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【关键词】进化生物学 课程 教学改革
【中图分类号】G642.0 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810(2014)14-0025-02
进化生物学是在生物进化论的基础上发展起来的一门学科。20世纪后期,随着遗传学、生物化学,尤其是分子生物学的发展,推动生物进化论从推理到验证,从定性到定量,使得这门学科由模糊的理论推测日渐发展为脉络清晰的系统学科。它从各门功能生物学科获得研究基础,综合形成的一般规律和理论又成为整个生命科学的发展线索。迈尔曾说:“进化生物学是生命科学中的最大的统一理论”,是建立在生命科学各层次研究和各分支学科基础之上的理论综合。由于进化生物学涉及学科广泛,是高度概括的综合性理论,实践环节存在困难等原因,导致进化生物学教学有其独特性,本文从教学实践经验出发,就进化生物学课程改革方面进行探索。
一 课程目标的设置
针对进化生物学既是生命学科各分支学科的综合,也是生命科学领域的一门前沿学科,又是生命科学的一个核心理论的课程特点,在课程目标的设置上力求做到以下三点:
1.牢固掌握本课程基础知识和理论
主要包括生命及其在地球上的起源、细胞的起源与进化、生物发展历程、微观进化、宏观进化、遗传系统的进化及人类起源等问题,这些知识既是进化生物学教学的主要内容,也是学生学习的重点所在。这些内容涵盖了各门生物学分支学科的成就,特别是把植物学、动物学、细胞学、遗传学、生态学和分子生物学等结合起来研究有关生命进化的问题,力求让学生在掌握生命进化的基本历程、进化的动力机制,学会对进化现象进行正确的理论分析的基础上,培养对生命科学各分支学科融会贯通的能力。
2.密切结合生命科学研究中各学科的最新研究进展
进化生物学是生命科学中一个相当活跃的领域,新知识、新理论层出不穷。本课程以现代达尔文综合进化论为基础,同时密切结合生命科学研究中的最新进展,把各个学科前沿进展融入教学过程中,如以鸟类手指同源问题讲解物种特化式进化中的分歧进化,在“适应”的问题上联系燕子为躲避车辆进化出更短的翅膀等,把一些最新进展融入理论教学中,不仅增强学生对理论知识的理解与学习兴趣,更能开拓学生的知识层面,也体现了进化生物学是一门前沿学科的地位,吸引学生从事进化生物学的研究。
3.着重培养学生对自然界进化过程的正确认识和理解
进化生物学是在哲学思想指引下产生的,研究进化的过程本身就是将古论今,“现在就是过去的钥匙”,通过学习能够加深对生态环境系统的正确理解,单独的思想教育往往说服力不足,课程中引入大量的数据和事实,培养学生对问题的分析能力,如让学生从微观进化角度对生物多样性进行分析,探讨生物大灭绝对生物环境保护的意义,从人类进化历程角度谈如何摒弃“为人独尊”的思想等,把这种思想的教育贯穿始终,帮助学生树立科学的世界观,这也是对辩证唯物主义自然观最好的验证。
二 优化课程内容体系
进化生物学研究内容贯穿生命科学的各个分支学科,甚至其他自然科学和社会科学门类中都会触及生命起源及进化的问题。在国外很多大学都把进化生物学列为生物学专业基础课、研究生基础课,甚至成为一门通识课。耶鲁大学开放课程进化、生态和行为原理从2009年录制以来风靡全球。
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* 基金项目:大庆师范学院教育教学改革项目(编号:JY1320)
在我国,很多高师院校把进化生物学课程设置为生物科学专业必修课,一般在学习最后阶段开设;也作为生物学其他专业,如生物技术、生物工程的选修课,也有院校将生命起源与进化之谜作为一门通识课来开设。由于进化生物学融汇众多交叉学科,每个学校学科课程设置各有不同,教材内容不可能完全适应具体情况,不同学校不同专业的课程内容不能一味照搬。我院曾把进化生物学作为生物科学专业必修课,生物技术专业选修课和全校学生的通识课开设,在围绕基础知识和原理的基础上,对课程内容进行了如下优化:
1.对于生物科学专业师范生而言,进化生物学课程在初中、高中课本都有体现,应该详尽系统地开设
通过对生物进化的历史过程、原因、机制、速率、趋向和物种的形成与绝灭、系统发生以及适应的起源机制等内容的学习,使学生掌握生物进化理论中的基本概念,认识生命进化的基本历程、进化的动力机制,学会对进化现象进行正确的理论分析,融会贯通各分支学科;同时激发学生对生命科学的学习兴趣,树立科学的世界观,培养具有用进化理论来综合生物学各个学科知识的能力的高素质人才。
2.对于生物技术专业的学生而言,应该有针对性地进行开设
由于生物技术专业的学生有一定的生物学基础,进化生物学课程主要应从生命史、小进化(种内水平的进化)、大进化(种以上水平的进化)及人类的起源与演化四个主要方面讲解,着重从个体、群体以及物种等不同分类群探讨进化的规律,涉及学生已掌握的细胞生物学、分子生物学和发育生物学等学科领域,加深对各个学科知识的贯通,着重对学生进行生物进化思想的培养,让学生对生物进化的本质有一个科学的认识,培养适应新时期社会高速发展的科技人才。
3.作为一门通识课,针对生物基础知识相对薄弱的学生开设,课程学时一般为18学时
课程从宏观角度对生物的发展历程、人类的起源与进化等问题入手展开,介绍地球的形成与演化、环境系统的演变、生命的起源、生物与环境的协同关系等,展示人类探索生命起源、探索天外生命的科学成果和艰辛历程。审视30亿年来主要生物类群的延续发展,探索起源、分化和灭绝等问题,使学生树立生物与环境相互联系、生物具有适应性和多样性的观点,在教学过程中加强辩证唯物主义的世界观教育,使学生正确地认识人类在自然界中的地位,人与自然协调发展的必要性,培养大学生探索科学的兴趣,增强其珍惜生命和保护环境的意识。
三 课堂教学改革
进化生物学课堂教学既要符合课堂教学的一般教学规律,又要充分体现课程的独特性。在教学过程设计上将学术性与趣味性有机结合,紧密联系生活实际,并采用灵活多变的教法,丰富的多媒体资源,让学生展开讨论和辩论等形式激发学生学习兴趣,进一步提高课堂教学质量。
1.课堂教学形式的改革,以学生活动为主体,师生角色互换
进化生物学是一门前沿的学科,有很多未知的内容等待我们去探索,对于一些前沿的问题,如恐龙灭绝之谜,地球之外是否有生命,下一次物种大灭绝的预测等问题,让学生自行组织,用多媒体报告的形式做介绍,各小组相互提问,并按照评价表进行打分,小组成绩就是小组成员的成绩,以此培养团队精神,让学生真正融入其中,真正落实“以学生为主体”的教育理念。
2.灵活运用现代教学手段,提高教学质量和效率
对现代教学手段的大规模应用还存在褒贬不一的看法,但对于进化生物学课程而言,选择有代表性的图片、音像资料能吸引学生注意力,丰富课堂内容。如古生物的化石,冥古代地球表面特征等,学生理解起来有一定的难度,但用一张想象图却能集中学生注意力,降低学习难度。另外,借鉴并剪辑国内外大型探索片、纪录片、科幻片中相关内容及其中涉及的电影片段,如《宇宙的诞生》《与远古人同行》等,这些音像资料有效地提高和调动了学生的学习兴趣,也为进一步探讨一些科学问题提供了证据和平台。多媒体课件具有信息丰富、形象、通俗易懂等特点,学生易于接受,便于他们掌握重点内容。
3.教学过程与观察、实验相结合,注重实践教学环节
作为一门理论学科,必须要有实践环节的支持,而生物进化的历程有数十亿年之久,无法真实再现当时的情境,这成了进化生物学实践环节的难题。课堂教学主要从基础课程植物学、动物学实践教学展开,通过对以往知识的回顾、实践结果的描述和多媒体图片视频展示,让学生对生物进化历程有一个初步的认识。对于有些历史阶段没有化石等直接证据,则利用解剖学、胚胎学和发育生物学等知识内容,从现存的状况去推断过去的事件,如利用系统生物学方法通过对现生类群的研究,推断生物的系统发育。还可以带领学生参观博物馆、地质馆,通过研究已灭绝的生物骨骼化石标本和对不同地质断层进行分析比较的活动,让学生获取最直观的认识,总的来看,效果还不错。
四 展望
进化生物学从探索生命起源出发,融会众多学科内容,以哲学思想概括总结出理论知识,通过认识生命来源和历程,从而加深理解生命和尊重生命,以进化的思想升华生态环境保护的意识,树立人类发展必须自觉地顺从并维护生物与环境的协同演化的观点,对于培养大学生系统地认识自然界具有重要意义。建议除了在生物相关专业开设必修课和选修课外,还应该在医学院校、师范院校和综合性院校广泛开设公共通识课,特别是在将来从事科普工作、小学幼儿教育、心理学等相关行业工作的学生中开设通识课,以此培养学生树立人与环境和谐可持续发展的观念,建立正确的世界观、人生观、价值观。
参考文献
几年来,我在生物课堂教学中进行了渗透STS教育的初步尝试,并取得了一定的效果。
1.从改革课堂教学方法入手,培养学生的参与意识与决策能力
传统的课堂教学方法是老师系统地讲述科学知识,学生静态地、被动地接收,实验课也主要是去证明已学的知识。STS教育要求教师不但要教给学生科学知识,更重要的是教会学生如何学习,把学习方法传授给他们,使他们不但在学校通过老师能获得新知识,而且毕业以后,尤其是那些无机会再深造的学生,也能通过自学不断地、快速地获得新知识,以适应社会的发展和变化。因此,我在教学过程中对教学方法进行了如下改革。
(1)在传授科学知识的同时,更注重科学研究的过程和方法。科学的产生和发展与科学研究的过程和方法息息相关。生物学是一门实验性很强的学科。现在的学生是未来社会的建设者,如果在学校里只掌握一定的生物学基础知识,不懂得科学研究的过程与方法,知识就得不到更新与发展,就不能很好地为社会服务。我在讲高中《生物》中“生命活动的调节”时,首先让学生看书,然后再与学生一起总结出生长素发现过程的几个步骤:观察到的事实(植物具有向光性)提出问题和设想(为什么?是具有芽尖的缘故)设计实验验证(排除影响因素,将芽尖切去)实验结果(不发生弯曲)结论(胚芽鞘的生长和弯曲,是由于它具有尖端的缘故),并告诉他们很多生物学知识就是通过这种探索的过程获得的。通过学习,使学生对如何进行科学研究的过程有了大致了解,同时,也明白了进行科学研究需要有锲而不舍的精神和顽强的毅力。
(2)注意调动学生学习的积极性,鼓励他们做课堂上的主人。在课堂教学过程中,尽量设置一些与要讲的知识有关的问题情景,让学生在解决问题的同时复习旧知识,学习新知识。如在讲膜的结构和功能时,我举了一个大家都熟悉的现象:洗完苋菜的水仍是无色的,而将苋菜妙熟后,菜汤却是紫红色的,为什么?在了解细胞膜功能的基础上,将全班分成若干个小组进行讨论,确定正确答案,然后每个小组派代表讲解。有疑问,可以随时提出。当双方都无充分理由说服对方时,我再适当加以点拨,使学生对细胞膜的功能有了深刻认识。另外,每一节课后,我都要布置一些与生活密切相关的问题让他们思考,有些同学课后还主动翻阅一些书籍,收集资料,这往往使课堂讨论充实而热烈。
2.提高教学内容的社会针对性,使学生明确生物学知识对社会生产和生活的作用
现代生物学与当今世界面临的重大问题,如粮食、能源、人口、环境保护、国土整治、资源的利用与保护等都有直接联系,并可能为之提供理论、方法与技术,这说明生物科学对人类的未来及社会的发展有重大作用。在课堂教学过程中,我注意理论联系实际,适当拓宽教学内容,提高其社会针对性。如在讲线粒体结构和功能时,让他们回忆物理学中所学的能量转换知识,计算出线粒体中能量的利用率,并与机械效率相比;讲完基因控制蛋白质的合成后,我介绍了基因工程,说明基因工程已经使工业、农业、医学等产业发生了巨大变化,并且必将影响世界的整个面貌;讲完生物与环境这一章时,我介绍了黄石市的生态状况以及存在的问题,并让学生根据已学的生态学知识,提出搞好黄石市环境保护的具体方法和途径。
3.适当增加生物技术的讲授,使学生能自觉地将科学与社会联系起来
学习科学知识的主要目的是要为社会服务,使人们生活得更美好,而知识应用于社会的桥梁是技术。在课堂教学中,我适当增加了生物技术的讲授。如讲细胞膜的知识时,介绍了生物膜技术;在讲DNA的结构和功能时,介绍了DNA的提取与分离技术;在讲单倍体育种时,介绍了植物组织培养技术。这样,不仅拓宽了学生的知识面,同时也增强了他们的学习信心。
4.及时介绍现代生物学发展的新动向和新成就,激发学生学习生物学的积极性
关键词: 生物学实验 生态伦理 教学
高等师范院校生物科学专业,肩负着为基础教育培养生物学教师的任务,正确认识我国中学生物学教学的现状,认识生物学实验教学的地位和作用,适应中学生物学教学改革的需要,在生物科学专业的实验教学中,充分体现生态伦理学的基本原则和观点,对培养新一代生物学教师,具有重要的意义。
一、中学生物学教学中生态伦理观的变化
国家教育部2000年颁布的《全日制普通初级中学生物教学大纲》,全面而明确地提出了“知识方面、能力方面、思想情感方面”的教学目标,明确提出了“热爱大自然、热爱生命,形成保护生物多样性、保护环境的意识,增强爱国主义情感”的教学目标。但在教学内容方面,情感态度与价值观的教学目标,则缺乏必要的教学内容支撑,而且在学生实验和实践活动部分安排了以下一些采集、观察或解剖的内容:用放大镜观察叶芽的结构;解剖并观察花的结构;观察几种藻类、苔藓和蕨类植物;组织学生采集植物,制作腊叶标本;观察蚯蚓的形态、运动和对刺激的反应;采集昆虫,制作昆虫标本;观察鱼的外部形态和内部的主要结构;观察蛙类的外部形态;观察家鸽或其他鸟类的外部形态和内部主要结构;观察哺乳动物的心脏结构;观察家兔或小型哺乳动物内部的主要结构;观察血涂片;用显微镜观察蛙蹼(或蛙肠系膜、小鱼尾鳍)内血液流动的现象;用放大镜观察猪(或羊、鸡)的小肠绒毛;观察剖开的哺乳动物的肾脏。
教育部颁布的全日制义务教育《生物课程标准》和普通高中《生物课程标准》中,在课程目标部分都共同提出:热爱大自然、珍爱生命,理解人与自然和谐发展的意义。《生物课程标准》的“具体内容目标”删除了上述教学大纲中较多的解剖动物、采集植物标本的内容,代之以观察、栽培、饲养、保护植物的内容,并通过案例的形式,明确而具体地传递这一信息。例如,在“探究影响鼠妇分布的环境因素”案例中,明确提出“活动完成后将鼠妇放回大自然”。这是我国生物学教学史上首次对实验动物提出保护要求,也是本次课程改革的重要变化之一,是《生物课程标准》制定的“热爱大自然,珍爱生命”的课程目标的具体体现,蕴含了丰富的情感态度与价值观的教育。
通常,生物学实验都要使用生物作实验材料,应尽量就地取材。而且要注意教育学生爱护生物,对野生动植物,不宜大量地采集,这既是爱护生物资源,也是一种情感教育。整个《生物课程标准》就没有要求采集和制作动植物标本以及解剖动物,也是出于同样的考虑。上述“教学大纲”和“课程标准”中,体现的不仅是教学内容及情感态度与价值观教育的观念变化,更体现了“尊重生命和自然界”的生态伦理观念和原则。
二、中学生物学实验教学的地位
生物科学和其他自然科学一样,本质上是一门以实验为基础的科学。实验教学既是一类探究活动,也是生物学教学的基本形式之一,中学《生物课程标准》所倡导的探究性学习,有许多活动也是通过实验来进行的。中学《生物课程标准》中,都强调了加强和完善实验和其它实践活动的教学,教师应尽可能多地让学生参与实验和其它实践活动。在同时拥有现实环境的实验条件和虚拟环境的模拟条件时,教师应首选现实环境,使学生身临其境,亲自动手。通过实验和其它实践活动,不仅可以帮助学生更好地理解和掌握相关的知识,有利于他们在观察、实验操作、科学思维、识图和绘图、语言表达等方面能力的发展,也能促进学生尊重事实、坚持真理的科学态度的形成。
三、师范院校生物学实验教学中的生态伦理问题
长期以来,我国高等师范院校生物科学专业的植物学、动物学、人体和动物生理学等实验教学中,大量解剖植物和动物,采集和制作动植物标本,生物资源造成了极大的浪费和破坏。随着高校招生规模的扩大,学生人数不断增加,对生物实验材料的需求不断增大,不仅面临生物资源保护、实验材料短缺的问题,更与全世界生态伦理观念的发展不相适应。因此,改革高等师范院校生物科学专业实验教学的内容,充分体现生态伦理学的基本原则和观点,应成为教学改革的重要内容之一。
1.植物学实验
生物科学专业的植物学实验课程,包括植物形态解剖和植物分类两大部分。植物形态解剖实验中,涉及到的实验材料有各种植物器官,根、茎、叶、花、果实和种子,教师在整个实验过程中,应倡导节约实验材料的原则,采取一些替代措施,尽可能采集周围环境中一些易于生长、数量较大,对资源和环境影响较小的植物器官。如在滇中地区,苦樱桃(Prunus majestica Koehne.)的花在12月就开放,可用苦樱的花代替桃花。同时,可以在生物园地或实验室提前栽培一些需要的实验材料,以备需要时采用,这样既美化了园地或实验室,又提供了实验材料。植物分类的实验教学,涉及到不同类群植物的采集解剖、鉴定等内容,在实验教学过程中,教师应减少实验材料的采集,提高实验材料的使用效率。特别是在植物标本的采集与制作,或植物学野外实习中,教师要反复对学生进行保护植物资源的教育,不采集国家保护植物,减少学生采集、制作植物标本的数量,提高制作标本的合格率,避免一些毫无意义的采集对资源造成的浪费和破坏。植物标本的采集以不影响该植物的生长为原则,小型植物不能大量采挖。
2.动物学实验
动物学实验主要包括无脊椎动物、脊椎动物形态解剖和分类。无脊椎动物形态解剖和分类实验,面临的是很多实验动物(材料)不足的问题,如蚯蚓、河蚌、蝗虫等。因此,在实验教学中除节约实验材料外,也可因地制宜采取一些替代措施,如用人工养殖的动物代替野外自然生长的动物。脊椎动物形态解剖和分类实验,涉及鱼类、两栖类、爬行类、鸟类和哺乳类动物。在动物资源日趋减少的今天,两栖类、爬行类实验动物越来越少。改革动物学实验内容,减少实验动物使用量,是高等师范院校生物科学专业动物学实验教学改革的重要内容。一般不再提倡采集动物,制作动物标本。
3.动物(人体)生理学实验
动物(人体)生理学实验,使用到的实验动物较多,如:鱼、蟾蜍、蛙、鸡、鸽、家兔、小白鼠、大白鼠、豚鼠、猫和狗等,而且使用的数量较大。传统的动物实验方法,正受到来自动物权利运动的挑战,如何吸收动物权利运动中的理性成分,改进和规范这类实验,使不必要的实验减少到最低的程度,值得我们进一步深思。
在动物学及动物生理学实验教学过程中,实验动物的使用和管理方面应注意以下方面:
①使用动物做实验时,所设计的实验程序必须是有利于获取新知识,或有助于提高学生的实验技能。
②遵循相关的法律、法规和原则。如:《野生动物保护法》、《实验动物管理条例》等。英国动物学家拉塞尔・罗素(William Russell)和微生物学家伯奇(Rex Burch)于1959年在《人道试验技术的原则》一书中提出的“3R”原则,被公认为指导动物实验的基本准则。所谓3R,就是减少(Reduction)、替代(Replacement)和优化(Refinement)的原则。“减少”就是要求在实验中尽可能减少实验动物使用的数量,提高实验动物的利用率和实验的准确性;“优化(精细)”就是确保动物在麻醉、镇痛和镇静剂或其它适当的手段作用下进行实验,不使其遭受不必要的伤害或痛苦;“替代”就是不再利用活体动物进行实验,而是以组织细胞培养、各种活体外试验或计算机模型,以及统计分析等方法来加以代替。目前,实验动物的替代也包括用相对较低等的动物替代相对较高等的动物,以非动物实验方法替代动物实验的方法。经过动物保护主义者和科学研究人员数十年的宣传、接受和实施,3R原则已经成为在生物和医学研究中使用实验动物的职业道德准则。
③看到动物剧痛不能缓解时,应迅速采取人道主义的、可接受的方法使它安乐死(easy death)。对实验动物实施安乐死的方法有两大类:一类是物理方法,另一类是化学方法。如对脊椎动物实施安乐死时,鱼类常用麻醉或切断靠近头部脊髓的方法;两栖类中的蛙,常用探针刺入枕骨大孔,然后将进入头颅的探针通过横向和纵向搅动,快速破坏蛙脑,以达到处死目的;爬行类动物安乐死常用砸碎颅骨、断头、颈椎脱臼法。哺乳动物安乐死往往用颈椎脱臼法、麻醉法。实验完成后,实验中的死亡动物、动物组织、排泄物、垫料、吃剩的饲料要用防漏塑料袋盛装,并密封深埋或在专用焚化炉内火化。
④动物实验期间为动物提供数量充足又能满足其营养平衡的饲料和新鲜饮水,禁食和禁水的实验只能短期进行,不应损害动物的健康。
⑤低等生物如细菌、真菌、原生动物和昆虫等,都能提供许多基础的生物学信息,应在尽可能少用高等动物使用的前提下,多采用低等生物。
⑥动物实验中应尽量避免能引起人或动物发病的微生物、电离辐射、毒性化学制品、成瘾性、各种醇类、致痛剂等。实验中不使用电休克及导致衰竭的操作或其它引起痛苦的刺激。
⑦不使用国家保护动物作为实验动物。
社会文明的进步要求全面提升公民的素养,生物学教学要提高全体学生的生物科学素养。高等师范院校的生物学实验教学,不仅要强调学生实验技能和能力的培养,更要强调科学价值与人文价值的统一、人类价值与自然价值的统一,注重学生的生态伦理道德观念的培养。
参考文献:
[1]中华人民共和国教育部.全日制普通高级中学生物教学大纲(试验修订版).北京:人民教育出版社,2000.
[2]中华人民共和国教育部.全日制普通初级中学生物教学大纲(试验修订版).北京:人民教育出版社,2000.
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[4]中华人民共和国教育部.普通高中生物课程标准(实验稿).北京:人民教育出版社,2003.
[5]汪忠,刘恩山.生物课程标准解读(实验稿).北京:北京师范大学出版社,2002.
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[7]余谋昌.生态伦理学.北京:首都师范大学出版社,1999.
[8]高崇明,张爱琴.生物伦理学十五讲.北京:北京大学出版社,2004.
【关键词】 实习教学;秦岭;生物学
【中图分类号】G642.44 【文献标识码】B 【文章编号】2095-3089(2013)17-00-02
实习教学是高校动物学、植物学和生态学教学的重要内容[1]。一方面,可以将课堂的理论教学与实践相结合,让学生对专业知识有深刻的认识,并学会基本的植物学,动物学和生态学调查方法,为以后的教学和研究打下坚实的理论基础。另一方面可以培养学生热爱自然的审美情趣以及提高环境和生物多样性保护意识。陕西师范大学生物学野外实习基地是26个国家级生物学实习基地之一,在多年的实习实践教学中也走出了自己的特色。
1 秦岭生物学野外实习基地
秦岭横亘中国中部,地处陕西省西安南部,是我国自然地理,水系,气候,土壤和动物地理的天然分界线。秦岭也是我国南北生物区系的交错和过渡地带。秦岭在陕西境内连绵约500km,是黄河、长江两大水系的分水岭和我国南北方地理分界线,其北坡为暖温带气候,南坡为亚热带气候。秦岭又是中国重要的生物基因库。景观分界明显,生物多样性非常丰富,是我国17个具有国际意义的生物多样性保护的关键地区之一。
陕西师范大学秦岭生物学野外实习基地主要包括三个基地:
1.1太白山国家级自然保护区实习基地
太白山位于陕西眉县,太白县和周至县交界处,最高海拔3767m,是秦岭的主峰。也是我国大陆地区中东部第一高峰。太白山自然保护区建于1965年,是陕西省建立的第一个自然保护区。1986年7月经国务院批准为国家级自然保护区。太白山自然保护区是以保护生物多样性,自然景观,第四纪冰川遗迹,古文化遗产和重要的水源涵养地为总目标的一个综合性的保护区。
1.2洋县朱鹮国家级自然保护区实习基地
朱鹮(Nipponia Nippon)是全球濒危鸟类,从20世纪中叶以来,相继在前苏联,朝鲜等国灭绝。我国1981年在秦岭南坡的洋县重新发现,这是世界上唯一的朱鹮野生种群。朱鹮国家级自然保护区位于中国陕西省汉中地区,跨越洋县和城固县,其主体在洋县境内,于1983年建立,属野生动物类型自然保护区,主要保护对象为濒危物种朱鹮的种群及其生境。2001年陕西省人民政府批准建立省级保护区,2005年7月经国务院办批准成立陕西汉中朱鹮国家级自然保护区。保护区为山地向低山丘陵的过渡地带,坡缓谷宽,沟底溪水纵横,河谷两岸有成片的水田。保护区大部分为森林覆盖。植被主要为北亚热带落叶常绿阔叶混交林和次生灌丛。
1.3宁陕旬阳坝野外综合实习基地
基地位于陕西宁陕县境内宁东林业局驻地旬阳坝,地处秦岭中段南坡,东经108°16′16″-108°56′43″,北纬33°14′26″-33°50′32″之间。南北长约66.8km,东西宽约47.3km。区内最低海拔1250m,最高海拔2889m。旬阳坝镇距陕西省平河梁自然保护区13km,地势南高北低,平均海拔1300m,最高处为平河粱。境内山岭纵横,森林茂密,植被完好。森林资源丰富,森林面积近20000ha,森林覆盖率达97%以上。区内有国家一级和二级保护动物30余种,具有较高的科研价值。
2 实习内容
实习时间为两周。由于学生日常的课程安排很满,因此实习一般选在暑假期间,也就是每年的7月或者8月。
2.1秦岭生物多样性的综合概况
秦岭人与自然宣教中心位于陕西省佛坪国家级自然保护区管理局所在地,被列入全国首批科普教育示范基地。中心建于2004年,有在秦岭分布的珍稀濒危动植物标本300余号。其中包括红豆杉、大熊猫、金丝猴、羚牛、红腹锦鸡等珍稀动植物。中心建立的宗旨是旨在“探索秦岭奥秘,展示神奇内涵,领略原始神韵,关爱地球家园,人与自然共存,同谋持续发展”。通过参观人与自然宣教中心,可以对秦岭生物多样性的丰富性和独特性有直观的了解。
2.2植物学
植物学以制作标本和植物的分类鉴定以及群落观察为主要内容。常规实习包括真菌、蕨类植物和种子植物。主要的实习内容是标本采集、制作和野外记录。
植物群落观察以平河梁自然保护区的植被垂直带谱和太白山北坡植被垂直带谱为主要内容。太白山保护区植被垂直带谱十分明显,北坡自下而上依次为落叶栎林带、桦木林带、针叶林带、高山灌丛草甸带4个植被带谱7个亚林带。
2.2动物学
分为无脊椎动物和脊椎动物两部分。无脊椎动物以捕捉昆虫和制作昆虫标本并进行鉴定为主要内容。并参观旬阳坝雷氏蝴蝶馆以了解昆虫的种类和多样性。
脊椎动物以脊椎动物包括两栖类、爬行类、鸟类和啮齿类的物种组成调查为主要内容,由于两栖爬行类和啮齿类的种类较少,因此以鸟类观察为主,并辅助以鸟声录制和动物与环境的关系调查。同时包括珍稀濒危动物饲养繁殖中心参观,濒危鸟类朱鹮及其夜宿地观察。
(1)陕西省珍稀野生动物抢救饲养研究中心
位于周至县楼观台,距西安45km。是陕西唯一在全省范围内对国家重点保护一、二级野生动物实施野外抢救、饲养繁殖、科学研究、宣传教育、开发利用的保护单位。陕西省珍稀野生动物抢救饲养研究中心成立以来,以抢救繁育秦岭四大国宝大熊猫、金丝猴、羚牛、朱鹮为重点。通过中心的参观,可以初步了解珍稀濒危物种的野外救护过程和方法;熟悉人工饲养繁殖是珍稀濒危野生动物的重要保护途径之一;并了解珍稀濒危物种的人工饲养、繁殖和疾病防治的全过程。
(2)朱鹮夜宿地的观察
朱鹮是全球濒危物种,主要在高大的栓皮栎、马尾松上营巢和夜栖。并且在冬水田中觅食。洋县朱鹮保护区草坝保护站的营巢地和夜宿地站位于洋县县城东北4km的草坝村,朱鹮是大型鸟类,夜宿地主要在村庄周围高大的栓皮栎上。对于朱鹮的观察,可以对这一濒危鸟类有直观的认识,而对于朱鹮保护工作的了解,可以了解濒危物种种群急剧下降的原因以及物种保护工作的重要性和艰辛。
2.3生态学
以熟悉生态学调查方法,植物群落特征分析和物种多样性分析为主要内容。通过对乔木层、灌木层和草本层的调查了解植物群落调查的基本方法,并计算重要性值(相对多度,相对频度,相对优势度)和群落物种多样性指数反映群落组成的参数。
3 实习成效
3.1在实习启动之前,准备工作充分
实习之前通过动员开会,并通过视频,图片等内容,激发学生对于野外工作的兴趣和实习的热情。而且对野外工作的注意事项和安全问题做强调,为实习工作的开展创造良好氛围。
3.2实习内容丰富多彩,安排紧凑
在短短十几天的时间内,为学生们安排了丰富的实习内容,包括植物学、动物学野外工作的方法的讲述,生态学野外调查方法和数据分析的讲述,蕨类植物、裸子植物、被子植物的标本制作和鉴定,昆虫的15个目标本的采集,鉴定和制作以及应用检索表的鉴定。脊椎动物鱼类的捕捉鉴定,两栖爬行类的捕捉,鸟类的观察、鉴定和鸟类群落组成,铗日法和啮齿类的鉴定,种群生态和群落生态的调查和分析,当地生态、社会和经济状况访查,生物多样性知识的普及(视频资料和课程讲述)以及创新小实验的设计。
3.3实习报告要求严格
学生实习成绩的评价以实习报告的写作为主要参考。根据实习内容的安排,我们专门编著了秦岭生物学实习报告手册,包括蕨类植物、种子植物、无脊椎动物、脊椎动物和生态学五大部分,并增加了实结和实习心得两部分。每一部分对实习内容有详细的要求,实习报告一般在每部分实习完成时候要求学生当时完成并提交。并且针对每一类群的实习以组为单位进行及时的考核,让学生对实习所学内容能够认真对待,并且能够及时吸收。
3.4实习指导教材丰富,教师经验丰富
指导实习的教师均在秦岭地区从事了多年的科研工作,对当地的动植物概况了解,并且在长期的实习中积累了丰富的经验。依托秦岭国家级理科基地项目,已经出版了图文并茂的《秦岭植物学野外实习手册》和《秦岭动物学野外实习手册》,而《秦岭生态学野外实习手册》也正在编写中。而且关于秦岭地区的动植物已经有《秦岭植物志》,《秦岭鸟类志》,《秦岭兽类志》,《秦岭鱼类志》,《中国陕西鸟类图志》,《陕西树木志》,《陕西植被》等专著的出版,为秦岭野生动植物的鉴定和生物生态学资料的收集提供了重要的参考。
通过实习,学生不仅加深了课程的理论知识,对生物学野外调查方法和注意事项也有了初步的掌握,培养了学生野外生存及工作能力,培养了学生热爱自然、热爱专业、团结合作、吃苦耐劳的精神,树立对动、植物的保护意识。熟悉生物学野外工作的一般规律和注意事项。
实习基地从2007年以来,除了从事本校的生物基地专业、生物科学专业和生物技术专业的生物学野外教学外,已经先后接纳了国内包括北京大学,南京大学,浙江大学等20余所理科基地兄弟院校的近300名师生,并且收到了良好的效果。通过与国内各高校之间的交流和互相学习,也在不断探索和改善实习条件和实践模式。
4 实习教学的改革和未来探索
随着高校生物学课程的改革,野外实习已经不止限于标本制作和采集,而是启发学生的创新意识。培养学生创新能力[2]。基于这样的要求,在野外实习中,根据学生的实际兴趣,依托实习基地的现有条件和设备,设立实习创新小课题,组织学生自由申请,并鼓励学生通过实际调查在老师的指导下有自己的设计和想法。
总之,经过多年的建设和探索,陕西师范大学生物学野外实习基地建设已经基本成型,实习路线的规划和内容充分体现了秦岭这一地区的生物多样性的独特性和丰富性,既关注珍稀濒危物种,也关注普通和常见物种,动植物区系,生态群落和整体生态系统。实习基地拥有实习所需的显微镜,解剖镜,单筒望远镜,双筒望远镜,单反照相机,摄录机,手持GPS,冠幅仪,测树仪,昆虫标本盒,捕虫网,粘鸟网等,捕鼠夹,捕鼠笼等野外实习设备,各种动植物志和图鉴。并且通过其他高校的相互交流和学习,实习基地会继续不断完善基础设施建设和丰富实习内容。
参考文献
一、《植物生物学》教材简介
2011年编辑出版的第三版《植物生物学》,在保持了2004年编辑出版的第二版《植物生物学》的知识体系和特点的基础上,本着加强基础、提高质量、跟进植物科学发展新进程、培养学生学习思维能力和创新精神的原则进行了修订,本版教材有如下四个特点:
(1)教材设置十七章节。本版教材内容包括绪论和17章正文,主要知识板块为植物的细胞、组织、器官的结构和发育;植物的水分生理、矿质营养和光合作用,植物生长发育的调控;植物界的多样性,主要植物类群及其系统发育与进化。同时,还简要介绍了植物与环境和植物资源保护利用的基本知识,以及真菌界的系统地位和主要代表特征,内容设置科学合理,适合中职涉农专业学生生物学学习的需要。
(2)知识更新遍及各章。本版教材在内容上的修订力度较大,吸收了近年植物科学领域的有关新成果,加强和充实了植物生理方面的内容,其知识更新遍及各章。其中,对于有些不同的观点进行了客观介绍而不急于下结论,以供读者分析思考和探索。
(3)知识“窗口”特色突出。设置知识“窗口”是本教材的突出特色,本版的知识“窗口”共有28个,大多由相关专家撰写,这些“窗口”从多个方面反映了植物科学的新进展,知识处于学科前沿,有助于师生了解植物科学的一些研究近况。
(4)教材配套数字课程。本版教材配套建设了数字课程,这些数字课程包括各类群代表植物的彩色照片、部分植物生长发育的录像片段,植物拉丁文及其发音,以及与植物生物学有关的国内外主要学术期刊网站等。
二、对《植物生物学》(第三版)课程教学改革的思考
通过对教材《植物生物学》(第三版)特点的分析,我认为,作为中职涉农专业生物学课程,其教学改革应从以下几个方面做起。
(一)提高学生对《植物生物学》(第三版)价值的认识
生物科学是影响21世纪人类生产的一大重要学科,世界各国已充分认识到生物技术在高科技领域中的特殊地位,并予以高度重视。我国也已把生物技术列入“863”高科技计划,作为重点研究和优先发展的课题。2011年修订的《植物生物学》(第三版)包括绪论和十七章节,其知识反映了当今植物科学的新进展,知识处于学科的前沿,具有重要的科学价值。教师在对中职涉农专业学生授课时,应先介绍本门课程的发展史、研究对象、知识体系以及在生产中的应用情况,让学生明白《植物生物学》(第三版)乃是目前培养实用型和创新型农业生物技术人才的最适用教材,以增强中职涉农专业学生学习《植物生物学》(第三版)的目的性和积极性。
(二)让《植物生物学》(第三版)教学活起来
课堂教学是生物教学的主战场,课堂教学活起来是生物教学活起来的重要手段,教师应根据教学内容和学生生源情况的不同采用多样化的教学手段,使课堂教学活起来进而使生物教学活起来。例如,在《植物生物学》(第三版)课堂教学中,对于生物微观结构和生理发展过程等教学内容,教师可灵活运用幻灯、动画、多媒体、网络等多样化教学手段,为学生提供直观的感性认识,让学生体验和感受生物发生的现象和过程,从中受到启发和感染,从而激发学生的学习兴趣和内部动机。同时,视听结合教学能使学生对《植物生物学》(第三版)遍及各章的新知识进行轻松愉快的学习,使学生在掌握生物科学最新知识的过程中提高教学质量、增进教学效率。所以,教师应灵活运用多种教学手段,让《植物生物学》(第三版)的课堂教学活起来。
(三)改革《植物生物学》(第三版)教学模式
在《植物生物学》(第三版)的教学中,需要教师的变通,让教学遵循灵活性原则,即根据教学大纲的要求和教材内容的实际情况设计出独特的教学方法,以适应中职涉农专业学生现有的知识结构和知识水平。目前比较常见的教学模式是:复习提问――导入新课――新授课――总结――复习本课内容――处理习题――下课,这种单纯的知识教学是当前广为盛行的所谓“规范”的教学模式。从本人多年的教学体会来看,这种完全采用讲授法的教学模式无法吸引现在的中职涉农专业学生,达不到教学的目的,也起不到真实的教学效果。本人提倡采用讲授、阅读、学术讨论、小组学习、现场调查的教学模式,这种教学模式是多种教学模式的融合,它将传统教学与启发式教学相结合,增加讨论课,以达到传授知识、培养能力、激发兴趣、提高素质的目的。例如,通过引导学生对教材28个知识“窗口”的阅读以及对教材配套的数字课程的学习,或由教师指导适当开展一些学术讨论,充分发挥学生学习的主动性,可使学生了解植物生物学相关领域的研究进展或热点,十分有助于活跃学生的学术思想,并可引导和激发学生探求植物科学未知领域的欲望。
(四)拓展《植物生物学》(第三版)教学视角
对《植物生物学》(第三版)的教学,教师在传授生物学知识的同时,还应尽量拓展教学视角,以培养中职涉农专业学生多方面的素质。
1.哲学视角。尽量拓展哲学视角,让学生树立辩证唯物主义世界观,向学生开展生物科学方法论和价值观教育,让学生树立生物学是一门实验科学,实验性是其突出特点的观念,以培养和提高学生的哲学素质。
2.美学视角。从不同的方面让学生感受美,如生物的自然美,生物学知识的科学美,教学语言和课堂结构的节奏美,教学器具的结构美,生物学家的心灵美等。正确引导学生追求美,促进学生身心的健康发展,做到以美引真,以美促善。
3.心理学视角。研究学生的心理发展规律,遵循和运用其规律指导教与学,可使教师更有效地教,学生更有效地学,从而提高生物教学的科学性和效率性。
4.伦理学视角。让学生接触一些重大的社会问题,像人口、健康、粮食、环境、能源和资源问题,使学生意识到现代科学技术发展的同时也带来了一些严重的社会问题,从而增强学生的社会责任感、伦理道德观和对人类的爱心,最终实现把“自然人”转化为“社会人”。