基于實訓提升數量生態學教學效果

劉衛國

關鍵詞 數量生態學 教學改革

中圖分類號：G424 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2019.10.063

Abstract Quantitative ecology is an applied course which combines mathematics and statistics. In the past， the course of ecology mainly focused on theoretical teaching and involved in the composition， structure and interaction mechanism of various ecosystems， which is far from the solution of practical problems. Quantitative ecology is the analysis and explanation of action between specific biological communities. Traditional teaching only takes the form of teaching， which makes quantitative ecology difficult to achieve the desired understanding effect. According to the characteristics of this course， this paper， from the practical teaching of designing practical problems， reveals how to combine the effective analytical methods of quantitative ecology with practical teaching， and improve the teaching of quantitative ecology.

Keywords quantitative ecology; teaching reform

上世紀，生態學多以植被數量特征而采用描述性術語，經國內外眾多學者努力共同推動了該學科的發展，生態學的數量分析以開始利用多定量指標，其中的核心是對植被特征的定量分析方法;在當前，發展數量生態學必然要和生態學云數據的分析技術的緊密結合。

自上世紀50年代大量學者已開拓植被數量分析，也開啟了植被數量生態學。盡管以往文獻鮮有涉及到植被的定量描述。隨著數學、物理及化學在生態學中深入交叉結合，以及在計算機等分析技術的快速延伸發展，數量分析迅猛成為生態學研究的核心地位。涉及植被統計分類和排序的文獻大量涌現，可知，數量分析已是當代生態學研究的熱點思路和必要的手段之一，數量生態學課程也演變為獨具特殊的統計分析課程。

1 實訓與理論結合

以往教學是重理論、輕實訓、單一理論的教學難以順應當代教學的需要。而實訓是在抓緊課程基本理論的基礎上，緊密將課程理論應用到解決具體問題上，是與實踐密切結合的關鍵環節，采用課程分析理論與實驗/野外實訓融會貫通的方式，以培養學生數據分析的能力，提高學生解決具體問題和提升該課程的教學效果，實訓環節的增強教學是學生親身體驗、處理解決、分析思考的學習方式，是多種能力有效培養地結合方式。[1]

以群落生態學的植物數量特征及生物統計學方法為依托，結合生態學的前沿和數理統計之優勢，對不同尺度上群落生態學表征的數量變化規律進行分析探索，以揭示各尺度上的生態數量特征規律與多環境因子間的關系。該課程在生態學、環境科學專業領域已是核心課程，為該專業本科學生進一步深入學習，從事生態環境專業事務工作夯實堅實的數理分析及解決實際問題的基礎。作為一門解決具體問題的課程，授課與具體實驗和野外實訓結合是提高數量生態學的教學質量所必需的，改革教學方式也是十分的必要。

通過增加實訓的各環節，可有效將學生學習掌握的理論知識消化理解，又可對具體實訓鍛煉加以有機結合為一個整體，可切實有效地理解與靈活運用數量生態學的實際解決生態問題的科學意義，同時也使學生最大限度地激發出學習的氛圍和熱情。另外，教師仍要不斷重視教學環節的重點內容，并要多結合實訓內容加以分析講解、實訓結合教學。利用以發表的具體生態學研究案例分析，讓學生在已有的知識背景下靈活學習教學內容，體現有效教學。

2 提升效果

以往傳統的教學中，教師多以講授為主，通過板書或講授課程的理論及現象等輸入方式給學生，也會利用板書進行實例分析，而數量生態學多涉及實際應用科學機理，課時的有限下僅靠教師講授難以將該課程的核心內容，分析-解決-揭示機理有效科學地傳授給學生。

當前，實訓是技術教育教學發展的必然趨勢，是理論實際問題結合實訓分析在教學領域中出現的新的教學方式。它使用野外-實驗、軟件、分析方法等有效展現科學的教學，即將學生的自發性、設計及分析法進行全方位地調動，增加解決問題的信息量，提升傳輸、吸收與消化理解的效率。通過在野外或室內，設計污染、脅迫及其它環境因素的生態學實訓案例進行剖析，將該課程中的數據分析與理論實訓、分析與揭示問題等有效結合，使該課程內容更體現現實生態環境的問題上，學生易掌握接受。但在有效的課時上，不能過多設計實訓內容，使學生完全被實訓所束縛，全然不顧實訓數據分析的消化接受，這樣的實訓雖然現實，但缺乏深入理解其中的機理。每次實訓教學，應提前將實訓設計內容羅列，讓學生提前進行構思理解設計，對實訓內容的重點清晰明了，結合現實中存在的已有生態環境問題，進行重點講授數據的數量分析。在授課時，根據課程的主、次線及重點內容，安排實訓的適宜內容，在各實訓教學時，要多結合現實具體問題進行分析與解決，并要延伸到其它生態環境問題如何得以檢驗。最大程度地發揮實訓所涉及的統計方法及其代表性的功能，以此讓所有學生掌握最佳效果。

此外，數量生態學的分析方法有代表性，結合其它統計分析教材作為參考，同時大量參考高水平的學術期刊，如Method Ecology、生態學報、應用生態學報等國內外刊物，以獲取有關現實生態學的實際問題;將已發表的科學論文資料與數量統計分析有效整合等科學而合理地進行授道解惑，讓學生通過現實實訓獲取揭示問題的規律性的代表方法，并提升教學效果的科學途徑。

由此可知，只有當熟知了數量生態學的趨勢發展，掌握了最新數量分析統計方法，才能更豐富地講授內容，增加教學實訓中的信息量，才可能演變為精品課程，老師成長為精品教師，最大程度的激發學生的學習積極性。

3 科學測評

由于數量生態學是解決并分析生物與環境間存在的科學規律及生態問題。在具體教學講授中，應注重解析及揭示生態問題存在的規律性，在期末考核時，也靈活采用相應的多考核測評方式，既有效促進學習熱情，又讓學生對該課程的主要內容進行良好地掌握和運用。

期末測評可由筆試、實訓分析和數量分析的課外延伸等多種形式，對所涉及的考核內容進行比例賦值測評。通過筆試考核學生對本課程基本知識理論的掌握;結合實訓內容考核學生對數量生態學中代表性分析理論的理解和靈活運用;通過文獻的延伸考核學生對后期處理、分析、解決和獨立完成思考的綜合測評，以及其它內容多形式測評。這突出了本課程的運用性、設計性和延伸性，重點考核學生如何分析、思考和解決涉及實訓中的問題以及外延的專業科學問題，體現了既要客觀講授方法理論與解決揭示科學問題的規律內容，還反映當前生態學研究分析及靈活運用方法的熱點。

該課程的實訓內容分析報告一般1-2項，并結合分組給出總結性小節。涉及生態環境問題要靈活，讓學生自主選取感興趣生態環境現實問題，通過教師及小組評議給出科學性和可行性，例如水分對植物適應對策的分子生態學機理、全球變暖對區域生態環境污染的問題等方面進行篩選和設計，或通過已發表的文獻數據資料進行再現性分析揭示，對可激發學生熱情的生態環境問題進行深入思考，結合數據多渠道查詢進行數據前期的整理和分析，闡述對問題的見解和觀點，最大程度地提高學生對生態環境問題的分析探索能力，并靈活延伸問題的拓新能力。通過網絡、多媒體匯報、小論文等方式提交均可。

外延是對已理解和掌握的知識進行靈活運用的評價，可經小組討論交流外延內容范圍、專項問題的設置、小組介紹實訓的經驗、對外延問題展開討論，既增加了延伸的范圍，又拓寬對延伸問題的處理能力，使該教學課程成為學生自發創作、實用性、延伸性和邏輯性的素質教育。經多形式測評，即考核了學生對該課程數量分析能力的掌握程度、揭示專項問題能力、科研思維的培養和創新能力的鍛煉和數量統計分析的能力。

4 實訓提高認識

數量生態學是科學工作者對海量數據分析統計、揭示規律的一門課程，融匯生態環境學、統計學和計算機等學科知識的交互綜合運用，既要增強野外/實驗實訓的拓展，也要培養對數據分析理解及探索揭示問題的機理。借助軟件進行數據統計分析的功能，將毫無規律的大數據中，經過多次數量統計分析及分類組合，揭示物種、群落和植被與環境之間的內在聯系，更準確的揭示自然界表征的規律。[2]

利用野外/實驗實訓進行統計分析，可利用的統計軟件，如R語言、SAS、CANOCO等，拓展對生態問題的數量實訓分析。同時加強互動交流，結合答疑解惑，促進對生態環境學問題的規律探索，讓學生在現實問題中進行數據分析，科學揭示生態環境表征的內在規律，使學生在當前大數據背景下，在實訓中建立自尊、樹立自信、增強信念，引導學生展開合作、分析探究問題、提升自身對數據分析的能力，優化實訓的環境，讓學生掌握如何運用統計分析方法進行探索、激發其主動性和創造性，培養學生主體意識。

總之，大數據信息化時代及全球變化背景下，將數量生態學課程應從課內、課外實訓方面有機結合施教，是讓教師自覺更高要求自我，提升教學效果，推進多形式教學改革，是數量生態學課教改的發展之路。在教學過程，時刻牢記實訓引導而不是主導講授的方式，在教學過程中努力培養學生實訓的興趣，利用野外/實驗實訓提升學生的靈活運用統計分析、善于思考問題、積極探索生態學的內在規律性。將學生被動性變為主動性，由書匠性人才轉變為創新思考的人才。

參考文獻

[1] 唐名淑.關于生命教育的生態學思考[J].教學與管理，2011.33：9-11.

[2] 張金屯.數量生態學[M].科學出版社，2017.