“應用生態學”教學改革的探討與實踐

史寶庫 張濤 孫偉

[摘 要] “應用生態學”課程可以滿足國家對具有高水平生態學理論和實踐素養的創新型人才的需求。以東北師范大學生物科學和生物技術專業開設的“應用生態學”課程為例，介紹了該課程教學改革的主要措施，包括綜合運用傳統教學、現場教學及自選題目報告三種教學模式。通過教學改革，激發了學生的學習和科研興趣，提高了學生綜合運用知識的能力，培養出能夠為社會發展做出貢獻的創新型生態學人才。此研究也可為國內其他高?！皯蒙鷳B學”課程的設計和改革提供參考和借鑒。

[關鍵詞] 應用生態學;教學改革;考核模式;生態文明

[基金項目] 2020年度吉林省教育廳吉林省高等教育教學改革研究課題“基于MOOC環境的生態學混合式教學模式構建的理論與實踐”（JG2020015）;2020年度東北師范大學本科教學改革課題“‘生態學課程思政建設探索與實踐’和‘基于生態文明素質培養的應用生態學課程實踐研究’”

[作者簡介] 史寶庫（1986—），男，吉林長春人，博士，東北師范大學副教授，主要從事全球變化生態學研究;孫 偉（1976—），男，吉林長春人，博士，東北師范大學教授（通信作者），主要從事全球變化生態學研究。

[中圖分類號] G642.0? ?[文獻標識碼] A? ?[文章編號] 1674-9324（2021）51-0113-04? ? [收稿日期] 2021-04-21

一、引言

應用生態學是研究協調人類與生物圈之間關系和協調此種復雜關系以達到和諧發展目的的科學，其核心內容是解決資源可持續利用問題、生態破壞問題和環境污染問題[1，2]?！皯蒙鷳B學”課程教學體系具有突出的應用屬性，主要包括農業生態、森林生態、草地生態、城市生態和污染生態等反映應用生態學學科發展的核心理論[3，4]。該課程是東北師范大學生命科學學院針對生物科學和生物技術專業三年級本科生開設的一門專業選修課，是生態學知識理論聯系實踐的一門重要課程，其授課內容涉及的交叉學科多、知識抽象、應用性強。

隨著我國社會經濟的快速發展，生態環境日益成為人們關注的問題。特別是黨的十九大明確提出人與自然是生命共同體，人類必須尊重自然、順應自然、保護自然，契合了“應用生態學”課程的教學意義。新時代，黨和國家對生態文明建設極其重視，社會對能夠將生態學理論運用到實踐中的專業人才的需求也隨之增大。通過課程改革更好地激發生物科學和生物技術專業學生的學習興趣，拓展專業課程內容的廣度和深度，培養學生自主學習和實踐創新能力。

“應用生態學”課程改革的總體目標為：（1）使學生系統掌握土壤學和土壤生態學的基本概念、基本原理和前沿研究熱點，理解有關應用生態學在生命科學、生態學、環境科學和地理科學等學科中應用的基本思想。（2）能夠融合生態學和其他學科的理論和手段，從各種時空尺度把握生態現象和生態過程，解決在氣候變化和生物地球化學、保護生物學、生態毒理學與污染生態學等領域遇到的生態環境問題。（3）培養學生的生態文化素養，培養其熱愛祖國、獻身科學、嚴謹治學、艱苦奮斗、勇于創新[5]的精神。（4）能夠運用應用生態學的概念和原理思考與之相關的科學問題，具有獨立思考和自主學習并解決科學問題的能力。課程對傳統授課教學模式、現場考察教學模式和自選題目報告教學模式進行了積極的探索。注重培育、滿足國家對生態學教育的發展需求，促進學生德智體美勞的全面發展，培養具有高尚師德修養和生態學理論素養的高水平人才。最終通過建立科學合理的學業考核模式，對學生的成績進行綜合評定，課程改革取得了良好的效果。

二、教學模式改革

（一）傳統教學模式

傳統教學模式，即以教師為中心的系統授課，學生對授課內容加以消化理解，然后鞏固運用[6，7]。此模式以教師為主導，在教學中最為常見。采用此模式對課程的原理性和基礎性知識進行講授，既可以大幅節省教學時間，又可以通過教師提綱挈領的授課使學生快速掌握知識脈絡。具體教學大綱包括應用生態學緒論（2課時）、應用生態學原理（4課時）、參觀考察松嫩草地研究站和草地利用方法（6課時）、農業生態學（2課時）、農業生態學案例分析（2課時）、林業生態學（2課時）、林業生態學案例分析（2課時）、草地生態學及案例分析（2課時）、濕地及水域生態學及案例分析（2課時）、景觀生態學（2課時）、景觀生態學在實際生產中的應用（2課時）、恢復生態學及案例分析（4課時）、城市生態學及案例分析（2課時）、課程總結回顧和答疑（2課時）。此外，為了拓展課程基礎知識并銜接課程知識點，采用課后思考和課前10分鐘討論的學習模式。例如，在講授生物與環境的相互作用時，教師會在下課前提出“植物與環境因子密切相關的具體實例”“舉例說明哪些植物是陽生植物，哪些是陰生植物”等問題，要求學生在課堂學習結束后自主查閱相關文獻，然后在下節課上課前的10分鐘組織討論，幫助學生加深理解。通過啟發式教學，使學生在探究答案的過程中將課本知識進一步吸收和拓展。

（二）現場教學模式

現場教學主要是實地考察生態學原理如何在生產實踐及環境保護中應用，以深入理解“應用生態學”課程的內涵。這種教學模式能夠更好地讓學生認識如何利用理論知識解決實際問題。本課程利用2個課時參觀考察吉林松嫩草地生態系統國家野外科學觀測研究站，該研究站是東北師范大學生命科學學院的主要研究基地，擁有自主產權試驗農田7公頃，天然草地50公頃，周邊可供實驗草地面積達2000公頃。由我校生態學和草學學科奠基者祝廷成教授和李建東教授于1980年創建，是我國最早開展草地生態系統觀測研究的野外站之一。歷經40年的建設發展，經過兩代人的傳承與創新，野外站已成為我校生態學、草學、環境科學與工程、生物學等多個學科建設發展的重要載體和科研平臺。依托該野外站，生態學和草學學科圍繞草地功能維持、全球變化與人類活動影響等重大科學問題，以及退化草地恢復與草地精準管理等草牧業發展的行業關鍵技術，在草地生態學研究領域不斷獲得重要理論進展和技術突破，累計在PNAS、Ecology、Plant Physiology等期刊發表系列研究論文1100余篇;累計培養高層次創新人才672人，多人成長為我國生態學和草學研究領域的領軍人才和學術骨干，同時與美國、加拿大、德國、澳大利亞、西班牙和澳大利亞等國家的知名高校和研究機構開展長期合作研究。吉林松嫩草地生態系統國家野外科學觀測研究站通過持續監測草地生態系統結構和功能，培育抗逆牧草品種，研發退化草地恢復技術，探索草牧業新模式，服務國家生態文明建設和區域生態安全，為東北地區振興和經濟社會的發展提供科技支撐。教師現場講解師生如何開展增溫和氮沉降互作、混合放牧對草地生態功能的影響、氮沉降背景下草地枯落物生態功能、草地生產力和功能對全球變化及土壤利用的響應、鹽堿化和退化草地恢復過程與機理等生態學實驗，讓學生認識到草地在自然界中的地位和作用。此外，利用2個課時參觀考察松原秸稈發電廠，通過實地考察使學生了解農戶處理秸稈的主要方式以及所帶來的環境問題;了解利用秸稈進行生物質發電的技術及原理，以及利用過程中存在的問題和帶來的生態效益及經濟效益;結合其他秸稈利用技術手段，思考如何最大化實現秸稈利用，并緩解環境問題?，F場考察結束后，每位學生要撰寫野外考察報告。

（三）自選報告教學模式

自選報告教學是在教師授課結束后，學生針對應用生態學的前沿、熱點問題或感興趣的案例，提出自己的觀點和見解。自選題目報告環節，學生積極主動，選題也比較新穎。學生報告舉例：（1）2016級本科生嚴文君的報告題目為“海綿城市理念在城市公園建設中的應用”，介紹了城市能夠像海綿一樣，在適應環境變化和應對自然災害等方面具有良好的“彈性”，下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時“釋放”貯存的水并加以利用。此外，學生創造性地提出展望，由于我國地理氣候差異較大，城市發展狀況也不同，目前國內就“海綿城市”建設并未制定完善統一的標準，因此“海綿城市”的建設不能一蹴而就，對于不同城市、不同條件及雨洪狀況應采取不同的對策，這方面還需要廣大學者與專家的深入研究。目前我國還未形成完善的城市雨水相關法律法規，城市建設中也沒有相應的雨水管理標準，使得城市處于一個高消耗、高破壞的狀態，與低碳、生態的城市建設相違背。因此，除了完善法律法規，還需促進公眾參與教育，提高公眾對雨水資源的保護與利用意識。廣大城市建設者的思路也需要轉變，如何將綠色海綿與城市建設相結合是需要我們共同面對和解決的一個重大課題。（2）2016級本科生楊絲雨的報告題目為“生態農業”，介紹了我國于1981年首次提出的生態農業概念，它不同于西方的生態農業，不是發達國家生態農業的簡單引入，而有其深厚、古老的農業傳統背景與基礎。中國生態農業是以生態學原理和生態經濟規律在系統科學的思想和方法指導下，以生態、經濟、社會三大效益的協調統一為目標，融現代科學技術與傳統農業技術精華于一體，具有生態、經濟良性循環及可持續發展的綜合農業體系。農戶利用蜜蜂采蜜和傳授花粉的優勢，將果樹栽培與養蜂結合起來，以及稻田養魚、魚稻共生等都可以在生產和經濟上起到互補的作用[8]。除此之外，還有關于“生態校園”“生態護坡”“可食用景觀”“生態河道處理”“生態工業園”“生態浮島”等報告。這種教學模式不僅提升了學生的自學能力，還通過上臺演講提高了學生的心理素質，以此形成師生間的良性互動。

三、考核模式

“應用生態學”課程對學生的基礎知識、分析能力、專業素質進行了綜合考核，成績評定方式為筆試成績占考核成績的50%，平時成績占考核成績的50%（野外考察報告占考核成績的20%，自選題目報告占考核成績的20%，上課出勤率占考核成績的10%）。評分標準為：系統掌握土壤學和土壤生態學的基本概念、基本原理和前沿研究熱點，理解有關應用生態學在生命科學、生態學、環境科學和地理科學等學科中應用的基本思想;能夠熟練運用生態學和其他學科的理論和手段，從各種時空尺度把握生態現象和生態過程，解決在氣候變化和生物地球化學、保護生物學、生態毒理學與污染生態學等領域遇到的生態環境問題;學生生態文化素養較高，且熱愛祖國、獻身科學、嚴謹治學、艱苦奮斗、勇于創新;能夠熟練運用應用生態學的概念和原理思考與之相關的科學問題，具有獨立思考和自主學習解決科學問題的能力。將學生平時成績與期末考試成績加權計算后作為學生課程考核的最終成績。這種考核模式不會只通過筆試成績評判學生對該課程的掌握情況，能夠更真實、更全面地反映和評價學生的學業水平。具體考核方式如下。

筆試成績。筆試考試為閉卷考試，名詞解釋占總分的30%，簡答題占總分的30%，這兩項主要考查學生對基本概念、基本原理及知識點之間的相互銜接的掌握程度;論述題占總分的40%，主要考查學生利用所學生態學知識解釋、分析社會生產實踐、環境保護等案例，主要考查學生對基礎知識的掌握情況及利用所學知識分析實際問題的能力。

平時成績。平時成績包括野外考察報告、自選題目報告及出勤率。（1）野外考察報告的考核由授課人對學生撰寫的報告進行評分，報告內容包括如何運用生態學原理解決農業生產、生活及科學研究中的一些問題，可以反映出學生獨立思考的能力。（2）自選題目報告考核是授課人根據學生選題、演講的應變能力及師生之間的互動給予成績。這種方式不僅鍛煉了學生查找文獻、自主學習的能力，而且考查了學生對應用生態學理論和實踐知識是否有深刻的理解。（3）考查出勤率是規范學生行為的重要舉措之一，學生只有上課時充分掌握理論知識，才能將其應用到實踐中，同時可以讓學生養成好的學習習慣。

四、教學改革的成效和反思

課程教學改革是一項系統工程?！皯蒙鷳B學”是一門交叉學科，且應用性很強。授課人在教學內容、教學手段及考試模式等方面嘗試做了一些教學改革，取得了較好的效果。該課程是東北師范大學生物科學專業重要的支撐課程。生物科學專業已通過教育部師范類專業第三級認證，這是全國首批通過師范類專業第三級認證的理科專業。課程改革激發了學生的科研興趣，在選修該課程的學生中，有40%的學生繼續深造攻讀碩士和博士學位。

授課教師在授課過程中也注意到該課程對自身的要求相對較高，不僅需要豐富的理論知識和實踐經驗，而且要引導學生拓寬視野，逐步形成知識體系。因此，作為授課教師要提高自身的業務素質，做到不斷探索、不斷實踐、不斷總結掌握學科前沿和最新科研動態，以先進的教育理念及較強的教學能力培養出能夠為社會發展做出貢獻的創新型生態學人才。

參考文獻

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