美国高校生态学专业的课程设置及人才培养特点

秦钟, 章家恩,*, 叶延琼, 赵本良, 危晖

美国高校生态学专业的课程设置及人才培养特点

秦钟1,2,3, 章家恩1,2,3,*, 叶延琼1,2,3, 赵本良1,2,3, 危晖1,2,3

1. 华南农业大学资源环境学院, 广州 510642 2. 农业部华南热带农业环境重点实验室, 广州 510642 3. 广东省高等学校农业生态与农村环境重点实验室, 广州 510642

生态学现已成为一门宏观与微观相结合、多学科交叉的综合学科。美国高校的生态学专业注重生态学相关理论和分析方法、实验技能及应用的系统培养, 课程设置也充分体现这一特点。以美国佐治亚大学、加州大学戴维斯分校和芝加哥大学的生态学专业为例, 主要表现在：开设的学科交叉复合课程多、在课程设置上遵循循序渐进的原则, 注重课程梯度; 研讨类课程较多; 倡导实行主辅修制, 强化实践教学、提高学生实践和研究能力等方面。这些做法可为我国高校在生态学专业建设和人才培养过程中提供参考。

生态学专业; 课程设置; 美国; 高校

0 前言

生态学是研究生物体与其周围环境(包括非生物环境和生物环境)相互关系的科学, 尤其关注生态系统在人类活动干预下的各种运行机制及变化规律, 其产生与发展过程也是人类逐步提高与自然协调发展的过程[1]。近年来, 在全球环境变化、生态安全形势严峻和公众对生活质量、生态环境的要求日益提高的背景下, 生态学已成为研究和分析维持经济社会可持续的资源环境支撑条件及可持续生物圈的核心学科, 生态学学科的发展和生态学本科专业的人才培养也因之受到广泛关注[2–4]。

美国是世界上公认的生态学研究和教育最发达的国家。统计显示, 美国有72所大学设有生态学专业课程[5], 遍布于东、西、南、北和中部地区共34个州, 其中以东部开设生态学专业的高校最多, 达44所, 西部有16所。北部地区最少, 仅明尼苏达大学双城分校(University of Minnesota-Twin Cities)和威斯康星大学麦迪逊分校(University of Wisconsin- Madison)2所(图1, 图2)。从学校性质来看, 开设生态学专业的高校有49所属于公立, 其余为私立。最具影响力的《美国新闻和世界报导》在2015年8月发布的世界大学生态学专业排名显示, 美国40所高校的生态学专业位居前100位[6]。加州大学伯克利分校(University of California, Berkeley)、哈佛大学(Harvard University)、斯坦福大学(Stanford University)、加州大学戴维斯分校(University of California, Davis)和杜克大学(Duke University)依次居于前5位(图1)。进入生态学专业排名前100位的美国高校占开设该专业高校的比例高达56.9%。美国大学生态学专业的蓬勃发展与其相应的课程建设密不可分。本文将对美国生态学专业的发展概况及课程设置作一介绍, 旨在研究和借鉴世界一流大学的生态学专业建设的经验, 进而为我国高校生态学本科专业建设和人才培养提供相关参考。

1 开设大量多学科交叉课程, 整合多方优势资源

20世纪50年代以来, 社会经济和科学技术获得了史无前例的快速发展, 既给人类带来了进步和幸福, 也带来了环境资源和全球变化等关系到人类自身生存的重大问题。在解决这些重大问题的过程中, 生态学与其它学科相互渗透, 相互促进, 并获得了巨大发展[7–8]。生态学不仅与生理学、遗传学、行为学、进化论等生物学各个分支领域相结合形成了一系列新的领域, 并且与数学、地学、化学、物理学等自然科学相交叉, 产生了许多新兴交叉学科; 甚至超越自然科学界限, 与经济学、社会学、城市科学相结合, 生态学成了自然科学和社会科学相接的真正“桥梁科学”之一[9–10]。

图1 进入世界大学生态学专业排名前100位的美国高校及分布

Figure 1 Universities in the U.S. within the top 100 best global universities for Ecology field

图2 未进入世界大学生态学专业排名前100位的美国高校及分布

Figure 2 Universities in the U.S. running ecology specialty beyond the top 100 best global universities for the field of ecology

为了适应经济社会发展的客观要求, 国内外高校纷纷尝试改革人才培养模式, 在本科阶段就纷纷开设跨学科交叉课程。美国高校开设的多学科交叉复合课程名目繁多, 给学生提供了多样化的选择空间。如加州大学戴维斯分校(University of California, Davis)生态学专业, 所开设的与生态学相关的交叉课程就有4门, 即生态学模拟模型、植物生态学、热带地区生态学、动植物相互作用的生态学和进化学。正是这种跨系科的课程设置, 打破了学科之间的专业界限, 拓展了课程领域, 也有利于整合、优化教育资源, 学科群体优势得到凸显, 学生也因此获益非浅。

以佐治亚大学(University of Georgia)为例, 该大学是全美国第一所四年制公立大学, 历史悠久。学校建立于1801年, 在大学部的课程方面, 提供了173个不同领域中19种的学士学位, 而在研究所的课程方面, 提供了130个不同领域中25种的学士学位, 以及丰富而多样的课程内容。乔治亚大学拥有独立的奥德姆生态学院, 学院成立于2007年, 是在佐治亚大学生态学研究所的基础上组建的, 也是世界上第一个独立的大学生态学院, 拥有生态系统生态学、流域生态学、进化生态学、传染病学、可持续发展五大核心研究领域, 并已形成了多样化的研究方向, 包括热带群落生态学、人类行为生态学、民族植物学、生物技术对自然种群的影响、基因资源保护、根际生态学、营养物质循环、湿地生态学、水生生态学、溪流生态学、进化生态学、鱼类生态学、政府土地利用政策等。奥德姆生态学院也为学生提供了名目繁多、极具前沿性的专业课程资源, 其中本科阶段开设的课程大体可分为导论/概论性质的基础课程、专业高级课程、研究方法与技术课程、专题/讨论课程以及荣誉课程, 前两者也可按内容划分为进化生态学、植物和农业生态学等课程、海洋/淡水生态学及鱼类课程、动物生态学(表1)。其中生态学基础、统计与计算概述、昆虫自然史等被视为专业入门级或基础课程, 设置的目的主要是激发和培育学生的兴趣, 而研究方法、技术及实习等课程则在于在培养学生宽广的视野、扎实的专业知识、操作技能和解决实际问题的综合能力; 从知识跨度来看, 这些课程具有鲜明的多学科交叉性质, 为培养多元化、复合型生态学专业人才提供了良好的条件, 充分反映出奥德姆生态学院精细化、多元化课程设置的风格, 也集中展现了授课教师多样化的研究兴趣和研究领域。由于不同研究方向对课程选修要求的不同, 奥德姆生态学院充分满足学生根据自己的兴趣选择课程的需求, 并为优秀的、已达到荣誉培养计划要求的学生开设了6门左右的课程, 为有意愿继续深造的学生营造了良好平台[11]。

表1 佐治亚大学奥德姆生态学院开设的生态学专业课程一览

奥德姆生态学院的本科生数量不多, 每年约80人, 保证了学生和教师之间充分交流和互动。学院为学生提供了多学科交叉的学习环境, 通过学习, 学生可在生物学基础、化学、数学、物理和数据分析方法等方面打下坚实的基础。学生利用这些技能及在其他专业课程, 如地理学、人类学、自然发展史和环境法等所掌握的理论知识, 可对生物多样性及其模式有更广泛的了解。学院鼓励学生在他们的大学生涯的早期开始涉足独立的研究项目, 参与海外学习和Maymester方案。学生有机会赴斯达黎加, 新西兰和南极洲等进行热带生态、农业生态等相关的实地调查和研究。跨学科的协作课程教学、科研和服务是奥德姆生态学院的鲜明特色, 学院整合了佐治亚大学其他学院多个学科, 包括法律、遗传学、人类学、海洋生物学和医学等优势力量, 并联合公共服务机构如范宁学院(Fanning Institute)和卡尔·文森政府研究所(Carl Vinson Institute of Government)实施合作教学, 使教育资源得到了有效整合。

2 专业口径宽泛, 注重课程层次梯度

美国高校本科专业课程设置具有鲜明的层次性。典型的如芝加哥大学, 学校以实现通识教育为目标, 采取核心基础与专业课程分离的政策[12]。对于刚进入大学的新生, 要求其在大学一、二年级必须修完校方所指定的所有核心课程学分。在2012—2013年, 芝加哥大学的核心课程每门课堂仅限17名学生, 由一名全职教授(而非助教)授课。譬如在2009—2010学年, 学校要求本科生修满15门核心课程, 熟练掌握一门外语、通过游泳测试, 以及最多三门体育课(根据入学情况而定)。在修完指定的核心课程学分后, 学生在大三、大四可以依自己的兴趣与期望, 专攻校方所提供的五大系列、50个主修专业和28个辅修专业, 而学生在日后所获得的校方文凭认定, 就是根据他们在大学后两年所专攻的专业领域。

就美国高校的生态学专业而言, 大多有独立的系科建制, 生态学学科的研究范围广泛, 涵盖了动植物、物候学、生物地理、水生生物等学科门类。在许多高校, 生态学课程隶属于生物学院或生物学系的生物学专业, 在课程设置上依照循序渐进的原则, 注重课程梯度, 在完成规定的低层次课程、储备足够的学科基础知识后, 才能进入高层次课程的学习, 同时重视低层次的入门级专业课程。相对成熟稳定、规范系统而又灵活开放的课程体系, 对人才培养的有序进行起着重要的促进作用。

加州大学戴维斯分校的进化生物学与生态学专业位列全美前10位, 拥有众多著名的教授、学者以及良好的科研环境。生态学、动物行为、植物学、种群生物学是传统的优势领域, 现已形成九个重点研究方向, 即农业生态学、保护生物学、生态系统和景观生态学、生态毒理学、环境政策分析、人类生态学、复合生态学、生理生态学、种群生态学[13]。戴维斯分校进化与生态学专业课程设置较为宽泛, 目的是让学生对生物学有广博、全面的了解。所设置的课程涉及从基因和基因组进化、物种多样性到生物群落的结构、功能和地理分布等组织层次。培养计划方案中涵盖有生物学、数学和自然科学的课程, 然后是进化、生态和生物多样性方面的基础课程以及各种专业课程概论, 这些课程更加注重对学生解决实际问题、独立思考能力的培养(表2)。和其他专业一样, 戴维斯分校设有荣誉学院(Honors College), 荣誉学院是美国高校“拔尖创新人才”培养模式, 也是本科生的“实验班”。荣誉学院所开设的课程称为荣誉课程(Honors Program)。戴维斯分校生态学专业针对已获荣誉计划培养资格的学生设有荣誉课程, 学生毕业后不仅可以获得所学专业的学士学位, 而且还可以获得荣誉学位(Honors Degree) (表3)。

3 实行主辅修制, 注重综合能力培养

美国高校在生态学专业课程的设置上, 倡导实行主辅修制, 允许学生既攻读主修专业, 又选修辅助专业。辅修的专业可以根据自己的时间以及学校每学期设置的课程来安排上课时间。教学中注重学生的学术能力培养, 通过小班授课、研讨式教学, 培养学生的批判性思维。同时利用多种类型的实验室、实践基地等强化实践教学、提高学生的实践和研究能力, 形成了“生物学基础宽厚扎实, 实践能力突出”的人才培养特色。

芝加哥大学(University of Chicago)是一所典型的综合性研究型大学, 设有大学学院部、4所研究生院、7所专业研究学院、大学进修部和研究所等。其中学院部是小型的私立寄宿学校, 用于培养本科生, 学制4年, 授文学士和理学士学位。该部由5个学院组成, 即生物科学、人文学科、自然科学、社会科学和新大学学院。自1892年创建以来, 依靠“适应社会、变革传统、不断创新”的管理理念, 无论在选修制、学科设置、教育教学内容与方法上, 还是在专业教育、研究生教育、科学研究等方面取得了明显成效。芝加哥大学生态学方面的研究在全美乃至全世界都有着较大影响。该校的生态学和进化科学系隶属于生物科学分部, 多年来一直位居美国生态学研究的榜首。该系在生态学方面的研究范围相当广泛, 研究层次也非常多样, 从基因水平到全球生态系统, 各个层次都有涉及。研究方向主要包括群体遗传学、分子进化、定量遗传学、动物行为、植物与动物生态学、进化理论等, 既涵盖了生态学的基础理论, 同时也兼顾应用层面。该系实验室配备了各种现代化的研究仪器和设备, 在研究中强调实证研究方法, 注重运用大量数据和模型来拓展理论性研究, 使学生能学到许多重要的基础研究理论和开展生态学科研所需的实用技术。

表2 加州大学戴维斯分校进化生物学与生态学本科专业的培养要求

表3 加州大学戴维斯分校生物科学学院的进化生物学与生态学本科专业的课程设置

生态学和进化科学系注重科学的广度和各种专业领域之间的相互联系, 鼓励学生应用生物物理、生物化学、数学、生理学和有机体生物学方面的知识探索基础生物学问题。学生参与有机体生物学和解剖学、生物化学与分子生物学、分子遗传学和细胞生物学、统计学、地球物理科学、人类学和化学等方面的项目, 可用于获取生态学和进化科学系课程的学分。生态学和进化科学系的学生也可跨系参与学习项目, 例如参与遗传学、细胞生物学、发育生物学、种群生物学、理论生物学和进化生物学等的学习, 所开展的毕业论文可由来自不同系别的教师进行指导。该系也与芝加哥自然博物馆(Field Museum)和谢德水族馆(the Shedd Aquarium)保持着密切联系, 便于对系统学、分类学和进化生物学研究感兴趣的学生开展实践活动。伍兹霍尔海洋生物实验室(Woods Hole Marine Biological Laboratory)以及沃伦·伍兹生态场站(the Warren Woods Ecological Field Station)也可为学生的学习和研究提供场所, 充分体现了学校重视能力和素质培养的教育理念。

此外, 美国高校生态学专业教学是同交流、讨论联系在一起的, 研讨课程在课程中占很大比重, 已成为本科课程体系中必不可少的重要组成部分。研讨课的授课对象往往由来自不同的年级或其他专业的学生, 在一门研讨课上, 学生间、师生间密切交流互动, 打破了学科之间的界限, 有益于培养学生的创新性思维。管理人员也会将具有不同研究背景的教师和学者组合起来, 指导学生在跨学科的氛围中对预设于学术研究中的一些基本问题进行广泛深入的了解, 为学生开展某一特定问题的研究奠定坚实的基础。由于生态学课程的学习主要是服务于将来的科学研究工作, 因此美国高校的生态学课程也很强调野外和实验室实践特色, 学生对于教授承担的科研课题的参与度很高, 研究生阶段更是如此。

4 结语与启示

总体来看, 美国生态学领域的研究近几十年来一直走在世界的前列, 与高校完整的生态学学科体系、多层次、系统化与特色化兼具的课程结构、多元化的人才培养导向等密不可分。美国知名高校所开设的课程具有前瞻性、综合性和应用性, 在培养学生具备生态学的基本理论、方法与技术的同时, 突出体现了重视实践的操作训练和学生创新能力的培养要求, 拓宽学生的知识结构, 使毕业生具有较宽的就业适应能力。例如, 一些毕业生在环境、资源等相关管理部门从事环境监测与评价、生态安全与预警预报、生态工程建设和环境保护等方面的工作; 另有一些毕业生在与农业生产、储运等相关的公司从事技术指导、咨询服务等。已取得硕士及以上学位、且对科研或教学有着浓厚兴趣的学生, 大多活跃在各类学校及科研机构中。在当前全球环境问题日趋严重、对生态建设与环境保护方面的人才需求逐步增加的背景下, 美国在生态学专业课程设置及人才培养导向等方面的做法和经验值得借鉴和参考。

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Curriculum provision and professional training characteristics of ecology specialty in USA colleges and universities

QIN Zhong1,2,3, ZHANG Jiaen1,2,3,*, YE Yanqiong1,2,3, ZHAO Benliang1,2,3, WEI Hui1,2,3

1. College of Natural Resources and Environment, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China 2. Key Laboratory of Agro-Environment in the Tropics, Ministry of Agriculture, Guangzhou 510642, China 3. Key Laboratory of Agro-ecology and Rural Environment of Guangdong Regular Higher Education Institutions, Guangzhou 510642, China

Ecology is a multidisciplinary course based on the combination of macroscopical and microcosmic methods. Systematical training in ecological theories and analytical approaches as well as experimental skills and application are greatly concerned for curriculum provision of ecology specialty in USA universities and colleges. Taking three universities, i.e, University of Georgia, University of California-Davis, and University of Chicago as examples, the main characteristics of ecology courses may be: (1) Many interdisciplinary courses are offered, especially for the honorary students. (2) Curricular provision follows the principle of “step by step” and grade-designed practice teaching system is focused. (3) More seminar courses are included. (4) The major-minor system is established and advocated. (5) Practical Teaching is strengthened for improvement of students' practice and research ability. These practices and experiences are of reference value to construction and talents training of the ecology specialty in China colleges and universities.

ecology specialty; curriculum provision; the United States of America; colleges and universities

10.14108/j.cnki.1008-8873.2019.05.023

G511

A

1008-8873(2019)05-178-07

2018-12-12;

2019-03-07

广东省生态学人才培养模式创新实验区建设项目(粤教高函【2012】123号); 广东省生态学专业综合改革试点建设项目; 广东省生态学应用型人才培养示范基地(粤教高函【2014】97号); 华南农业大学研究生教育教学改革研究项目(华南农研[2015]4号); 广东省高等教育教学改革项目(粤教高函〔2018〕180号); 华南农业大学教育教学改革与研究项目(华南农教〔2018〕43号)。

秦钟, 女, 博士, 主要的研究领域为生态系统分析与模拟。E-mail: q_breeze@scau.edu.cn

章家恩(1968—), 博士, 教授, 博士生导师, 主要从事农业生态学、土壤生态学等方面的研究与教学工作。E-mail: jeanzh@scua.edu.cn

秦钟, 章家恩, 叶延琼, 等. 美国高校生态学专业的课程设置及人才培养特点[J]. 生态科学, 2019, 38(5): 178-184.

QIN Zhong, ZHANG Jiaen, YE Yanqiong, et al. Curriculum provision and professional training characteristics of ecology specialty in USA colleges and universities[J]. Ecological Science, 2019, 38(5): 178-184.