基于实训提升数量生态学教学效果

刘卫国

关键词 数量生态学 教学改革

中图分类号：G424                                        文献标识码：A   DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2019.10.063

Abstract Quantitative ecology is an applied course which combines mathematics and statistics. In the past， the course of ecology mainly focused on theoretical teaching and involved in the composition， structure and interaction mechanism of various ecosystems， which is far from the solution of practical problems. Quantitative ecology is the analysis and explanation of action between specific biological communities. Traditional teaching only takes the form of teaching， which makes quantitative ecology difficult to achieve the desired understanding effect. According to the characteristics of this course， this paper， from the practical teaching of designing practical problems， reveals how to combine the effective analytical methods of quantitative ecology with practical teaching， and improve the teaching of quantitative ecology.

Keywords quantitative ecology; teaching reform

上世紀，生态学多以植被数量特征而采用描述性术语，经国内外众多学者努力共同推动了该学科的发展，生态学的数量分析以开始利用多定量指标，其中的核心是对植被特征的定量分析方法;在当前，发展数量生态学必然要和生态学云数据的分析技术的紧密结合。

自上世纪50年代大量学者已开拓植被数量分析，也开启了植被数量生态学。尽管以往文献鲜有涉及到植被的定量描述。随着数学、物理及化学在生态学中深入交叉结合，以及在计算机等分析技术的快速延伸发展，数量分析迅猛成为生态学研究的核心地位。涉及植被统计分类和排序的文献大量涌现，可知，数量分析已是当代生态学研究的热点思路和必要的手段之一，数量生态学课程也演变为独具特殊的统计分析课程。

1 实训与理论结合

以往教学是重理论、轻实训、单一理论的教学难以顺应当代教学的需要。而实训是在抓紧课程基本理论的基础上，紧密将课程理论应用到解决具体问题上，是与实践密切结合的关键环节，采用课程分析理论与实验/野外实训融会贯通的方式，以培养学生数据分析的能力，提高学生解决具体问题和提升该课程的教学效果，实训环节的增强教学是学生亲身体验、处理解决、分析思考的学习方式，是多种能力有效培养地结合方式。[1]

以群落生态学的植物数量特征及生物统计学方法为依托，结合生态学的前沿和数理统计之优势，对不同尺度上群落生态学表征的数量变化规律进行分析探索，以揭示各尺度上的生态数量特征规律与多环境因子间的关系。该课程在生态学、环境科学专业领域已是核心课程，为该专业本科学生进一步深入学习，从事生态环境专业事务工作夯实坚实的数理分析及解决实际问题的基础。作为一门解决具体问题的课程，授课与具体实验和野外实训结合是提高数量生态学的教学质量所必需的，改革教学方式也是十分的必要。

通过增加实训的各环节，可有效将学生学习掌握的理论知识消化理解，又可对具体实训锻炼加以有机结合为一个整体，可切实有效地理解与灵活运用数量生态学的实际解决生态问题的科学意义，同时也使学生最大限度地激发出学习的氛围和热情。另外，教师仍要不断重视教学环节的重点内容，并要多结合实训内容加以分析讲解、实训结合教学。利用以发表的具体生态学研究案例分析，让学生在已有的知识背景下灵活学习教学内容，体现有效教学。

2 提升效果

以往传统的教学中，教师多以讲授为主，通过板书或讲授课程的理论及现象等输入方式给学生，也会利用板书进行实例分析，而数量生态学多涉及实际应用科学机理，课时的有限下仅靠教师讲授难以将该课程的核心内容，分析-解决-揭示机理有效科学地传授给学生。

当前，实训是技术教育教学发展的必然趋势，是理论实际问题结合实训分析在教学领域中出现的新的教学方式。它使用野外-实验、软件、分析方法等有效展现科学的教学，即将学生的自发性、设计及分析法进行全方位地调动，增加解决问题的信息量，提升传输、吸收与消化理解的效率。通过在野外或室内，设计污染、胁迫及其它环境因素的生态学实训案例进行剖析，将该课程中的数据分析与理论实训、分析与揭示问题等有效结合，使该课程内容更体现现实生态环境的问题上，学生易掌握接受。但在有效的课时上，不能过多设计实训内容，使学生完全被实训所束缚，全然不顾实训数据分析的消化接受，这样的实训虽然现实，但缺乏深入理解其中的机理。每次实训教学，应提前将实训设计内容罗列，让学生提前进行构思理解设计，对实训内容的重点清晰明了，结合现实中存在的已有生态环境问题，进行重点讲授数据的数量分析。在授课时，根据课程的主、次线及重点内容，安排实训的适宜内容，在各实训教学时，要多结合现实具体问题进行分析与解决，并要延伸到其它生态环境问题如何得以检验。最大程度地发挥实训所涉及的统计方法及其代表性的功能，以此让所有学生掌握最佳效果。

此外，数量生态学的分析方法有代表性，结合其它统计分析教材作为参考，同时大量参考高水平的学术期刊，如Method Ecology、生态学报、应用生态学报等国内外刊物，以获取有关现实生态学的实际问题;将已发表的科学论文资料与数量统计分析有效整合等科学而合理地进行授道解惑，让学生通过现实实训获取揭示问题的规律性的代表方法，并提升教学效果的科学途径。

由此可知，只有当熟知了数量生态学的趋势发展，掌握了最新数量分析统计方法，才能更丰富地讲授内容，增加教学实训中的信息量，才可能演变为精品课程，老师成长为精品教师，最大程度的激发学生的学习积极性。

3 科学测评

由于数量生态学是解决并分析生物与环境间存在的科学规律及生态问题。在具体教学讲授中，应注重解析及揭示生态问题存在的规律性，在期末考核时，也灵活采用相应的多考核测评方式，既有效促进学习热情，又让学生对该课程的主要内容进行良好地掌握和运用。

期末测评可由笔试、实训分析和数量分析的课外延伸等多种形式，对所涉及的考核内容进行比例赋值测评。通过笔试考核学生对本课程基本知识理论的掌握;结合实训内容考核学生对数量生态学中代表性分析理论的理解和灵活运用;通过文献的延伸考核学生对后期处理、分析、解决和独立完成思考的综合测评，以及其它内容多形式测评。这突出了本课程的运用性、设计性和延伸性，重点考核学生如何分析、思考和解决涉及实训中的问题以及外延的专业科学问题，体现了既要客观讲授方法理论与解决揭示科学问题的规律内容，还反映当前生态学研究分析及灵活运用方法的热点。

该课程的实训内容分析报告一般1-2项，并结合分组给出总结性小节。涉及生态环境问题要灵活，让学生自主选取感兴趣生态环境现实问题，通过教师及小组评议给出科学性和可行性，例如水分对植物适应对策的分子生态学机理、全球变暖对区域生态环境污染的问题等方面进行筛选和设计，或通过已发表的文献数据资料进行再现性分析揭示，对可激发学生热情的生态环境问题进行深入思考，结合数据多渠道查询进行数据前期的整理和分析，阐述对问题的见解和观点，最大程度地提高学生对生态环境问题的分析探索能力，并灵活延伸问题的拓新能力。通过网络、多媒体汇报、小论文等方式提交均可。

外延是对已理解和掌握的知识进行灵活运用的评价，可经小组讨论交流外延内容范围、专项问题的设置、小组介绍实训的经验、对外延问题展开讨论，既增加了延伸的范围，又拓宽对延伸问题的处理能力，使该教学课程成为学生自发创作、实用性、延伸性和逻辑性的素质教育。经多形式测评，即考核了学生对该课程数量分析能力的掌握程度、揭示专项问题能力、科研思维的培养和创新能力的锻炼和数量统计分析的能力。

4 实训提高认识

数量生态学是科学工作者对海量数据分析统计、揭示规律的一门课程，融汇生态环境学、统计学和计算机等学科知识的交互综合运用，既要增强野外/实验实训的拓展，也要培养对数据分析理解及探索揭示问题的机理。借助软件进行数据统计分析的功能，将毫无规律的大数据中，经过多次数量统计分析及分类组合，揭示物种、群落和植被与环境之间的内在联系，更准确的揭示自然界表征的规律。[2]

利用野外/实验实训进行统计分析，可利用的统计软件，如R语言、SAS、CANOCO等，拓展对生态问题的数量实训分析。同時加强互动交流，结合答疑解惑，促进对生态环境学问题的规律探索，让学生在现实问题中进行数据分析，科学揭示生态环境表征的内在规律，使学生在当前大数据背景下，在实训中建立自尊、树立自信、增强信念，引导学生展开合作、分析探究问题、提升自身对数据分析的能力，优化实训的环境，让学生掌握如何运用统计分析方法进行探索、激发其主动性和创造性，培养学生主体意识。

总之，大数据信息化时代及全球变化背景下，将数量生态学课程应从课内、课外实训方面有机结合施教，是让教师自觉更高要求自我，提升教学效果，推进多形式教学改革，是数量生态学课教改的发展之路。在教学过程，时刻牢记实训引导而不是主导讲授的方式，在教学过程中努力培养学生实训的兴趣，利用野外/实验实训提升学生的灵活运用统计分析、善于思考问题、积极探索生态学的内在规律性。将学生被动性变为主动性，由书匠性人才转变为创新思考的人才。

参考文献

[1] 唐名淑.关于生命教育的生态学思考[J].教学与管理，2011.33：9-11.

[2] 张金屯.数量生态学[M].科学出版社，2017.