野外工作实习作为高等院校生命科学专业的重要组成部分,是生命科学专业的必修实践环节。野外实习培养学生理论联系实际的能力,通过教导学生识别常见动物种类,了解其生活环境,并掌握野外工作的基本原理和动物昆虫标本的采集、制作方法,从而加深和扩充课堂学习内容,培养学生的基本科研能力。同时也可以使学生从课堂走向自然,通过亲身的经历将书本与课堂的理论知识与实际相结合,在与大自然的接触中,激发学生对于生态文明建设的热情,增强学生保护自然环境的责任感与使命感。
近年来,高等院校生命科学专业的动物学野外实习一直面临着一些共同的问题:随着对生态保护工作力度的加大以及出于学生安全方面的考虑,动物学野外实习多以小型动物及昆虫为主,一些大型动物基本没有观测的可能;此外随着高校招生规模的扩大,学生的人数日益增多。如果需要获得较好的教学实习效果,实习带队教师要有过硬的相关专业知识。对于一些院校,专业教师人数有限,在满足符合要求的指导教师数量上可能存在一定的难度。针对以上问题,笔者结合西北大学生命科学学院2020级本科生野外实习经验,认为当今一些先进的科技手段技术可以有助于解决实习过程中存在的一些问题,达到实习的教学目的,提升实习的教学质量,现概述于下。
红外相机技术
红外相机技术是红外触发相机陷阱技术(infrared-triggered camera-trap-ping)的简称,是指使用红外感应设备在受到外界刺激激发后,自动拍摄野生动物静态照片或动态影像的技术和方法。目前使用较多的红外相机技术利用移动信号与热源信号等作为触发条件,可以做到在无人操作的情况下,隐蔽、持久、不间断地持续工作。因此在近20年来,在多个自然保护区成为兽类和地面活动鸟类的常规监测技术。
由于红外相机技术拥有着无需人员在场操作的特点,因此可以做到人员与野生动物之间无接触,这样一来可以不惊扰到野生动物,更好地做到动物保护,二来也可以保障观察人员的人身安全,减少被受惊的动物攻击的概率。因此笔者认为,红外相机技术可以在实习过程用于野生动物,特别是一些稀有的大型动物的观测。在本次实习过程中,利用8台红外相机在宝鸡市红河谷地区拍摄到了诸如黑熊、豹猫、小麂、毛冠鹿、中国豪猪、花面狸等动物。这些平常只能在电视或课本上见到的生物,通过红外相机的技术,生动地展示在了学生的面前,极大地激发了学生学习兴趣。同时,多样的物种也表现出国家有关秦岭地区的生态保护建设已取得成效,这也为学生上了一节生动的生态文明建设思政课。此外,在实习过程中,通过教授红外相机的基本原理、布设方法与选址技巧,让学生自己选择合适的地点亲手进行红外相机的布设,使学生由传统的知识接受者变为自主探索者。同时结合学生拍摄到的动物照片与视频,引导学生查询相关文献进行物种鉴定,促进其对动物形态特征的进一步认识,加深并实践动物分类学的理论知识。
智能手机程序的应用
随着科技的发展进步,智能手机已经成为生活中的必要一环。目前智能手机对于学生而言已经成为了解世界认识世界的重要媒介。据笔者观察,学生更倾向于利用手机记录信息,而非传统的纸和笔。因此,如何利用好智能手机,将其融入到教学与实习的过程,成为教师们的一项挑战。目前的一些手机识别类程序,比如“花伴侣”“微软识花”等可以智能地对植物进行识别。而微信上的小程序“懂鸟”,可以通过图片、声音等方面,智能地识别鸟类。只需将照片或者鸟叫声的录音输入,程序便可自动显示鸟类的名称、科目、形态特征等信息。诸如UC浏览器、QQ浏览器等一些网页浏览器类的程序,也配备了简单的动植物识别的功能。这些APP极大地便利了学习者随时随地进行物种识别与学习。在实习过程中,学生可以随时利用手机,将自己遇到的感兴趣的动植物通过该类APP的识别功能进行识别。同时,灵活利用手机程序解决专业老师数量不足的问题。譬如可将学生分为多组,5-10人结伴学习,每个学生都可以利用手机程序进行识别。对于识别准确率低、识别难度大的物种,可由专业老师给予正确的答案,这样就避免每一个物种都需要老师来进行鉴定,节省了宝贵的实习时间。同时老师也可以针对一些经常被提问的物种,进行汇总式的答疑和讲解,避免老师重复回答相同提问影响效率。
动物行为网络技术
将科技手段融入到动物学野外实习中,不仅体现在硬件方面,同时也表现在技术手段的进步上。以往的动物野外实习工作,多以分类学识别、昆虫标本采集制作为主。而动物行为作为动物生活史的重要一环,在过去的实习过程中一直没有进行记录与观察,同时也缺乏系统的方法。
常见的动物行为学记录方法较为多样,如焦点动物取样法、瞬时扫描法等。但这些记录方法只能记录单一行为,不能分析个体与行为间的关联。随着动物研究的进步,人类学研究中的社会网络研究被借鉴并引进到动物行为研究中。行为网络将个体视为节点,将个体之间的行为联系视为节点间的连线。通过图论的方法分析个体在网络中扮演的角色。目前这种方法是研究动物行为中的一个先进理论。
在本次实习过程中,学生针对观察到的两窝筑巢的喜鹊,在老师的指导下,利用行为记录与摄像等手段记录他们的行为。之后利用行为网络方法,分析出两窝喜鹊之间可能是彼此敌对的关系。这种将新理论、新技术融入实习教学中的方法,极大地激发了学生的学习热情,让学生对于动物的认识,从冷冰冰的分类学知识,转化成了生动活泼、有血有肉的具体形象。学生对于动物的了解也更加全面与立体。同时在这一过程中,学生自发地查阅文献,提出猜想并验证,也激发了学生对于科研活动的兴趣,培养了学生基本的科学研究素养。
随着时代的发展与科技的进步,最新的动物学研究手段不胜枚举,本文仅列举了部分在本次实习教学中的科技手段,阐述了红外相机技术、智能手机程序与动物行为网络这些最新科技手段在动物学野外实习教学改革中的应用,通过实践说明科技手段在提高实习教学质量和学生实践能力中发挥的积极作用。总之,将一些最新科技手段融入到动物学野外实习教学改革中可以帮助教师创新教学方法和手段,优化和充实教学内容;同时也可以充分调动学生主动性和积极性,既提高学生科研素质和科研能力,也为学生后续发展打下基础。