環境本科專業環境生態學實驗教學設計與思考

李 禮，彭 琴，李 強，丁武泉,，黃小玲

(1.重慶文理學院 化學與環境工程學院，環境材料與修復技術重慶市重點實驗室，重慶 402160；2.重慶文理學院教務處，重慶 402160)

1 引言

隨著科技和經濟飛速發展，環境污染、生態危機也日益凸顯，生態文明建設成為全社會的共識，也對高等院校生態環境保護的專業人才培養提出了更高的要求[1～3]。在課程教育實踐中，理論教學是培養學生素質和能力的重要載體，而課程實驗教學環節則是理論知識的鞏固和提升，是培養學生科研素質、創新思維的關鍵[4]。《環境生態學》這一門重要的專業基礎課程，不僅覆蓋各種環境基礎理論本身，構成專業知識體系的重要骨架，同時還蘊含著自然和社會的普遍規律值得挖掘和領悟，因此在環境本科專業高素質人才培養中顯得尤為重要[5，6]。

2 《環境生態學》課程的內涵

《環境生態學》是環境專業一門重要的專業基礎課程，這門新興的邊緣學科具有綜合性、滲透性很強的特點。深入理解環境生態學這門學科的內涵、價值和特點，充分認識它在實際工作應用中的重要性，是高質量完成《環境生態學》這門課程教學目標的重要前提。

2.1 環境生態學是環境科學的重要基礎學科

環境科學是20世紀50年代后，由于工業革命造成環境問題在全球凸顯而迅速發展的新興學科，研究領域廣泛，內容十分豐富。環境生態學，則是環境科學領域非常重要的分支學科，是一門以基礎理論研究為重點的基礎環境學科，也是生態學學科體系的重要組成部分。環境生態學的主要內容，是研究在有人為因素的干擾下，自然生態系統自身的變化規律和發展趨勢，以及它對人為干擾因素的反作用，通過運用生態學的基礎理論，研究人為干擾與自然環境之間的內在聯系和效應機制，探尋不平衡生態系統恢復、保護和重建等相應對策，從而進一步尋求解決生態環境問題途徑的科學。

環境生態學課程的設置目的，是使學生掌握生態學的基本知識，包括生態過程的基本規律、自然界生命系統與其支持系統間的相互關系、人類社會的發展及生產生活活動對生物圈各類生態系統所產生的影響，以及人類為實現可持續發展而對生態系統的保育，對受損生態系統的修復和所開展的生態建設等知識，為學生建立完善的環境科學專業理論體系打好扎實的基礎。

2.2 環境生態學是一門典型的綜合性學科

環境生態學是一門交叉性、綜合性很強的新興學科，不僅與數學、物理、化學、生物等自然科學密切相關，同時還包含生物化學、遺傳學、地球科學等各類應用學科，在研究尺度和細分上，涵蓋的廣度和深度都比較強。同時，隨著人類文明的發展進步，特別是人類通過對環境問題帶來慘痛教訓的深刻反思，逐步認識到社會經濟發展與自然規律的內在聯系，從而賦予了環境生態學更多的社會學內涵。因此，環境生態學課程比較貼近實際，看似通俗易懂，但如何在深入淺出中引導學生探尋到科學問題深處，對任課教師的知識深度、廣度和教學水平提出了很高的要求。

2.3 環境生態學在實際工作應用中十分重要

人類生活在生態環境中，不可能離開生存的環境，這是眾所周知的道理。然而，作為從事環境及相關專業學習和工作來說，則應當具備專業的理論基礎、專業的科學思維和解決專業問題的能力。學生對于淺顯的生態學知識，在日常生活中早就有所了解，但他們未必真正了解生態學理論在以后環境相關工作中的重要性。生態學理論知識在環境科學、工程項目等實際應用中，地位舉足輕重，比如環境影響評價、環境污染治理等等很多方面，都要運用到生態學的基礎理論和科學方法。因而，要使得學生在實際工作中真正具備解決相關技術和管理問題的能力，就必須使學生掌握好環境生態學的基礎理論，深入理解自然生態系統的發展演變規律，認識生態環境問題的內在本質。在某種意義上說，環境生態學也是一門應用性、實踐性很強的專業基礎課程。

2.4 環境生態學內容的宏觀性對教學開展具有一定挑戰

環境生態學的跨學科性，主要體現在研究內容的廣泛性、研究方法的綜合性、應用技術的生態化等方面。環境生態學不是微觀的，而是研究個體、種群、群落和各種尺度的生態系統，是從復雜的生物與環境間的關系中尋求解決環境問題的生態學途徑，它的學科研究范疇本身就決定了一定的宏觀特性。所以，環境生態學的教學內容具有一定的抽象性。

環境生態學的教學，主要以講授理論為主，教學內容比較空洞和枯燥，閉卷考試也需要對知識點進行一些死記硬背，導致學生對所學內容難于或者懶于理解，并且不能主動把生態學知識靈活應用到環境專業中去。但是，教學過程往往是具有說教的性質，不可避免造成學生產生枯燥乏味的感覺，對條款式的知識點難以提起興趣，對教學效果產生負面影響。因此，高質量教學目標的實現非常具有難度，教師把抽象性的、闡述性的教學內容轉變為生動形象的感性素材，將一些啟發性的科研及工程實例融入到教學當中，這些理論與實踐相結合的手段顯得尤為重要，可以最大可能的激發學生學習興趣和加深對理論知識的理解。

3 《環境生態學》實驗環節教學設計

環境生態學理論知識的實踐運用，是通過開展環境生態學實驗來實現，這是理論教學重要的輔助環節，只有讓學生在實驗和野外實習過程中，對課堂所學的內容加以理解，對基礎理論進行相應的驗證，才能有效提高學生對理論知識的深刻理解，并具備相應的實際操作技能。因此，加強環境本科專業課堂實驗以及野外實習環節十分必要，一方面可以使學生將理論與實際相聯系，更重要的是培養學生生態文明素養，以及對于生態環境觀察、理解、實踐和創新能力的提高。

3.1 實驗教學目標

通過系列實驗教學或開展環境生態學野外實習，讓學生掌握相關的生態學實驗方法，加深學生對環境生態學基礎理論的理解，進一步培養學生具備解決實際生態環境問題的生態學視角，這是環境生態學實驗教學的主要目標。在實驗教學中，堅持以學生為主體，實驗環節由學生分小組共同完成，同時有意識地擴展與實驗題目相關的知識，并組織學生參與到教學實驗準備工作中，使學生不是被動的完成實驗，而是主動地參與實驗，培養學生的發散和創新思維，使學生分析問題和解決問題的能力得到不斷提高。

3.2 課程實驗內容

根據重慶文理學院以應用型人才培養體系構建為核心的教育教學改革思路，對于環境本科專業而言，著重培養學生基本的環境生態學實驗方法和動手能力。根據教學大綱的要求，環境生態學實驗課程設計為16個學時，共包括4個實驗的內容，除了“生態環境中生態因子的觀測與測定”和“葉片缺水程度的鑒定”兩個必做實驗外，選做“溫度脅迫對植物過氧化物酶(POD)活性的影響”和“鹽脅迫對植物的影響”兩個實驗。通過組織學生開展以上實驗，在課堂理論教學的基礎上，進一步理解和掌握不同生態因子對生物的影響，包括生物個體在生長發育(種子發芽)、行為(趨光性)、生理和形態(水分缺失、酶系統發生改變)等方面的適應，從而為進一步學習掌握種群、群落、生態系統的發生及發展規律等基本理論打好基礎。

(1)實驗一：生態環境中生態因子的觀測與測定。實驗目的主要為，使學生熟悉太陽輻射儀的使用方法，熟悉風速測定儀的使用方法，掌握干濕球溫度計的測量原理與方法等。

(2)實驗二：葉片缺水程度的鑒定。實驗目的主要為，使學生熟悉葉片缺水的鑒定原理及方法，掌握電導率儀的使用方法等。

(3)實驗三：溫度脅迫對植物過氧化物酶(POD)活性的影響。實驗目的主要為，使學生熟悉溫度脅迫對植物損害的鑒定以及植物對溫度耐受程度的判斷，掌握過氧化物酶(POD)活性的測定方法等。

(4)實驗四：鹽脅迫對植物的影響。實驗目的主要為，使學生了解鹽脅迫對植物種子萌發的影響，掌握種子萌發過程中發芽率、發芽勢、發芽指數等各項指標的觀察、計算方法，了解各項指標在鹽脅迫條件下的變化趨勢等。

3.3 實驗成績的考核評定

環境生態學實驗的成績評定，采用分散考查的考核形式，即在實驗課程的實際操作環節中，針對“太陽輻射量和空氣濕度測定”或“給定溶液電導率測定”兩個必做實驗，考察學生儀器準備是否規范、測定操作是否準確、完成實驗數據記錄和實驗報告情況，以及是否能夠正確回答問題等方面。環境生態學實驗環節未單獨成課，因此實驗環節的成績納入學生的環境生態學課程成績之中。

學生通過分組完成上述4個實驗，加深鞏固對生態環境中生態因子的影響及作用規律的理解，并學會規范使用生態學研究中常用的觀測儀器和測試方法，掌握生態學研究的基本原理和方法，進而提高學生將理論運用于實踐解決具體問題的能力。

4 對實驗教學改進的有關思考

《環境生態學》實驗教學的目的在于讓學生將理論聯系實際，將抽象的課堂理論知識在形象化的實驗過程中加以理解，培養學生實踐能力、創新能力和綜合素質，正是這門課程綜合性和實踐性的體現，應當在圍繞基礎理論開展教學的同時，結合實際，培養學生扎實的理論功底、嫻熟的動手技能、創新的思維，以及對理論在實踐中的升華。

4.1 實施教學效果評價，反思完善不足，不斷提高教學質量

環境生態學實驗教學的目標，是要通過系列實驗教學或開展環境生態學實習，讓學生掌握相關的生態學實驗方法，加深學生對環境生態學基礎理論的理解，進一步培養學生具備解決實際生態環境問題的生態學視角。若想取得理想的教學效果，有必要在教學中即時對學生和自身進行效果評價和反思。

一是通過考察學生對實驗原理是否準確理解、實驗操作過程是否正確、實驗結果是否有效，來評價學生對理論知識點的掌握情況，評價學生實驗操作、實驗報告撰寫等動手實踐能力和創新能力，評價學生以生態學視角對具體環境問題的分析和解決能力，公正客觀地評定每個學生的實驗考核成績。二是根據評價信息，反思自身在實施教學中可以進一步補充、加強或改進之處，完善教學方法不足，從而逐步提高實驗教學質量。

4.2 逐步改變實驗方式，向綜合性、設計性實驗以及各實踐環節緊密配合的方向發展

目前，由于學時數和相關實驗條件的限制，環境生態學實驗設置的4個實驗均為驗證性的實驗，具有很好的操作性，實驗原理和過程相對簡單便于管理，實驗結果也易于理解和控制。但是，驗證性實驗畢竟過于程序化，實驗結果的明確性，使得學生照方配藥，以完成實驗報告為目的，不利于學生深入思考問題、主動認識和解決實驗中的問題，對于學生在實驗過程中的能力培養、實踐技能的訓練等方面也有所欠缺，與培養應用型、創新型、復合型人才的要求尚有一定的差距。因此，我們可以逐步改變實驗內容的設置，用綜合性、設計性的實驗逐步替代驗證性的實驗，實驗內容更全面的覆蓋環境生態學理論知識內容，從較為微觀的尺度向宏觀的尺度進行延伸，甚至可以布置基本的實驗方向并提供相應的條件，讓學生自主設計實驗方案，自主開展實驗或生態學認識實習，創新性的撰寫實驗報告。當然，這必須以專業方向培養需要、實驗教學條件不斷改善、學生層次不斷提高為前提。

另外，本科階段專業教學除課程實驗之外，還有課程實習、社會實踐、專業實習、畢業設計與論文、參與教師科研等實踐環節。課程實驗為其他實踐環節奠定實踐能力的基礎，其他實踐環節是對課程實驗效果的檢驗和應用，兩者相輔相成，互為補充，各有側重，在各個環節中都應當給予足夠的重視，并且將學生的能力培養作為一個整體來對待。通過這種方式，才能更好地培養具有高素養和能力的環境專業人才。

4.3 啟發學生進一步探尋自然規律，在領悟中不斷提升理論水平和解決問題的能力

學生通過開展4個驗證性實驗，在課堂理論教學的基礎上，進一步理解和掌握不同生態因子對生物的影響，這些只是最基本、最普通的知識。我們應當通過這些基本知識和實驗，激發學生對于自然和生態的強烈興趣，自覺地在學好整門課程理論知識的前提下，在日常學習、生活以及今后職業生涯中，善于觀察自然生態系統的各種現象，善于運用理論去認識、理解并歸納各類現象的本質與規律，進而促進自己整個專業知識體系的完整性和系統性。

同時，整個自然世界和人類社會，如同生態系統一樣，是具有普遍規律的，在思考、總結和不斷領悟中，生態學的理論知識在人生的任何階段、任何處境，都可以給我們的學生提供一定的指引和幫助，這也應當是教育和學習的最終目的。

5 結語

高等教育和人才培養總是滯后于科技進步和社會發展的步伐，這是需要我們深刻認識和不斷努力的方向。《環境生態學》作為環境專業重要的專業基礎課程，做好其理論與實踐教學是適應時代發展、培養復合型、實用型人才的需要。同時，在生態文明建設任重道遠的今天，如何將環境生態學的理論思維轉化成生態文明建設的促進力，進而形成生態文明理念武裝全社會的局面，不僅是環境專業人才培養應當重視的問題，貫通思考和創新對于其他各門各類學科也同樣具有借鑒意義。