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应用生态学教学改革的实践与探讨
2023-01-09 浏览量:44

应用生态学教学改革的实践与探讨

              史宝库,张  涛,孙  伟 

(东北师范大学草地科学研究所,植被生态科学教育部重点实验室,吉林松嫩草地生态系统国家野外科学观测研究站,吉林长春,130024)

[摘  要]应用生态学课程可以满足国家对具有高水平生态学理论和实践素养的创新型人才的需求。本文以在东北师范大学生物科学和生物技术专业开设的应用生态学课程为例,介绍了该课程教学改革的主要措施,包括综合运用传统教学、现场教学以及自选题目报告三种教学模式。通过教学改革,激发了学生的学习和科研兴趣,提高了学生综合运用知识的能力,培养出能够为社会发展做出贡献的创新型生态学人才。期望为国内其他高校应用生态学课程的设计和改革提供参考和借鉴。

[关键词]应用生态学;教学改革;考核模式;生态文明

[基金项目]2020年度吉林省教育厅,吉林省高等教育教学改革研究课题“基于MOOC环境的生态学混合式教学模式构建的理论与实践”(编号:JG2020015);2020年度东北师范大学本科教学改革课题“生态学课程思政建设探索与实践”和“基于生态文明素质培养的应用生态学课程实践研究”(校内项目,无编号)。

[作者简介]史宝库,(1986-),男,吉林长春人,博士,东北师范大学副教授,研究方向为全球变化生态学;孙伟,(1976),男,吉林长春人,博士,东北师范大学教授(通讯作者),研究方向为全球变化生态学

[中图分类号]  G642.0   [文献标识码] A   

 

1 引言

应用生态学是研究协调人类与生物圈之间关系和协调此种复杂关系以达到和谐发展目的的科学,其核心内容是解决资源可持续利用问题、生态破坏问题和环境污染问题[1-2]。应用生态学课程教学体系具有突出的应用属性,主要包括农业生态、森林生态、草地生态、城市生态和污染生态等反映应用生态学学科发展的核心理论[3-4]。该课程是东北师范大学生命科学学院针对生物科学和生物技术专业三年级本科生开设的一门专业选修课,是生态学知识理论联系实践的一门重要课程,其授课内容涉及的交叉学科多、知识抽象、应用性强。

随着我国社会经济快速发展,生态环境日益成为人们关注的问题。特别是党的“十九大”明确提出“人与自然是生命共同体,人类必须尊重自然、顺应自然、保护自然”,这一理念,吻合了应用生态学课程的教学意义。在新时代,党和国家对生态文明建设极其重视,社会对能够把生态学理论运用到实践中的专业人才的需求也随之增多。通过课程改革以更好地激发生物科学和生物技术专业学生的学习兴趣,拓展专业课程内容的广度和深度,培养学生自主学习和实践创新能力。

应用生态学课程改革的总体目标为:(1)使学生系统掌握土壤学和土壤生态学的基本概念、基本原理和前沿研究热点,理解有关应用生态学在生命科学、生态学、环境科学和地理科学等学科中应用的基本思想;(2)能够融合生态学和其他学科的理论和手段,从各种时空尺度把握生态现象和生态过程,解决在气候变化和生物地球化学、保护生物学、生态毒理学与污染生态学等领域遇到的生态环境问题;(3)培养学生生态文化素养,且热爱祖国、献身科学、严谨治学、艰苦奋斗、勇于创新[5];(4)能够运用应用生态学的概念和原理思考与之相关的科学问题,具有独立思考和自主学习解决科学问题的能力。课程对传统授课教学模式、现场考察教学模式和自选题目报告教学模式进行了积极的探索。注重培育、满足国家对生态学教育发展需求,加强学生德智体美全面发展,培养出具有高尚师德修养和生态学理论素养的高水平人才。最终,通过建立科学合理的学业考核模式,对学生成绩进行综合评定,课程改革取得了良好的效果。

2教学模式改革

2.1 传统教学模式

传统教学模式,即以教师为中心的系统授课,学生对授课内容加以消化理解,然后巩固运用[6-7]。这种模式是以教师为主导对象,在教学中最为常见。课程原理性和基础性知识讲授采用此模式,既可以大幅节省教学时间,又可以通过教师提纲挈领的授课使学生快速掌握知识脉络。具体教学大纲包括:应用生态学绪论(2课时),应用生态学原理(4课时),参观考察松嫩草地研究站、草地利用方法(6课时),农业生态学(2课时),农业生态学案例分析(2课时),林业生态学(2课时),林业生态学案例分析(2课时),草地生态学及案例分析(2课时),湿地及水域生态学及案例分析(2课时),景观生态学(2课时),景观生态学在实际生产中的应用(2课时),恢复生态学及案例分析(4课时),恢复生态学及案例分析(2课时),城市生态学及案例分析(2课时),课程总结回顾、答疑(2课时)。此外,为拓展课程基础知识并衔接课程知识点,采用课后思考和课前10分钟讨论的学习模式。例如,在讲授“生物与环境的相互作用”课程内容时,教师会在下课前提出“植物与环境因子密切相关的具体实例。”或是“举例说明哪些植物阳生植物?哪些是阴生植物?”等问题,要求学生在课堂学习结束后自主查阅相关文献,然后在下节上课的前10分钟组织讨论,帮助学生加深理解。通过启发式教学,课本知识在学生探究答案的过程中得到进一步吸收和拓展。

2.2 现场教学模式

现场教学主要是实地考察生态学原理如何在生产实践以及环境保护中应用,以深入理解应用生态学课程的内涵。这种教学模式能够更好地让学生认识如何利用理论知识解决实际问题。本课程利用2个课时参观考察吉林松嫩草地生态系统国家野外科学观测研究站,该研究站是东北师范大学生命科学学院草地所师生的主要研究基地,拥有自主产权试验农田7公顷,天然草地50公顷,周边可供实验草地面积可达2000公顷。由我校生态学和草学学科奠基者祝廷成教授和李建东教授于1980年创建,是我国最早开展草地生态系统观测研究的野外站之一。历经40年的建设发展,经过两代人传承与创新,野外站已成为我校生态学、草学、环境科学与工程、生物学等多个学科的建设发展的重要载体和科研平台。依托该野外站,生态学和草学学科围绕草地功能维持、全球变化与人类活动影响等重大科学问题以及退化草地恢复与草地精准管理等草牧业发展的行业关键技术,在草地生态学研究领域不断获得重要理论进展和技术突破,累计在PNAS、Ecology、Plant Physiology等期刊发表系列研究论文1100余篇。累计培养高层次创新人才672人,多人成长为我国生态学和草学研究领域的领军人才和学术骨干。与美国、加拿大、德国、澳大利亚、西班牙和澳大利亚等国的知名高校和研究机构长期开展合作研究。吉林松嫩草地生态系统国家野外科学观测研究站通过持续监测草地生态系统结构和功能,培育抗逆牧草品种,研发退化草地恢复技术,探索草牧业新模式,服务国家生态文明建设和区域生态安全,为东北振兴和经济社会发展提供科技支撑。教师现场讲解草地所师生如何开展增温和氮沉降互作、混合放牧对草地生态功能的影响,氮沉降背景下草地枯落物生态功能,草地生产力和功能对全球变化和土壤利用的响应,盐碱化化和退化草地恢复过程与机理等生态学实验,让学生们学习到草地在自然界中的地位和作用。此外,利用2个课时参观考察松原秸秆发电厂,通过实地考察使学生了解农户们处理秸秆的主要方式以及所带来的环境问题;了解利用秸秆进行生物质发电的技术及原理以及利用过程中存在的问题和带来的生态效益及经济效益;结合其他秸秆利用技术手段,思考如何最大化实现秸秆利用并缓解环境问题。现场考察结束后,每位学生撰写野外考察报告。

2.3 自选报告教学模式

自选报告教学是在课程教师授课结束后,学生针对应用生态学前沿、热点问题或感兴趣的案例,提出自己的观点和见解。自选题目报告环节,学生们积极主动,选题也比较新颖。学生报告举例:(1)2016级本科生严文君报告题为“海绵城市理念在城市公园建设中的应用”,介绍了城市能够像海绵一样,在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”,下雨时吸水、蓄水、渗水、净水,需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。此外,学生创造性的提出展望,由于我国地理气候差异较大,城市发展状况也不同,目前国内就海绵城市建设并未制定一个完善统一的标准,因此海绵城市的建设不能一蹴而就,对于不同城市不同条件及雨洪状况应采取不同的对策,这方面还需要广大学者与专家的深入研究。目前我国还未形成一个完善的城市雨水相关法律法规,城市建设中也没有一个相应的雨水管理标准,使得城市处于一个高消耗,高破坏的状态,与低碳、生态的城市建设相违背。因此,除了完善法律法规,还需増加公众参与教育,提高公众对雨水资源保护与利用意识。广大城市建设者的思路也需要转变,如何将绿色海绵与城市建设相结合是需要我们共同面对解决的一个重大课题。(2)2016级本科生杨丝雨报告题为“生态农业”,介绍了我国生态农业的概念于1981年首次提出,它不同于西方的生态农业,不是发达国家生态农业的简单引入,而有其深厚、古老的农业传统背景与基础。中国生态农业是以生态学原理和生态经济规律在系统科学的思想和方法的指导下,以生态、经济、社会三大效益的协调统一为目标,融现代科学技术与传统农业技术精华于一体,具有生态、经济良性循环以及可持续发展的综合农业体系。农户利用蜜蜂采蜜和传授花粉的优势,把果树栽培与养蜂结合起来,以及稻田养鱼、鱼稻共生等内容,这些都可以在生产上和经济上起到互补作用[8]。除此之外,还有关于“生态校园”、“生态护坡”、“可食用景观”、“生态河道处理”、“生态工业园”、“生态浮岛”等报告。这种教学模式不仅提升了学生的自学能力,而且通过上台演讲提高了学生们的心理素质,以此形成师生间的良性互动。

 

3考核模式

应用生态学课程对学生的基础知识、分析能力、专业素质进行综合考核,成绩评定方式为笔试成绩占考核成绩的50%,平时成绩占考核成绩50%(野外考察报告占考核成绩20%,自选题目报告占考核成绩20%,上课出勤率10%)。评分标准为:系统掌握土壤学和土壤生态学的基本概念、基本原理和前沿研究热点,理解有关应用生态学在生命科学、生态学、环境科学和地理科学等学科中应用的基本思想;能够熟练运用生态学和其他学科的理论和手段,从各种时空尺度把握生态现象和生态过程,解决在气候变化和生物地球化学、保护生物学、生态毒理学与污染生态学等领域遇到的生态环境问题;学生生态文化素养极高,且热爱祖国、献身科学、严谨治学、艰苦奋斗、勇于创新;能够熟练运用应用生态学的概念和原理思考与之相关的科学问题,具有独立思考和自主学习解决科学问题的能力。完全掌握上述学习效果的学生评为优秀(90-100分);基本掌握上述知识点的学生评为良好(80-89分);掌握上述知识点的学生评为中等(70-79分);了解上述知识点的学生评为及格(60-69分);不能掌握上述知识点的学生评为不及格(0-59分)。将学生平时成绩与期末考试成绩加权计算后作为学生课程考核的最终成绩。这种考核模式不会单单的通过笔试成绩评判学生学习该课程情况的好坏,能够更真实、更全面地反映和评价学生的学业水平。具体考核方式如下:

3.1 笔试成绩

笔试考试为闭卷考试,名词解释占总分的30%,简答题占总分的30%,这两项主要考查学生对基本概念、基本原理以及知识点之间的相互衔接的掌握程度;论述题占总分的40%,主要考察学生利用所学生态学知识解释、分析社会生产实践、环境保护等案例。这类题目主要考查学生对基础知识掌握情况及利用所学知识分析实际问题的能力。

3.2平时成绩

平时成绩包括野外考察报告、自选题目报告以及出勤率。一,野外考察报告考核是授课人对学生撰写的报告进行评分,报告内容包括如何运用生态学原理解决农业生产、生活及科学研究中的一些问题,可以反映学生独立思考的能力;二,自选题目报告考核是授课人根据学生选题、演讲中的应变能力以及师生之间的互动给予成绩。这种方式不仅锻炼了学生查找文献、自主学习的能力,同时可以考查学生对应用生态学理论和实践知识是否有深刻的理解;三,考察出勤率是规范学生行为的重要举措之一,学生只有上课时充分掌握理论知识,才能应用到实践中,同时,可以让学生养成好的学习习惯。

 

4教学改革的成效和反思

课程教学改革是一项系统工程。应用生态学是一门交叉学科,且应用型很强。授课人在教学内容、教学手段以及考试模式等方面尝试做了一些教学改革,取得了较好的效果。该课程是东北师范大学生物科学专业重要的支撑课程。生物科学专业已通过教育部师范类专业第三级认证,这是全国首批通过师范类专业第三级认证的理科专业。课程改革激发了学生的科研兴趣,在选修该课程的学生中,有40%的学生继续深造攻读研究生和博士学位。

授课人在授课过程中也注意到该课程对自身的要求相对较高,不仅需要丰富的理论知识和实践经验,而且要引导学生拓宽视野,逐步形成知识体系。因此,作为授课教师要提高自身业务素质,做到不断探索,不断实践,不断总结掌握学科前沿和最新科研动态,以先进的教育理念及较强的教学能力培养出能够为社会发展做出贡献的创新型生态学人才。

 

[参考文献]

[1] 何兴元. 应用生态学[M]. 北京: 科学出版社, 2004, 1-973.

[2] 宗浩. 应用生态学[M]. 北京: 科学出版社, 2011, 1-467.

[3] 楚纯洁, 王素娜, 梁亚红. 转型高校地理科学类专业应用生态学实践教学研究[J]. 高师理科学刊, 2015, 35(10): 99-102.

[4] 周启星, 孙顺江. 应用生态学的研究与发展趋势[J]. 应用生态学报, 2002, 13(7)879-884.

[5] 杨允菲. 免费师范生的生态学教学改革[J]. 高校生物学教学研究(电子版), 2018, 8(4): 16-19.

[6] 李静,白素兰. 发育生物学探究式教学探讨[J]. 遗传, 2009, 31(12): 1273-1277.

[7] 林浴霜. “发育生物学”教学改革的探索与实践[J]. 高校生物学教学研究, 2019, 9(2): 24-27.

[8] 覃龙华, 王会肖. 生态农业原理与典型模式[J]. 安徽农业科学, 2006, 34(11): 2484-2486.

Practice and Discussion on Teaching Reform of Applied Ecology

SHI Baoku, ZHANG Tao, SUN Wei*

(Institute of Grassland Science, Key Laboratory of Vegetation Ecology of the Ministry of Education, Jilin Songnen Grassland Ecosystem National Observation and Research Station, Northeast Normal University, Jilin, Changchun 130024, China)

 

Abstract:The course of applied ecology can meet the national demand for the innovative talents with high level of ecological theory and practice. This paper takes the applied ecology course of biological science and biotechnology major in northeast normal university as an example, and introduces the main teaching reform measures of the course, including the comprehensive use of traditional teaching mode, on-site teaching mode and self-selected topic report mode. Through the teaching reform, students' interest in study and scientific research has been stimulated, their ability of comprehensively applying knowledge has been improved, and innovative ecological talents who can make contributions to social development have been cultivated. It is expected to provide reference for the curriculum design and reform of applied ecology in other universities in China.

Key words: Applied Ecology, Teaching Reform, Assessment Model, Ecological Civilization

 

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