成绩占课程考核比例的70%，算作期末成绩。

（二）  生态学研究热点教学

生态学研究热点教学模式包括“前期准备”“课件制作”“课堂汇报”和“考核”四大模块，结合各专业特点，将生态学理论知识与科研热点相结合，前期准备中让学生根据生态学不同研究领域自行查阅相关资料，然后由学生制作科研PPT，并于课堂上进行汇报讨论，让学生设身处地去思考问题、分析问题、进而解决问题；考核方式为学生根据汇报内容和文献调研撰写综述，成绩占课程考核比例的15%，计入平时成绩。

（三）  综合性实验设计教学

综合性实验设计教学由“文献阅读”“实验设计”“数据处理”“论文写作”和“考核”五大模块组成，结合专业特色，设置生态学相关科研专题，教师根据生态学专题教授学生如何进行文献阅读、如何进行实验设计、如何进行数据处理，以及如何进行论文写作等，通过相关学习逐步培养学生的科学研究和论文撰写能力，激发学生的科研创新意识；考核内容为生态学实验设计，学生提交相关设计论文，成绩占课程考核比例的15%，计入平时成绩。

二  实施方案

（一）  科研案例式教学模式

科研案例式教学为主要教学内容，包括“课前”“课中”“课后”和“考核”四部分，模式图如图2所示。①课前：首先确定科研案例范围，通常为生态学研究重点，主要包括限制性因子、生态幅、昼夜节律、生活史、生态策略、物种间关系、捕食、群落关键种、物种多样性、生态入侵、温室效应和水循环等；教师建立QQ群，提前将上述科研案例发送给学生；学生针对科研案例进行提前预习，难点可提前通过QQ群反馈给教师，教师通过学生预习反馈情况适时调整教学内容。②课中：教师通过提前制作的科研案例式PPT进行教学授课；学生带着课前预习过程中产生的问题去听课，如果教师的教学内容没有解决问题或使学生产生了新的疑问，学生当堂反馈给教师，教师总结问题并进行针对性答疑解惑；下课前教师布置课后作业，作业以开放性的科研案例为主，主要培养学生的分析问题、解决问题能力。③课后：学生完成教师布置的案例式作业，并通过QQ群在截止日期前发给教师。如学生存在不明白的地方，可通过QQ群私聊教师进行一对一交流讨论。④考核：考核方式为期末闭卷考试，以综合归纳、推理性科研案例考题为主，占课程考核比例的70%。

（二）  生态学研究热点教学模式

生态学研究热点教学占据6个学时，涵盖“前期准备”“课件制作”“课堂汇报”和“考核”四个方面，模式图如图3所示。①前期准备：确定当今生态学研究的热点问题，重点针对全球变暖、海平面上升、大气和水体污染、生态入侵、生物多样性消失、土地荒漠化加剧、生态系统退化，以及水资源短缺等一系列问题；将学生每6人分为1个团队，每个团队指定一名组长，以团队为单位开展教学；学生通过网络和图书馆等途径收集研究热点的相关资料，进行相关专题的资料整理分析。②课件制作：每个团队的学生对最新研究资料进行归纳总结，并制作相应PPT。③课堂汇报：每个团队指定1名学生进行PPT汇报，教师通过对学生的汇报情况进行知识点的引入。④考核：学生根据自己团队讲座内容撰写综述，占课程考核比例的15%，计入学生平时成绩。

（三）  综合性实验设计教学模式

综合性实验设计教学主要采取教师授课模式，占据4个课时，包括“文献阅读”“实验设计”“数据处理”“论文写作”和“考核”五方面构成，模式图如图4所示。①文献阅读：教授学生如何阅读生态学相关中英文文献，明确文献研究目的及如何进行引用。②实验设计：教授学生如何确定具体的生态学研究内容及研究方法，并对于一些实验研究的意义和创新性方面培育自己的判断和甄别能力。③数据处理：从一些简单的数据分析如T-检验、方差分析，到多元统计分析如逐步回归分析、因子分析和聚类分析等，依靠相关数据分析软件（如SPSS软件等），淡化具体数学计算过程，依次教授学生学习相关数据处理方法。④论文写作：针对生态学内容，教授学生独立思考，结合数据分析，从一些独特的角度解释生态学现象，培养学生论文写作能力。⑤考核：考核方式为学生针对特定研究内容（如校园植物群落调查和湖泊生态系统多样性调查等），提交一份生态学实验设计报告，报告需包含摘要、引言、实验设计、相关数据分析方法等，主要考察学生的科研思维能力，占课程考核比例的15%，计入学生平时成绩。

三  实施方法

（一）  科研案例确立

针对限制性因子、生态幅、昼夜节律、生活史、生态策略、物种间关系、捕食、群落关键种、物种多样性、生态入侵、温室效应和水循环等生态学研究重点，结合教学大纲计划对上述内容进行章节编排，并查阅相关资料，确定每节课中需要展示的科研案例。

（二）  生态学最新研究进展查询

依据中国知网、谷歌学术、Web of Science等检索工具，重点搜索全球变暖、海平面上升、大气和水体污染、生物入侵、生物多样性消失、土地荒漠化加剧、生态系统退化和水资源短缺等一系列全球性生态与环境问题的最新研究成果。

（三）  督促学生查阅资料

对于生态学研究热点教学，首次授课时把学生分成若干个团队，每个团队任命一位组长，组长负责监督及督促学生查找相关的资料，最后由各团队组长负责资料汇总，每个团队制定一个完整的PPT，用于课堂汇报。

（四）  实验设计教学

以校园植物群落调查和湖泊生态系统多样性调查两个专题为例来教授学生进行实验设计。依次从文献阅读、实验设计、数据处理和论文写作方面引导学生独自开展相关实验研究方案的撰写。

（五）  数据分析教学

以SPSS软件为工具，针对T-检验、单因素方差分析、双因素方差分析、聚类分析、因子分析、回归分析和判定分析等常用统计学方法，从应用学角度指导学生在何种情况下应该运用哪种数据分析方法，淡化复杂难懂的数学计算过程，重点教授学生如何运用软件对具体实验数据进行分析。

（六）  教学资料整理

根据所得案例和相关研究成果，对其进行整理与编辑，与传统课程PPT结合，设计充满科研元素的新型教用PPT，适用于不同专业的普通生态学教学。

四  教学效果初步评价

从实施效果来看，本文构建的科研导向型普通生态学教学模式对学生产生了积极的影响，学生的学习积极性得到明显提升，主要表现为课堂上气氛活跃、积极发言、敢于表达自我的学生数量较考核改革前大幅度增加。课后找教师探讨学术问题的学生数量也有所攀升；授课PPT中引入的生态策略、物种间关系、捕食、群落多样性、物种多样性、生态入侵、温室效应和水循环等相关案例得到学生热烈讨论，通过课前预习、科研案例分析、课堂讨论、学生“讲课”等方式加强师生互动，学生的科研兴趣和科研能力得到显著提升。两个学期的期末试卷均以开放性、推理性的科研案例考题为主，避免让学生进入死记硬背的传统考试模式，学生两个学期的期末平均成绩均超90分以上，达到了较好的科研培育和教学效果。此外，申报大学生创新创业训练计划项目、参加大学生生物化学实验技能大赛，以及申报广东省“攀登计划”的学生数量明显增多。

五  结束语

本教学模式以科研导向型教学模式作为切入点，强化学生的科研探索能力，帮助学生尽快掌握科学研究技能，为生态学教学改革提供新的方法。科研案例式教学作为主要教学内容，占据大部分授课时间，侧重专业特点，考核方式为期末闭卷考试，符合本科教学特点。生态学研究热点教学和综合性实验设计教学为辅助教学内容，考核方式分别为撰写综述和实验设计报告。从调研数据来看，学生对该教学模式的认可度较高，绝大多数学生的科研兴趣和科研能力得到提高。这种以提高科研素质为目标的教学模式，可以培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，激发学生的学习兴趣，强化学生实践能力和创新能力，提高学生的科研探索能力，帮助学生尽快掌握科学研究技能，引导学生尽快走上科研道路。

参考文献：

[1] 熊飞，刘红艳.科研导向式生态学教学模式探索[J].教育教学论坛，2017（40）：194-195.

[2] 朱凡，王光军，项文化，等.普通生态学实验课程教学改革探索[J].中南林业科技大学学报：社会科学版，2010，4（4）：162-163.

[3] 田迅，王聪.普通生态学课程教学改革探索[J].内蒙古民族大学学报：自然科学版，2015，30（4）：327-328.

[4] 夏江宝，刘俊华.地方高校生态学实验教学的现实困境及原因探析[J].安徽农学通报，2015，21（20）：136-138.

[5] 张君，韦众.基于创新人才培养目标的“鱼类生态学”实践教学改革探索[J].扬州教育学院学报，2018，36（3）：88-90.

[6] 刘方明，李修平，郭勇，等.普通生态学课程改革的探索与实践——以佳木斯大学为例[J].江苏科技信息，2013（22）：30-31.

[7] 王育鹏，沈章军，张震.普通生态学课程的实践教学探索[J].合肥师范学院学报，2016，34（6）：109-110.

[8] 李素霞，林俊良，许珍花，等.互动式教学法在环境生态学教学中的思考[J].钦州学院学报，2015，30（11）：40-44.

[9] 张莹莹，安振华，杨辉，等.“互联网+”背景下翻转课堂在“鱼类生态学”教学中的改革与探索[J].教育教学论坛，2020（24）：168-169.

基金项目：教育部产学合作协同育人项目“基于虚拟仿真技术的课程考核模式改革与探索——以《生物化学》为例”（231105940100356）；仲恺农业工程学院研究生教育创新计划项目“科研能力导向型研究生课程教学模式探索——以高级动物生态学课程为例”（仲研字[2023]5号，KA23YY40501）；仲恺农业工程学院本科教学质量与教学改革工程建设项目“以提高科研素质为目标的《普通生态学》教学模式探索”（仲教字[2021]4号， KA210314610）；仲恺农业工程学院本科教学质量与教学改革工程项目“OBE理念下形成性评价导向的课程考核模式改革与探索——以《生物化学》为例”（仲教字[2021]56号，KA2201601B9）

第一作者简介：李江涛（1988-），男，汉族，河南南阳人，博士，特聘副教授，硕士研究生导师。研究方向为水生生态学。

*通信作者：吕晓静（1990-），女，汉族，河南信阳人，博士，讲师。研究方向为农学。