“湿地生态学”课程教学改革实践——以北京林业大学为例

高俊琴

(北京林业大学生态与自然保护学院，北京 100083)

湿地生态学是研究湿地中生物与环境之间相互关系以及湿地对区域及全球环境变化的影响与响应的科学。近年来，随着我国生态文明建设的有序推进，社会对湿地的保护与管理提出了越来越高的要求，2016年国务院办公厅发布了《湿地保护修复制度方案》(国办发〔2016〕89号)，党的十九大报告也提出了要“强化湿地的保护和恢复”。随着湿地保护与管理得到社会各界越来越多的重视，湿地领域的专业人才短缺的现象也日益凸显。在此背景下，“湿地生态学”及其相关课程受到越来越多的关注，并被纳入高等学校生态学及其相关学科的课程体系[1-3]。

2008年，北京林业大学自然保护区学院开设了湿地生态类课程，历经3轮课程改革，形成了较为成熟的“湿地生态学”课程教学体系。

一、“湿地生态学”课程教学现状

“湿地生态学”是北京林业大学野生动物与自然保护区管理专业本科生的必修课程。在学习该课程之前，学生已经学习了“普通生态学”“植物学”及“动物学”等课程知识，同时“湿地生态学”课程知识又是后续开设的其他相关湿地课程如“湿地工程规划设计”“湿地保护与管理”以及“湿地监测与环境影响评价”等专业课程的基础。基于此，学院将“湿地生态学”课程设置在第四学期开设。理论教学集中在上半学期(1～8周，32学时)开展，实践教学集中在下半学期(9～15周，32学时)开展，这样的课程设置在教学上可以起到承前启后的作用，而且学生也有充足的时间完成课程实验报告。

“湿地生态学”课程包括理论教学、实验教学和课程实习3个部分。其中，理论教学主要讲授湿地定义与分类、湿地生物多样性、湿地生态过程、湿地生态系统结构与服务功能等，其目标是要学生全面了解并掌握湿地生态特征和生态系统过程及服务等课程知识，为“湿地生态学”课程的实习、实验提供理论支撑。“湿地生态学”的课程实习和实验主要是培养学生对野外湿地的认知、样地的设置、样品采集和实验室分析等技能，其中课程实习所获取的湿地植物、水体和土壤样品等是开展实验教学的必要条件。

二、“湿地生态学”课程教学存在的问题

(一)理论教学与实践教学缺乏有效衔接

由于“湿地生态学”理论教学和实践教学是由不同的专业教师承担，且按照各自的教学计划进行授课，导致理论教学和实践教学内容相脱节，无法有效衔接。学生学习完理论知识后不知道如何将其在实际中运用，极大地影响了学生对知识的深入理解和掌握。

(二)实践教学内容固化，缺少创新

“湿地生态学”课程实践教学内容是由任课教师规定好的，主要是开展一些验证性的实验，教学内容多年不变，缺少创新，学生自主发挥的余地较小，影响了学生的学习兴趣和探究能力的提升。

三、“湿地生态学”课程教学改革的措施

(一)科学组织和安排理论教学内容

“湿地生态学”课程的理论教学既要让学生掌握湿地基础知识和基本理论，又要培养学生的自主探究能力，以便为后续系列湿地相关课程奠定基础。因此笔者将理论教学分为5部分：一是绪论部分，讲授为6学时，主要介绍湿地的定义与基本特征、湿地的分类与分布以及湿地生态学研究领域(方向)等；二是湿地生物多样性部分，讲授为6学时，主要包括湿地生物多样性的概念、湿地植物多样性和动物多样性等；三是湿地生态系统过程部分，讲授为8学时，主要包括湿地生态系统的三大过程即水文过程、生物地球化学过程和生态学过程以及湿地的形成与演变规律等；四是湿地生态系统结构与服务功能，讲授为6学时，主要借介绍湿地生态特征、结构与服务功能的关系，讲授重点是湿地生态系统的四大服务功能，即供给、调节、文化和支持；五是湿地合理利用部分，讲授为2学时，主要介绍湿地保护与合理利用的方式，为后续专业课程“湿地保护与管理”以及“湿地工程规划设计”等奠定基础。

(二)增加预设专题研讨环节，加强理论教学与实践教学的衔接

预设专题研讨环节主要用于学生分组进行预设专题方案的研讨，旨在激发学生科研探索的兴趣，提升自主学习的能力，此环节占4学时。

在绪论讲授完成后，教师将学生分成若干小组(6～10组为宜)，指导学生小组按照预先设定的若干有关湿地生态学的研究主题，如湿地水质净化功能、湿地植物类型及其生态策略、湿地水文与植物的关系、湿地土壤养分支持服务等进行自主选题，并开展主导式课题研究[4-5]。例如，有的小组选择了湿地净化水质功能这一研究主题后，他们将湿地入水口和出水口的水质进行对比，以量化湿地的水质净化效果；有的小组选择了不同湿地植物对氮磷等富营养元素的吸收能力的研讨主题，即对研究区内的不同湿地植物如挺水植物芦苇、香蒲、美人蕉以及沉水植物金鱼藻、黑藻等体内储存的氮磷等元素进行对比研究，以筛选出富集养分能力强的植物物种；还有小组选择了湿地植物-水体-土壤系统的生态化学计量特征的研究主题，主要研究阐明不同组分间的生态化学计量变化范围；还有小组开展了水鸟栖息地质量监测与评价研究等。

随着理论教学的不断深入，各学生小组围绕选定的预设专题，将课堂所学知识与课外查阅的文献资料相结合，开始撰写专题研究方案。在此过程中，学生会遇到各种问题，例如与植物种类选择的依据、采样地点的确定、如何选择植物的数量、监测方式或测定指标的确定等，对此，教师应采用引导的方式，鼓励学生主动思考，自主解决问题并寻求正确答案，培养学生严谨开展科学研究，提升学生主动学习的能力。

教师可以在理论课结课前的4学时里，开展预设专题的研讨，各小组轮流讲解各自的研究主题和研究方案，学生现场提问，任课教师现场释疑，并进行点评，之后提出完善的建议，为后续课程实习、实验的顺利开展奠定基础，同时也为学生申请大学生科研创新训练项目提供理论基础与支撑。在预设专题研讨环节，理论课教师和实习实验课教师都要全程参加，目的是为了准确把握各组学生研究方案的可行性，并在后续实习实验课程中进行指导，以配合学生完成研究内容，增强课程教学的连贯性。

预设专题研讨环节极大地提升了学生自主探究科研问题的兴趣，也培养了学生理论联系实际的能力。

(三)加强实践教学

1.完善课程实习和实验

“湿地生态学”课程的实践教学包含了课程实习和课程实验。其中，课程实习设置为8学时(历时2天)，0.5学分，主要是在理论学习的基础上开展湿地调研实践。同时各小组还要按照预先设定的研究课题，在任课教师的指导下开展野外调查、样地的布设与样品采集工作，课程实习所采集的样品将作为后续实验课程的素材。需要注意的是，所有学生都必须要先完成课程实习所要求的湿地认知、监测与采样任务后，才能开展各小组预设专题的实习内容。

经过近几年的实践探索，“湿地生态学”课程实习地点确定在北京市海淀区翠湖国家城市湿地公园。翠湖国家城市湿地公园距北京林业大学比较近，湿地资源较为丰富，能满足课程实习的所有要求。同时翠湖国家城市湿地公园与北京林业大学建立了良好的合作关系，在湿地资源调查和监测研究上都有深入的合作，因此为课程实习提供了良好的支撑。“湿地生态学”课程实习逐年积累的观测数据和实验数据，也为翠湖国家城市湿地公园的生态系统保护与管理提供了基础数据。

“湿地生态学”课程实验设置为24学时，1.5学分。学生针对课程实习所采集的公共样品和小组预设专题所需的样品，在任课教师的指导下进行预处理。课程实验的重点是围绕湿地植物-水体-土壤系统中的总氮、铵态氮、硝态氮和总磷等指标进行样品标准化处理和测定分析。由于每次课程实验需要提前几个小时准备好药品、试剂以及标准溶液等，因此实验操作用时较长，通常为4～6小时，所以宜将课程实验安排在下午进行。

通过课程实习和实验，可以提升学生的动手能力和实践能力，学生除了要完成课程实习和实验所要求的公共监测、采样与指标测定环节等，还要再完成预设专题的研究内容。正是有了课题任务的驱动，促进了学生开展科学研究的专注性和积极性。同时，对于在实践环节中遇到的具体问题，小组之间、学生之间可以随时交流，互相探讨，共同寻求解决问题的方案。更为重要的是，课程实习和实验也为学生后续申请大学生创新训练项目以及毕业论文的选题和实施奠定了良好的基础。例如，对于比较好的预设专题的数据，教师可指导学生进行深入分析，并鼓励学生撰写并发表科研论文，预设专题数据还可以为下一学期开设的“生物统计”课程提供原始数据支撑，可谓是一举多得。

2.增加预设专题研究结果的展示和汇报环节

“湿地生态学”课程实习和实验最后将形成实习报告、实验报告，并增加了预设专题研究结果展示与汇报环节。展示与汇报主要是由各小组针对理论课上预设专题的研究结果进行汇报并开展现场答辩，要清晰回答是否解决了预设专题的问题，汇报自己对专题所产生的有针对性的建议以及开展科学研究的感悟。

任课教师和其他学生采用“雨课堂”对各小组的展示与汇报进行现场评分和点评。展示与汇报环节极大地调动了学生的积极性，增强了学生解决问题的成就感，为学生实践能力的培养提供了良好的平台。各小组的研究结果，不仅可以为下一学年的“湿地生态学”课程的理论和实践教学改革和完善提供借鉴，也可以与翠湖国家城市湿地公园进行研究结果共享，为翠湖湿地生态系统的发育和演变及良性循环提供科研数据的支撑。改革后的“湿地生态学”课程教学流程见图1。

图1 改革后的“湿地生态学”课程教学流程

(四)改革课程考核方式

传统的课程考核以期末考试成绩为主，平时考核成绩占比较小且带有一定的主观性，不能充分反映学生的综合能力。改革后的“湿地生态学”课程考核将期末考试和平时的过程性考核相结合，其中期末闭卷考试主要是了解学生对基本理论和基本知识的掌握程度，占总成绩的50%。平时的过程性考核主要是考察学生运用理论知识分析问题和解决问题的能力，占总成绩的50%。课程考核的改革加大了平时考核成绩的比重，突出了对学生自主性学习和创新思考能力的考核。

四、“湿地生态学”课程教学改革的成效

(一)提升了学生的实践能力

增加了预设专题的课程实习和实验使学生能将理论知识与实际相结合，能对亲自获得的第一手实习实验数据进行分析并验证科学假设，获得了解决问题的满足感，激发了求知欲，对专业问题的思考不再是大而空，而是能贴合实际提出切实可行的、合理的解决方案，为后续专业领域的深造或就业奠定了基础。例如，有的学生通过实习采样和课程实验的测定分析，不仅掌握了湿地采样的方法，学会了实验分析测定，还量化了不同湿地植物物种对氮磷等养分的吸收差异，进而设计出翠湖湿地岸边适宜种植的植物物种，并提出后续要进一步验证不同物种组合的吸收效果，由此开启了毕业论文设计，促进了研究性学习能力的提升。据统计，学生课余自主进行专业文献查询和阅读的比例平均增加了30%，课余小组讨论次数增加了50%，课余与任课教师讨论次数增加了30%，对重点知识的理解和掌握提高了30%，主动实践能力和实践效果提高了40%。

(二)增强了课程教学效果

通过教学改革，学生对课程学习的兴趣和参与度大大提升。有的学生会主动研究自己家乡湿地的现状及问题，有的学生还专程去北京周边湿地进行实地考察，带着问题进行学习，这些做法不仅拓宽了学生的知识面，也加深了他们对专业知识的理解。同时，通过理论教学和实践教学内容的紧密衔接，多数学生都能沿着课程主线进行理论学习-问题分析-实践探究-科研结论的自主思考，增强了学习能力和创新能力。通过对期末考试试卷的分析，可以看出学生对案例分析题的解答优良率明显提升。例如，学生在回答“请你就某一城镇或乡村湿地，谈谈如何有针对性地开展小微湿地保护与修复，从而提升其服务功能”这一试题时，不仅条理清晰，有理有据，有自己独特的观点，而且具有较好的可行性。“湿地生态学”课程教学改革与实践，为学生研究性学习和创新实践搭建了良好的平台，为培养生态文明建设所需的湿地领域高素质综合型专业人才奠定了基础。