邹书珍，涂海蓉，黄 丹，康 迪

(西华师范大学 生命科学学院 四川 南充 637009)

生态学与人类的社会和经济发展息息相关，肩负着保障社会经济可持续发展的重大历史使命[1]。该专业本科生的培养目标是使学生认识并有能力解决全球面临的生态环境问题[2]。为了给国家和社会输送环境治理技术和研究方面的高端人才，西华师范大学从2016年起开始招收生态学专业本科生。作为国家培养的环境治理人才，生态学专业本科生不仅要具备扎实的理论基础，还应具备高水平的科研能力。然而，目前中国生态学专业的教育模式与社会需求明显脱轨，高校培养的生态学专业学生不能完全满足社会对高质量生态学专业人才的需求[2]。因此，构建符合新时期社会需求，并且具有科研创新思维的生态学专业人才，是生态学专业建设的核心内容[3]，也是西华师范大学生态学专业建设的使命。

微生物生态学是研究微生物及其生存环境间相互作用规律的科学[4]，该学科课程目标是提高生态学专业学生对微生物生态学的基本原理和研究方法的认知，使他们能够掌握微生物在自然界的生态分布、微生物与其外界生物和非生物环境之间的关系，以及微生物在资源环境科学中的应用等系统的知识，以便达到国家对生态学专业学生的要求。笔者认为在微生物生态学课程中培养学生的科研创新思维，可以为生态学专业培养目标的达成提供专业理论基础，为净化和保护环境提供理论依据和各种技术措施，对生态文明建设“后继有人”具有重要意义。

因此，文章针对生态学专业的教学目标和教学现状，从加强“联系”的角度阐明培养生态学专业本科生创新科研思维的教学方法，并以该种教学方法在西华师范大学第二届生态学专业本科生微生物生态学课程教学中进行探索，以激发学生的科研兴趣，为国家的生态建设培养接班人。

1 微生物生态学课程中培养科研创新思维的必要性和可行性

1.1 培养学生的科研思维是生态学专业教学目标的要求

生态学专业旨在培养：(1)具有良好的环境伦理观和生态科学素养的价值观，掌握生态学理论、知识和技能的新世纪生态文明的建设者；(2)具有多元思维模式，能在科研机构、高等学校、企事业单位及行政部门等从事生态学教学与科研、生态管理与开发、生态规划与设计、生态监测、生态入侵防治、环境保护、生物多样性保护、退化生态系统修复重建与功能提升的高级复合型专业人才；(3)视野宽阔、创新思维强、团队协作意识强，且能进一步深造的有潜质的优秀人才。生态学专业所开设的课程是为培养学生的生态学思维以及环境检测、生态保护与修复、生态管理、生态功能研究能力。因此，生态学专业本科生需要运用科研思维武装基本技能，缜密地解决生态学问题。

1.2 微生物生态学课程是培养生态学专业学生科研思维的重要阵地

微生物生态学是基于微生物群体，重点研究微生物群落构建、组成演变、多样性及其与环境的关系的交叉学科，在生态学理论的指导和反复模型拟合下由统计分析得出具有普遍意义的结论[5]。根据生物的“三域”学说，各个生物领域中均有微生物的身影[6]。所以，微生物生态学课程内容涉及很多生态学相关的知识体系，而这些知识体系与生态学专业开设的其它课程内容关系密切[7]。微生物生态学是一门交叉性很强的学科，学生若能将该门课程融会贯通，将成为一名符合生态学专业培养目标的高级复合型人才；再次，在微生物生态学课程中培养生态学专业本科生的科研思维能力，并完成相应的科研课题，有助于生态学专业本科生提前进入科学研究状态，为进一步深造打下坚实的理论和实践基础，做合格的生态文明建设者。在微生物生态学理论框架的支撑下开展研究，并对研究结果进行反复模型拟合，由统计分析得出具有普遍意义的结论，是微生物生态学课程的内容，也是微生物生态学理论体系的最高形态。微生物生态学中所有内容均可以为形成生态学普适理论提供知识储备。

1.3 微生物生态学课程教学存在亟需解决的问题

在目前微生物生态学课程的教学实践中主要存在以下问题：(1)学生只注重考试成绩，平时课后查阅延展性的资料较少，单纯为了应付考试而采取死记硬背的方式学习较多；(2)实验课程只是单纯的重复教师的操作，无法利用已学的知识开展实验并将理论与实践相结合；(3)教师教学多以传统的填鸭式授课方式为主，较少与学生互动[7]；(4)学生无法将该门课程与自己职业规划和社会需求联系在一起，对课堂内容缺乏兴趣[8]；(5)教学方法和课程设计存在缺陷，无法实现提升生态学专业本科生的综合素质这一教学目标[9]。微生物生态学课程共有80学时，其中理论教学40学时，课程实验40学时。通过对西华师范大学本科生在该门课程的课程论文、实验课程中综合实验操作和期末笔试内容中论述题答案的总结，发现学生无法融会贯通地掌握本门课程，无法在课程体系内外产生“联系”。以上种种问题，都可以在科研创新思维的培养过程中逐步得以解决。

2 教学方法和教学手段改进探析

2.1 加强知识体系的联系性

2.1.1 加强微生物生态学理论体系内部知识的联系性

在讲授微生物生态学内容时，紧密联系微生物生态学的理论体系(图1A)，根据该体系提出研究思路，可以引导学生提出正确的科学问题。在讲授各个环境中的微生物时，以不同环境类型中的微生物展开，重点讲清楚微生物与生态环境的关系。验证微生物与生态环境关系时采集大样本，利用微生物DNA/RNA等标记的方法，研究范围从基因尺度到全球尺度，利用微生物与环境因子的关系分析微生物对生态系统产生的影响。微生物生态学课程内容中关于微生物与污染物的关系、微生物在地球化学循环中的作用、微生物作为生态环境污染物对生态系统产生的影响等内容，体现了微生物在生态系统过程中的作用，展现微生物在生态系统中的生态功能，该部分是微生物生态理论体系不可缺少的内容。

2.1.2 运用思维导图强化思维的联系性

思维导图是表达发散性思维的有效图形思维工具，它具有简单高效的优势，能够帮助学生思考和记忆。运用思维导图，一方面能够让学生直观而迅速掌握章节知识点和逻辑构成，另一方面能够让教师掌握教授重点[10]，正确运用思维导图可以有效提高教学质量[11]。图1B为微生物生态学课程的思维导图，其中包括微生物生态学课程的主要学习内容及其相互关系。首先,思维导图能使学生直观地认识微生物的世界，了解该课程的主要内容；其次，使学生发现微生物与环境和其他生物之间的联系，并引导在“联系”的过程中发现问题；最后，达到利用微生物生态学理论知识解决当前中国社会的生态学问题的目的。微生物生态学课程中利用思维导图符合“认识世界，改造世界”以及“万物存在联系”的哲学观点。

2.1.3 加强微生物生态学课程与生态学专业其他课程的联系性

学校根据培养目标开设的生态学专业课程如图1C所示。在讲授微生物生态学课程时，学生已经学习了基础生态学、生物化学、遗传学、有机化学、无机化学、高等数学等课程，同时或者后续进行土壤生态学、污染生态学、生态工程、恢复生态学等课程学习。微生物生态学课程内容与其他课程有密切的联系，比如土壤生态学课程中“土壤微生物生物群的相互作用关系”、恢复生态学课程中“微生物对污染物生态效应和降解作用”、遗传学课程中“利用微生物证明核酸是遗传物质”、生物信息学课程中“利用微生物生态模型模拟微生物生态学的普适结论”等。微生物是生态系统的生产者和消费者，在自然界的物质循环和能量转换中扮演重要的角色,直接或间接地参与所有的生态过程。所以，应在教学设计中有意识地加强微生物生态学课程与其他课程的联系，通过微生物生态学课程促进生态学专业本科生对其他课程的理解。

2.2 加强与学校资源的多元互动

充分利用学校的科研资源，发挥其在人才培养方面的优势，从培养学生认识、分析、解决问题的能力入手是培养生态学专业本科生的科研创新思维的重要方式[12]，而互动式教学模式是以培养学生自主意识和创新能力为目标的教学模式[13]。因此，在课堂上结合学校资源并且加强互动教学可以帮助学生理解课程内容，培养学生的科研创新思维，提高学生的综合能力。

2.2.1 加强学习小组的合作互动

合作学习建立在自主学习的基础上，是教育发展的趋势，小组合作是合作学习的主要方式之一[14]。科学研究强调团队精神，团队合作与创新研究是科学研究的主流模式[15]。所以，要想在微生物生态学的课堂上培养学生的科研创新思维，采取小组合作是有效的方式之一。教师完成授课内容后，在阶段性复习时，可以将学生分成不同的研究小组并选举组长，让各小组将讲授过的内容制作成详细的思维导图，授课教师可根据制作水平进行打分，并随机选择一组进行课堂展示。开展小组合作学习加强了学生之间的互动，调动了每位学生的积极性，不仅巩固微生物生态学课程的内容，并且对学生的学习起到相互监督的作用。合作学习是通过加强学生之间的互动,突出学生在课堂中的主体地位，从而达到促进生态学专业本科生思维与能力发展的目的[16]，对学生的科研思维形成和发展具有重大价值和作用。

2.2.2 加强与授课教师的互动

在传统的“传递-接收”式教学模式中，教师与学生间通过考试进行唯一互动，不利于学生能力的提高[17](图2A)。在课堂上教师与学生互动，意味着师生互相尊重与接纳[18]。在微生物生态学课堂上要以培养生态学专业学生的创新科研性思维为目标，通过共同备课、分组讨论和考试等方式加强教师与学生的互动(图2C)。任课教师通过共同备课，可以从学生的视角汲取课程知识，查漏补缺，提高自己的教学技能，并且结合教学重点，发现学生未完全掌握的知识点。在互动的过程中教师和学生要以科学研究的思维(图2B)为指导，互动过程中可以通过讨论研究热点、交叉学科内容和研究项目的方式加强学生对微生物生态学课程内容的接受和理解。知识储备是科研思维的物质基础，有了一定量的基础知识，才能发展出具有批判性的科学思维，在一定程度上，科学思维是基于认识的增加而慢慢构建起来的[19]。通过教师与学生的互动，不仅加强了学生对微生物生态学课程内容的学习，更拓展了学生的知识储备，符合生态学专业的培养目标。

2.2.3 加强与科研工作者的互动

在高校，鼓励本科生与教师进行互动是国家和时代的要求。目前，本科生加入课题组，并且选择自己感兴趣的研究方向后参与科研，变得越来越普遍，国家层面也鼓励本科生加入科研团队进行科学研究。教育部发布的《教育部关于加快建设高水平本科教育全面提高人才培养能力的意见》指出，“推动国家级、省部级科研基地向本科生开放，为本科生参与科研创造条件，推动学生早进课题、早进实验室、早进团队，将最新科研成果及时转化为教育教学内容，以高水平科学研究支撑高质量本科人才培养”。本科生导师制度的发展和实践，加强本科生与科研工作者之间的互动，不仅有利于充分发挥教师育人主体的作用，更符合培养高质量生态学专业本科人才的长远目标[20]。

科学研究的选题是决定本科生科研成败，应进行详细的调研和论证。研究发现，本科生认为没有正确的科研思维很难做出科研成果，是其参与科学研究的限制因素[21]。因此，在微生物生态学课程中，结合课程内容，渗透有关科研工作者及其团队的科学研究方向，鼓励学习自主了解有关团队的研究内容和意义，并结合自己的兴趣开展研究。随后，在课程论文的研究中，帮助协调学生联系指导教师，对该学生的科研论文进行指导，保证学生课程论文具有一定的理论意义和现实意义。在该模式中，通过科研工作者的指导，该专业的本科生能更好地理解微生物生态学的内容，科研能力得充分的发挥和训练，并且导师能够引导生态学专业本科生逐渐形成发现新的问题和解决问题的能力，制定科学的科研思路。因此，该模式主要通过提高生态学专业本科生与科研工作者的互动来增加生态学本科生和参与科研的积极性，进而达到提高生态学专业本科生科研创新思维的目的。

2.2.4 加强与生产实践的互动

科学研究从认识问题开始，而认识问题离不开生产实践，因为生产实践为科学实验提供新课题、物质基础和实验条件。西华师范大学生态学专业本科生实习课程包括进入野生动物自然保护区、大熊猫繁育基地和污水处理厂等场地开展参观、学习和体验等活动。授课教师可以提前筛选出与微生物生态学课程有关的实习方向，结合理论知识讲授这些生产实践活动中的微生物生态学知识，在学生进行相关实习时，能调用微生物生态学的理论知识，帮助学生实现知行统一，加强理论与实践的联系，激发学生认识问题，促进科研思维的初步形成。

2.2.5 加强课外开放性实验小组的互动

课堂课程的结束，不是微生物生态学课程结束，而是生态学专业创新科研思维的开端。在微生物生态学的课程结束后，鼓励学生组建科研兴趣小组，选择合适的研究内容，并以此作为本科毕业论文的选题，在教师的指导下，按照科学研究方法进行科研探索(图2B)，撰写可行的实验方案并按照方案进行独立实验探索，定期撰写科研报告。科学研究成果可以作为生态学专业学生进入更高学府求学的敲门砖。该模式可以让学生切实参与到科研的每个过程，培养学生的科研思维能力，并且使该专业的学生获得独立开展科学研究的能力。

3 教学方法改进后的反馈

表1 西华师范大学2017级生态学专业本科生毕业论文研究方向统计

课程内容。

西华师范大学2017级生态学专业42名学生所选的本科毕业论文的指导教师均从事生态学方面的研究工作。如表1所示，76.19%的毕业论文内容设计运用微生物生态学课程内容解决生态问题，其中参与比例最多的是利用土壤微生物学的知识解决森林生态系统的问题(38.10%)，其次为利用肠道微生物的知识分析野生动物肠道微生物与食性和消化环境的关系(19.05%)。虽有23.81%的研究题目未涉及微生物生态学的相关知识，但结合其毕业论文指导教师的其他研究发现，毕业论文导师团队也会涉及野生动物肠道微生物与食性的关系和人为干扰下野生动物肠道微生物的响应等方面的研究。

2017级生态学专业学生即将毕业，步入人生的下一个阶段，目前有24位学生成功获得攻读硕士研究生的资格，根据提供的导师研究信息来看，这24位学生未来均可能从事土壤生态、林业生态、农业生态和海洋生态等方面的研究，且多名学生表现出极强的以微生物生态研究工作为终身目标的意愿。由此可知，该届学生多数愿意对微生物生态学的相关专业的知识进行系统的科研思考，并在该课程结束后选择相关的课题进行科学研究，并且愿意以该方面的科学研究为目标继续深造。

4 结束语

本科生科研能力是创新素质教育的直接体现。生态学专业学子肩负着祖国的生态文明建设，必须具备科研创新能力。微生物生态学课程是生态学专业的重要课程，以微生物生态学为纽带，加强生态学专业知识的联系，整合学校资源，并引导学生加强与学校资源的互动是培养科研创新思维的有效教学方法。通过一轮课堂实践反馈，微生物生态学课程已经初步达到“培养本科生的科研创新思维”这一教学目的。但研究中学生反馈环节执行时间短，无法进行系统的评价，使这项工作具有明显的局限。因此，在未来的微生物生态学课堂中，笔者会继续采用该教学方法，锻炼生态学专业本科生的科研思维，并在教学实践过程中总结该种教学方法的不足，及时改进。课程结束后继续搜集他们本科毕业论文的研究方向、考研率和考研方向等信息，获取连贯的数据，以更好地评估该种教学方法对培养生态学专业本科生科研创新思维的效果。