“互联网+”背景下“森林生态学”课程教学的改进——以北京林业大学为例

周志勇 侯继华 张春雨 康峰峰

(北京林业大学林学院，北京 100083)

2012年“互联网+”的理念在我国社会悄然兴起；2015年《关于以“互联网+”为驱动，推进我国经济社会创新发展的建议》两会议案诞生，同年7月，国务院又颁布了《关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》，并提出到2025年建成较为完善的“互联网+”产业生态体系[1]。“互联网+”就是互联网+各行各业，但又不是简单的相加，而是通过跨界整合各种社会资源实现1+1>2的效果。近年来，随着互联网技术的快速发展，“互联网+”已成为新世纪我国社会综合实力增长的新引擎。

目前，基于“互联网+”背景，许多高校在课程教学实践中积极引入云计算、VR(虚拟现实)、大数据、物联网等技术手段，教师开始用互联网思维去分析教学过程中遇到的各种问题[2]。“互联网+”不仅推动了教育理念的革新、教育资源的共享，也驱动了教育方法的变革，产生了慕课、微课、翻转课堂和雨课堂等一系列新的教学形式，对传统的教学方法产生了极大的冲击。而对于一些受众面相对狭窄的专业基础课程，如农林业院校中的“森林生态学”，如何应对“互联网+”带来的挑战，是任课教师急需解决的问题。

一、“森林生态学”课程教学现状

森林生态学是研究森林群落与环境及其相互关系的科学，在学科划分上是生态学科下属的二级学科。“森林生态学”是北京林业大学林学专业本科生必修的专业基础课，通过学习该课程，让学生掌握森林生态学领域的基本概念和理论，学会用生态学的观点分析森林群落的动态变化过程。该课程最初采用的教材沿承了前苏联的《森林学》[3]，现在使用的教材是由李俊清教授主编的《森林生态学》(第三版)[4]，它的知识体系是参照欧美经典生态学理论进行架构的。“森林生态学”课程开课时间为大二上学期，课堂讲授为48学时，其中2学时介绍森林生态学的诞生历程及其发展趋势，2学时以专题讲座的形式介绍国内外生态学的最新研究进展，余下的学时则按生态学的组织层次，分别介绍生物与环境、森林种群生态学、森林群落生态学、森林生态系统生态学等内容。与课堂学习相对应的实践训练则与其他相关专业课程如“植物学”“森林经理”“森林有害生物控制”等一起并入综合大实习环节[5]。

二、“森林生态学”课程教学存在的问题

(一)课程教学内容更新落后于学科发展

“森林生态学”课程经过50余年的建设和发展[6]，已经形成了相对稳定的理论知识体系。在相当长的时间里，后人也只是在其基本理论框架内，针对某些热点问题进行深入研究，鲜有重大理论的突破。同时，由于森林生态学领域的研究需要较长的周期，即使有了新的成果，也很难及时地纳入教材，这就造成了课程教材内容滞后于实际科研的进展。

(二)课堂教学形式单一

改革教学方法和手段，提升教学效果一直是高校教学改革的重要内容。虽然目前多媒体教学已在各高校中普及，但在具体的教学活动中，多媒体也只是用来进行教学课件的展示，偶尔配以短视频播放，在大部分教学时间里还是以教师的口头讲述为主。这种“你说我听”式的传统教学方法已无法引起学生的听课兴趣，尤其是教师在进行专业理论讲授时，课堂气氛就越发显得沉闷无趣。

(三)学生参与教学活动的积极性不高

在传统的课堂教学活动中，教师仍占据主体地位，课堂教学仍以教师对理论知识的阐释为主，教师牢牢把握着课程的进度。即使其间会有互动环节，也往往以教师针对某一问题以点名提问的形式进行，如此生硬的问答式互动，难以激发学生的探究热情。

(四)对学生学习的过程性考核有待完善

“森林生态学”课程考核采取以期末试卷考试为主的方式，虽然把期末考试成绩和平时成绩设置为7：3的比例，但由于平时考核主要侧重于课堂考勤，所以学生平时的学习效果很难在期末成绩上反映出来。期末试卷考核的是学生对知识的再现能力，无法体现学生对理论知识的运用能力。

三、“互联网+”背景下“森林生态学”课程教学改进措施

在“互联网+”时代，学生对知识的获取和教师对知识的传授不再局限于教材和课堂，互联网和通讯技术的快速发展为广大学习者提供了丰富的教育资源和平台。被称作“网络原住民”[7]的2000年后出生的大学生，他们在成长过程中见证了网络技术的逐步升级和信息化产品的更新换代，所以他们对网络环境和信息资源具有灵敏的嗅觉和探知能力。通过网络技术，他们能够快速准确地攫取新知识，这就对教师传统的“传道、授业、解惑”的权威角色提出了挑战。所以，在“互联网+”背景下，大学教育需要对课程教学进行全方位的变革，只有这样才能承担起为社会培养创新人才的重大使命。

(一)借助网络教学资源丰富课程教学内容

传统的“森林生态学”课程使用的教材内容已经滞后于学科的实际发展，教材缺少对热点科学问题及学科研究最新进展的介绍。针对此问题，笔者以“森林生态学”课程教材的基本理论为导向，借助互联网平台，广泛搜集与学科有关的最新案例，形象阐述最新案例所蕴含的生态学理论的内涵。这些案例既可以来自《Science》《Nature》《Ecology》等国际一流期刊的学术文章，也可以是国际知名机构如联合国政府间气候变化专门委员会发布的评估报告，或者是针对某些最新的科学问题拍摄的视频资料。有了这些网络实时资料的支撑，“森林生态学”课程的教学内容变得更加丰富、充实且紧跟学科的最新进展，既提高了学生学习的积极性，又开拓了学生的专业视野。

例如，笔者在讲授森林物质环境中大气环境变化的章节时，教材主要介绍的是大气中温室气体含量的变化，如果仅仅按照教材对大气的化学成分或气体组成按部就班地进行介绍，很难激发学生的学习兴趣，因为这些知识点在他们中学时就有所接触，同时由于这类问题的社会关注度比较高，他们也很容易从网络、电视、报刊以及自媒体等多种渠道获得相关信息。基于此，笔者就在课堂之外多下功夫，针对具体的知识点，查找有关气候变暖对温室气体排放的影响。首先从“优酷”“爱奇艺”等网站上下载了有关气温升高后高纬度永久冻土和北极冰川融化时甲烷排放增多的视频资料，在课堂上让学生观看，分析这两种气体温室效应的差异，这样学生对大气组成的变化对气候产生的影响就会有了直观、清晰的认知。然后，笔者又辅以2018年秋季联合国政府间气候变化专门委员会发布的《全球1.5℃增暖》特别报告，以佐证地球正在经历全球变暖的过程，这已是个不争的事实。

为了让学生能以全新的视角学习“森林生态学”课程知识，课程教学内容还要与社会实际相结合，用当前社会的时事性案例来解析“森林生态学”的知识点。例如引导学生根据森林环境的公益性、森林生态系统对大气和水的调控作用，来讲授为什么“绿水青山就是金山银山”，使课程教学内容更具有时代感。

(二)通过构建教学共同体创新课堂教学模式

传统的“森林生态学”课程教学是由一位教师在48个学时内讲授完所有的课程内容，而任课教师的研究方向只局限在较为固定的知识领域，且教学形式单一，这样的教学难以满足现阶段学生“个性化学习”的需求。所以，在“互联网+”背景下，各高校可以采取构建教学共同体的方式，来应对学生“个性化学习”的需求。

开放与包容的互联网技术弱化了高校与社会、高校与高校以及不同行业间的壁垒，可以把各行各业的力量紧密联系起来，为教学共同体的构建创造了条件。例如，同一所高校相关学科的教师可以组织成为一个教学共同体，由不同的教师分章节承担授课任务。以北京林业大学生态学科为例，该学科目前有专职教师24人，分属于森林生态、生态系统经营与管理、生物多样性保护与恢复3个二级学科，教师们具有全球变化、生物入侵、森林生态系统碳循环等不同的研究方向。在进行教学任务分配时，学院根据每位教师的研究方向进行教学分配：从事生物多样性保护研究的教师可以讲授生态廊道的建设和作用，从事生物入侵研究的教师可以讲解种群动态和种间的相互作用，从事分子生态学研究的教师可以讲授物种的遗传与进化等。这样既可以提高课堂教学内容的深度，也可以让学生体验不同教师的教学风格，满足不同学生的个性化需求。

同时，教学共同体的构建不仅突破了学院、学校的界限，而且还可以借助互联网技术把国内从事森林生态学研究的相关单位的专家联系起来，组建一个大的教学共同体，既可以极大丰富课程的教学资源，还能增强课程教学的师资力量。

(三)通过多种教学方法相结合增强学生的教学主体性地位

互联网技术催生了慕课、微课、雨课堂和翻转课堂等一系列新的教学形式[8]，模糊了教与学的界限，也激发了我国教育界对传统教学方式进行改革的热情。慕课是massive open online courses的音译，意为大规模在线开放课程。慕课一经出现，即刻受到世界各大高校的重视，纷纷推出各自的在线开放课程。比较知名的有斯坦福大学的Udacity和Coursera、麻省理工学院的edX、清华大学的“学堂在线”等，目前在线开放课程已经发展到慕课4.0阶段[9]。慕课的引入对我国教育资源配置、教学形式以及教师素质提升等都带来了促进的作用。

例如，教师针对某一知识点作的一个10分钟左右的微课以及“先学后教”代替传统的“先教后学”的翻转课堂等，都颠覆了知识的传授方式和学生对知识的内化过程[10]。以“森林生态学”课程教学为例，教材的前几章是有关能量环境、物质环境的知识点，因为不涉及深奥的生态学机理，学生学习起来毫无压力。对这部分内容，就可以让学生充分利用慕课资源，在课下完成相关知识点的学习，之后在课堂上根据拟定的科学问题，开展小组讨论，每个学生都要积极发表个人观点，教师只充当课堂教学的引导者和组织者，学生成为学习的主导者。而在讲授有关种群动态模型以及种间竞争模型时，由于涉及复杂的数学推导公式和生态学理论，这就需要教师发挥课堂的主体讲授作用，师生面对面传授知识所烘托的课堂气氛是在慕课学习中所感受不到的；在讲授有关森林群落的演替内容时，既要涉及环境的演变，也要涉及种群间的相互作用，仅凭PPT图片展示和教师的文字描述是难以向学生解释清楚其内部驱动力机理的，这时教师可借助虚拟现实技术(VR)，利用计算仿真系统，模拟群落演替的过程，让学生在三维动态视景中直观体验森林群落的变化与环境的相互作用。这种教学方式打破了传统课堂教学的沉闷，极大激发了学生学习的主动性。

(四)利用网络后台数据分析技术对学生的学习进行有针对性的指导

如同在沙滩上行走会留下脚印一样，学生注册成为网络学习用户后，每次登陆教学资源平台就会在网络空间中留下其学习的轨迹，如开始和结束学习的时间、学习过程的时长等。而教师可以利用不同分析系统，如android自带的httpclient程序以及通过ajax来获取html页面的访问数据等，分析学生学习的基本情况，这样任课教师可以及时了解每一位学生平时的学习情况，并对其进行有针对性的指导。

除了后台数据追踪，教师还可以通过微信群、QQ群等及时关注学生的学习进度，并针对具体的知识点设定相关探索问题，让大家在课后通过交流群进行抢答。对那些积极参与的学生教师会适时给予表扬，让学生感受到即使是在课后进行相关知识的自主学习，教师也是时刻陪伴在身边，这样能激发学生的学习热情，提高学习效率。

四、“互联网+”背景下“森林生态学”课程教学改革的成效

(一)学生的主体性得到加强

笔者在2018至2019学年第一学期承担了林学专业2017级(1)班和(2)班的“森林生态学”课程教学任务，并基于“互联网+”背景，针对生物与环境一章的内容，尝试了翻转课堂的教学方法。

笔者首先将学生分为12～15个小组，在课后准备相关知识点的讲解资料，之后由每个小组推荐1～2位学生在课上对知识点进行讲解。为保证课程教学进度，每次课上进行讲解的学生不超过5位。最后，由教师对每位学生的讲解进行评价和总结。翻转课堂教学方法的实施，凸显了学生的主体地位，教师只是起到了引领作用，极大提高了学生参与教学的积极性。在整个教学过程中，共有47位学生主动上台介绍了他们对相关知识点的认知，参与人数达到了总人数的75%，学生对识点的认知深度和讲解资料的丰富程度都达到了专业化的水准，课堂学习由“被动接受”转化为“主动探索”。

(二)课程教学效果得到提升

课程教学改革后，学生可以在课后通过“学堂在线”“Udacity”“Coursera”和“edX”等网络课堂对课程内容进行自主学习，并借助学校教务处的教学平台、班级微信群、QQ群等多种渠道进行集体讨论和交流，针对热点问题或某一知识点，如“最小因子定律”和“耐性定律”的异同等展开辩论，最后教师带领大家对该知识点进行归纳总结，并辅之以在线问答和师生间“一对一”的交流，及时解答学生在学习过程中遇到的问题，实现了对学生学习全过程的监督。

课程教学结束后，笔者对学生学习情况进行了调查，结果显示，每位学生在课后学习课程知识的时间大约为5～6个小时，约等于10学时的课堂讲授时间。在期末考试中，学生的卷面成绩最高分为97分，成绩在90分以上的学生占到总人数的10%以上，30%～40%学生的成绩在80～90分之间。最为明显的是，全班学生论述题的得分与往届相比有了大幅提升，这说明改革后，学生对生态学知识的综合运用能力有了明显的提升。