“微体古生物学”科研反哺教学的研究与实践

［摘 要］ 为激发学生的学习兴趣，提高学生的实践能力，在“微体古生物学”教学中采用科研反哺教学的方法，让学生在学习理论知识的同时参与科研活动，取得了良好的教学效果。通过参与样品采样、微体化石处理—挑选—鉴定、编写鉴定报告、阅读参考文献、编写研究报告等一系列科研实践，学生学会了自主、合作、探究式的学习。学生不仅有效地掌握了理论和实验知识，提高了考核分数，还能挖掘个体潜能，在实验设计上提高了创新能力。科研反哺教学的方法，能够促进“微体古生物学”的教学改革，提高教学质量，值得推广实施。

［关键词］ 微体古生物学；科研反哺教学；教学模式；创新能力

［基金项目］ 2021年度河北地质大学校级教改项目“‘微体古生物学’科研反哺教学的研究与实践”（2021J44）

［作者简介］ 姜红霞（1976—），女，山东烟台人，博士，河北地质大学地球科学学院助理研究员（通信作者），主要从事微体古生物学研究；吴思颖（2000—），女，河北保定人，河北地质大学地球科学学院2023级古生物学与地层学专业硕士研究生，研究方向为泥盆纪微生物岩；梁 蕾（1989—），女，河北邢台人，博士，河北地质大学地球科学学院助理研究员，主要从事牙形石生物地层与演化研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2025）-07-0021-04 ［收稿日期］ 2024-01-31

当今社会教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑。深入实施人才强国战略，培养大批德才兼备的高质量人才，是国家和民族的长远发展大计［1］。随着社会的不断发展，亟须建立一套兼顾基础教学与科研实践的教育方法，将前沿科研成果与传统教学紧密联系在一起。2019年，教育部发布《关于深化本科教育教学改革全面提高人才培养质量的意见》，明确提出了推动科研反哺教学，推动高校及时把最新科研成果转化为教学内容，激发学生专业学习兴趣。

“微体古生物学”在各大地学类高校中，均是古生物学与地层学专业的本科生和研究生的必修课程，其教学包括理论和实验两部分。微体古生物学研究的是只能依靠显微镜或电子显微镜才能观察的微小古生物化石。微体化石的研究极具专业性，一般一位研究者只从事一类微体化石的研究，教学单位中往往没有从事全部微体化石的研究者。作为任课教师，要讲授多种毫无关联的微体化石，且没有相关的化石标本可以使用，难度较大。对此，根据近年的教学经验，笔者以理论与实践相结合、开拓创新、培养科研精神等方面为切入点，采用科研反哺教学的方法，进行了大胆改革。“微体古生物学”课程讲授8种类型的微体化石。在开课之初，对学生进行分组，每一个小组负责一类微体化石的处理。后期学习化石的形态构造及属种鉴定时，全班学生共同使用获得的微体化石进行拍照、描述和鉴定。在理论学习时，采用提供一篇重要文献或者视频进行自主学习，然后在课堂上讲解并扩展，课后学生合作学习新的文献资料，最后再总结的研究性学习的方法，取得了较好的教学效果。

一、实施科研反哺教学的指导思想及措施

（一）理论与实践相结合，激发学生学习兴趣

目前，对于“微体古生物学”课程的学习包括理论和实验两部分，理论大多是在教室采用多媒体上课讲授和讨论各种微体化石的结构、生态、地史分布以及在地质领域中的应用，对学生来说还是较为枯燥，难以引起学生共鸣。学生在实验课上所能够学习的微体化石只有教材上的简单图版，样品处理也只能学习一下教材中介绍的操作步骤，没有实际参与动手处理样品和挑取化石、鉴定化石、分析实验结果的过程。因此，应将理论教学与科研实践结合起来，激发学生的学习兴趣。

以学习“硅藻和孢粉”为例，现生硅藻和孢粉很大一部分与新生代化石硅藻及孢粉属种一致，因此可采用自己动手采样观察鉴定的方法。在“微体古生物学”开课后，即开始培养淡水硅藻种子，每名学生分配一个小塑料培养皿，加水，放入硅藻种子。两周后，用吸管吸取培养皿内的硅藻溶液，滴到载玻片上，用盖玻片刮薄盖紧，制成活动片，放到显微镜下观察、拍照和鉴定。孢粉则采用户外自由采样的方法，学生分组采集不同植物的孢子和花粉，用甘油浸泡，同样用吸管吸取溶液，滴到载玻片上，用盖玻片刮薄盖紧，制成活动片，放到显微镜下观察、拍照、鉴定、统计、计数。撰写实验报告，并展开集体讨论硅藻和孢粉的生态意义。这一实践方式激发了学生动脑动手的能力，丰富了教学的内容，促使学生积极、主动地去探索，提高自身的学习能力。

实践是检验真理的唯一标准。在理论教学和实验教学中联系实际，把课堂学到的知识融入实践，才能得到真实的科学结论［2］。

（二）掌握知识与发展能力相统一

在重视掌握知识的基础上，更要注重能力的发展。教师根据学生所选研究方向的不同，划分学习小组，挖掘学生的自身潜力，建构知识体系，提高其分析和解决问题的能力［3］。

微体古生物中每一类微体化石因为其不同的成分、保存方式和用途而具有各自不同的野外采样和化石处理方法。在基础的古生物学课程中，学生对化石的学习主要是对其结构和形态以及生物所属门类的生物学认识。微体古生物学的学习则不止于此，还需要学生掌握不同微体化石的处理方法和在地质生产过程中的应用。微体古生物不同门类化石由不同小组负责，在课堂上集体讨论研究结果，与所学的基础理论知识进行对比，与前人的研究结果进行对比，确定研究结果的地层学意义，扩展其古环境意义、古生态意义以及可能的演化意义。改变枯燥的以讲授为主的教学方式，采用翻转课堂，丰富课堂教学内容。教师根据教学目标以及教学内容，采取启发诱导等方法激发学生的学习兴趣，提高了学生的学习积极性，促进了学生的身心发展。

发展能力是掌握知识的重要条件。每个人都有自己的长处，有的学生逻辑思维能力强，有的学生动手能力强。逻辑思维强的学生在阅读文献时能够很快抓住主题思想，获得关键信息；动手能力强的学生在实验室内处理化石样品以及在体视显微镜下挑选微体化石时表现非常优秀。例如，在学习《有孔虫的生态》一节内容时，逻辑思维能力强的学生在分析不同地区有孔虫的生态控制因素时，能很快从数据表中总结出温度、深度、盐度等因素中哪一类起控制作用。在使用体视显微镜挑选化石时，动手能力强的学生使用显微镜目镜观察，使用细针轻缓柔和地拨动样渣查找化石，然后非常稳妥地用毛笔的笔尖粘出化石到样品盒；动手能力欠佳的学生，有的难以适应使用显微镜的双目镜观察，拿毛笔挑样的手和看电脑显微镜的眼较难协调配合操作。这样就要求学生分组时要根据自己的能力组成混合小组，提高学习效率。

（三）教师主导与学生主体相统一

在前期课程教学中讲授微体古生物的研究现状和新的研究动态时，尝试采用翻转课堂的方式，将文献内容拆分成科学问题的提出、科学问题的实验研究过程、科学研究的结论、该科学问题有哪些不足等几部分，学生在课下进行学习，课堂上师生共同讨论学习所得。然而，这样的教学方式的效果是有限的，因为书本或文献中的文字描述难以使学生真正理解实验的过程、结果以及研究的意义。采用科研反哺教学的方法，让学生到科研实验室中参与研究过程，在教师的指导下撰写研究报告，促使教师主导与学生主体相统一。

以学习“牙形石”为例，引导学生对不同时代地层牙形石样品进行处理，鼓励学生根据不同的岩性设计不同的实验处理步骤，然后在显微镜下挑选牙形石，鉴定属种，分析鉴定结果，讨论牙形石的地层意义，撰写实验报告。通过这种形式让学生了解不同时代不同环境的岩性，再去阅读相应时代的牙形石参考文献，汇总成研究报告，形成举一反三的效果［4］。根据教材中提供的大量不同时代标准化石的图版，对比所研究的时代样品中的化石类型，确定是否有标准化石，并给出鉴定理由，在课堂上汇报。这样不仅有效提高了学生对所学专业的热情、兴趣和自信心，同时还对前期设计的翻转课堂的教学方式进行了很好的改进，取得了很好的效果。

（四）培养创新科研精神

将“微体古生物学”课程教学和科研工作相结合，有利于培养学生的创新和质疑能力，将学习的内容拓展到超出教材的水平。例如，针对不同样品的实验设计不拘泥于教材提到的设备，在处理硅质海绵骨针化石的实验中，学生就积极动手动脑尝试最有效的方法。由于硅质骨针样品为薄板状碎片，样品上骨针密集且均发生重结晶，用酸液溶下后要尽快清洗。所用酸为氢氟酸，氢氟酸只能用塑料制品来存放。由于样品量少，只能使用实验室内常备的小塑料杯处理骨针样品，十几毫升的溶液用筛网过滤，极少量的残渣难以获得。针对这个问题，组织学生进行实验前的讨论。最后确定将溶样后的酸液移到塑料培养皿的盖子上，用清水缓慢清洗，清洗后直接拿到显微镜下观察、拍照和鉴定。用塑料盖子替代筛网来清洗样渣，这种改进也是学生创新能力的体现。

二、实施科研反哺教学的成效

（一）实现课程功能的改变

微体古生物科研反哺教学的研究与实施改变了课程过于注重知识传授的倾向，强调学生养成积极主动的学习态度，使学生获得基础知识与基本技能的过程同时成为学会学习和形成正确价值观的过程，倡导自主、合作和探究的学习方式。

微体古生物科研反哺教学的研究与实施使学生学会自主学习、合作学习和研究性学习。在每一个新章节开始之前，提示学生阅读或者观看相关内容资料，上课时讲解内容侧重点以及历年研究进展，将有争议性的观点在课堂上进行讨论，最后给学生介绍所学该类微体化石有关的未来的研究方向。例如，在学习放射虫这一微体化石时，推荐学生观看央视《开讲啦》丁林的一期节目，节目中介绍了印度大陆和欧亚大陆碰撞的时代是由研究层位中放射虫化石的发现而确定的。鼓励学生分小组查阅有关放射虫研究的文献，写阅读笔记，并在下一次课上分享阅读所得。学生重点介绍了放射虫的两个重要的地质应用，一是作为深水相指示的重要生物，二是作为判断地层时代的标准化石。在讨论时，还有学生对放射虫的演化谱系也提出了一些看法，这类高难度问题的提出是出乎意料的，是学生通过自主学习进入研究型学习的一个非常可观的结果。

（二）学生对实施科研反哺教学的反馈

通过本次微体古生物科研反哺教学的实施，教师不断转变教学观念，正确处理学习主体与客体之间的关系，培养学生的合作意识，使学生的学习从被动到主动，学会探索研究，使合作学习更有效。参与的学生对微体古生物学的研究对象、研究内容、研究方法进行了全面学习和实践，对微体古生物学的科研工作明显有了初步了解，增加了学习古生物专业的兴趣，提升了专业自信心。

学生表示通过对岩心样品微体化石的处理、挑选、拍照、鉴定，不仅拓宽了课本知识，还将课本的理论知识转化为了需要真正理解掌握的知识，把理论与实践结合起来，激发了学生的求知欲；在化石样品处理过程中，提高了独立使用仪器进行科学实验的基本技能；在对微体化石进行鉴定的过程中，树立了严谨、科学的工作态度；理解了古生物学专业内容的博大精深，部分学生产生了继续学习深造的信念，树立了将来也要从事古生物学研究的事业理想。结果表明，学生对当前课程教学模式认可度较高，涵盖了课程结构、教学内容、教学方式、考核与评价体系、教学效果等各方面。

2024年1月，“习近平文化思想与大学文化建设”研讨会在重庆举办，来自全国近60所高校的宣传部或团委负责人与专家学者等100余人参会研讨。习近平文化思想对教育事业发展意义重大，应在各自的专业领域内以习近平文化思想为根本遵循，坚定文化自信，秉持开放包容，坚持守正创新。我校“微体古生物学”课程采用的科研反哺教学的方式，正是坚持以习近平文化思想为引领，坚定文化自信的体现。社会上对地质学以及古生物学专业存在一种偏见，认为其就业面窄，工作艰苦。学生入校以后往往会受到其他社会热门专业学生的“嘲讽”，因此特别需要给予正确的引导，同时也要理解社会主义建设中劳动不分贵贱，要干一行爱一行，掌握自己的专业技能，让自己的人生闪闪发光。“微体古生物学”课程作为古生物学专业的必修课，通过科研反哺教学的方式促使学生树立专业自信和文化自信，是教学改革最有效的反馈。

（三）科研反哺教学实施与否的学生成绩比较

在科研反哺教学实施过程中，与之前无科研工作参与的教学期末考核成绩相比较发现，实施科研反哺后期末考核成绩平均分为80.3，其中80分以上的人占50%；未实施科研反哺时期末考核成绩平均分为70.61，其中80分以上的人占21%；实施科研反哺教学之后比未实施科研反哺教学平均分提高了9.69分，80分以上的人提高了29%，实施科研反哺后微体古生物实验课成绩平均分为83.2，其中80分以上的人占70%；未实施科研反哺教学时实验课成绩平均分为78.42，80分以上的人占42%；实施科研反哺教学之后与无科研工作参与的实验成绩相比较平均成绩提高了4.78分，80分以上的人提高了28%；提示班级成绩优异比例显著提高，教学成果明显增强。