學術型人才培養模式下“環境生態學”教學改革探析

摘要：學術型人才對于推動科技創新和提升國家“軟實力”至關重要。然而，在目前的大學本科教育中，本科生的學術和科研能力培養存在嚴重不足。對“環境生態學”課程而言，學生普遍缺乏科研探索與創新能力，無法運用生態學理論解決復雜環境問題。因此，本文提出了在學術型人才培養模式下對“環境生態學”教學進行改革的建議，包括教學理念、方法和課程考核評價等方面的改進，以培養學生的科研和創新能力，促進本科學術型人才的培養。

關鍵詞：學術型人才；環境生態學；教學改革；教學理念；教學方法

學術型人才是推動科技創新和提升國家“軟實力”的重要力量［1］。國家對本科學術型人才的培養高度重視，2023年，國家自然科學基金委員會在北京等地舉行了首屆“國家自然科學基金青年學生基礎研究項目”評審會議，對北京大學等八所試點高校的優秀本科生申請人進行了面試考察。這一舉措旨在培養具有創新思維和科學研究激情的本科學術型人才，推動我國科技創新，提升國家的科技實力和國際影響力。實際上，培養本科學術型人才不僅是我國教育工作的戰略任務，也是高校的基本職責之一。然而，在目前大學本科教育中，本科生的學術和科研能力的培養一直存在嚴重不足［2］。大學本科階段的培養更加注重學生對各種應用技能的掌握，而對于學術和科研創新能力的培養卻未得到充分重視［3］。

在“環境生態學”教學工作中，筆者發現學生普遍缺乏科研探索與創新能力，無法運用生態學理論與知識解決復雜環境問題。“環境生態學”作為隨著環境問題興起的學科，以利用生態學理論解決環境問題為目標，具有鮮明的綜合性和創新性特征［45］。因此，“環境生態學”課程的設置不僅應該教授學生基礎的生態學理論知識，更重要的是培養學生的科研、創新與實踐能力。然而，目前大部分本科的“環境生態學”課程仍然停留在傳統的理論教學模式上，缺乏實踐和科研環節的有效融入，難以適應學術型人才的培養要求。

為此，在學術型人才培養模式的背景下，本文針對“環境生態學”傳統教學中學生普遍缺乏科研探索與創新能力等問題，從教學理念、方法和課程考核評價等方面展開教學改革探索，以培養學生的科研和創新能力，從而達到本科學術型人才培養的要求。

一、教學理念改革

培養學生的科研與創新能力需要改革教學理念，教師不再處于教學的中心位置。這一轉變的關鍵在于教師的角色轉變，教師應該從知識的傳授者變成學生的引導者和指導者，激發學生自主學習的興趣和能力。以下是一些改革教學理念的方法：

（一）倡導探究式學習

探究式學習模式是以學生為中心、教師為主導的教學方式［6］。教師鼓勵學生主動提出問題、尋找答案，并通過實踐和實驗進行驗證和總結。這樣的學習方式能夠激發學生的好奇心和探索欲望，從而發展他們的創新思維。例如，設置一個通過實地考察來研究城市生態系統健康狀況的實踐活動。學生可以選擇一個城市或者城市的特定區域，例如公園、濕地或者河流，然后進行一系列的調查。首先，學生可以收集該地區環境的基礎信息，包括氣候數據、土壤狀況、植被種類和動物物種，利用現代科技工具如氣象站、GPS和無人機來收集和分析這些數據。其次，學生可以進行實地考察，觀察和記錄所選地區的生物多樣性和生態系統的特征。他們可以記錄不同植物和動物的種類和數量，觀察它們之間的相互作用，以及它們對環境的適應能力。學生還可以調查該地區的污染狀況和人類活動對生態系統的影響，收集關于該地區的污染源、廢物處理和人類活動的數據，了解它們對環境質量的影響，并探究如何減少這些負面影響。最后，學生可以分析和總結他們的數據，并提出改進城市生態系統健康狀況的建議，例如，增加綠地覆蓋、改善廢物處理和推廣環保意識等。這樣的探究式學習活動可以幫助學生深入了解城市生態系統的復雜性，培養他們的觀察、數據收集和分析的能力。通過實踐和實地考察，學生可以親身體驗并理解環境生態學的概念和原理，培養他們的創新思維和問題解決能力，為學術型人才培養打下基礎。

（二）強調合作學習

通過小組合作學習，學生能夠在互相交流和合作的過程中提出創新性想法，共同解決問題，為他們今后的科研與創新工作打下基礎。例如，以團隊合作開展一個校園生態環境調研項目。學生可以選擇關于校園的一個具體的生態環境問題，如校園周邊的生態污染等，并與團隊共同研究和解決這個問題。團隊成員可以分工合作，每個人負責不同的任務。一位學生可以負責收集和分析校園生態污染的來源及其原因數據，另一位學生可以調查和評估可行的生態保護方法，還有一位學生可以研究和推廣相關的環保意識和行為。在合作學習中，學生可以通過小組會議、討論和合作研究來共同制訂解決方案。他們可以分享各自的研究成果和觀點，一起分析問題并提出可行的解決方案。通過合作，學生可以從彼此的經驗和知識中學習，并培養團隊合作和溝通能力。一旦解決方案確定，團隊可以與學校的管理者、教師和其他學生共同合作實施項目。學生可以組織推廣生態環境保護措施，或者提供環保教育和宣傳活動。通過這個項目，學生可以親身體驗到環境保護的重要性，并為改善校園環境做出實際貢獻。這樣的合作學習項目可以幫助學生培養團隊合作、問題解決和領導能力，通過與其他人合作，他們可以學會傾聽和尊重他人的觀點，學會有效地溝通和協商，從而集思廣益產生創新的思路和想法，提升彼此的學習與研究能力。

（三）提倡跨學科學習

將不同學科的知識和技能相結合，培養學生的綜合能力，即所謂的融通培養［7］。綜合能力和創新能力是相互促進和依賴的，綜合能力培養了學生跨學科的思維和能力，為他們的創新能力提供了基礎。在平常的教學過程中，適量引入數學、物理等其他學科的思維，讓學生能夠將不同學科的知識和思想融會貫通，形成更全面的學習成果，從而提高學生的創造力。例如，在講解種間競爭關系時，需要通過方程dN1/dt=r1N1［（1-N1/K1-αN2/K1）］和dN2/dt=r2N2［（1-N2/K2-βN1/K2）］，推導出兩個物種競爭的四種結果，即：當α＞K1/K2和β＞K2/K1，兩個物種都可能獲勝；當α＞K1/K2和β＜K2/K1，物種2獲勝；當α＜K1/K2和β＞K2/K1，物種1獲勝；當α＜K1/K2和β＜K2/K1，兩個種共存。如果單純通過公式推導，不僅枯燥乏味，學生也難以掌握。這時，我們可以將物理學中矢量和數學中的數形結合思想引入進來，通過“畫圖”的方法增強學生對該理論的理解。如圖1所示，我們完全可以將上述方程以矢量圖的形式表現出來，從而直觀地看出這四種結果。這種方法還可以應用于其他實踐活動，多嘗試這種跨學科的學習可以極大地提高學生的綜合思維和創新能力。

二、教學方法改革

改革教學方法是提升學生科研與創新能力的關鍵，其通過創造性的教育方式和多樣化的學習環境激發學生的思維和創造力，使其能夠積極主動地探索和應用知識。以下是一些改革教學方法的示例：

（一）啟發式教學

啟發式教學主張從交流中引發學生思考，從而得出結論［9］。教師可以通過提供一系列的問題和案例，激發學生的思考和創新能力。例如，在講解“食物鏈”的時候，可以先講述“貓與三葉草的故事”。這個故事源自歐洲的一個傳說，當地人相信當地三葉草數量多的時候，野貓的數量也會增加。然后，教師可以向學生提出這樣的問題：為什么貓的數量與三葉草的數量有相關性，它們是通過什么聯系的？這個問題將激發學生的興趣，并促使他們思考可能的答案。學生可以提出各種猜測，如是否與食物、棲息地或其他因素有關。教師可以鼓勵學生分享自己的答案，并對他們的回答進行點評。隨后，教師可以解釋貓與三葉草實際上是通過“食物鏈”聯系在一起的。具體來說，三葉草利用土蜂來傳粉，當地老鼠以土蜂的蜂窩為食，而老鼠又是野貓的獵物。接著，教師可以引導學生一步步推導出貓與三葉草之間的關系。通過這個案例的講解和思考，學生將了解到當三葉草數量增多時，土蜂的數量也會增加，這進而導致以土蜂窩為食的鼠類數量激增，最終導致野貓的數量增加（圖2）。通過這樣的啟發式教學，學生將不僅僅了解到了“食物鏈”的概念，更重要的是通過思考和推理，他們將能夠發現事物之間的相互聯系和影響，有利于學生科學思維和創新能力的培養。

（二）項目驅動教學

項目驅動學習就是通過設計一系列項目，把課程中的知識點巧妙地隱藏到項目中，讓學生在實際操作中學習和應用知識［10］。例如，組織學生進行生態學科研項目，讓他們親身體驗科學研究的過程，培養他們的科研能力。以“校園某處景觀水體富營養化現象調查項目”為例，該項目旨在通過學生的調查研究，全面分析該水體的富營養化狀況，并準確評估其污染程度，制定相應的生態修復方法。學生可以通過實地調查和數據收集，運用科學手段深入研究該水體的生態系統組成和基本功能。在調查過程中，要求學生重點關注水體初級生產的影響因素，如底泥沉積；N、P等養分輸入等，并結合物質循環和能量流動原理，深入分析和探討該處水體富營養化的主要原因。通過綜合考慮生態相互作用和環境變化，學生將獲得更全面的問題認知，并為后續的治理措施提供科學依據。基于充分的調查和分析結果，提出相應的生態治理策略，包括改善水體的水動力特性、減少外源營養物輸入、加強生物修復等措施。通過參與調查、開展數據分析和提出解決方案的過程，學生將獲得科學研究的實踐經驗，并培養批判性思維和解決實際問題的能力。這些能力不僅對他們的學術能力發展具有重要意義，也為他們成為未來環境保護和可持續發展的科學家和決策者打下堅實基礎。

（三）創新實踐教學

鼓勵學生進行創新實踐，提供機會讓學生從實際中發現問題、解決問題和創造新的知識。以“互聯網+”實踐活動為例，鼓勵學生進行分組合作開展創新實踐活動，以促進學生對生態學知識的學習和理解，同時培養他們的實踐能力和創新思維。例如，一種可能的“互聯網+”實踐活動是建立一個在線生態學社區平臺，該平臺可以為學生提供一個交流和分享生態學知識、經驗和觀察結果的空間。學生可以在平臺上創建個人賬戶，發布自己的觀察報告、研究成果或者關于生態保護的想法。其他學生可以在評論區進行討論和提出問題，從而促進知識的共享和交流。另外，該平臺還可以提供一系列在線課程和學習資源，以幫助學生深入學習生態學的理論知識，這些課程可以涵蓋生態系統的結構與功能、生物多樣性保護、可持續發展等方面的內容，學生可以通過在線視頻課程等方式進行學習。同時，平臺也可以提供在線測試和測評系統，幫助學生鞏固所學知識。為了增強學生的實踐能力，該平臺還可以組織一些在線實踐活動。比如，學生可以參與在線生態調查項目，利用平臺提供的工具和指導進行實地觀察和數據收集。學生可以記錄和上傳自己的觀察數據，并與其他學生進行數據分析和討論，這樣的實踐活動將幫助學生將理論知識應用到實際情境中，提升他們的實踐能力和科學思維。此外，平臺還可以鼓勵學生參與一些生態保護行動。例如，學生可以組織在線義工活動，參與城市清潔行動、植樹活動或者參觀當地的自然保護區。學生可以通過平臺發布和分享自己的參與經歷和心得體會，鼓勵更多的人加入生態保護的行動中。通過這樣的“互聯網+”實踐活動，學生將能夠充分利用互聯網技術的優勢，拓寬他們的學習和實踐渠道，他們將通過參與實踐活動，培養實踐能力、團隊合作精神和創新思維。

三、課程考核改革

改革課程考核是培養學生科研與創新能力的重要手段。傳統的考試模式注重學生對知識點的記憶和靈活運用，但對于培養學生的科研和創新能力來說，這種方式顯得有限，因此，改革課程考核的方式是必要的。以下是一些改革課程考核的方法：

（一）實踐成果評估

實踐成果評估是對創新思維和解決問題能力的考核。創新能力的核心是能夠提出新穎的觀點和解決問題的能力。通過評估實踐成果，可以評估學生是否能夠運用創新思維解決實際問題，并將其轉化為切實可行的成果。實踐成果的評估可以幫助發現學生的創新能力，包括他們對問題的洞察力、獨立思考能力、創造性思維和解決問題的能力。評估實踐成果還可以考核學生在創新過程和方法方面的能力。創新不僅僅是結果，更重要的是創新的過程和方法。通過評估實踐成果，可以看到學生在問題定義、信息搜集、方案設計、實施和反饋等方面的能力。這種能力的培養對于學生的創新能力的發展至關重要，因為創新是一個系統化的過程，需要有良好的方法和策略。通過這樣的評估，可以更全面地了解學生的創新能力，并為他們的創新能力的培養提供有效的反饋和指導。

（二）創新成果評估

評估學生在創新實踐中的成果，例如發明專利、創業項目和科技產品等，評估標準可以包括創新性、實用性和商業化潛力等。將創新成果評估納入環境生態學課程考核具有重要意義。一方面，創新成果評估要求學生對環境問題進行深入研究和分析，并提出創新的解決方案。通過這樣的考核方式，可以培養學生的創新意識和能力，激發他們的創造力和創新思維。另一方面，環境生態學課程通常包括理論知識和實踐技能的學習，而創新成果評估將學生的實踐能力融入考核中，學生需要實際操作和應用所學知識，從而培養實踐能力，提高解決環境問題的實際能力。通過將創新成果評估納入環境生態學課程考核，可以培養學生的創新意識和能力，強調實踐能力的培養，促進跨學科綜合能力的發展，培養團隊合作精神，提升對環境問題的認識和關注，這樣的考核方式將為學生的學習和職業發展提供更全面和有力的支持。

結語

“環境生態學”作為一門重要的專業基礎課，對學生的學術能力培養至關重要。改革教學理念、方法和課程考核是培養學生科研與創新能力的重要途徑。教學過程中以探究式學習、合作學習和跨學科學習等教學理念為指導，采用啟發式教學、項目驅動教學和創新實踐教學等教學方法，通過實踐成果評估和創新成果評估等新考核方式，可以激發學生的科研興趣，培養他們的學術思維和創新能力。在后續教學建設中，加強與實際問題的結合、跨學科教學和合作教學，以及探索新的考核方式，將有助于培養學生的創新思維和實踐能力，為本科學術型人才培養工作奠定堅實基礎。

參考文獻：

［1］關會娟，于笑寒，岳紅偉，等.地方高校材料本科學術型人才培養模式研究［J］.廣州化工，2021，49（13）：219220.

［2］張松彪，史芳芳.中美本科學術型人才培養模式比較分析［J］.現代商貿工業，2019，40（18）：5961.

［3］于博，植率.基于“問題導向”模式的本科學術型人才培育機制研究：以財經類院校本科生科研創新孵化平臺建設為例［J］.金融教育研究，2016，29（3）：7680.

［4］肖燁，黃志剛.新時代背景下環境生態學課程教學改革探析［J］.高教學刊，2022，8（11）：141144.

［5］曹晶瀟，陸素芬，齊國翠.應用型人才培養模式下淺析PBL教學法在環境生態學課程中的應用［J］.科技視界，2022（02）：1719.

［6］張敏哲，饒偉明，何啟強.基于探究式學習的健康教育教學實踐［J］.健康教育與健康促進，2022，17（05）：538540.

［7］沈悅青，劉繼安，章俊良，等.本科學術型拔尖人才培養過程要素及作用機理：基于上海交通大學“拔尖計劃”首屆畢業生的調查［J］.高等工程教育研究，2021（05）：106112.

［8］孫儒泳.動物生態學原理［M］.北京：北京師范大學出版社，2001.

［9］霍麗君.啟發式教學在統計學課程混合式教學中的實踐與探索：以A學院為例［J］.財會學習，2022（15）：141144.

［10］朱義鑫，韓莉英，茍轉榮.“雙創”背景下的項目驅動教學改革研究：以《高級語言程序設計》課程為例［J］.創新創業理論研究與實踐，2022，5（13）：4953.

基金項目：南華大學2022年校級教學改革研究項目（2022YBXJG59）；湖南省普通高等學校教學改革研究重點項目（HNJG20220155）

作者簡介：蔡濤（1992—），男，漢族，湖南常德人，博士，講師，研究方向：環境保護與防治；賀秋華（1974—）男，漢族，湖南常寧人，博士，副教授，研究方向：土壤污染治理；張志軍（1978—）男，漢族，河北邢臺人，博士，教授，研究方向：礦山巖土工程災害預測與控制。