农林院校“生态学”课程面临的教学问题与对策

唐庄生，花立民

(甘肃农业大学草业学院，甘肃兰州 730070)

“生态学”一词是由德国生物学家、博物学家Ernst Haeckel于1869年首次提出，原先是自然科学中生物科学的一个分枝学科，主要任务是研究有机体与周围环境间的相互关系。生态学的学习对我们认识及了解自然，掌握其发展规律以用于指导人类生产与生活具有重要意义。自工业革命以来，人口极剧增长，世界范围内的科技水平和社会经济均得到了迅速发展。然而，由于人类活动对自然资源的过度利用及工业化带来的化石燃料的燃烧所带来的环境污染问题，如温室气体排放导致全球气候变暖，环境污染严重导致的淡水资源的缺乏，冰川融化带来的海平面的上升，生物多样性锐减与荒漠化的加剧导致的生态系统退化等一系列严重的生态问题不仅严重威胁着人类的生产及生活，而且对人类社会的发展带来了巨大挑战，也成为了当前生态学研究要解决的重点问题。[1]在这样的大背景下，生态学已不仅仅局限于研究有机体与周围环境之间的关系，而且涉及生物有机体与人类社会可持续发展之间的关系的研究，与此同时，不论在内涵还是外延上，生态学的概念已突破了原先生物学的范畴，在不断地丰富和发展。人类相比以往更加迫切地需要通过生态学理论来解决人与自然、资源、环境之间的矛盾，协调发展社会经济与保护脆弱生态环境之间的关系，促进人类更好地认识、恢复、管理生态系统，促进可持续发展。党的十八大以来，推进生态文明的建设更加成为了国家战略性建设，更把可持续发展提升到绿色发展高度。因此，在当前人口迅速增加，经济高速发展，全球生态环境逐渐恶化三者之间的矛盾越来越突出的背景下，生态学在解决全社会“人口—资源—环境”问题，建设生态文明中方面显得尤为重要。这就需要我们高等教育部门进行良好的生态学教育以培养出大批高质量的专门人才为加快推进生态文明、建设美丽中国而服务。“生态学”作为高等院校农、林、草等专业学生的一门重要的基础课程之一，是一门综合性、实践性较强且发展比较迅速的学科，传统的教学以教师讲授为主要方式，忽略了学科自身的特性。因此，传统的教学模式虽然有助于学生对概念性知识的学习，但是缺乏对生态学基础理论的实践，无法达到将理论实践化的目的。另一方面，近年来互联网技术及其应用迅速发展，在线教育及丰富的网络资源正在改革传统的教学模式。因此，在新的时代背景下，培养新一代生态学人才需要以经典生态学概念、理论、方法为基础，运用新的教学方法与手段，结合当下所面临的主要生态学问题及生态学研究取得的一些最新进展，这就要求相关教学机构必须通过教学改革来实现新时期的人才培养需求，以提高人才培养质量。

一、课程性质与特点分析

近年来，随着生态学在人类社会经济发展及生态环境可持续发展方面的作用日益增加，其学科也相应得到了迅速发展，同时生态学教育也受到了教育部门的重视。“生态学”作为课程是高等院校农、林、草等专业本科生的一门重要的基础主干课之一，该课程不仅要重点突出生态学基础理论与实践的学习，同时要能够反映现代生态学研究的一些最新进展，其课程任务主要是通过介绍生态学基本概念与相关理论培养学生的生态学思想，进一步掌握生态学研究的基本方法。依据课程任务，本课程主要内容的安排是按照生态学研究对象的复杂程度从系统结构的简单到复杂顺序展开的。首先，该课程系统介绍了生态学的概念及学科的发展，接下来是本课程所涉及5大核心知识模块，依次为个体生态学，种群生态学，群落生态学，生态系统生态学，景观生态学。通过对课程主要内容的学习要达到的主要课程目标：一方面是能够促进学生牢固建立可持续发展的思想，并为生态学思想、生态学方法在实际生活中的运用奠定基础；另一方面，为学生在将来更深入地学习生态学做好铺垫。

“生态学”是一门交叉学科，综合性较强，不但具有理论性较强的特点，而且又兼具实践特色。因此，课程内容包括理论与实践教学，其中，理论教学内容主要包括绪论、生物与环境、种群、群落和生态系统及景观生态学五大部分。绪论部分主要介绍了生态学的概念，发展史，主要研究对象，未来发展方向及生态学研究意义，本部分内容对激发学生对该门课程的学习兴趣非常重要，因此绪论部分是教师讲授的重点。此外，5大核心部分重点介绍了生态学中的基础概念，经典的生态学理论以及关于生态学的研究方法，是理论教学的重中之重。由于生态学是一门研究性学科，主要是研究生物和非生物关系的科学，所以在教学过程中离不开实践教学——生态学研究过程中的方法论。因此，该课程包含一定课时的实践教学，其实践教学内容是根据理论教学内容进行设计的，目的除了强化对生态学基础概念的理解及关键生态学理论的深入理解外，更要教授学生有关生态因子、种群及群落结构的野外调查方法等，目的是让学生能够有效掌握生态学理论的实践化。

二、存在的问题

(一)课程体系存在的问题

生态学是一门发展较为迅速的学科。当前大多数高等院校农、林、草等专业本科生“生态学”课程教学内容较为陈旧，其教材多应用由高等教育出版社出版，北京师范大学牛翠娟等人编写的《基础生态学》或由中国农业出版社出版，华南农业大学骆世明等人编写的《普通生态学》。这些教材重点均集中于教授经典生态学(包括个体、种群、群落及生态系统四大模块)研究所涉及的生态学理论及研究方法，但几乎未涉及近些年逐步发展较热门的分子生态学内容。经典生态学虽然有力地推动了生态学的发展，使人类在认识自然、改造自然方面取得了重大突破，但其研究视野仍局限在宏观水平上，难以通过微观角度揭示其生命体本质的一致性，然而，分子生态学作为近些年的热门学科，为人类在研究微观生态方面开启了一扇新的大门，使生态学的研究从宏观层面进入到微观的分子水平。分子生态学的主要研究手段是通过应用分子生物技术来解决生态学问题，其与经典的宏观生态学相结合能够从新的视角出发从本质上揭示宏观生态现象的多样性，推动了现代生态学理论及方法的迅速发展，成为未来生态学发展的必然趋势。因此，在实际教学过程中急切需要授课教师不断更新课程教学内容，更需要教材编撰人员在教材编写过程中加入分子生态学相关内容，与生态学研究前沿接轨。

生态学是一门综合性较强的课程，对于基础理论部分的学习，该课程部分章节中涉及多学科之间的交叉的知识点(例如数学，化学，物理，地理，大气等学科)。因此，要求学生具有一定的理科基础知识的储备与思维应变能力。例如，种群生态学部分中关于描述种群增长模型及种群生殖对策，群落生态学部分中关于研究群落的分类与排序等内容就涉及运用数学建模的方法来解决生态学问题，这不但要求学生能够对相关模型结构进行理解，更要深刻理解其模型中各个要素所代表的生态学含义及熟悉其模型推导过程，晦涩难懂的生态学数学模型增加了学生在学习过程中的难度，使得学生对其课程的学习产生一定恐惧。

生态学又是一门复杂的学科，其课程的复杂性体现在课程中许多概念及生态学理论的多元化，这样无形中加大了学生理解及记忆的难度。以最基础的“生态学”定义为例，就有6种广泛被争论的定义。另外，许多生态学现象均涉及多个数学模型或生态学理论对其进行解释，如群落的演替这一部分内容就涉及3个演替过程理论模型与3种演替理论。学生需要对其不同概念的定义、不同的理论模型进行区分达到识别记忆的目的，不仅增加了学生记忆及理解的难度，更使学生对原本生动有趣的生态学课程失去了兴趣，不利于关键概念及生态学理论的掌握。

此外，“生态学”作为一门实践性较强的课程，只有通过实验教学学生才能对生态学概念有进一步的直观认识，只有通过实践才能够对生态学理论进行验证而进一步使理论得到发展，因此，实验教学是学生从理论知识转向实践认识最重要的过程。生态学野外观测实验往往比较复杂且其理论验证往往需要较长时间，这就需要学生能有条件在较长的时间尺度或者较大的空间尺度下进行实验观测，而有效实验基地的缺乏对生态学的野外实验教学造成了较大限制。另外，生态学实验中涉及一系列室内实验，作为一门交叉性较强的学科，室内检测实验又涉及基础化学方面的许多知识点，枯燥的实验难以调动学生的学习兴趣。

(二)课程教学过程中存在的问题

虽然“生态学”课程是甘肃农业大学草业科学专业学生的必修课之一，但长期以来，由于大多数学生对所学专业的认识不够全面，学生对一些专业课程的认知较为模糊，进一步造成学生不重视专业课程的学习。加之在上课过程中大部分教学内容主要以理论教学为主，授课内容信息量较大，一方面学生在课堂上缺乏积极性，对课堂内容不能够主动学习，导致学生在之后的学习中对该课程学习时间和精力的投入变得越来越少；另一方面，这种被动式的教学模式使得学生缺乏对课程内容的深入思考，尤其不能深刻理解生态学中的复杂模型本身所包含的生态学含义。因此，这种对专业课认知上的不足加之被动接受课程内容的教学方式，逐渐降低了学生的主观能动性，学生不但没有清晰地认识到生态学课程对其相关专业知识提升的重要性，更加忽视了不同学科之间的相互联系及学科间的交叉对拓宽及其延伸相关专业知识的必要性。

依据专业培养目标及生态学课程大纲要求的教学内容，各相关专业在进行生态学课程教学时通常涉及6大部分内容(绪论、个体生态学、种群生态学、群落生态学、生态系统生态学与景观生态学)。近年来，随着草业科学专业课程体系的改革及优化，生态学课程的总课时数与理论教学课时数均有所减少。目前，甘肃农业大学草业科学专业“生态学”课程理论教学学时数由原来的40学时减少到现在的32学时，因此，教师在进行实际教学过程中就需要相应压缩每个章节的教学内容，授课内容主要围绕一些基本概念和较为基础的生态学理论的讲解，学生不仅没有达到深入及全面了解课程相关知识内容的目的，而且不能取得良好的教学效果。在生态学的实际教学过程中，笔者发现课程体系优化改革带来的课程课时量的减少，导致以目前的课时量难以高质量地完成教学大纲中所规定的教学内容。

生态学作为一门实践性较强的学科，需要通过相关的生态学实验对其相关生态学现象及理论进行验证，但在实际教学过程中存在着“重理论、轻实验”的教学观念，没用充分发挥实践教学的重要作用，制约着学生应用和实践能力的发展。目前，本科生“生态学”课程的实验课程课时数较少且实验课程时间不集中，加之一些生态学实验所需的仪器设备较为昂贵，受到实践经费的限制，导致在实际的实验教学中，只能设计一些成本低、方法旧、创新性不足、容易操作且难以与目前学科前沿所涉及的研究内容相匹配的生态学实验，导致实验教学缺乏创新性和实践性，很难对经典的生态学理论进行验证，尤其是那些需要长期监测的内容。[2]目前对“生态学”课程教学依旧是以讲授为主，这种教学方式导致在实际教学过程中教师与学生仅仅是对课程内容的简单互动。但生态学作为一门综合性较强的学科，其课程涉及知识点多、内容丰富且比较庞杂，记忆难度较大，这种单向的信息传递模式，忽略了学生在课堂中的主观能动性，没有很好地调动学生思维的积极主动性，不仅束缚了学生思维的发展，导致课堂气氛不活跃，也使得学生的学习主动性逐渐下降，学生学习效率降低。[3-4]

三、课程教学建设与改革

(一)重视学科理念，提升教学内容质量

“生态学”课程作为高等院校草业科学、环境科学、林学、农学等相关学科学生的专业基础课程，在教学过程中应增强学生对所学专业的认知，明确其专业课程的学习对自身专业素养提高的重要性。从党的十八大开始，国家也将生态文明建设提升到国家的战略层面，更加体现出生态保护对我们国家发展的重要性。因此，可通过将“环保意识”渗透到生态学教学与实践中，把自身所学专业知识与强化社会责任感紧密联系以增强学生使命感，真正做到生态学专业知识的传授与生态学理念的提升相互结合，从学生自身的认知角度提升对所学专业内涵的理解。

促进教学内容质量的提升是增强学生专业素养的重要方面。为了提升生态学教学内容质量，在实际教学中就必须去除陈旧、落后的知识，整合优化课堂内容，借助网络数字资源及新的教学模式创新教学内容，使学生的学习效率不断提高。随着社会经济的高速发展，现代生态学也因此得到了迅速发展，在这个过程中，现代生态学所研究的内容也越来越丰富且复杂。因此，教师需要考虑生态学随经济社会发展的现状，在实际教学中不断更新扩充教学内容，将生态学最新研究成果及发展趋势融入课堂教学中提升学生学习兴趣，使生态学的教学能够更好地适应现代生态学的发展。同时，为了达到有效提升课堂内容质量、提高学生学习积极性、提升学生专业素养的目的，教师应该通过自身的科学研究，尽可能多地阅读一些科技论文与相关的参考书籍，完善自身专业知识结构，不断扩展自己的知识面，提高自身潜能，使课堂教学内容更加丰富多彩。

(二)改进教学方法

1.采用翻转课堂教学模式

“翻转课堂(Flipped Classroom)”区别于传统的教学方法，指在课前学生利用教师提供的与授课内容相关的阅读资料和课程视频进行自主学习，而后在课堂上参与教师组织的讨论、辩论等教学互动活动，以促进学生对课程内容的理解，并增强师生、生生之间互动性的一种教学模式。[5]作为信息化教育背景下的一种全新教学理念，用全新的以学生为中心的“课前授课+课堂练习”教学模式，翻转课堂利用新媒体所带来的便利，能够有效取代传统的以教师为中心的“课堂授课+课后练习”的教学模式，不仅能够激发学生对课程内容学习的主动性，而且能够起到活跃课堂气氛的作用。同时在探讨和辩论过程中能够有效把枯燥的理论知识融入教学实践中。随着教育部进一步深化高校课程教学改革试点工作的开展，在实际教学中，部分高校授课教师已将翻转课堂的教学方法应用于教学实践中并取得了显著的效果。“生态学”教学内容既具有丰富的理论又具备实较强的实际操作性，部分教学内容可以考虑利用翻转课堂的教学模式将课程的理论部分与实际操作部分紧密结合，在活跃课堂气氛的同时增强学生的学习能力与探索创新能力，进一步有效提高“生态学”课程中学生对于相关基础知识的巩固和对抽象的生态学理论的理解。[6]

2.采用混合式教学模式

随着现代互联网信息技术应用的迅速发展，教育部也启动了精品开放课程的建设项目，旨在发挥高校人才优势，提升教学质量，促进教育资源共享。同时，在线学习与丰富的数字化网络资源也逐渐改变了传统的教学方式。“混合式教学(B-Learning)”是借助智慧教育平台将网络化教学和传统教学两者的优势相结合的一种“线上”+“线下”的教学模式，能够兼顾二者在教学方面所发挥的优势作用，一方面，在教学过程中教师能够发挥引导作用，另一方面能够有效地培养学生在学习过程中的主动性，激发学生创造性。目前，国内高校的混合式教学实践主要借助MOOC(大规模开放在线课程，简称慕课，Massive Open Online Course)、SPOC(小规模限制性在线课程，Small Private Online Course)、微课、雨课堂等教学形式展开。[7-9]例如，笔者在疫情期间就以甘肃农业大学网络教育平台为线下学习平台，腾讯微课堂为在线授课互动平台，中国大学MOOC平台为教学扩展资源进行混合式教学，形成了别具一格的SPOC课程，一方面解决了疫情期间线下教学活动缺失、学生学习过程中教学资源受限、跟学生互动困难等因素带来挑战；另一方面，MOOC平台网络资源较为丰富，腾讯微课堂课程内容能够进行回播，学生能够更多地利用碎片化的时间对课程内容进行学习，提高了学生学习效率与学习的积极性，课程内容得到了更好地巩固。

3.鼓励学生参加科研训练项目，提升实践技能

教学与科学研究是高校教学科研岗位教师的本职工作。一方面，科学研究是教学内容的“源头活水”，能够补充课堂教学，通过科学研究，教师不仅能够更加专业化，而且促进了教师对教学形式及内容的创新能力，不仅有益于教育质量的提高，更使教师形成了独立的教学风格；[10]另一方面，教学是科研的“隐形动力”，教学过程能够有效地推动教师的科学研究工作。在生态学教学中，仅仅让学生注重生态概念与理论的学习是远远不够的，对学生实践能力的培养一方面可以通过相关专业的实验课程，还可以通过参与到教师的与生态学课程有关的科学研究项目中，这样可以参与到实际的生态学调查实验当中，通过自身的实践对生态学理论及研究方法有更加深刻的理解，同时也有力地提升了学生的创新能力。例如，笔者所在的学校每名学生都会参加到学校开展的大学生科研训练计划(SRTP，Student Research Training Program)项目中，主要是通过教师指导完成一些小型科学实验来达到科研训练的目的。通过SRTP项目的锻炼，学生在结合理论知识的前提下学会在实践操作中解决现实生活中的具体问题。对于笔者担任的“生态学”课程来说，学生通过完成关于草地生物多样性保护、草地退化及恢复等方面的科研训练项目，能够较好地将本课程中所涉及的理论知识与实践结合在一起，不但使学生对本课程的认识更加深刻，而且提高了学生的创新及解决实际问题的能力。

四、结 语

一门课程在教学过程中涉及诸多环节，为保证教学质量和教学能力的可持续发展，对任课教师来说，一方面首先是要足够熟悉课程内容，在实际教学过程中只有通过不断尝试不同的教学方法，最终形成一套适合所教授课程的教学模式；另一方面还要在平时工作及生活过程中通过不断拓展自己的知识面，对所教授的课程内容进行进一步深化补充，最终形成较为完善的知识结构。在国家进一步促进信息化教育的背景下，“生态学”的课程建设中要借助多种智慧教育平台，通过改变现有教学模式，将传统的教学方法与翻转课堂、混合式教学模式相结合，把生态学理论教学与实践教学融为一体，最终达到提升教学质量和增强学生专业素养的目的。