“應(yīng)用生態(tài)學(xué)”教學(xué)改革的探討與實踐

史寶庫 張濤 孫偉

[摘 要] “應(yīng)用生態(tài)學(xué)”課程可以滿足國家對具有高水平生態(tài)學(xué)理論和實踐素養(yǎng)的創(chuàng)新型人才的需求。以東北師范大學(xué)生物科學(xué)和生物技術(shù)專業(yè)開設(shè)的“應(yīng)用生態(tài)學(xué)”課程為例，介紹了該課程教學(xué)改革的主要措施，包括綜合運用傳統(tǒng)教學(xué)、現(xiàn)場教學(xué)及自選題目報告三種教學(xué)模式。通過教學(xué)改革，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)和科研興趣，提高了學(xué)生綜合運用知識的能力，培養(yǎng)出能夠為社會發(fā)展做出貢獻的創(chuàng)新型生態(tài)學(xué)人才。此研究也可為國內(nèi)其他高校“應(yīng)用生態(tài)學(xué)”課程的設(shè)計和改革提供參考和借鑒。

[關(guān)鍵詞] 應(yīng)用生態(tài)學(xué);教學(xué)改革;考核模式;生態(tài)文明

[基金項目] 2020年度吉林省教育廳吉林省高等教育教學(xué)改革研究課題“基于MOOC環(huán)境的生態(tài)學(xué)混合式教學(xué)模式構(gòu)建的理論與實踐”（JG2020015）;2020年度東北師范大學(xué)本科教學(xué)改革課題“‘生態(tài)學(xué)課程思政建設(shè)探索與實踐’和‘基于生態(tài)文明素質(zhì)培養(yǎng)的應(yīng)用生態(tài)學(xué)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(xué)副教授，主要從事全球變化生態(tài)學(xué)研究;孫 偉（1976—），男，吉林長春人，博士，東北師范大學(xué)教授（通信作者），主要從事全球變化生態(tài)學(xué)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(yīng)用生態(tài)學(xué)是研究協(xié)調(diào)人類與生物圈之間關(guān)系和協(xié)調(diào)此種復(fù)雜關(guān)系以達到和諧發(fā)展目的的科學(xué)，其核心內(nèi)容是解決資源可持續(xù)利用問題、生態(tài)破壞問題和環(huán)境污染問題[1，2]。“應(yīng)用生態(tài)學(xué)”課程教學(xué)體系具有突出的應(yīng)用屬性，主要包括農(nóng)業(yè)生態(tài)、森林生態(tài)、草地生態(tài)、城市生態(tài)和污染生態(tài)等反映應(yīng)用生態(tài)學(xué)學(xué)科發(fā)展的核心理論[3，4]。該課程是東北師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院針對生物科學(xué)和生物技術(shù)專業(yè)三年級本科生開設(shè)的一門專業(yè)選修課，是生態(tài)學(xué)知識理論聯(lián)系實踐的一門重要課程，其授課內(nèi)容涉及的交叉學(xué)科多、知識抽象、應(yīng)用性強。

隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，生態(tài)環(huán)境日益成為人們關(guān)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(yīng)自然、保護自然，契合了“應(yīng)用生態(tài)學(xué)”課程的教學(xué)意義。新時代，黨和國家對生態(tài)文明建設(shè)極其重視，社會對能夠?qū)⑸鷳B(tài)學(xué)理論運用到實踐中的專業(yè)人才的需求也隨之增大。通過課程改革更好地激發(fā)生物科學(xué)和生物技術(shù)專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，拓展專業(yè)課程內(nèi)容的廣度和深度，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和實踐創(chuàng)新能力。

“應(yīng)用生態(tài)學(xué)”課程改革的總體目標為：（1）使學(xué)生系統(tǒng)掌握土壤學(xué)和土壤生態(tài)學(xué)的基本概念、基本原理和前沿研究熱點，理解有關(guān)應(yīng)用生態(tài)學(xué)在生命科學(xué)、生態(tài)學(xué)、環(huán)境科學(xué)和地理科學(xué)等學(xué)科中應(yīng)用的基本思想。（2）能夠融合生態(tài)學(xué)和其他學(xué)科的理論和手段，從各種時空尺度把握生態(tài)現(xiàn)象和生態(tài)過程，解決在氣候變化和生物地球化學(xué)、保護生物學(xué)、生態(tài)毒理學(xué)與污染生態(tài)學(xué)等領(lǐng)域遇到的生態(tài)環(huán)境問題。（3）培養(yǎng)學(xué)生的生態(tài)文化素養(yǎng)，培養(yǎng)其熱愛祖國、獻身科學(xué)、嚴謹治學(xué)、艱苦奮斗、勇于創(chuàng)新[5]的精神。（4）能夠運用應(yīng)用生態(tài)學(xué)的概念和原理思考與之相關(guān)的科學(xué)問題，具有獨立思考和自主學(xué)習(xí)并解決科學(xué)問題的能力。課程對傳統(tǒng)授課教學(xué)模式、現(xiàn)場考察教學(xué)模式和自選題目報告教學(xué)模式進行了積極的探索。注重培育、滿足國家對生態(tài)學(xué)教育的發(fā)展需求，促進學(xué)生德智體美勞的全面發(fā)展，培養(yǎng)具有高尚師德修養(yǎng)和生態(tài)學(xué)理論素養(yǎng)的高水平人才。最終通過建立科學(xué)合理的學(xué)業(yè)考核模式，對學(xué)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(xué)模式改革

（一）傳統(tǒng)教學(xué)模式

傳統(tǒng)教學(xué)模式，即以教師為中心的系統(tǒng)授課，學(xué)生對授課內(nèi)容加以消化理解，然后鞏固運用[6，7]。此模式以教師為主導(dǎo)，在教學(xué)中最為常見。采用此模式對課程的原理性和基礎(chǔ)性知識進行講授，既可以大幅節(jié)省教學(xué)時間，又可以通過教師提綱挈領(lǐng)的授課使學(xué)生快速掌握知識脈絡(luò)。具體教學(xué)大綱包括應(yīng)用生態(tài)學(xué)緒論（2課時）、應(yīng)用生態(tài)學(xué)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(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)（2課時）、農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)案例分析（2課時）、林業(yè)生態(tài)學(xué)（2課時）、林業(yè)生態(tài)學(xué)案例分析（2課時）、草地生態(tài)學(xué)及案例分析（2課時）、濕地及水域生態(tài)學(xué)及案例分析（2課時）、景觀生態(tài)學(xué)（2課時）、景觀生態(tài)學(xué)在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用（2課時）、恢復(fù)生態(tài)學(xué)及案例分析（4課時）、城市生態(tài)學(xué)及案例分析（2課時）、課程總結(jié)回顧和答疑（2課時）。此外，為了拓展課程基礎(chǔ)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(xué)習(xí)模式。例如，在講授生物與環(huán)境的相互作用時，教師會在下課前提出“植物與環(huán)境因子密切相關(guān)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(xué)生在課堂學(xué)習(xí)結(jié)束后自主查閱相關(guān)文獻，然后在下節(jié)課上課前的10分鐘組織討論，幫助學(xué)生加深理解。通過啟發(fā)式教學(xué)，使學(xué)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(xiàn)場教學(xué)模式

現(xiàn)場教學(xué)主要是實地考察生態(tài)學(xué)原理如何在生產(chǎn)實踐及環(huán)境保護中應(yīng)用，以深入理解“應(yīng)用生態(tài)學(xué)”課程的內(nèi)涵。這種教學(xué)模式能夠更好地讓學(xué)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(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測研究站，該研究站是東北師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院的主要研究基地，擁有自主產(chǎn)權(quán)試驗農(nóng)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(tài)學(xué)和草學(xué)學(xué)科奠基者祝廷成教授和李建東教授于1980年創(chuàng)建，是我國最早開展草地生態(tài)系統(tǒng)觀測研究的野外站之一。歷經(jīng)40年的建設(shè)發(fā)展，經(jīng)過兩代人的傳承與創(chuàng)新，野外站已成為我校生態(tài)學(xué)、草學(xué)、環(huán)境科學(xué)與工程、生物學(xué)等多個學(xué)科建設(shè)發(fā)展的重要載體和科研平臺。依托該野外站，生態(tài)學(xué)和草學(xué)學(xué)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(xué)問題，以及退化草地恢復(fù)與草地精準管理等草牧業(yè)發(fā)展的行業(yè)關(guān)鍵技術(shù)，在草地生態(tài)學(xué)研究領(lǐng)域不斷獲得重要理論進展和技術(shù)突破，累計在PNAS、Ecology、Plant Physiology等期刊發(fā)表系列研究論文1100余篇;累計培養(yǎng)高層次創(chuàng)新人才672人，多人成長為我國生態(tài)學(xué)和草學(xué)研究領(lǐng)域的領(lǐng)軍人才和學(xué)術(shù)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(gòu)開展長期合作研究。吉林松嫩草地生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測研究站通過持續(xù)監(jiān)測草地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能，培育抗逆牧草品種，研發(fā)退化草地恢復(fù)技術(shù)，探索草牧業(yè)新模式，服務(wù)國家生態(tài)文明建設(shè)和區(qū)域生態(tài)安全，為東北地區(qū)振興和經(jīng)濟社會的發(fā)展提供科技支撐。教師現(xiàn)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(tài)功能的影響、氮沉降背景下草地枯落物生態(tài)功能、草地生產(chǎn)力和功能對全球變化及土壤利用的響應(yīng)、鹽堿化和退化草地恢復(fù)過程與機理等生態(tài)學(xué)實驗，讓學(xué)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(fā)電廠，通過實地考察使學(xué)生了解農(nóng)戶處理秸稈的主要方式以及所帶來的環(huán)境問題;了解利用秸稈進行生物質(zhì)發(fā)電的技術(shù)及原理，以及利用過程中存在的問題和帶來的生態(tài)效益及經(jīng)濟效益;結(jié)合其他秸稈利用技術(shù)手段，思考如何最大化實現(xiàn)秸稈利用，并緩解環(huán)境問題。現(xiàn)場考察結(jié)束后，每位學(xué)生要撰寫野外考察報告。

（三）自選報告教學(xué)模式

自選報告教學(xué)是在教師授課結(jié)束后，學(xué)生針對應(yīng)用生態(tài)學(xué)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(huán)節(jié)，學(xué)生積極主動，選題也比較新穎。學(xué)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(shè)中的應(yīng)用”，介紹了城市能夠像海綿一樣，在適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對自然災(zāi)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(xué)生創(chuàng)造性地提出展望，由于我國地理氣候差異較大，城市發(fā)展狀況也不同，目前國內(nèi)就“海綿城市”建設(shè)并未制定完善統(tǒng)一的標準，因此“海綿城市”的建設(shè)不能一蹴而就，對于不同城市、不同條件及雨洪狀況應(yīng)采取不同的對策，這方面還需要廣大學(xué)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(guān)法律法規(guī)，城市建設(shè)中也沒有相應(yīng)的雨水管理標準，使得城市處于一個高消耗、高破壞的狀態(tài)，與低碳、生態(tài)的城市建設(shè)相違背。因此，除了完善法律法規(guī)，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(shè)者的思路也需要轉(zhuǎn)變，如何將綠色海綿與城市建設(shè)相結(jié)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(tài)農(nóng)業(yè)”，介紹了我國于1981年首次提出的生態(tài)農(nóng)業(yè)概念，它不同于西方的生態(tài)農(nóng)業(yè)，不是發(fā)達國家生態(tài)農(nóng)業(yè)的簡單引入，而有其深厚、古老的農(nóng)業(yè)傳統(tǒng)背景與基礎(chǔ)。中國生態(tài)農(nóng)業(yè)是以生態(tài)學(xué)原理和生態(tài)經(jīng)濟規(guī)律在系統(tǒng)科學(xué)的思想和方法指導(dǎo)下，以生態(tài)、經(jīng)濟、社會三大效益的協(xié)調(diào)統(tǒng)一為目標，融現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)技術(shù)精華于一體，具有生態(tài)、經(jīng)濟良性循環(huán)及可持續(xù)發(fā)展的綜合農(nóng)業(yè)體系。農(nóng)戶利用蜜蜂采蜜和傳授花粉的優(yōu)勢，將果樹栽培與養(yǎng)蜂結(jié)合起來，以及稻田養(yǎng)魚、魚稻共生等都可以在生產(chǎn)和經(jīng)濟上起到互補的作用[8]。除此之外，還有關(guān)于“生態(tài)校園”“生態(tài)護坡”“可食用景觀”“生態(tài)河道處理”“生態(tài)工業(yè)園”“生態(tài)浮島”等報告。這種教學(xué)模式不僅提升了學(xué)生的自學(xué)能力，還通過上臺演講提高了學(xué)生的心理素質(zhì)，以此形成師生間的良性互動。

三、考核模式

“應(yīng)用生態(tài)學(xué)”課程對學(xué)生的基礎(chǔ)知識、分析能力、專業(yè)素質(zhì)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(tǒng)掌握土壤學(xué)和土壤生態(tài)學(xué)的基本概念、基本原理和前沿研究熱點，理解有關(guān)應(yīng)用生態(tài)學(xué)在生命科學(xué)、生態(tài)學(xué)、環(huán)境科學(xué)和地理科學(xué)等學(xué)科中應(yīng)用的基本思想;能夠熟練運用生態(tài)學(xué)和其他學(xué)科的理論和手段，從各種時空尺度把握生態(tài)現(xiàn)象和生態(tài)過程，解決在氣候變化和生物地球化學(xué)、保護生物學(xué)、生態(tài)毒理學(xué)與污染生態(tài)學(xué)等領(lǐng)域遇到的生態(tài)環(huán)境問題;學(xué)生生態(tài)文化素養(yǎng)較高，且熱愛祖國、獻身科學(xué)、嚴謹治學(xué)、艱苦奮斗、勇于創(chuàng)新;能夠熟練運用應(yīng)用生態(tài)學(xué)的概念和原理思考與之相關(guān)的科學(xué)問題，具有獨立思考和自主學(xué)習(xí)解決科學(xué)問題的能力。將學(xué)生平時成績與期末考試成績加權(quán)計算后作為學(xué)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(xué)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(xué)生的學(xué)業(yè)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(xué)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(xué)生利用所學(xué)生態(tài)學(xué)知識解釋、分析社會生產(chǎn)實踐、環(huán)境保護等案例，主要考查學(xué)生對基礎(chǔ)知識的掌握情況及利用所學(xué)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(xué)生撰寫的報告進行評分，報告內(nèi)容包括如何運用生態(tài)學(xué)原理解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活及科學(xué)研究中的一些問題，可以反映出學(xué)生獨立思考的能力。（2）自選題目報告考核是授課人根據(jù)學(xué)生選題、演講的應(yīng)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(xué)生查找文獻、自主學(xué)習(xí)的能力，而且考查了學(xué)生對應(yīng)用生態(tài)學(xué)理論和實踐知識是否有深刻的理解。（3）考查出勤率是規(guī)范學(xué)生行為的重要舉措之一，學(xué)生只有上課時充分掌握理論知識，才能將其應(yīng)用到實踐中，同時可以讓學(xué)生養(yǎng)成好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。

四、教學(xué)改革的成效和反思

課程教學(xué)改革是一項系統(tǒng)工程。“應(yīng)用生態(tài)學(xué)”是一門交叉學(xué)科，且應(yīng)用性很強。授課人在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段及考試模式等方面嘗試做了一些教學(xué)改革，取得了較好的效果。該課程是東北師范大學(xué)生物科學(xué)專業(yè)重要的支撐課程。生物科學(xué)專業(yè)已通過教育部師范類專業(yè)第三級認證，這是全國首批通過師范類專業(yè)第三級認證的理科專業(yè)。課程改革激發(fā)了學(xué)生的科研興趣，在選修該課程的學(xué)生中，有40%的學(xué)生繼續(xù)深造攻讀碩士和博士學(xué)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(jīng)驗，而且要引導(dǎo)學(xué)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(yè)務(wù)素質(zhì)，做到不斷探索、不斷實踐、不斷總結(jié)掌握學(xué)科前沿和最新科研動態(tài)，以先進的教育理念及較強的教學(xué)能力培養(yǎng)出能夠為社會發(fā)展做出貢獻的創(chuàng)新型生態(tài)學(xué)人才。

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