唐莊生,花立民
(甘肅農(nóng)業(yè)大學草業(yè)學院,甘肅蘭州 730070)
“生態(tài)學”一詞是由德國生物學家、博物學家Ernst Haeckel于1869年首次提出,原先是自然科學中生物科學的一個分枝學科,主要任務(wù)是研究有機體與周圍環(huán)境間的相互關(guān)系。生態(tài)學的學習對我們認識及了解自然,掌握其發(fā)展規(guī)律以用于指導人類生產(chǎn)與生活具有重要意義。自工業(yè)革命以來,人口極劇增長,世界范圍內(nèi)的科技水平和社會經(jīng)濟均得到了迅速發(fā)展。然而,由于人類活動對自然資源的過度利用及工業(yè)化帶來的化石燃料的燃燒所帶來的環(huán)境污染問題,如溫室氣體排放導致全球氣候變暖,環(huán)境污染嚴重導致的淡水資源的缺乏,冰川融化帶來的海平面的上升,生物多樣性銳減與荒漠化的加劇導致的生態(tài)系統(tǒng)退化等一系列嚴重的生態(tài)問題不僅嚴重威脅著人類的生產(chǎn)及生活,而且對人類社會的發(fā)展帶來了巨大挑戰(zhàn),也成為了當前生態(tài)學研究要解決的重點問題。[1]在這樣的大背景下,生態(tài)學已不僅僅局限于研究有機體與周圍環(huán)境之間的關(guān)系,而且涉及生物有機體與人類社會可持續(xù)發(fā)展之間的關(guān)系的研究,與此同時,不論在內(nèi)涵還是外延上,生態(tài)學的概念已突破了原先生物學的范疇,在不斷地豐富和發(fā)展。人類相比以往更加迫切地需要通過生態(tài)學理論來解決人與自然、資源、環(huán)境之間的矛盾,協(xié)調(diào)發(fā)展社會經(jīng)濟與保護脆弱生態(tài)環(huán)境之間的關(guān)系,促進人類更好地認識、恢復、管理生態(tài)系統(tǒng),促進可持續(xù)發(fā)展。黨的十八大以來,推進生態(tài)文明的建設(shè)更加成為了國家戰(zhàn)略性建設(shè),更把可持續(xù)發(fā)展提升到綠色發(fā)展高度。因此,在當前人口迅速增加,經(jīng)濟高速發(fā)展,全球生態(tài)環(huán)境逐漸惡化三者之間的矛盾越來越突出的背景下,生態(tài)學在解決全社會“人口—資源—環(huán)境”問題,建設(shè)生態(tài)文明中方面顯得尤為重要。這就需要我們高等教育部門進行良好的生態(tài)學教育以培養(yǎng)出大批高質(zhì)量的專門人才為加快推進生態(tài)文明、建設(shè)美麗中國而服務(wù)?!吧鷳B(tài)學”作為高等院校農(nóng)、林、草等專業(yè)學生的一門重要的基礎(chǔ)課程之一,是一門綜合性、實踐性較強且發(fā)展比較迅速的學科,傳統(tǒng)的教學以教師講授為主要方式,忽略了學科自身的特性。因此,傳統(tǒng)的教學模式雖然有助于學生對概念性知識的學習,但是缺乏對生態(tài)學基礎(chǔ)理論的實踐,無法達到將理論實踐化的目的。另一方面,近年來互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其應(yīng)用迅速發(fā)展,在線教育及豐富的網(wǎng)絡(luò)資源正在改革傳統(tǒng)的教學模式。因此,在新的時代背景下,培養(yǎng)新一代生態(tài)學人才需要以經(jīng)典生態(tài)學概念、理論、方法為基礎(chǔ),運用新的教學方法與手段,結(jié)合當下所面臨的主要生態(tài)學問題及生態(tài)學研究取得的一些最新進展,這就要求相關(guān)教學機構(gòu)必須通過教學改革來實現(xiàn)新時期的人才培養(yǎng)需求,以提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。
近年來,隨著生態(tài)學在人類社會經(jīng)濟發(fā)展及生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展方面的作用日益增加,其學科也相應(yīng)得到了迅速發(fā)展,同時生態(tài)學教育也受到了教育部門的重視?!吧鷳B(tài)學”作為課程是高等院校農(nóng)、林、草等專業(yè)本科生的一門重要的基礎(chǔ)主干課之一,該課程不僅要重點突出生態(tài)學基礎(chǔ)理論與實踐的學習,同時要能夠反映現(xiàn)代生態(tài)學研究的一些最新進展,其課程任務(wù)主要是通過介紹生態(tài)學基本概念與相關(guān)理論培養(yǎng)學生的生態(tài)學思想,進一步掌握生態(tài)學研究的基本方法。依據(jù)課程任務(wù),本課程主要內(nèi)容的安排是按照生態(tài)學研究對象的復雜程度從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的簡單到復雜順序展開的。首先,該課程系統(tǒng)介紹了生態(tài)學的概念及學科的發(fā)展,接下來是本課程所涉及5大核心知識模塊,依次為個體生態(tài)學,種群生態(tài)學,群落生態(tài)學,生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學,景觀生態(tài)學。通過對課程主要內(nèi)容的學習要達到的主要課程目標:一方面是能夠促進學生牢固建立可持續(xù)發(fā)展的思想,并為生態(tài)學思想、生態(tài)學方法在實際生活中的運用奠定基礎(chǔ);另一方面,為學生在將來更深入地學習生態(tài)學做好鋪墊。
“生態(tài)學”是一門交叉學科,綜合性較強,不但具有理論性較強的特點,而且又兼具實踐特色。因此,課程內(nèi)容包括理論與實踐教學,其中,理論教學內(nèi)容主要包括緒論、生物與環(huán)境、種群、群落和生態(tài)系統(tǒng)及景觀生態(tài)學五大部分。緒論部分主要介紹了生態(tài)學的概念,發(fā)展史,主要研究對象,未來發(fā)展方向及生態(tài)學研究意義,本部分內(nèi)容對激發(fā)學生對該門課程的學習興趣非常重要,因此緒論部分是教師講授的重點。此外,5大核心部分重點介紹了生態(tài)學中的基礎(chǔ)概念,經(jīng)典的生態(tài)學理論以及關(guān)于生態(tài)學的研究方法,是理論教學的重中之重。由于生態(tài)學是一門研究性學科,主要是研究生物和非生物關(guān)系的科學,所以在教學過程中離不開實踐教學——生態(tài)學研究過程中的方法論。因此,該課程包含一定課時的實踐教學,其實踐教學內(nèi)容是根據(jù)理論教學內(nèi)容進行設(shè)計的,目的除了強化對生態(tài)學基礎(chǔ)概念的理解及關(guān)鍵生態(tài)學理論的深入理解外,更要教授學生有關(guān)生態(tài)因子、種群及群落結(jié)構(gòu)的野外調(diào)查方法等,目的是讓學生能夠有效掌握生態(tài)學理論的實踐化。
生態(tài)學是一門發(fā)展較為迅速的學科。當前大多數(shù)高等院校農(nóng)、林、草等專業(yè)本科生“生態(tài)學”課程教學內(nèi)容較為陳舊,其教材多應(yīng)用由高等教育出版社出版,北京師范大學牛翠娟等人編寫的《基礎(chǔ)生態(tài)學》或由中國農(nóng)業(yè)出版社出版,華南農(nóng)業(yè)大學駱世明等人編寫的《普通生態(tài)學》。這些教材重點均集中于教授經(jīng)典生態(tài)學(包括個體、種群、群落及生態(tài)系統(tǒng)四大模塊)研究所涉及的生態(tài)學理論及研究方法,但幾乎未涉及近些年逐步發(fā)展較熱門的分子生態(tài)學內(nèi)容。經(jīng)典生態(tài)學雖然有力地推動了生態(tài)學的發(fā)展,使人類在認識自然、改造自然方面取得了重大突破,但其研究視野仍局限在宏觀水平上,難以通過微觀角度揭示其生命體本質(zhì)的一致性,然而,分子生態(tài)學作為近些年的熱門學科,為人類在研究微觀生態(tài)方面開啟了一扇新的大門,使生態(tài)學的研究從宏觀層面進入到微觀的分子水平。分子生態(tài)學的主要研究手段是通過應(yīng)用分子生物技術(shù)來解決生態(tài)學問題,其與經(jīng)典的宏觀生態(tài)學相結(jié)合能夠從新的視角出發(fā)從本質(zhì)上揭示宏觀生態(tài)現(xiàn)象的多樣性,推動了現(xiàn)代生態(tài)學理論及方法的迅速發(fā)展,成為未來生態(tài)學發(fā)展的必然趨勢。因此,在實際教學過程中急切需要授課教師不斷更新課程教學內(nèi)容,更需要教材編撰人員在教材編寫過程中加入分子生態(tài)學相關(guān)內(nèi)容,與生態(tài)學研究前沿接軌。
生態(tài)學是一門綜合性較強的課程,對于基礎(chǔ)理論部分的學習,該課程部分章節(jié)中涉及多學科之間的交叉的知識點(例如數(shù)學,化學,物理,地理,大氣等學科)。因此,要求學生具有一定的理科基礎(chǔ)知識的儲備與思維應(yīng)變能力。例如,種群生態(tài)學部分中關(guān)于描述種群增長模型及種群生殖對策,群落生態(tài)學部分中關(guān)于研究群落的分類與排序等內(nèi)容就涉及運用數(shù)學建模的方法來解決生態(tài)學問題,這不但要求學生能夠?qū)ο嚓P(guān)模型結(jié)構(gòu)進行理解,更要深刻理解其模型中各個要素所代表的生態(tài)學含義及熟悉其模型推導過程,晦澀難懂的生態(tài)學數(shù)學模型增加了學生在學習過程中的難度,使得學生對其課程的學習產(chǎn)生一定恐懼。
生態(tài)學又是一門復雜的學科,其課程的復雜性體現(xiàn)在課程中許多概念及生態(tài)學理論的多元化,這樣無形中加大了學生理解及記憶的難度。以最基礎(chǔ)的“生態(tài)學”定義為例,就有6種廣泛被爭論的定義。另外,許多生態(tài)學現(xiàn)象均涉及多個數(shù)學模型或生態(tài)學理論對其進行解釋,如群落的演替這一部分內(nèi)容就涉及3個演替過程理論模型與3種演替理論。學生需要對其不同概念的定義、不同的理論模型進行區(qū)分達到識別記憶的目的,不僅增加了學生記憶及理解的難度,更使學生對原本生動有趣的生態(tài)學課程失去了興趣,不利于關(guān)鍵概念及生態(tài)學理論的掌握。
此外,“生態(tài)學”作為一門實踐性較強的課程,只有通過實驗教學學生才能對生態(tài)學概念有進一步的直觀認識,只有通過實踐才能夠?qū)ι鷳B(tài)學理論進行驗證而進一步使理論得到發(fā)展,因此,實驗教學是學生從理論知識轉(zhuǎn)向?qū)嵺`認識最重要的過程。生態(tài)學野外觀測實驗往往比較復雜且其理論驗證往往需要較長時間,這就需要學生能有條件在較長的時間尺度或者較大的空間尺度下進行實驗觀測,而有效實驗基地的缺乏對生態(tài)學的野外實驗教學造成了較大限制。另外,生態(tài)學實驗中涉及一系列室內(nèi)實驗,作為一門交叉性較強的學科,室內(nèi)檢測實驗又涉及基礎(chǔ)化學方面的許多知識點,枯燥的實驗難以調(diào)動學生的學習興趣。
雖然“生態(tài)學”課程是甘肅農(nóng)業(yè)大學草業(yè)科學專業(yè)學生的必修課之一,但長期以來,由于大多數(shù)學生對所學專業(yè)的認識不夠全面,學生對一些專業(yè)課程的認知較為模糊,進一步造成學生不重視專業(yè)課程的學習。加之在上課過程中大部分教學內(nèi)容主要以理論教學為主,授課內(nèi)容信息量較大,一方面學生在課堂上缺乏積極性,對課堂內(nèi)容不能夠主動學習,導致學生在之后的學習中對該課程學習時間和精力的投入變得越來越少;另一方面,這種被動式的教學模式使得學生缺乏對課程內(nèi)容的深入思考,尤其不能深刻理解生態(tài)學中的復雜模型本身所包含的生態(tài)學含義。因此,這種對專業(yè)課認知上的不足加之被動接受課程內(nèi)容的教學方式,逐漸降低了學生的主觀能動性,學生不但沒有清晰地認識到生態(tài)學課程對其相關(guān)專業(yè)知識提升的重要性,更加忽視了不同學科之間的相互聯(lián)系及學科間的交叉對拓寬及其延伸相關(guān)專業(yè)知識的必要性。
依據(jù)專業(yè)培養(yǎng)目標及生態(tài)學課程大綱要求的教學內(nèi)容,各相關(guān)專業(yè)在進行生態(tài)學課程教學時通常涉及6大部分內(nèi)容(緒論、個體生態(tài)學、種群生態(tài)學、群落生態(tài)學、生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學與景觀生態(tài)學)。近年來,隨著草業(yè)科學專業(yè)課程體系的改革及優(yōu)化,生態(tài)學課程的總課時數(shù)與理論教學課時數(shù)均有所減少。目前,甘肅農(nóng)業(yè)大學草業(yè)科學專業(yè)“生態(tài)學”課程理論教學學時數(shù)由原來的40學時減少到現(xiàn)在的32學時,因此,教師在進行實際教學過程中就需要相應(yīng)壓縮每個章節(jié)的教學內(nèi)容,授課內(nèi)容主要圍繞一些基本概念和較為基礎(chǔ)的生態(tài)學理論的講解,學生不僅沒有達到深入及全面了解課程相關(guān)知識內(nèi)容的目的,而且不能取得良好的教學效果。在生態(tài)學的實際教學過程中,筆者發(fā)現(xiàn)課程體系優(yōu)化改革帶來的課程課時量的減少,導致以目前的課時量難以高質(zhì)量地完成教學大綱中所規(guī)定的教學內(nèi)容。
生態(tài)學作為一門實踐性較強的學科,需要通過相關(guān)的生態(tài)學實驗對其相關(guān)生態(tài)學現(xiàn)象及理論進行驗證,但在實際教學過程中存在著“重理論、輕實驗”的教學觀念,沒用充分發(fā)揮實踐教學的重要作用,制約著學生應(yīng)用和實踐能力的發(fā)展。目前,本科生“生態(tài)學”課程的實驗課程課時數(shù)較少且實驗課程時間不集中,加之一些生態(tài)學實驗所需的儀器設(shè)備較為昂貴,受到實踐經(jīng)費的限制,導致在實際的實驗教學中,只能設(shè)計一些成本低、方法舊、創(chuàng)新性不足、容易操作且難以與目前學科前沿所涉及的研究內(nèi)容相匹配的生態(tài)學實驗,導致實驗教學缺乏創(chuàng)新性和實踐性,很難對經(jīng)典的生態(tài)學理論進行驗證,尤其是那些需要長期監(jiān)測的內(nèi)容。[2]目前對“生態(tài)學”課程教學依舊是以講授為主,這種教學方式導致在實際教學過程中教師與學生僅僅是對課程內(nèi)容的簡單互動。但生態(tài)學作為一門綜合性較強的學科,其課程涉及知識點多、內(nèi)容豐富且比較龐雜,記憶難度較大,這種單向的信息傳遞模式,忽略了學生在課堂中的主觀能動性,沒有很好地調(diào)動學生思維的積極主動性,不僅束縛了學生思維的發(fā)展,導致課堂氣氛不活躍,也使得學生的學習主動性逐漸下降,學生學習效率降低。[3-4]
“生態(tài)學”課程作為高等院校草業(yè)科學、環(huán)境科學、林學、農(nóng)學等相關(guān)學科學生的專業(yè)基礎(chǔ)課程,在教學過程中應(yīng)增強學生對所學專業(yè)的認知,明確其專業(yè)課程的學習對自身專業(yè)素養(yǎng)提高的重要性。從黨的十八大開始,國家也將生態(tài)文明建設(shè)提升到國家的戰(zhàn)略層面,更加體現(xiàn)出生態(tài)保護對我們國家發(fā)展的重要性。因此,可通過將“環(huán)保意識”滲透到生態(tài)學教學與實踐中,把自身所學專業(yè)知識與強化社會責任感緊密聯(lián)系以增強學生使命感,真正做到生態(tài)學專業(yè)知識的傳授與生態(tài)學理念的提升相互結(jié)合,從學生自身的認知角度提升對所學專業(yè)內(nèi)涵的理解。
促進教學內(nèi)容質(zhì)量的提升是增強學生專業(yè)素養(yǎng)的重要方面。為了提升生態(tài)學教學內(nèi)容質(zhì)量,在實際教學中就必須去除陳舊、落后的知識,整合優(yōu)化課堂內(nèi)容,借助網(wǎng)絡(luò)數(shù)字資源及新的教學模式創(chuàng)新教學內(nèi)容,使學生的學習效率不斷提高。隨著社會經(jīng)濟的高速發(fā)展,現(xiàn)代生態(tài)學也因此得到了迅速發(fā)展,在這個過程中,現(xiàn)代生態(tài)學所研究的內(nèi)容也越來越豐富且復雜。因此,教師需要考慮生態(tài)學隨經(jīng)濟社會發(fā)展的現(xiàn)狀,在實際教學中不斷更新擴充教學內(nèi)容,將生態(tài)學最新研究成果及發(fā)展趨勢融入課堂教學中提升學生學習興趣,使生態(tài)學的教學能夠更好地適應(yīng)現(xiàn)代生態(tài)學的發(fā)展。同時,為了達到有效提升課堂內(nèi)容質(zhì)量、提高學生學習積極性、提升學生專業(yè)素養(yǎng)的目的,教師應(yīng)該通過自身的科學研究,盡可能多地閱讀一些科技論文與相關(guān)的參考書籍,完善自身專業(yè)知識結(jié)構(gòu),不斷擴展自己的知識面,提高自身潛能,使課堂教學內(nèi)容更加豐富多彩。
1.采用翻轉(zhuǎn)課堂教學模式
“翻轉(zhuǎn)課堂(Flipped Classroom)”區(qū)別于傳統(tǒng)的教學方法,指在課前學生利用教師提供的與授課內(nèi)容相關(guān)的閱讀資料和課程視頻進行自主學習,而后在課堂上參與教師組織的討論、辯論等教學互動活動,以促進學生對課程內(nèi)容的理解,并增強師生、生生之間互動性的一種教學模式。[5]作為信息化教育背景下的一種全新教學理念,用全新的以學生為中心的“課前授課+課堂練習”教學模式,翻轉(zhuǎn)課堂利用新媒體所帶來的便利,能夠有效取代傳統(tǒng)的以教師為中心的“課堂授課+課后練習”的教學模式,不僅能夠激發(fā)學生對課程內(nèi)容學習的主動性,而且能夠起到活躍課堂氣氛的作用。同時在探討和辯論過程中能夠有效把枯燥的理論知識融入教學實踐中。隨著教育部進一步深化高校課程教學改革試點工作的開展,在實際教學中,部分高校授課教師已將翻轉(zhuǎn)課堂的教學方法應(yīng)用于教學實踐中并取得了顯著的效果?!吧鷳B(tài)學”教學內(nèi)容既具有豐富的理論又具備實較強的實際操作性,部分教學內(nèi)容可以考慮利用翻轉(zhuǎn)課堂的教學模式將課程的理論部分與實際操作部分緊密結(jié)合,在活躍課堂氣氛的同時增強學生的學習能力與探索創(chuàng)新能力,進一步有效提高“生態(tài)學”課程中學生對于相關(guān)基礎(chǔ)知識的鞏固和對抽象的生態(tài)學理論的理解。[6]
2.采用混合式教學模式
隨著現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)應(yīng)用的迅速發(fā)展,教育部也啟動了精品開放課程的建設(shè)項目,旨在發(fā)揮高校人才優(yōu)勢,提升教學質(zhì)量,促進教育資源共享。同時,在線學習與豐富的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)資源也逐漸改變了傳統(tǒng)的教學方式。“混合式教學(B-Learning)”是借助智慧教育平臺將網(wǎng)絡(luò)化教學和傳統(tǒng)教學兩者的優(yōu)勢相結(jié)合的一種“線上”+“線下”的教學模式,能夠兼顧二者在教學方面所發(fā)揮的優(yōu)勢作用,一方面,在教學過程中教師能夠發(fā)揮引導作用,另一方面能夠有效地培養(yǎng)學生在學習過程中的主動性,激發(fā)學生創(chuàng)造性。目前,國內(nèi)高校的混合式教學實踐主要借助MOOC(大規(guī)模開放在線課程,簡稱慕課,Massive Open Online Course)、SPOC(小規(guī)模限制性在線課程,Small Private Online Course)、微課、雨課堂等教學形式展開。[7-9]例如,筆者在疫情期間就以甘肅農(nóng)業(yè)大學網(wǎng)絡(luò)教育平臺為線下學習平臺,騰訊微課堂為在線授課互動平臺,中國大學MOOC平臺為教學擴展資源進行混合式教學,形成了別具一格的SPOC課程,一方面解決了疫情期間線下教學活動缺失、學生學習過程中教學資源受限、跟學生互動困難等因素帶來挑戰(zhàn);另一方面,MOOC平臺網(wǎng)絡(luò)資源較為豐富,騰訊微課堂課程內(nèi)容能夠進行回播,學生能夠更多地利用碎片化的時間對課程內(nèi)容進行學習,提高了學生學習效率與學習的積極性,課程內(nèi)容得到了更好地鞏固。
3.鼓勵學生參加科研訓練項目,提升實踐技能
教學與科學研究是高校教學科研崗位教師的本職工作。一方面,科學研究是教學內(nèi)容的“源頭活水”,能夠補充課堂教學,通過科學研究,教師不僅能夠更加專業(yè)化,而且促進了教師對教學形式及內(nèi)容的創(chuàng)新能力,不僅有益于教育質(zhì)量的提高,更使教師形成了獨立的教學風格;[10]另一方面,教學是科研的“隱形動力”,教學過程能夠有效地推動教師的科學研究工作。在生態(tài)學教學中,僅僅讓學生注重生態(tài)概念與理論的學習是遠遠不夠的,對學生實踐能力的培養(yǎng)一方面可以通過相關(guān)專業(yè)的實驗課程,還可以通過參與到教師的與生態(tài)學課程有關(guān)的科學研究項目中,這樣可以參與到實際的生態(tài)學調(diào)查實驗當中,通過自身的實踐對生態(tài)學理論及研究方法有更加深刻的理解,同時也有力地提升了學生的創(chuàng)新能力。例如,筆者所在的學校每名學生都會參加到學校開展的大學生科研訓練計劃(SRTP,Student Research Training Program)項目中,主要是通過教師指導完成一些小型科學實驗來達到科研訓練的目的。通過SRTP項目的鍛煉,學生在結(jié)合理論知識的前提下學會在實踐操作中解決現(xiàn)實生活中的具體問題。對于筆者擔任的“生態(tài)學”課程來說,學生通過完成關(guān)于草地生物多樣性保護、草地退化及恢復等方面的科研訓練項目,能夠較好地將本課程中所涉及的理論知識與實踐結(jié)合在一起,不但使學生對本課程的認識更加深刻,而且提高了學生的創(chuàng)新及解決實際問題的能力。
一門課程在教學過程中涉及諸多環(huán)節(jié),為保證教學質(zhì)量和教學能力的可持續(xù)發(fā)展,對任課教師來說,一方面首先是要足夠熟悉課程內(nèi)容,在實際教學過程中只有通過不斷嘗試不同的教學方法,最終形成一套適合所教授課程的教學模式;另一方面還要在平時工作及生活過程中通過不斷拓展自己的知識面,對所教授的課程內(nèi)容進行進一步深化補充,最終形成較為完善的知識結(jié)構(gòu)。在國家進一步促進信息化教育的背景下,“生態(tài)學”的課程建設(shè)中要借助多種智慧教育平臺,通過改變現(xiàn)有教學模式,將傳統(tǒng)的教學方法與翻轉(zhuǎn)課堂、混合式教學模式相結(jié)合,把生態(tài)學理論教學與實踐教學融為一體,最終達到提升教學質(zhì)量和增強學生專業(yè)素養(yǎng)的目的。