全球變化生態學研究生課程教學改革探索

張春輝

（青海大學 a.生態環境工程學院；b.省部共建三江源生態與高原農牧業國家重點實驗室，青海 西寧 810016）

引言

全球變化生態學又稱全球生態學、生物圈生態學，是在全球尺度上，研究全球變化的生態過程、生態關系、生態機制、生態后果及生態對策的科學。全球變化生態學是一門結合宏觀生態學、空間生態學、氣候變化生物學、保護生物學、生態系統生態學、可持續發展生態學、大氣科學、地球科學的交叉學科，研究全球變化對自然系統影響的科學，重點在于了解人類誘發的全球變化的未來影響，其內容具有綜合性、宏觀性、戰略性、實用性等特點。因此，該門課程已成為高校生態學專業研究生的核心專業課程，為學生進一步學習現代生態學和從事專業研究打下堅實基礎。

全球變化（全球變暖、降水格局變化、海洋酸化、極端氣候等）事件頻發嚴重影響著人類社會的生態安全和經濟發展，已經成為人類社會發展的大背景。全球變化生態學的發展關系到青海省的核心價值、國家的核心利益和人類命運共同體的建立。例如全球變化生態學的相關成果是制定符合我國國情的碳排放標準的基礎，也是我國與其他國家和組織進行碳排放談判的基礎。青藏高原是全球氣候變化的敏感區和脆弱區，因而認識青藏高原的全球變化生態學規律是實現青海省核心價值“青海最大的價值在生態、最大的責任在生態、最大的潛力也在生態”的基礎之一。青海大學（以下簡稱青大）的一流建設學科是生態學，其中的全球變化生態學的建設和發展是其中核心內容之一。因而，青大有責任也有義務為國家培養一批立足青藏高原，并從青藏高原面向世界的具備全球變化生態學知識和視野的優秀畢業生。

目前，全球變化生態學教學中存在諸多問題。例如，體系不夠完善，沒有專業的教材，該領域的最新研究成果無法同步反映；概念性知識點偏多、重點知識不夠突出；對于相關交叉學科內容的介紹不足，不利于學生形成相對完整的知識體系；教學方法單一，新技術沒有及時應用；講授式教學為主要教學方式，缺乏師生互動；重理論講授而輕應用鍛煉，同時缺少典型實例講解，學生學習興趣不高；實驗課涉及的學科和研究領域較多，缺乏系統的實驗教程和體系；教學過程中讓研究生處于簡單被動學習的狀態，且在一定程度上限制了教學手段、方法的選擇；缺乏有效的考核評價機制。針對這些問題，筆者從教學內容、教學方法、實驗教學和考核機制等四個方面進行探究，為提高生態學專業研究生教學質量和培養水平提供參考。

一、優化教學內容，更新最新科研成果

（一）教學大綱的修訂

根據生態學專業人才的培養需求及針對研究生的專業要求，對我校全球變化生態學研究生教學大綱進行修訂。大綱修訂后充分突出全球變化生態學的重點與難點；明確生態學基礎理論知識在全球變化生態學中的地位；確定全球變化生態學在生態學研究中的作用和地位；重點講授全球變化生態學學科內涵、全球變化的特點和成因、全球變化生態學的研究方式和方法、全球變化下的物種多樣性和自然保育、生態系統（包括碳循環）對全球變化的響應及適應性對策等核心內容。教學大綱修訂后在內容上主要體現全球變化生態學的前沿性、基礎性和實用性，有利于研究生了解全球變化生態學最新研究成果和發展趨勢，融會貫通全球變化生態學基礎理論知識，掌握全球變化生態學實用技術，有助于研究生將全球變化生態學知識和技術應用于解決全球變化研究的實際問題。

（二）教學內容的完善

根據本專業研究生的專業特點，補充專題教學內容。全球變化生態學為前瞻學科，具有分支眾多且發展迅速，新理論和新概念不斷提出等特點。針對這一特點，我們會把國際最新的研究成果、理論和概念融入課堂，并注意介紹國內的特別是青藏高原相關的研究成果。及時補充全球變化相關國際協議、談判和研究計劃的進展情況，培養學生的國家意識和全球視野。通過閱讀國內外專業期刊文獻讓研究生了解全球變化生態學最新的研究進展和方向，并進行相關的專題討論，不但能培養研究生探索科學前沿問題的能力，還能提高其閱讀總結能力及學術論文的撰寫能力。通過精選閱讀、專題補充，既能讓研究生鞏固專業知識又能開闊科研視野，從而達到激發學生的科研熱情、提升研究生學術研究綜合素質和創新能力的目的。另外，針對全球變化生態學宏觀與微觀相互交叉、多學科相互滲透的特點，增加相關交叉學科（例如大氣科學、空間生態學和可持續發展生態學）關鍵知識點的講授，使研究生形成系統且完整的學科體系。

（三）講授典型實例，提高學生學習興趣

1.通過介紹青藏高原全球變化生態學研究中的典型案例，分析青藏高原高寒生態系統在全球變化背景下的研究現狀，總結全球變化背景下青藏高原生態學研究的內容，方法，以及一些最新成果。引導學生總結青藏高原是全球氣候變化的敏感區和脆弱區的原因，進而認識青藏高原的全球變化生態學規律是實現青海省核心價值“青海最大的價值在生態、最大的責任在生態、最大的潛力也在生態”的基礎。充分激發研究生學習的使命感和責任感，有助于研究生深入理解和掌握全球變化生態學理論知識，掌握最新的研究方法和技術，從而達到理想的學習效果。

2.在目前新冠病毒全球流行的背景下，在全球變化生態學中加入全球變化背景下的微生物（包括病原微生物動態）的相關章節，介紹流行病預測模型（例如蘭州大學的新冠肺炎疫情全球預測系統），培養學生從全球變化生態學的角度理解和分析微生物流行病動態。

3.全球變化生態學的相關成果是制定符合我國國情的碳排放標準的基礎，也是我國“雙碳”目標實現的重要理論基礎。介紹碳排放標準評價內容和參考標準，詳細講授碳排放方案及其評價，通過案例分析讓研究生了解目前我國碳排放標準、現狀，以及存在的主要問題。

4.介紹聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）、世界氣候研究計劃（WCRP）、國際生物多樣性計劃（DIVERSITAS）等國際組織和計劃，使學生了解這些組織和計劃的工作進展和現存問題，以及國際社會對遏制全球變化所做的努力。

二、改革教學方法，應用新的教學技術

（一）線上線下混合式教學模式

在后疫情時代和“互聯網+”時代，線上線下混合式教學模式變得普及和實用。線下教學重視多媒體教學以及教師和學生之間面對面的交流互動，使用多媒體技術和板書相結合合理設計教學內容。全球變化生態學中有關基礎生態學內容多且知識面廣，采用多媒體教學技術總結基礎生態學的重點與難點，并將一些全球變化過程進行模擬演示，加深研究生對全球變化過程和結果的理解具有重要意義。

線上教學具有教學地點和時間靈活、教學內容信息量大、師生互動討論快捷等特點。充分利用網絡課堂教學（如慕課、雨課堂、騰訊會議等），將全球變化生態學中全球變化過程、全球變化現狀、全球變化未來發展趨勢等內容通過網絡課堂進行教學，可以實時在線上傳教學內容、發布討論主題、布置作業和課堂小測試等，使得全球變化生態學枯燥教學內容變得生動有趣。另外，邀請中外生態學者進行全球變化生態學線上講座和互動，將會開闊研究生的視野和激發研究興趣。

（二）加強師生溝通，提高學生對該學科和課程的認識

打破傳統以教師講授為主的傳統教學方式，轉變為教師問題引導、師生之間及學生之間討論互動的教學方式。這一教學方式中，教師和每一學生都是中心，教師以專業知識引導師生之間以及學生之間的討論，使課堂每一個人都成為主角。提出科學問題的能力是國內外研究生的主要差距之一。從近代科技的發展來看，關鍵問題的提出是科技發展的原動力之一。因而，本課程不僅要重視教師的問題引導，還要格外重視引導學生發現問題和提出問題。多引入和剖析研究案例，加快學生從“本科生”到“研究生”的角色轉換。引入云班課等網絡移動教學工具和應用翻轉課堂、探究性學習等新的教學方法，改變傳統教學模式和方式，增強教師和學生溝通，提高學生參與性，增加教學的效率和趣味性。

三、完善實驗教學，提高學生的探索能力和應用能力

現在的全球變化生態學普遍沒有形成系統的實驗教學體系。全球變化生態學實驗教學應該包括室內實驗、野外實驗和模擬實驗等三部分，涵蓋了地球科學、生物學、大氣科學和信息科學等多方面的專業知識和研究領域，以及從微觀到宏觀的寬廣的研究尺度。因而，系統地開展相關實驗教學難度比較大。室內實驗可以通過室內培養箱開展動植物生長發育響應增溫、干旱和CO升高的實驗。野外實驗需要場地和特殊器材（例如紅外增溫裝置、遮雨和增雨裝置、自由空氣中增加CO濃度的裝置），相對比較難以進行而且費用比較大，可以通過兩個方面來解決。一方面，利用學校周邊的生態學野外臺站的全球變化生態實驗平臺，以參觀的形式，讓學生了解大型全球變化生態學野外實驗。另一方面，利用校園的場地，架設一些簡易的實驗裝置（例如開頂箱），讓學生進行實際操作。模擬實驗需要涉及多方面的大型軟件和平臺（例如Arcgis），對于教師教學和學生學習都是很大的挑戰，可以開展一些相對簡單但又很重要的內容，例如基于MXENT和Arcgis預測全球增溫情景下的物種分布變化。

四、健全考核評價機制，注重學生綜合素質和創新能力的培養

有效的考核評價機制是提高全球變化生態學教學質量的重要手段，建立健全完善的考核評價機制能反映研究生的理論知識掌握程度以及科研工作的能力?？己嗽u價注重過程化評價，其占比不少于總成績的60%。過程化評價包括上課情況、專題討論情況、實驗設計和實驗報告、論文寫作考核等。上課情況通過課堂表現和上課紀律等來評價。專題討論情況通過參與專題討論的積極性以及深入程度和思維敏捷性等進行評價。實驗設計和實驗報告部分主要考查試驗設計的可行性和創新性以及對理論知識的理解和運用能力，同時也考查研究生發現和解決科學問題的能力、動手操作能力和創新思維能力及對實驗結果的分析和總結能力。論文寫作考查研究生文獻閱讀和總結能力，以及學術論文寫作的思維和邏輯能力。通過過程化評價和理論考試相結合的方式，綜合評價研究生的綜合素質和創新能力。

結語

目前，在全球變化的背景下，生態學的研究成果、思想和理念越來越受到重視和關注。全球變化生態學是我校生態學專業針對研究生而開設一門專業基礎課，其教學任務是掌握全球變化生態學學科內涵、全球變化的特點和成因、全球變化生態學的研究方式和方法、全球變化下的物種多樣性和自然保育、生態系統（包括碳循環）對全球變化的響應及適應性對策等核心內容，牢牢把握全球變化生態學的理論、理念和發展方向，從而全面提高生態學專業研究生的綜合科研素質、創新能力和視野。全球變化生態學課程教學改革是一個復雜的系統工作，包括教學內容的優化與及時更新、課程教學方法和技術的改革、實踐和案例教學的不斷積累，以及考核方式的同步完善和創新，需要教育工作者在實踐中不斷地探索和創新。