美國高校生態學專業的課程設置及人才培養特點

秦鐘, 章家恩,*, 葉延瓊, 趙本良, 危暉

美國高校生態學專業的課程設置及人才培養特點

秦鐘1,2,3, 章家恩1,2,3,*, 葉延瓊1,2,3, 趙本良1,2,3, 危暉1,2,3

1. 華南農業大學資源環境學院, 廣州 510642 2. 農業部華南熱帶農業環境重點實驗室, 廣州 510642 3. 廣東省高等學校農業生態與農村環境重點實驗室, 廣州 510642

生態學現已成為一門宏觀與微觀相結合、多學科交叉的綜合學科。美國高校的生態學專業注重生態學相關理論和分析方法、實驗技能及應用的系統培養, 課程設置也充分體現這一特點。以美國佐治亞大學、加州大學戴維斯分校和芝加哥大學的生態學專業為例, 主要表現在：開設的學科交叉復合課程多、在課程設置上遵循循序漸進的原則, 注重課程梯度; 研討類課程較多; 倡導實行主輔修制, 強化實踐教學、提高學生實踐和研究能力等方面。這些做法可為我國高校在生態學專業建設和人才培養過程中提供參考。

生態學專業; 課程設置; 美國; 高校

0 前言

生態學是研究生物體與其周圍環境(包括非生物環境和生物環境)相互關系的科學, 尤其關注生態系統在人類活動干預下的各種運行機制及變化規律, 其產生與發展過程也是人類逐步提高與自然協調發展的過程[1]。近年來, 在全球環境變化、生態安全形勢嚴峻和公眾對生活質量、生態環境的要求日益提高的背景下, 生態學已成為研究和分析維持經濟社會可持續的資源環境支撐條件及可持續生物圈的核心學科, 生態學學科的發展和生態學本科專業的人才培養也因之受到廣泛關注[2–4]。

美國是世界上公認的生態學研究和教育最發達的國家。統計顯示, 美國有72所大學設有生態學專業課程[5], 遍布于東、西、南、北和中部地區共34個州, 其中以東部開設生態學專業的高校最多, 達44所, 西部有16所。北部地區最少, 僅明尼蘇達大學雙城分校(University of Minnesota-Twin Cities)和威斯康星大學麥迪遜分校(University of Wisconsin- Madison)2所(圖1, 圖2)。從學校性質來看, 開設生態學專業的高校有49所屬于公立, 其余為私立。最具影響力的《美國新聞和世界報導》在2015年8月發布的世界大學生態學專業排名顯示, 美國40所高校的生態學專業位居前100位[6]。加州大學伯克利分校(University of California, Berkeley)、哈佛大學(Harvard University)、斯坦福大學(Stanford University)、加州大學戴維斯分校(University of California, Davis)和杜克大學(Duke University)依次居于前5位(圖1)。進入生態學專業排名前100位的美國高校占開設該專業高校的比例高達56.9%。美國大學生態學專業的蓬勃發展與其相應的課程建設密不可分。本文將對美國生態學專業的發展概況及課程設置作一介紹, 旨在研究和借鑒世界一流大學的生態學專業建設的經驗, 進而為我國高校生態學本科專業建設和人才培養提供相關參考。

1 開設大量多學科交叉課程, 整合多方優勢資源

20世紀50年代以來, 社會經濟和科學技術獲得了史無前例的快速發展, 既給人類帶來了進步和幸福, 也帶來了環境資源和全球變化等關系到人類自身生存的重大問題。在解決這些重大問題的過程中, 生態學與其它學科相互滲透, 相互促進, 并獲得了巨大發展[7–8]。生態學不僅與生理學、遺傳學、行為學、進化論等生物學各個分支領域相結合形成了一系列新的領域, 并且與數學、地學、化學、物理學等自然科學相交叉, 產生了許多新興交叉學科; 甚至超越自然科學界限, 與經濟學、社會學、城市科學相結合, 生態學成了自然科學和社會科學相接的真正“橋梁科學”之一[9–10]。

圖1 進入世界大學生態學專業排名前100位的美國高校及分布

Figure 1 Universities in the U.S. within the top 100 best global universities for Ecology field

圖2 未進入世界大學生態學專業排名前100位的美國高校及分布

Figure 2 Universities in the U.S. running ecology specialty beyond the top 100 best global universities for the field of ecology

為了適應經濟社會發展的客觀要求, 國內外高校紛紛嘗試改革人才培養模式, 在本科階段就紛紛開設跨學科交叉課程。美國高校開設的多學科交叉復合課程名目繁多, 給學生提供了多樣化的選擇空間。如加州大學戴維斯分校(University of California, Davis)生態學專業, 所開設的與生態學相關的交叉課程就有4門, 即生態學模擬模型、植物生態學、熱帶地區生態學、動植物相互作用的生態學和進化學。正是這種跨系科的課程設置, 打破了學科之間的專業界限, 拓展了課程領域, 也有利于整合、優化教育資源, 學科群體優勢得到凸顯, 學生也因此獲益非淺。

以佐治亞大學(University of Georgia)為例, 該大學是全美國第一所四年制公立大學, 歷史悠久。學校建立于1801年, 在大學部的課程方面, 提供了173個不同領域中19種的學士學位, 而在研究所的課程方面, 提供了130個不同領域中25種的學士學位, 以及豐富而多樣的課程內容。喬治亞大學擁有獨立的奧德姆生態學院, 學院成立于2007年, 是在佐治亞大學生態學研究所的基礎上組建的, 也是世界上第一個獨立的大學生態學院, 擁有生態系統生態學、流域生態學、進化生態學、傳染病學、可持續發展五大核心研究領域, 并已形成了多樣化的研究方向, 包括熱帶群落生態學、人類行為生態學、民族植物學、生物技術對自然種群的影響、基因資源保護、根際生態學、營養物質循環、濕地生態學、水生生態學、溪流生態學、進化生態學、魚類生態學、政府土地利用政策等。奧德姆生態學院也為學生提供了名目繁多、極具前沿性的專業課程資源, 其中本科階段開設的課程大體可分為導論/概論性質的基礎課程、專業高級課程、研究方法與技術課程、專題/討論課程以及榮譽課程, 前兩者也可按內容劃分為進化生態學、植物和農業生態學等課程、海洋/淡水生態學及魚類課程、動物生態學(表1)。其中生態學基礎、統計與計算概述、昆蟲自然史等被視為專業入門級或基礎課程, 設置的目的主要是激發和培育學生的興趣, 而研究方法、技術及實習等課程則在于在培養學生寬廣的視野、扎實的專業知識、操作技能和解決實際問題的綜合能力; 從知識跨度來看, 這些課程具有鮮明的多學科交叉性質, 為培養多元化、復合型生態學專業人才提供了良好的條件, 充分反映出奧德姆生態學院精細化、多元化課程設置的風格, 也集中展現了授課教師多樣化的研究興趣和研究領域。由于不同研究方向對課程選修要求的不同, 奧德姆生態學院充分滿足學生根據自己的興趣選擇課程的需求, 并為優秀的、已達到榮譽培養計劃要求的學生開設了6門左右的課程, 為有意愿繼續深造的學生營造了良好平臺[11]。

表1 佐治亞大學奧德姆生態學院開設的生態學專業課程一覽

奧德姆生態學院的本科生數量不多, 每年約80人, 保證了學生和教師之間充分交流和互動。學院為學生提供了多學科交叉的學習環境, 通過學習, 學生可在生物學基礎、化學、數學、物理和數據分析方法等方面打下堅實的基礎。學生利用這些技能及在其他專業課程, 如地理學、人類學、自然發展史和環境法等所掌握的理論知識, 可對生物多樣性及其模式有更廣泛的了解。學院鼓勵學生在他們的大學生涯的早期開始涉足獨立的研究項目, 參與海外學習和Maymester方案。學生有機會赴斯達黎加, 新西蘭和南極洲等進行熱帶生態、農業生態等相關的實地調查和研究。跨學科的協作課程教學、科研和服務是奧德姆生態學院的鮮明特色, 學院整合了佐治亞大學其他學院多個學科, 包括法律、遺傳學、人類學、海洋生物學和醫學等優勢力量, 并聯合公共服務機構如范寧學院(Fanning Institute)和卡爾·文森政府研究所(Carl Vinson Institute of Government)實施合作教學, 使教育資源得到了有效整合。

2 專業口徑寬泛, 注重課程層次梯度

美國高校本科專業課程設置具有鮮明的層次性。典型的如芝加哥大學, 學校以實現通識教育為目標, 采取核心基礎與專業課程分離的政策[12]。對于剛進入大學的新生, 要求其在大學一、二年級必須修完校方所指定的所有核心課程學分。在2012—2013年, 芝加哥大學的核心課程每門課堂僅限17名學生, 由一名全職教授(而非助教)授課。譬如在2009—2010學年, 學校要求本科生修滿15門核心課程, 熟練掌握一門外語、通過游泳測試, 以及最多三門體育課(根據入學情況而定)。在修完指定的核心課程學分后, 學生在大三、大四可以依自己的興趣與期望, 專攻校方所提供的五大系列、50個主修專業和28個輔修專業, 而學生在日后所獲得的校方文憑認定, 就是根據他們在大學后兩年所專攻的專業領域。

就美國高校的生態學專業而言, 大多有獨立的系科建制, 生態學學科的研究范圍廣泛, 涵蓋了動植物、物候學、生物地理、水生生物等學科門類。在許多高校, 生態學課程隸屬于生物學院或生物學系的生物學專業, 在課程設置上依照循序漸進的原則, 注重課程梯度, 在完成規定的低層次課程、儲備足夠的學科基礎知識后, 才能進入高層次課程的學習, 同時重視低層次的入門級專業課程。相對成熟穩定、規范系統而又靈活開放的課程體系, 對人才培養的有序進行起著重要的促進作用。

加州大學戴維斯分校的進化生物學與生態學專業位列全美前10位, 擁有眾多著名的教授、學者以及良好的科研環境。生態學、動物行為、植物學、種群生物學是傳統的優勢領域, 現已形成九個重點研究方向, 即農業生態學、保護生物學、生態系統和景觀生態學、生態毒理學、環境政策分析、人類生態學、復合生態學、生理生態學、種群生態學[13]。戴維斯分校進化與生態學專業課程設置較為寬泛, 目的是讓學生對生物學有廣博、全面的了解。所設置的課程涉及從基因和基因組進化、物種多樣性到生物群落的結構、功能和地理分布等組織層次。培養計劃方案中涵蓋有生物學、數學和自然科學的課程, 然后是進化、生態和生物多樣性方面的基礎課程以及各種專業課程概論, 這些課程更加注重對學生解決實際問題、獨立思考能力的培養(表2)。和其他專業一樣, 戴維斯分校設有榮譽學院(Honors College), 榮譽學院是美國高校“拔尖創新人才”培養模式, 也是本科生的“實驗班”。榮譽學院所開設的課程稱為榮譽課程(Honors Program)。戴維斯分校生態學專業針對已獲榮譽計劃培養資格的學生設有榮譽課程, 學生畢業后不僅可以獲得所學專業的學士學位, 而且還可以獲得榮譽學位(Honors Degree) (表3)。

3 實行主輔修制, 注重綜合能力培養

美國高校在生態學專業課程的設置上, 倡導實行主輔修制, 允許學生既攻讀主修專業, 又選修輔助專業。輔修的專業可以根據自己的時間以及學校每學期設置的課程來安排上課時間。教學中注重學生的學術能力培養, 通過小班授課、研討式教學, 培養學生的批判性思維。同時利用多種類型的實驗室、實踐基地等強化實踐教學、提高學生的實踐和研究能力, 形成了“生物學基礎寬厚扎實, 實踐能力突出”的人才培養特色。

芝加哥大學(University of Chicago)是一所典型的綜合性研究型大學, 設有大學學院部、4所研究生院、7所專業研究學院、大學進修部和研究所等。其中學院部是小型的私立寄宿學校, 用于培養本科生, 學制4年, 授文學士和理學士學位。該部由5個學院組成, 即生物科學、人文學科、自然科學、社會科學和新大學學院。自1892年創建以來, 依靠“適應社會、變革傳統、不斷創新”的管理理念, 無論在選修制、學科設置、教育教學內容與方法上, 還是在專業教育、研究生教育、科學研究等方面取得了明顯成效。芝加哥大學生態學方面的研究在全美乃至全世界都有著較大影響。該校的生態學和進化科學系隸屬于生物科學分部, 多年來一直位居美國生態學研究的榜首。該系在生態學方面的研究范圍相當廣泛, 研究層次也非常多樣, 從基因水平到全球生態系統, 各個層次都有涉及。研究方向主要包括群體遺傳學、分子進化、定量遺傳學、動物行為、植物與動物生態學、進化理論等, 既涵蓋了生態學的基礎理論, 同時也兼顧應用層面。該系實驗室配備了各種現代化的研究儀器和設備, 在研究中強調實證研究方法, 注重運用大量數據和模型來拓展理論性研究, 使學生能學到許多重要的基礎研究理論和開展生態學科研所需的實用技術。

表2 加州大學戴維斯分校進化生物學與生態學本科專業的培養要求

表3 加州大學戴維斯分校生物科學學院的進化生物學與生態學本科專業的課程設置

生態學和進化科學系注重科學的廣度和各種專業領域之間的相互聯系, 鼓勵學生應用生物物理、生物化學、數學、生理學和有機體生物學方面的知識探索基礎生物學問題。學生參與有機體生物學和解剖學、生物化學與分子生物學、分子遺傳學和細胞生物學、統計學、地球物理科學、人類學和化學等方面的項目, 可用于獲取生態學和進化科學系課程的學分。生態學和進化科學系的學生也可跨系參與學習項目, 例如參與遺傳學、細胞生物學、發育生物學、種群生物學、理論生物學和進化生物學等的學習, 所開展的畢業論文可由來自不同系別的教師進行指導。該系也與芝加哥自然博物館(Field Museum)和謝德水族館(the Shedd Aquarium)保持著密切聯系, 便于對系統學、分類學和進化生物學研究感興趣的學生開展實踐活動。伍茲霍爾海洋生物實驗室(Woods Hole Marine Biological Laboratory)以及沃倫·伍茲生態場站(the Warren Woods Ecological Field Station)也可為學生的學習和研究提供場所, 充分體現了學校重視能力和素質培養的教育理念。

此外, 美國高校生態學專業教學是同交流、討論聯系在一起的, 研討課程在課程中占很大比重, 已成為本科課程體系中必不可少的重要組成部分。研討課的授課對象往往由來自不同的年級或其他專業的學生, 在一門研討課上, 學生間、師生間密切交流互動, 打破了學科之間的界限, 有益于培養學生的創新性思維。管理人員也會將具有不同研究背景的教師和學者組合起來, 指導學生在跨學科的氛圍中對預設于學術研究中的一些基本問題進行廣泛深入的了解, 為學生開展某一特定問題的研究奠定堅實的基礎。由于生態學課程的學習主要是服務于將來的科學研究工作, 因此美國高校的生態學課程也很強調野外和實驗室實踐特色, 學生對于教授承擔的科研課題的參與度很高, 研究生階段更是如此。

4 結語與啟示

總體來看, 美國生態學領域的研究近幾十年來一直走在世界的前列, 與高校完整的生態學學科體系、多層次、系統化與特色化兼具的課程結構、多元化的人才培養導向等密不可分。美國知名高校所開設的課程具有前瞻性、綜合性和應用性, 在培養學生具備生態學的基本理論、方法與技術的同時, 突出體現了重視實踐的操作訓練和學生創新能力的培養要求, 拓寬學生的知識結構, 使畢業生具有較寬的就業適應能力。例如, 一些畢業生在環境、資源等相關管理部門從事環境監測與評價、生態安全與預警預報、生態工程建設和環境保護等方面的工作; 另有一些畢業生在與農業生產、儲運等相關的公司從事技術指導、咨詢服務等。已取得碩士及以上學位、且對科研或教學有著濃厚興趣的學生, 大多活躍在各類學校及科研機構中。在當前全球環境問題日趨嚴重、對生態建設與環境保護方面的人才需求逐步增加的背景下, 美國在生態學專業課程設置及人才培養導向等方面的做法和經驗值得借鑒和參考。

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Curriculum provision and professional training characteristics of ecology specialty in USA colleges and universities

QIN Zhong1,2,3, ZHANG Jiaen1,2,3,*, YE Yanqiong1,2,3, ZHAO Benliang1,2,3, WEI Hui1,2,3

1. College of Natural Resources and Environment, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China 2. Key Laboratory of Agro-Environment in the Tropics, Ministry of Agriculture, Guangzhou 510642, China 3. Key Laboratory of Agro-ecology and Rural Environment of Guangdong Regular Higher Education Institutions, Guangzhou 510642, China

Ecology is a multidisciplinary course based on the combination of macroscopical and microcosmic methods. Systematical training in ecological theories and analytical approaches as well as experimental skills and application are greatly concerned for curriculum provision of ecology specialty in USA universities and colleges. Taking three universities, i.e, University of Georgia, University of California-Davis, and University of Chicago as examples, the main characteristics of ecology courses may be: (1) Many interdisciplinary courses are offered, especially for the honorary students. (2) Curricular provision follows the principle of “step by step” and grade-designed practice teaching system is focused. (3) More seminar courses are included. (4) The major-minor system is established and advocated. (5) Practical Teaching is strengthened for improvement of students' practice and research ability. These practices and experiences are of reference value to construction and talents training of the ecology specialty in China colleges and universities.

ecology specialty; curriculum provision; the United States of America; colleges and universities

10.14108/j.cnki.1008-8873.2019.05.023

G511

A

1008-8873(2019)05-178-07

2018-12-12;

2019-03-07

廣東省生態學人才培養模式創新實驗區建設項目(粵教高函【2012】123號); 廣東省生態學專業綜合改革試點建設項目; 廣東省生態學應用型人才培養示范基地(粵教高函【2014】97號); 華南農業大學研究生教育教學改革研究項目(華南農研[2015]4號); 廣東省高等教育教學改革項目(粵教高函〔2018〕180號); 華南農業大學教育教學改革與研究項目(華南農教〔2018〕43號)。

秦鐘, 女, 博士, 主要的研究領域為生態系統分析與模擬。E-mail: q_breeze@scau.edu.cn

章家恩(1968—), 博士, 教授, 博士生導師, 主要從事農業生態學、土壤生態學等方面的研究與教學工作。E-mail: jeanzh@scua.edu.cn

秦鐘, 章家恩, 葉延瓊, 等. 美國高校生態學專業的課程設置及人才培養特點[J]. 生態科學, 2019, 38(5): 178-184.

QIN Zhong, ZHANG Jiaen, YE Yanqiong, et al. Curriculum provision and professional training characteristics of ecology specialty in USA colleges and universities[J]. Ecological Science, 2019, 38(5): 178-184.