环境本科专业环境生态学实验教学设计与思考

李 礼，彭 琴，李 强，丁武泉,，黄小玲

(1.重庆文理学院 化学与环境工程学院，环境材料与修复技术重庆市重点实验室，重庆 402160；2.重庆文理学院教务处，重庆 402160)

1 引言

随着科技和经济飞速发展，环境污染、生态危机也日益凸显，生态文明建设成为全社会的共识，也对高等院校生态环境保护的专业人才培养提出了更高的要求[1～3]。在课程教育实践中，理论教学是培养学生素质和能力的重要载体，而课程实验教学环节则是理论知识的巩固和提升，是培养学生科研素质、创新思维的关键[4]。《环境生态学》这一门重要的专业基础课程，不仅覆盖各种环境基础理论本身，构成专业知识体系的重要骨架，同时还蕴含着自然和社会的普遍规律值得挖掘和领悟，因此在环境本科专业高素质人才培养中显得尤为重要[5，6]。

2 《环境生态学》课程的内涵

《环境生态学》是环境专业一门重要的专业基础课程，这门新兴的边缘学科具有综合性、渗透性很强的特点。深入理解环境生态学这门学科的内涵、价值和特点，充分认识它在实际工作应用中的重要性，是高质量完成《环境生态学》这门课程教学目标的重要前提。

2.1 环境生态学是环境科学的重要基础学科

环境科学是20世纪50年代后，由于工业革命造成环境问题在全球凸显而迅速发展的新兴学科，研究领域广泛，内容十分丰富。环境生态学，则是环境科学领域非常重要的分支学科，是一门以基础理论研究为重点的基础环境学科，也是生态学学科体系的重要组成部分。环境生态学的主要内容，是研究在有人为因素的干扰下，自然生态系统自身的变化规律和发展趋势，以及它对人为干扰因素的反作用，通过运用生态学的基础理论，研究人为干扰与自然环境之间的内在联系和效应机制，探寻不平衡生态系统恢复、保护和重建等相应对策，从而进一步寻求解决生态环境问题途径的科学。

环境生态学课程的设置目的，是使学生掌握生态学的基本知识，包括生态过程的基本规律、自然界生命系统与其支持系统间的相互关系、人类社会的发展及生产生活活动对生物圈各类生态系统所产生的影响，以及人类为实现可持续发展而对生态系统的保育，对受损生态系统的修复和所开展的生态建设等知识，为学生建立完善的环境科学专业理论体系打好扎实的基础。

2.2 环境生态学是一门典型的综合性学科

环境生态学是一门交叉性、综合性很强的新兴学科，不仅与数学、物理、化学、生物等自然科学密切相关，同时还包含生物化学、遗传学、地球科学等各类应用学科，在研究尺度和细分上，涵盖的广度和深度都比较强。同时，随着人类文明的发展进步，特别是人类通过对环境问题带来惨痛教训的深刻反思，逐步认识到社会经济发展与自然规律的内在联系，从而赋予了环境生态学更多的社会学内涵。因此，环境生态学课程比较贴近实际，看似通俗易懂，但如何在深入浅出中引导学生探寻到科学问题深处，对任课教师的知识深度、广度和教学水平提出了很高的要求。

2.3 环境生态学在实际工作应用中十分重要

人类生活在生态环境中，不可能离开生存的环境，这是众所周知的道理。然而，作为从事环境及相关专业学习和工作来说，则应当具备专业的理论基础、专业的科学思维和解决专业问题的能力。学生对于浅显的生态学知识，在日常生活中早就有所了解，但他们未必真正了解生态学理论在以后环境相关工作中的重要性。生态学理论知识在环境科学、工程项目等实际应用中，地位举足轻重，比如环境影响评价、环境污染治理等等很多方面，都要运用到生态学的基础理论和科学方法。因而，要使得学生在实际工作中真正具备解决相关技术和管理问题的能力，就必须使学生掌握好环境生态学的基础理论，深入理解自然生态系统的发展演变规律，认识生态环境问题的内在本质。在某种意义上说，环境生态学也是一门应用性、实践性很强的专业基础课程。

2.4 环境生态学内容的宏观性对教学开展具有一定挑战

环境生态学的跨学科性，主要体现在研究内容的广泛性、研究方法的综合性、应用技术的生态化等方面。环境生态学不是微观的，而是研究个体、种群、群落和各种尺度的生态系统，是从复杂的生物与环境间的关系中寻求解决环境问题的生态学途径，它的学科研究范畴本身就决定了一定的宏观特性。所以，环境生态学的教学内容具有一定的抽象性。

环境生态学的教学，主要以讲授理论为主，教学内容比较空洞和枯燥，闭卷考试也需要对知识点进行一些死记硬背，导致学生对所学内容难于或者懒于理解，并且不能主动把生态学知识灵活应用到环境专业中去。但是，教学过程往往是具有说教的性质，不可避免造成学生产生枯燥乏味的感觉，对条款式的知识点难以提起兴趣，对教学效果产生负面影响。因此，高质量教学目标的实现非常具有难度，教师把抽象性的、阐述性的教学内容转变为生动形象的感性素材，将一些启发性的科研及工程实例融入到教学当中，这些理论与实践相结合的手段显得尤为重要，可以最大可能的激发学生学习兴趣和加深对理论知识的理解。

3 《环境生态学》实验环节教学设计

环境生态学理论知识的实践运用，是通过开展环境生态学实验来实现，这是理论教学重要的辅助环节，只有让学生在实验和野外实习过程中，对课堂所学的内容加以理解，对基础理论进行相应的验证，才能有效提高学生对理论知识的深刻理解，并具备相应的实际操作技能。因此，加强环境本科专业课堂实验以及野外实习环节十分必要，一方面可以使学生将理论与实际相联系，更重要的是培养学生生态文明素养，以及对于生态环境观察、理解、实践和创新能力的提高。

3.1 实验教学目标

通过系列实验教学或开展环境生态学野外实习，让学生掌握相关的生态学实验方法，加深学生对环境生态学基础理论的理解，进一步培养学生具备解决实际生态环境问题的生态学视角，这是环境生态学实验教学的主要目标。在实验教学中，坚持以学生为主体，实验环节由学生分小组共同完成，同时有意识地扩展与实验题目相关的知识，并组织学生参与到教学实验准备工作中，使学生不是被动的完成实验，而是主动地参与实验，培养学生的发散和创新思维，使学生分析问题和解决问题的能力得到不断提高。

3.2 课程实验内容

根据重庆文理学院以应用型人才培养体系构建为核心的教育教学改革思路，对于环境本科专业而言，着重培养学生基本的环境生态学实验方法和动手能力。根据教学大纲的要求，环境生态学实验课程设计为16个学时，共包括4个实验的内容，除了“生态环境中生态因子的观测与测定”和“叶片缺水程度的鉴定”两个必做实验外，选做“温度胁迫对植物过氧化物酶(POD)活性的影响”和“盐胁迫对植物的影响”两个实验。通过组织学生开展以上实验，在课堂理论教学的基础上，进一步理解和掌握不同生态因子对生物的影响，包括生物个体在生长发育(种子发芽)、行为(趋光性)、生理和形态(水分缺失、酶系统发生改变)等方面的适应，从而为进一步学习掌握种群、群落、生态系统的发生及发展规律等基本理论打好基础。

(1)实验一：生态环境中生态因子的观测与测定。实验目的主要为，使学生熟悉太阳辐射仪的使用方法，熟悉风速测定仪的使用方法，掌握干湿球温度计的测量原理与方法等。

(2)实验二：叶片缺水程度的鉴定。实验目的主要为，使学生熟悉叶片缺水的鉴定原理及方法，掌握电导率仪的使用方法等。

(3)实验三：温度胁迫对植物过氧化物酶(POD)活性的影响。实验目的主要为，使学生熟悉温度胁迫对植物损害的鉴定以及植物对温度耐受程度的判断，掌握过氧化物酶(POD)活性的测定方法等。

(4)实验四：盐胁迫对植物的影响。实验目的主要为，使学生了解盐胁迫对植物种子萌发的影响，掌握种子萌发过程中发芽率、发芽势、发芽指数等各项指标的观察、计算方法，了解各项指标在盐胁迫条件下的变化趋势等。

3.3 实验成绩的考核评定

环境生态学实验的成绩评定，采用分散考查的考核形式，即在实验课程的实际操作环节中，针对“太阳辐射量和空气湿度测定”或“给定溶液电导率测定”两个必做实验，考察学生仪器准备是否规范、测定操作是否准确、完成实验数据记录和实验报告情况，以及是否能够正确回答问题等方面。环境生态学实验环节未单独成课，因此实验环节的成绩纳入学生的环境生态学课程成绩之中。

学生通过分组完成上述4个实验，加深巩固对生态环境中生态因子的影响及作用规律的理解，并学会规范使用生态学研究中常用的观测仪器和测试方法，掌握生态学研究的基本原理和方法，进而提高学生将理论运用于实践解决具体问题的能力。

4 对实验教学改进的有关思考

《环境生态学》实验教学的目的在于让学生将理论联系实际，将抽象的课堂理论知识在形象化的实验过程中加以理解，培养学生实践能力、创新能力和综合素质，正是这门课程综合性和实践性的体现，应当在围绕基础理论开展教学的同时，结合实际，培养学生扎实的理论功底、娴熟的动手技能、创新的思维，以及对理论在实践中的升华。

4.1 实施教学效果评价，反思完善不足，不断提高教学质量

环境生态学实验教学的目标，是要通过系列实验教学或开展环境生态学实习，让学生掌握相关的生态学实验方法，加深学生对环境生态学基础理论的理解，进一步培养学生具备解决实际生态环境问题的生态学视角。若想取得理想的教学效果，有必要在教学中即时对学生和自身进行效果评价和反思。

一是通过考察学生对实验原理是否准确理解、实验操作过程是否正确、实验结果是否有效，来评价学生对理论知识点的掌握情况，评价学生实验操作、实验报告撰写等动手实践能力和创新能力，评价学生以生态学视角对具体环境问题的分析和解决能力，公正客观地评定每个学生的实验考核成绩。二是根据评价信息，反思自身在实施教学中可以进一步补充、加强或改进之处，完善教学方法不足，从而逐步提高实验教学质量。

4.2 逐步改变实验方式，向综合性、设计性实验以及各实践环节紧密配合的方向发展

目前，由于学时数和相关实验条件的限制，环境生态学实验设置的4个实验均为验证性的实验，具有很好的操作性，实验原理和过程相对简单便于管理，实验结果也易于理解和控制。但是，验证性实验毕竟过于程序化，实验结果的明确性，使得学生照方配药，以完成实验报告为目的，不利于学生深入思考问题、主动认识和解决实验中的问题，对于学生在实验过程中的能力培养、实践技能的训练等方面也有所欠缺，与培养应用型、创新型、复合型人才的要求尚有一定的差距。因此，我们可以逐步改变实验内容的设置，用综合性、设计性的实验逐步替代验证性的实验，实验内容更全面的覆盖环境生态学理论知识内容，从较为微观的尺度向宏观的尺度进行延伸，甚至可以布置基本的实验方向并提供相应的条件，让学生自主设计实验方案，自主开展实验或生态学认识实习，创新性的撰写实验报告。当然，这必须以专业方向培养需要、实验教学条件不断改善、学生层次不断提高为前提。

另外，本科阶段专业教学除课程实验之外，还有课程实习、社会实践、专业实习、毕业设计与论文、参与教师科研等实践环节。课程实验为其他实践环节奠定实践能力的基础，其他实践环节是对课程实验效果的检验和应用，两者相辅相成，互为补充，各有侧重，在各个环节中都应当给予足够的重视，并且将学生的能力培养作为一个整体来对待。通过这种方式，才能更好地培养具有高素养和能力的环境专业人才。

4.3 启发学生进一步探寻自然规律，在领悟中不断提升理论水平和解决问题的能力

学生通过开展4个验证性实验，在课堂理论教学的基础上，进一步理解和掌握不同生态因子对生物的影响，这些只是最基本、最普通的知识。我们应当通过这些基本知识和实验，激发学生对于自然和生态的强烈兴趣，自觉地在学好整门课程理论知识的前提下，在日常学习、生活以及今后职业生涯中，善于观察自然生态系统的各种现象，善于运用理论去认识、理解并归纳各类现象的本质与规律，进而促进自己整个专业知识体系的完整性和系统性。

同时，整个自然世界和人类社会，如同生态系统一样，是具有普遍规律的，在思考、总结和不断领悟中，生态学的理论知识在人生的任何阶段、任何处境，都可以给我们的学生提供一定的指引和帮助，这也应当是教育和学习的最终目的。

5 结语

高等教育和人才培养总是滞后于科技进步和社会发展的步伐，这是需要我们深刻认识和不断努力的方向。《环境生态学》作为环境专业重要的专业基础课程，做好其理论与实践教学是适应时代发展、培养复合型、实用型人才的需要。同时，在生态文明建设任重道远的今天，如何将环境生态学的理论思维转化成生态文明建设的促进力，进而形成生态文明理念武装全社会的局面，不仅是环境专业人才培养应当重视的问题，贯通思考和创新对于其他各门各类学科也同样具有借鉴意义。