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建设高校生物标本馆,培养学生综合能力

时间:2023-09-13 15:55:03 来源:网友投稿

门秋雷,秦华光,穆 丹

(安庆师范大学 生命科学学院,皖西南生物多样性研究与生态保护安徽省重点实验室,安徽 安庆 246133)

安庆师范大学全日制本科生物类专业培养的是能够在机关、企业、学校从事与生物相关的教育、科研、技术研发以及管理等工作的专门人才。以往的培养计划多重理论而轻实践,然而社会对实践型人才的需求却越来越多。为了满足社会需要,近年来生物类专业的培养计划不断完善,以期提升学生的实践能力。但由于硬件条件有限,一直存在着教育实践环节较薄弱的问题。如何利用现有条件,实现全过程、全方位育人,不断提升学生的实践能力,是一个值得深思的问题。

高校生物标本馆为生物类、农林类以及医学类专业学生的实验与实践教学提供了重要场地,为非生物类专业学生提供了通识教育场所,也为民众提供了科学普及的重要场地,同时,高校生物标本馆也是保存物种遗传信息的生物资源库[1-4]。近年来,我校生物标本馆在学校的大力支持和学院师生的不断努力下,馆藏日益丰富,业已成为皖西南大别山区比较有代表性的生物多样性样本库。

中共中央、国务院《关于加强和改进新形势下高校思想政治工作的意见》提出要坚持全员、全过程、全方位育人。而且《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》也指出,要加强实践育人平台建设,加强校内实验教学资源建设,构建功能集约、资源共享、开放充分、运作高效的实验教学平台。实践动手能力需从多个方面、多层平台、多种机会进行多元化、多途径的培养,同时,将培养创新意识和创新能力融入到大学教育的各个环节[5]。为了践行中共中央、国务院、教育部所提出的教育理念,为提高我校生物类专业学生的实践能力,培养学生的创新意识和科研思维,提高教师的实践教学质量,本文探讨了生物标本馆建设对学生综合能力的培养和贡献。

皖西南大别山区是我国亚热带区域森林生态系统优先保护区,也是我国重要的生物多样性热点区域之一,蕴藏着极为丰富的生物资源[6]。安庆师范大学作为皖西南地区唯一一所以大学命名的高校,对于皖西南生物多样性的保护以及生物标本资源的研究和保存,有其历史使命,责无旁贷。经过十余年的建设和持之以恒的精细管理,我校生物标本馆已初具规模,并形成了自己的特色。

1.1 种类多

目前,植物标本馆收藏了皖西南常见植物原色浸制标本200余件,植物原色干制标本23 000余件。动物标本室收藏了各类动物标本2 800余件。昆虫多样性展览室收藏了皖西南山区的各类昆虫标本2 000余种30 000余件,其中,鳞翅目蝶类标本300余种1 200余件,以及鳞翅目蛾类标本300余种800余件,是安徽省蛾类标本种类最丰富的标本室。双翅目大蚊总科标本200余种10 000余件,为安徽省大蚊总科标本保存量最大的标本室。另外,保存有蛛形纲、唇足纲、多足纲、甲壳纲标本1 000余件。

1.2 区域性珍稀物种多

皖西南地区动植物资源丰富,拥有大量的珍稀特有物种。我校生物标本馆现保存有国家重点保护树种,如大别山五针松、金钱松、杜仲、香果树、鹅掌楸和都枝杜鹃等物种标本(图1),国家重点保护动物如江豚、中华鲟、白冠长尾雉、原麝、金钱豹和勺鸡等脊椎动物,以及蓝步甲、硕步甲和阳彩臂金龟等无脊椎动物标本(图2)。目前,蛇蛉目昆虫极为稀有,中国仅记载9种,标本室亦保存有蛇蛉目标本2种。而且,石蛃目昆虫在中国仅记载21种,标本室也保存有该目标本1头,为安徽省的首次采集记录。

图1 安庆师范大学植物标本馆样本及部分珍稀植物。(a)植物标本馆浸制标本;
(b)大别山五针松;
(c)金钱松;
(d)云锦杜鹃;
(e)杜仲

图2 安庆师范大学动物标本馆样本。(a)中华鲟(上)与江豚(下);
(b)馆藏鸟类;
(c)馆藏哺乳动物(左下为金钱豹);
(d)馆藏鳞翅目蝶类

1.3 新物种模式标本多

我校标本室目前保存有60个新物种的模式标本约300件,包括安徽省大蚊科新种11个(大别山区9个,黄山2个),为安徽省大蚊科新物种模式标本保存最丰富的机构。模式标本作为新物种的载名模式,具有不可替代的科研价值。利用模式标本,可以向公众科普新物种鉴定、描述、命名及发表等知识,具有重要的科普价值。

以标本馆作为实践教学的第二课堂,经反复观察、学习、思考,不断深化学生对专业知识的记忆。在生物标本馆建设和管理过程中,力求实现生物标本馆的开放式管理,让学生结合自己的兴趣和时间,积极开发第二课堂。对于课堂上无法充分理解的生物结构、特征等,都可以依托标本馆馆藏标本和设备,进一步观察与比较,并归纳总结,从而加深对课堂知识的理解[7]。例如,藻类、原生动物等微观生物的结构观察一直是生物教学的重点和难点。在生物标本馆内构建显微观察平台,配备显微镜及解剖镜等光学设备,可以让学生随时进行反复观察,从而加深对微观生物特征的理解。对于大型脊椎动物,学生通过构建微信公众号或网络平台的形式,可以实现标本图像和标本生物信息的共享(图3)。

图3 生物标本馆建设在学生实践教学及实践能力提升方面的作用

根据教学大纲和培养目标需求,针对性地制作教具标本。在教学过程中,往往需要利用各种教具来直观表现某一科学原理或生物的特征特性。尽管市场上出售的生物教具种类繁多,但其往往是针对某些共性的科学问题而设计,却无法应对专门的知识。在生物标本馆建设过程中,可以根据教学大纲和培养目标需求制作专门的教具,从而达到更好的教学和科普效果。例如,节肢动物对生态系统及人类生产生活影响巨大,其种类识别与系统关系一直是动物学课程教学的重点和难点。生物标本馆指导学生收集了节肢动物现生种、琥珀以及化石种标本共计300件,涵盖节肢动物门下22个纲,并根据节肢动物进化关系的最新研究成果,制作了节肢动物门多样性及进化关系大型教具。该教具具有全面性、科学性、生动性等优势,具有极强的教学展现力。

野外实习是生物类专业学生培养的重要环节,也是标本馆获取生物标本的重要途径之一。在专业课教师的指导下,学生开始学习各类生物的采集、制作和鉴定方法。不同生物具有不同的生境和生物学特性,例如,水生植物需要到水环境中采集,长翅目昆虫以及双翅目大蚊科昆虫往往需要到高海拔区域采集,枯叶蛾科昆虫需要在夜间利用灯光诱捕,蝴蝶需要在白天利用抄网采集,而两栖爬行动物则需要在夜间调查。通过这种采集的亲身体验,能够加深学生对理论知识的理解,做到知行合一。在制作和鉴定标本过程中,通过近距离观察并与鉴定资料进行细致比对,可以直观感受生物的细微特征,从而加深对课本知识的记忆。在此基础之上,学生能够积极主动观察与探索,提升了学习兴趣和效率。

生物标本制作除了需要了解生物的特征和生态习惯特点,还需要熟练的操作技术和持久的耐力,因而,其制作过程可以很好地培养学生的实践技能和动手能力[8-9]。在野外调查和采集标本时,需要在了解生物生长或栖息环境基础上,采用不同的调查方法和专门的采集工具,这一过程既是对专业知识的验证,也是一个锻炼动手能力的机会。动植物标本制作的专业性较强,例如,植物的腊叶标本、脊椎动物的剖制标本、无脊椎动物的浸泡标本、昆虫的干燥标本等,方法各异。在制作标本时,需要严格遵照相应的制作规范,严谨细致地操作。因而,标本制作过程是生物类学生锻炼动手能力的重要实践环节。在标本制作完成后,往往需要进行准确地鉴定,才能获得一个信息完备的生物标本。物种鉴定应遵循“共性归类,个性分类”的原则,需要参考专门的生物图鉴或志书,甚至采用分子生物学方法,这一过程需要学生充分了解所鉴定物种的形态特征,广泛查阅资料,掌握比较形态学的基本原则和方法,并能熟练操作所需的相关光学及分子生物学设备。在标本制作完成后,并非一劳永逸,因为在标本保存过程中面临着虫蛀、霉变、不当使用所造成的破损以及丢失等问题。将珍贵的生物标本妥善保管,是一个具有一定专业性的工作。在此环节中,教师应指导学生定期查看标本情况、定期除虫,将标本馆的温度和湿度保持在最佳状态。同时,对馆藏标本进行数字化管理,详细记录标本的分布地、采集时间、采集人、寄主等信息,并拍照保存。学生在上述环节中的广泛参与,不仅增强了生物标本制作和生物标本馆管理的规范性,而且极大地锻炼了学生的实践能力。

依托生物标本馆,笔者所在平台先后有近百名学生参与到各类竞赛及科研活动中。例如,以安徽省生物标本制作大赛为契机,学生从作品的整体构思、作品立意、材料收集、展览展示等方面开展了积极工作。在整个制作及参赛过程中,学生的实践能力和动手能力得到显著提升,而且也培养了协作精神、创新精神、表达能力和独立思考能力。与此同时,标本馆的优秀标本作品不断增加,馆藏越来越丰富。以“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品大赛为契机,积极推动学生科研能力的提升,从文献查找、研究立意、材料获取、实验方法、论文写作及发表等环节,培养学生初步的科研思维,提升写作、独立思考和解决问题的能力。在学生竞赛的驱动下,学院营造了“崇尚科学、热爱科学、勤于动手、勤于思考”的良好氛围。此外,通过学生竞赛和科研活动的开展,以点带面,实现了学生整体素质的不断提升。学生积极参与到科研工作中,真正了解了科学研究的过程,从中获得乐趣,进而激发了对科学研究的兴趣,为将来进一步的学习深造打下了坚实基础。

一直以来,我校生物标本馆积极为安庆市广大市民和中小学学生提供科普服务,每年有数千人前来参观。2021年,学校获批成为安徽省省级科普基地,增强了生物标本馆后续发展的动力。在不断完善展品的同时,生物标本馆积极培训学生讲解员,为前来参观的民众进行科普讲解。该过程既加深了学生对专业知识的理解,也增强了学生的表达能力和授课能力。我校生物科学专业为师范类专业,很多学生在毕业后会成为中学生物教师。通过在馆内的科普讲解,这些学生的教学技能得到了较大提升,自信心也得到增强,为未来的职业生涯打下了良好基础。

做环境保护理念的传承者和传播者。随着人类社会的不断发展,对资源的掠夺性开发导致了某些区域的环境不断恶化,生物生存环境碎片化,物种灭绝速度不断加剧。据估计,在未来300年~400年内,约有一半的鸟类、哺乳动物和爬行动物会灭绝[10];
在未来几十年内,约有40%的昆虫会灭绝[11];
地球上每个小时就会有3个物种消失,然而地球上每年演化出的新物种只有几个[12]。如何减缓物种灭绝的速度以及如何杜绝灭绝事件的发生?一要靠政府相关职能部门的高效管理,二要靠生物学家在专业领域的不懈努力,三要通过教育来培养民众自觉践行环保理念。通过让学生直观感受生物多样性的魅力,提高生态环境和生物多样性保护的意识,并成为这一理念的传承者和传播者[9]。在标本馆建设过程中,通过对生物灭绝典型案例的分析,加深学生理解物种灭绝的原因,懂得人类应该善待自然界中的野生生物[13]。在标本馆建设过程中,不管是采集标本过程中的栉风沐雨,还是制作、鉴定标本过程中的挑灯夜战,都为培养学生的良好工作态度提供了极好机会。通过参与生物标本馆建设,学生能够严格按照各种规范和标准踏踏实实工作。这样的工作态度,为其未来的发展奠定了良好基础,受益终身。同时,高校拥有一个高水平的生物标本馆,可以大大提升学生以校为傲的荣誉感,从而激发学生学习专业知识的热情,培养学生热爱校园、勤奋学习、服务社会的思想情操[14]。

生物标本馆是一个蕴藏有无尽知识的宝库。我校生物标本馆的不断发展,不仅会助力我校教学、科研和科普等工作的发展,也会助力大别山区域经济发展。

服务大别山区域经济发展,为培养学生的实践能力提供更多机会。广泛吸收对科普服务感兴趣的学生,成立科普服务社团,为学生提供良好的实践锻炼机会。通过在皖西南地区开展“科普大篷车”“科普下乡”等活动,让大众了解皖西南山区的动植物多样性及独特性,不断提高民众生物多样性保护意识,增强对可持续发展理念的认识。在此基础上,带领学生开展大别山区域生物遗传,种质资源的调查、收集和保存工作,积极助力新的特有物种和遗传资源的发现与挖掘,以期推动大别山革命老区社会经济的可持续发展。目前,国内其他高校依托生物标本馆建设,整合生物标本资源,在创建特色科普旅游景点,服务地方经济和人才培养等方面开展了相关工作[2,15]。

为民众提供科普服务,为学生打造提升实践能力的平台。近年来,很多高校在通过开展科普工作来培养和提升学生的实践能力方面做了大量有益探索[16-18]。以安徽省省级科普基地的获批为契机,我校不断完善生物标本馆的硬件设施,如展教材料、多媒体设备、光学设备平台和实验动物展示等。组建专业教师团队,为生物标本馆打造解说材料,协助生物标本馆选拔一批优秀的学生讲解员并进行培训指导。优化管理制度,实现生物标本馆的全天候开放。带领学生继续为广大民众提供公益性科普服务,不断创新科普形式,努力完善服务质量,打造一支专业素质强、工作干劲足的学生科普团队。

提高生物标本馆的科研能力,为学生提供良好的科研平台。平台建设对于提升实践育人水平具有积极的促进作用[20-21]。生物标本馆是培养学生科研能力的重要平台,高校应结合自身专业特色和学科优势,从不同视角,多元化、宽领域、全方位开展研究工作[15,18-19]。目前,我校生物标本馆除了展示标本以外,还保存有皖西南地区各类植物标本23 000余份和动物标本30 000余号,这些标本在很大程度上代表了皖西南地区的动植物多样性及区系构成。标本材料对于系统研究皖西南地区生物资源的组成、分布和现状,探索生物的群落结构、功能和生物多样性,揭示大别山及其周边地区生物区系演化历史及生物多样性格局等具有极为重要的意义,研究成果不仅能够促进大别山区域社会经济的发展,也是保障生物资源可持续利用和国家生物资源战略储备的需要。鉴于此,未来生物标本馆将不断加大科研投入,以期培养一支有朝气、有能力的科研团队,并邀请国内外相关领域的专家学者,积极开展合作研究。同时,努力为有科研潜力的学生提供各种条件,为其进一步深造打下良好基础。

总之,结合生物标本馆建设,在提升生物类本科生的综合能力方面还有很多工作可以偿试。在未来工作中,我们将不断改进和完善实践育人的思路,以期达到更好的育人效果。

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