建设区域特色明显的野外综合实习基地 培养学生实践动手能力
——云南大学生物学学生野外实践能力培养的实践
云南大学生命科学学院 肖蘅 叶辉 马绍宾 张汉波 张理珉
提高大学生实践能力,是提高高等教育人才培养质量的重要内容,而野外实践教学是提高生物学大学生实践能力的重要组成部分。通过野外综合实习,可以培养学生热爱自然、热爱专业、团结合作、吃苦耐劳精神,独立观察、思考、解决问题的能力,以及野外生存和开展工作的能力,提高学生的综合素质。加强大学生野外实习能力的培养,关键在于野外实习基地建设、实习方法与内容的改革。云南大学生命科学学院结合云南得天独厚的自然条件与长期形成的学科特色,在建设区域特色明显的生物学野外综合实习基地,培养学生实践动手能力方面做了大量工作,形成了自己的特色。
一、云南大学生物学野外综合实习总体情况
云南省地处中国西南边陲,位于青藏高原东缘,自然地理环境复杂多样,地理纬度纵深,北高南低,具有热带、南亚热带、中亚热带的纬度梯度变化,以及由低海拔到高海拔呈现的温带到寒温带的海拔梯度变化。复杂多样的地形地貌及气候条件孕育出了丰富的生物种类、复杂的生态系统和独特的自然景观,生物多样性及其丰富。在约占4%的国土面积上,孕育了我国50%以上的动植物种类和微生物类群,以及80%以上的生态系统类型,成为世界上著名的自然环境博物馆和生物多样性丰富地区,是举世瞩目的“生物基因宝库”。所有这些,使云南在全国具有无可比拟的区位优势,为培养生物学人才提供了得天独厚的实习、研究条件。
云南大学生命科学学院十分重视野外实习教学和实习基地的建设,充分利用云南得天独厚的生物资源和生态环境资源优势,结合多年的教学实践,与相关地区、部门联合共建野外实习基地,凝练出了云南西双版纳(以热带生态系统及热区生物资源开发和保护为主要特色)、香格里拉(以高寒地区生态系统和高原生物资源开发与保护为特色)、屏边大围山(以热带亚热带森林生态系统及其保护为特色)、东川和昭通(典型退化生态系统及恢复)、景东哀牢山(亚热带半湿润常绿阔叶林生态系统)5个不同类型的野外综合实习基地和以这些实习基地为核心的5条实习线路。学院拥有满足人才培养需要的野外实习指导教师队伍(现有实习指导教师正高职11人、副高职11人、中职6人、初职5人)、完善的实习大纲、实习方案、实习指导书,配备了用于野外实习的相关设备,如望远镜、GPS、数码相机和摄像机、笔记本电脑、光合测定仪、便携式水质分析仪等实习设备,实习效果良好。
上述实习基地不仅承担了本院学生野外实习和科研训练、毕业论文的野外工作,还接待了四川大学、清华大学、吉林大学等兄弟院校的师生实习,以及来自美国、俄罗斯、韩国、澳大利亚、日本等国家的同行专家和师生考察和研究,成为面向国内外同行开放的服务平台。2000年7月受国家基金委、生物学教指委委托,我院承办了“全国生物学野外综合实习现场会”,来自全国19所重点高校的专家和领导考察了我们的香格里拉实习基地;会议高度评价了我们加强学生实习教学环节,培养学生实际工作能力的办学特色。
2006年,以西双版纳野外实习基地建设为重点的建设项目获得国家基础科学人才培养基金野外实践能力提高项目资助。
二、西双版纳野外综合实习基地的特点、功能及实习安排
云南西双版纳地理位置的独特性、地貌形态的多样化形成了优越的热带气候条件,为动植物的生长繁衍提供了理想的场所,成为我国生物种类资源最富集和群落类型较多的地区。同时,西双版纳也是我国唯一的东南亚热带生物区系、印缅生物区系与我国华南和西南生物区系的过渡区域,形成了多样化的镶嵌生物区系,在热带生物地理区系中具有独特的自然保护价值。西双版纳在我国热带区系自然保护的理论与实践、生物多样性的保护与开发利用等多方面,具有无可比拟的区域优势,为培养生物学人才的野外实践能力提供了得天独厚的条件,具有不可替代性。
西双版纳野外综合实习基地具有这样一些教学功能:提供覆盖热带、亚热带地区典型生态环境类型的开放式的野外生物学综合实习平台;通过在该基地的野外教学实习,使学生基本掌握宏观生物学野外工作方法,受到大信息量、高复合度的训练,对云南的立体气候、环境类型复杂性和生物多样性的丰富性及其变化情况有较深的认识和了解,综合素质得到较大提高,培养较为坚实的生物学野外工作能力。同时,使学生与相关研究单位和企业相互了解,学生可在实习合作单位进行毕业论文,为毕业后就业和报考研究生奠定基础;促进教师与相关单位的科技合作;学校也可以为合作单位提供技术、人才培养方面的支持。实习基地除满足本校学生综合实习外,还面向兄弟院校和国内外同行开放。
我们的实习安排为:实习时间为每年7月中旬至下旬,共14天。期末考试结束后,进行实习前动员和准备。强调实习纪律、明确实习目的及要求,让学生了解实习期间所需带的用具如标本夹、笔记本、笔、参考书籍、照相机、录音笔等,介绍实习地及所经沿途的气候情况及所需携带的衣物、药品等。
第1—2日:昆明经思茅至景洪。该区段纬度由北纬25°降低到21°,海拔由1900米左右逐渐降低至550米左右,沿途有半湿性常绿阔叶林、亚热带季风常绿阔叶林、热带雨林等地带性植被,以及这些地带性植被间的过渡类型,同时该区段还有受特定地形地貌影响所形成的干热河谷、半萨瓦纳植被等非地带性植被,以及由这些植被演替所形成的多种植被类型,如云南松林和思茅松林。
在该区段的主要学习任务是观察、了解与滇中高原地区、元江干热河谷、低山丘陵地区气候条件相适应的植被类型、土壤类型和植物种类,观察、了解南亚热带季风常绿阔叶林、热带雨林及大面积茶园及橡胶林等。
第3—5日:在景洪及周围地区实习。该区属北热带季风气候、中山丘陵地带,海拔550米至1200米,北纬21°左右,是西双版纳热区开发、科学研究、自然保护、人文风情等方面的典型地区。
在该区段的主要学习任务是实地考察热带经济作物的开发利用情况,如橡胶的综合开发利用、热带水果及蔬菜、热带观赏植物、其他重要热带经济植物、热带水果的工厂化开发利用;热带常见及重要药用植物种类、功效及在当地的开发利用现状;热带特有的生态学现象(如绞杀现象、老茎生花、滴水叶尖等);西双版纳自然保护区整体情况、主要濒危野生动植物的种类及其保护现状、自然保护与当地经济发展的理论与实践;并了解西双版纳各个民族及其特点,了解小乘佛教及相关的礼仪植物,傣族民族风情、庭院经济植物,以及如何利用种植铁刀木作为薪炭林而保护森林。
在该区段的主要实习点有云南省热带作物科学研究所、西双版纳国家级自然保护区、中国医学科学院药用植物研究所云南分所南药园、西双版纳百果洲天然食品(集团)有限责任公司等。
第6—9日:以中国科学院勐仑热带植物园为中心开展野外实习活动。中国科学院勐仑热带植物园是我院长期合作共建野外实习基地的主要合作单位之一,科研接待能力强。该园收集热带植物种类在国内最为丰富,有热带裸子植物区、芳香及药用植物区、龙脑香植物区、榕树区、各国国花区、荫生植物及兰花区、棕榈植物区、民族植物区、热带植物自然博物馆、油料植物区、特色植物区、迁地植物保护区等。在该园附近区域有特征典型的天然沟谷雨林、石灰山雨林等。
根据学生的专业方向或兴趣,针对特定的实习任务进行分组,由专业教师带队,与植物园的老师共同指导,就地开展实习活动。每个小组围绕一个主题,从不同的学科领域开展综合野外实习。实习内容主要围绕热带地区自然生态系统的组成、结构、功能、特征及其演替规律进行,同时涉及热带植物引种、驯化及就地、迁地保护的理论和实践问题,涵盖植物学、动物学、微生物学、生态学、土壤学、保护生物学等学科。 已设计了40余个综合实习项目供各个实习小组选择,如植物对热带气候的适应性特征、热带雨林片段化对野生濒危动植物保护的影响,附生植物在热带雨林中的地位和作用等。通过上述综合实习项目,要求学生掌握野外群落学调查方法、植物标本的采集与制作、昆虫标本的采集与制作、热带大型真菌标本的采集与制作、根际微生物研究材料的采集方法等。
第10—14日:由勐仑返昆明,进行实习总结。学生整理实习笔记,撰写实习报告,分组讨论;全体师生总结会,各实习组学生代表交流实习体会与收获,实习指导教师综合讲评。
三、合理利用社会资源,合作共建西双版纳野外实习基地
学院在长期办学过程中,充分利用云南得天独厚的生物资源和生态环境资源优势,结合多年的教学实践,开放办学,与中国科学院西双版纳热带植物园、西双版纳国家级自然保护区管理局、云南省热带作物科学研究所、中国医学科学院药用植物研究所云南分所等相关部门、科研机构联合共建野外综合实习基地,并且得到了当地政府的支持。合作单位可以提供良好的实习条件,包括协助指导、讲解、帮助提供食宿便利、协调相关部门和单位等。实习点的食宿条件完全可以满足实习要求并且保证安全、方便。
在合作机制上,合作单位接受基地师生实习,协助实习中有关教学内容的指导,并针对生物学基地班学生的特殊实习要求提供条件;云南大学生命科学学院协助合作单位培养有关专业研究生,并接受合作单位的青年科技人员的短期培训。双方均向对方提供最优惠的实习、培训条件。在科学研究方面,双方不定期地派员互访,交流信息,共享双方的科研设备和技术,合作申报有关课题项目,组建合作课题组共同开展研究。
充分利用合作共建单位的资源和人员优势,结合各个共建单位的特色组织实习内容,已形成了合理有效利用社会资源培养人才的行之有效的开放办学模式,取得了开放办学的成功。由于高校办学经费紧缺,专门投资用于野外实习基地基本建设并派出专门人员维护和运行是一笔巨大的开支,而学生教学的综合实习是季节性、阶段性的,非实习期间虽然可以从其他方面有所收益,但是从投入产出比的角度看,学校的负担仍然很重。而且,一所大学需要进行野外综合实习的学科往往不止一个,也不完全是相近学科,如果每个学科或相近学科群都投资建设自有实习基地,对于学校的经济压力是非常巨大的。我们在20世纪五六十年代曾经在西双版纳小勐养建立有专门的生物学工作站,并有专人管理,主要用于师生的教学实习,但终因经济负担过重等实际问题而撤销。经过多年的摸索和实践,我们认为,目前的这种开放合作共建实习基地的方式能够有效合理地利用社会资源,不仅能够充分发挥相关合作单位的资源优势,而且能够发挥合作单位的专业技术人才优势,为我们培养生物学人才的野外实践能力提供坚实的支撑。合作单位的资源对于实习内容的丰富和完善起着重要作用,而将学校的指导教师力量与合作单位的指导教师力量整合,则构成了更好的实习条件,也有利于学生熟悉和了解相关单位,在后续的报考研究生、毕业论文、就业等方面有着十分积极的意义。
四、改革野外综合实习方法与内容,提高人才培养质量
过去的野外实习主要按动物学实习、植物学实习、生态学实习等分学科进行,实习内容多为动物、植物标本采集制作、常见物种的识别等,其优点是实习地点和实习内容比较集中,缺点是面不够广。随着国家相关物种和保护区政策的日益完善,以标本采集制作为重点的野外实习方式需要进行改革。同时,随着人才培养规格和要求的提高,对野外实习的要求也发生了变化,野外实习应使学生了解和掌握更多的相关知识,扩大学生的视野,适应毕业后服务面向更广、知识和能力并重的要求。
在教学实践中,我们结合实际,探索形成了“点线结合,知识与能力并重;课题型、研究型实习与野外实习知识技能的综合了解与掌握相结合”的多学科交叉的野外综合实习方式。将具体实习点上的相对较深入的考察实习与实习沿途线路上的了解考察相结合,将实习点上围绕某个具体领域的实习提高与实习全程中知识面和综合技能的培育提高相结合,从而形成了野外实习的综合性特点,使实习内容有动物学、植物学、生态学、土壤学、保护生物学等多学科的交叉结合,而不再局限于某个具体学科。
通过实习线路沿途考察,加深学生对景观、群落、植被类型及物种随纬度及海拔的变化而体现出的地带性变化规律和垂直变化规律的认识和理解。了解与滇中高原地区、元江干热河谷、低山丘陵地区气候条件相适应的半湿性常绿阔叶林、亚热带季风常绿阔叶林、热带雨林等地带性植被、受特定地形地貌影响所形成的干热河谷半萨瓦纳植被等非地带性植被。
在实习点上,通过教师讲解和示范及学生实际操作,拓宽学生野外生物学知识,训练野外工作方法,提高野外实际工作能力。了解和掌握西双版纳自然保护区整体情况、主要濒危野生动植物的种类及其保护现状、自然保护与当地经济发展的理论与实践;热带特有的生态学现象;热带经济作物的开发利用情况;热带常见及重要药用植物种类、功效及在当地的开发利用现状;西双版纳的各个民族及其特点,民族传统及其与生物多样性保护、利用的关系,小乘佛教相关的礼仪植物、傣族庭院经济植物,如何利用种植铁刀木作为薪炭林而保护森林等。
具体讲,在实习点上,将上述的实习内容分解列出若干个围绕特定环境中的动物、植物、菌物、生态系统的具体课题,在教师指导下,学生分小组围绕其中的某一个主题开展实习。涉及的内容如野外群落学调查、动植物标本的采集制作与常见物种的识别、根际微生物研究材料的采集方法、植物对热带气候的适应性特征、热带雨林片段化对野生濒危动植物保护的影响、附生植物在热带雨林中的地位和作用、自然保护与社区经济发展之间的矛盾与对策、动植物资源保护与合理开发利用的关系、动植物的迁地保护与就地保护的作用与意义、西双版纳热带主要观赏花卉种类及其观赏价值、西双版纳热带主要药用动植物种类及其药用价值、西双版纳热带雨林特征、西双版纳主要热带经济作物、西双版纳绞杀植物种类、西双版纳附生植物种类等。
学生根据自己的专业方向或兴趣参加某个课题,带着问题去实习。在实习开始前,学生对所选择课题做相关资料的查阅和知识技能的准备,写出拟重点考察的实习内容和方案。在实习过程中,学生认真考察,观察、记录,采集标本,走访当地科技人员和其他相关人员,收集资料。实习期间和返校后,各小组进行标本鉴定、数据处理和资料整理等,撰写实习报告和(或)论文。指导教师对学生的实习报告或论文审查、提出修改意见后,学生作修改和补充,最后定稿。实习结束后进行总结交流。
这种“课题型、研究型”的分组实习方式,有利于激发学生的兴趣与热情,充分调动和发挥学生的学习积极性与主动性,促进学生学习能力的培养与提高,还可以促进学生的团队精神、与人合作能力的培养。因此,我们认为这种“点线结合,知识与能力并重;课题型、研究型实习与野外实习知识技能的综合了解与掌握相结合”的实习教学方法是符合实际的、有效的,有利于培养学生理论联系实际、观察思考、提出问题、分析和解决问题的能力,适合人才培养的要求。
在全程实习过程中,培养学生理论联系实际、观察思考、提出问题、分析和解决的能力。体现 “以学生为主体,以教师为主导,注重野外工作实际能力培养,拓宽学生知识面,培养学生兴趣爱好,提高学生综合素质”的实习指导思想。
五、进一步工作的目标
我们将结合国家基础科学人才培养基金项目的实施,在原有基础上,进一步加强西双版纳野外实习基地的建设,总结西双版纳野外实习工作,形成完善的实习规范(包括实习路线、实习点、实习内容及要求等),在重视宏观生物学的同时,体现学科发展的趋势,注重实习内容改革,注意野外实习教学与后续科研训练的结合,引导学生关注当代生物学宏观与微观相结合的趋势,关注社会的需要,并且注意将一些野外工作与实验室工作相结合;编写出版具有自主知识产权、特色鲜明、图文并茂的高水平野外实习指导书和实习基地的图册;建成一套完善的西双版纳生物学综合实习基地的基本数据库(实习基地的主要植物、动物、菌物名录,各个实习点的自然生态环境类型数据及图片库、视频文件等教学素材库);制作野外实习指导多媒体课件、辅助实习的视频文件等;加强野外生物学教学实习指导教师队伍的培训,进一步提高指导教师的水平;增加动植物标本数量和种类;探讨生物学野外综合实习基地建设及生物学人才野外实践能力提高的规律,形成系列理论成果。同时,加大对外开放的力度,面向兄弟院校学生及国内外同行开放,接受兄弟院校师生前来实习考察,举办野外实习骨干教师研讨班、培训班等,实现资源共享,为全国的生物学基础人才培养服务。总之,通过三年建设,把西双版纳生物学野外综合实习基地建设成为特色鲜明、区位优势突出的平台,达到国内领先,成为我国生物学野外综合实习示范基地。