基于SRTP的校园生态实践教学的探索与实践

2021-06-24王艺芳杨黎黎王菁菁李殊婷金理想

实验室研究与探索 2021年5期

王艺芳，李莉，杨黎黎，王菁菁，李殊婷，金理想

（重庆大学建筑城规学院山地城镇建设与新技术教育部重点实验室，重庆 400030）

0 引言

大学生科研训练计划（Student research training program，SRTP），源于美国麻省理工学院1969年提出的本科生研究机会计划（The undergraduate research opportunities program，UROP），国内由清华大学于1996年最先提出大学生研究训练（Student research training，SRT），经过了几十年循序渐进的发展，SRTP已成为高校提高实践教学质量的重要环节，在培养学生对理论知识的综合理解与运用能力、实验实践技术操作、探索创新能力及科学研究思维等方面起到了积极作用，为高校培养创新型、研究型、综合型人才夯实了基础［1-4］。

2015年中共中央、国务院出台《关于加快推进生态文明建设的意见》，将生态文明建设作为国家发展建设的重要内容之后，对相关人才的需求更多，要求更高。风景园林作为与此紧密相关的一级学科，因其实践性、综合性强的特点，在理论教学已趋于完善，但实践教学大都停留在认知及设计实践的情况下，使得很多高校的师生都在积极推进和深化学科中实践环节的教育探索［5-8］。本文将以校园生态实践教学为例，论述基于SRTP的校园生态实践教学的设计思路、实施情况及成果，旨在说明通过SRTP的校园生态实践教学，一方面可以弥补风景园林专业生态相关教学中实践部分的内容，使学生在实践中反思理论知识学习过程中存在的不足，给学生提供系统的专业知识学习、充分探索实践机会以及自主学习、创造和思考研究的空间，另一方面对学生的研究性学习能力、实验动手能力、协同配合能力及探索创新意识的培养都起到了积极作用。

1 校园生态实践教学现状及存在问题

我校风景园林专业与生态相关课程的设置中，纯理论课有园林植物配植理论、景观生态学、城市绿地系统规划与设计、风景区与自然遗产保护，理论结合实践的课程有园林植物基础、园林植物配植设计1、园林植物配植设计2、风景园林设计1-8，纯实践课程有园林植物与生态调研。其中实践课时分配占15%，而这15%的实践课时中认知实践占30%，设计实践占70%。

根据现状分析，存在的主要问题有：①实践课时分配较少，实践学习及相关能力培养不够；②实践课时由认知实践及设计实践组成，缺乏工程实践，而理论知识学习的转化及相关实践能力的培养是需要工程实践训练才能实现的［9-10］；③由于课程随学期设置，使得实践缺乏连续性，无法形成一个完整的实践训练，而生态实践与植物要素密不可分，植物的生长表现需要一个较为长期的过程，此方面的实践学习具有连续性的要求。

2 校园生态实践教学设计思路

基于对现状及存在问题的分析，考虑选取小尺度的校园空间环境，基于SRTP项目开展校园生态实践教学尝试。

基于SRTP项目开展校园生态实践教学的原因，①SRTP项目主体包含教师及学生，且强调以“学生为本”，教师在整个过程中可以引导和指导学生通过自主意识和创新思维制定项目实施计划，帮助学生明晰项目实施各阶段的目标及任务，进行自主的研究性学习和实践，可将理论学习内容更多转化为自主学习，从而增加实践内容的比例；②SRTP项目的开展时间为1～2年，这样有充足的时间进行完整的实践训练，在原有的认知实践、设计实践基础上增加工程实践内容；③SRTP项目有良好的过程控制［11］，除了在申报时对项目的可行性进行审核评估外，在项目进行中还会定期进行中期检查、经验交流，项目快结束时进行结题答辩、总结汇报等，以确保项目顺利、有效开展，保障了实践学习连续性的要求。

选取小尺度的校园空间环境来开展生态实践教学的原因，①2017～2019年“校园生态实践论坛”已成功举办3届，多所高校都在积极进行“校园生态实践”的探索与实践，并将此作为有效的实践教学方式进行推广［12］；②小尺度的校园空间环境中存在着丰富的生态［13］，在有限时间内选择小尺度的校园空间环境开展生态实践教学是可行的，期望可以对生态学习“见微知著”；③我校风景园林综合实验室，拥有168 m2的外部环境空间及185 m2的室内空间。外部环境空间可作为稳定的实验基地长期开展生态实践教学，室内空间可为学生提供交流讨论的场所。

3 校园生态实践教学实施情况

在教师指导之下，学生成功申报立项并结题了校第十届SRTP项目，题为“小空间植物阴生生境营造的实验性研究”。从项目申报到项目实施再到项目结题，历时2年。

3.1 项目申报

在项目申报阶段，需要帮助学生确定选题及项目申报书的撰写。

先将选题的大范围限定在“生境营造研究”，要求学生进行大量的文献检索、信息阅读管理及实地考察，同时为学生推荐该领域的研究学者及需要参考阅读的文献书籍等，学生在此过程中发现问题后，与教师讨论确定研究题目，梳理项目立项、研究的目的与意义。学生在进行了大量的文献查阅及外出调研后发现并提出：重庆是全国年日照量最少的地区之一，此外，作为山城，城市发展受区域面积限制，呈立体纵向发展态势。在气候和地形的双重作用下，形成的小型阴生环境空间也较为多样，这类空间由于占地面积小，自然条件不佳等原因逐渐成为城市中的消极空间。而高校校园中同样也存在众多类似的消极空间。但此类空间若能通过科学合理的生境设计营建，依然可以发挥其生物多样性活力，无论是植物群落还是动物群落，甚至可以改善人们的生活学习环境，充分发挥场地的生态效应与景观效应。项目组期望能在不断的实验研究中分析总结出阴生生态环境营造的原则和方法，为高校校园环境乃至城市中类似的空间环境的改善提供借鉴。

聚焦校园中存在的众多消极空间后，将研究样本选定在风景园林综合实验室旁的阴生小空间，然后指导、帮助学生对具体的研究内容进行梳理，并针对具体的研究内容给出研究方法的建议，所建议的研究方法要求学生进行相关资料的检索、学习并进行适合研究方法的设计。最终将主要研究内容归结为以下3个部分：

(1)优劣诊断。阴生小空间的生境现状调研分析。①调研分析场地的光照（周边建筑落影、原有乔木形成的树荫分布、场地接受日照范围及时长）、风、温度、土壤（湿度、渗水率、酸碱度等）等自然条件；②调研分析现有的植被情况（生长情况、多样性情况、种植形式、群落结构、色彩等），判断其空间植物活力；③调研分析现有的动物情况（昆虫种类、场地及周边鸟类等），判断空间的动物活力；④调研分析人群的活动情况，判断空间的社会生活活力。总结分析影响空间活力的因子有哪些。

(2)实验营造。阴生小空间生境营造的实验性研究。针对现状条件及存在的问题，研究提出相对应生境营造方案并实际进行改造实施。

(3)评价总结。小空间阴生生境营造的原则与方法研究。改造使用一段时间后，继续观测记录植物生境对植物的影响（生长情况、群落演替）、增加或减少的动物种类及情况、人群社会活动情况等，通过系统、严格的方法评价改造后场地的生态效应与景观效应。最后研究总结小空间阴生生境营造的原则与方法。研究内容及方案（路线）如图1所示。

在对立项意义、国内外研究现状、研究内容与方案（路线）等梳理完后，申报书的撰写也就完成大部分内容了，剩下的内容，学生可自行完成。

3.2 项目实施

在项目实施阶段，要求学生应严格按照前期制定的进度安排表有序开展，并约定进行2周1次的进度报告及问题讨论会，对出现的问题及时进行研讨解决或方案调整，以确保项目的顺利开展与有效实施。

3.2.1 生态环境现状调研分析

我校风景园林实验室位于重庆市沙坪坝区学校B区东侧，是建筑城规学院下属实验室之一（见图2）。实验室附属的外环境，由于被3棵高大乔木遮挡，林下植物生长情况较差，成为一个消极的阴生空间（见图3）。

图1 研究内容与方案（路线）图

图2 风景园林实验室区位图

图3 场地实景照片

(1)自然条件。指导学生运用仪器设备分别对场地预先选定的4处测试点进行光照强度、温度及土壤含水量、酸碱度和温度的测量。测量结果为：场地光照强度差异大，场地内部受高大乔木的遮阴影响，光照条件较差，场地外部的自然坡地光照情况较好；场地内部气温稍低于场地外部；场地土壤整体偏碱性，土壤含水量16%～25%，见表1，表2。

表1 场地光照强度及气温测试情况（7月11日）

(2)植物生长情况。场地以乔木为主，灌木、地被层种类少，且生长杂乱稀疏，见表3。场地中以常绿植物为主，色彩单一，见表4。

乔木层中广玉兰由于与建筑及各株之间距离过近，导致其生长发育不良，存在不正常落叶现象；灌木层中珊瑚树由于营养不良，出现叶片褪色，光泽黯淡的现象；地被层中麦冬由于位于破损水管道之上，导致草色发黄，长势稀疏。

(3)动物栖息情况。场地内部以小昆虫居多，目前发现有蛞蝓、蚂蚁、蜗牛、蜘蛛、蚊子、水蚯蚓等，见图4。

表2 改造前土壤信息记录表

图4 改造前动物照片

图5 设计概念逻辑图

表3 改造前植物生长状况调查表

3.2.2 生态环境营造方案设计及实地营建

3.2.2.1 生态环境营造方案设计

在对场地现状进行详细分析之后，根据场地的特点：①作为风景园林实验室附属绿地，②场地因光照条件差导致植物生长不佳，③场地活力不足，提出设计概念（见图5）。以实验性作为主题，以科普教育作为功能目的，进行实验性非阴生植物种植尝试与阴生观叶植物景观营造的种植设计，以期为学生提供植物实验学习场所，为行人提供良好景观及相关科普教育。

表4 场地现有植物季相表

场地分为前后两个区块，前区设计为专类蕨类园，后区设计为耐阴植物花境，见图6。

3.2.2.2 两区块的营建内容

(1)前区：专类蕨类园。场地位于风景园林实验室入口，内部立有实验室标牌。为了加强入口的可读性与高级感，选择了简洁的专类蕨类景观，以多种绿色观叶植物制造出层次感，见图7。

图6 设计分区图

图7 前区植物配置平面图

在植物的选择上选取0～5、10～20、30～50 cm共3个层次的观叶植物，分别为翠云草、狼尾蕨、夏雪银线蕨、傅氏凤尾蕨、密叶波士顿蕨、肾蕨、袖珍椰子、佛甲草、香冠柏，其中多数为阴生植物，并能不同程度上的耐阴耐湿，见表5。在季相上能做到全年常绿，并有深绿、褐绿、浅绿的层次感，见表6。

表5 前区植物生长习性表

在种植方式上以丛植为主，形成错落有致的斑块。斑块本身在结构上形成富有层次的配置。

(2)后区：耐阴植物花境。场地的后区位于行道树的树阴下，是一块东北高西南低的坡地，因此，植物的选择以阴生观叶植物和耐阴花卉为主，同时搭配少量试验性的草花植物，具有一定的试验意义，见图8、表7、8。而在回应地形方面，本案采用了木桩分台的方式，自东北向西南依次分成4台，并将植物按高度有序排列，使人行道一侧的景观面最大化，也满足了场地内部使用者的观赏需求。

表6 前区植物季相图

图8 后区植物配置平面图（1∶50）

学生此前从未有过类似的工程实践及劳动体验，在实地营建过程中遭遇了重重阻碍，见图9。如工具的有效使用、天气的变幻无常、身心的疲累等，但学生们都一一克服，最终完成的效果达到了预期的目标，见图10。学生在进行地形改造过程中发现非常耗时耗力，很难达到设计图上的效果，从而由此反思，在设计过程中进行地形设计时必须要顺势而为，慎重进行大的地形调整，否则会对施工带来很大的困难，增加不必要的人力、物力、财力的投入，这种实践结合理论的反思学习在传统的认知及设计实践中是很难真正体会到的。实践表明，这种以学生的认知水平为基础，以实践中的问题为中心开展的教学，其探究性、互动性、自主性的特点是非常鲜明的［14］。

3.2.3 建成后评价总结

(1)自然条件情况。2019年5月，学生分别对改造后场地温度、土壤的含水量、酸碱度和温度进行了再次测量。场地内外光照强度依旧差异大，场内温度略低于场外，但土壤酸碱度改变，在中性波动，其含水量在19%～27%范围，见表9。

图9 现场营建图

图10 建成实景图

(2)植物生长情况。种植前区黄葛树大量落叶，低矮的蕨类如翠云草，被落叶覆盖，在潮湿无光环境下出现局部腐烂的情况。肾蕨由于选购时选择的单根种植，难以成丛，长势较差。大量的佛甲草和场地唯有的3棵香冠柏被盗走。

表8 后区植物生长习性表

表9 改造后土壤信息记录表

种植后区部分草花植物在暴雨后，土壤积水植株变黑死亡，如白晶菊、金鱼草、金雀儿。在缺乏阳光照射情况下，金雀儿出现叶色黯淡情况，部分雏菊也出现花色减淡和植株倒伏现象。受楝树果实砸落的影响，雏菊、蓍草被大量砸伤。藿香蓟在种植第3天就开始枯萎，其主要原因是土层基质薄，厚度不够。大量的枫叶天竺葵和蓍草被踩踏入花田的人盗走，见表10。

表10 改造后植物生长状况调查表

(3)动物栖息情况。受草花类植物的吸引，出现采蜜类昆虫，如蜜蜂、蝴蝶。植物的增多，也出现了蚜虫类的害虫。同时，土壤里首次也发现了新的软体虫。但场地后区频繁出现野猫踩踏花草，见图11。

图11 改造后动物照片

(4)行为评价。改造前，很少有人会注意到场地内部的景观或驻足停留。而改造之后，场地周边的活力得到了很大的提升。有人停留观赏，有人以此为背景拍照，还有家长带着小孩在这里识别植物……除此以外，有的周边居民到场地来挖走了一些植物，破坏了此处的景观。这样的结果值得深思。

4 成果及评价

项目开展顺利并良好结题，风景园林实验室外场地得到了更新与优化，学生表示在这持续两年的项目开展过程中，收获很多，丰富了专业理论知识，提高了实践动手能力。

在项目申报阶段，申报书中包含研究内容、立项意义、国内外研究现状、研究方案（路线）、创新点、预期研究目标、成果及经费预算等多个方面，在指导学生撰写、梳理申报书的过程中，着重对学生文献检索与信息管理方面的能力进行实践训练，这是学生进行研究性学习、自主学习非常重要的能力之一［15］，学生不仅掌握了文献检索及信息管理的基本方法，还自主学习到了更多专业理论知识，在对信息的收集、筛选、提炼、总结等方面的能力也得到了训练和提升。

在项目实施阶段，学生对田野调查法及社会调查法都有了一定的学习与实践，掌握了多种仪器设备的使用方法；在进入方案设计与实验营造环节后，是一个研究型综合实验过程，学生需要进行综合知识的运用，包括营建方案设计，信息、物料准备，实地施工营建，营建过程记录，营建后总结等多个方面，这个过程对学生的动手能力，自主探索、创新能力，解决实际工程问题的能力等相关综合能力的锻炼提高是显而易见的；在建成后的评价总结过程中，学生对前后采集的数据、信息进行对比、分析、总结，系统地整合理论所学的知识及实践所获的技能，全面提高了学生的综合素养。

在项目结题阶段，学生对项目开展期间的所有内容进行归纳总结反思，进行结题答辩及结题报告的撰写，这个过程对学生的文字写作能力、口头表达能力的锻炼及提升都起到了积极作用。