“双一流”建设背景下生态学专业研究生课程案例教学实践探索

2023-09-08张雪妮吕光辉

科教导刊 2023年20期

张雪妮，吕光辉

（新疆大学生态与环境学院新疆乌鲁木齐 830017）

“双一流”建设是当前我国提升高等教育综合实力和国际竞争力的重要国家战略。高水平的研究生教育是“双一流”高校建设取得显著成效的关键内容和重要支撑[1]，也是我国在2035 年初步建成具有中国特色的研究生教育强国的需要。硕士研究生是最具创新思维和创新潜力的学生群体之一，其科研创新能力培养是高校研究生教育教学改革的核心目标。案例教学是促进研究生科研创新能力培养的一种有效手段，但目前在研究生教学中存在重理论轻实践、实践课时设置不足、研究生参与度不高等一系列问题，直接影响了高校研究生培养质量和研究生教育教学改革的成效。

生态学是当前我国实施生态文明建设和可持续发展战略的重要理论支撑学科[2]。近年来，生态学专业相关的研究型、应用型、管理型、创新型人才需求数量明显增加。随着生态学硕士研究生招生规模的不断扩大，以及“双一流”建设高校培养“创新型”人才的需要，如何使现有教学模式适应生态学科发展和人才培养的需求，是当前迫切需要解决的重要问题。本文将以新疆大学生态学研究生的生态修复学课程为例，探讨“双一流”建设背景下如何开展案例教学，并给出建议，旨在为生态学专业硕士研究生的教学改革建设提供参考。

1 案例教学法的内涵与意义

案例教学法（case-based teaching，CBT）是一种开放、互动式的新型教学方式，具体是指教师根据教学目标，以案例为中心，以学生对真实事件的分析、思考为重点，通过团体、小组的形式，引导学生参与分析、讨论等活动，以培养和提升研究生创新性地发现、分析和解决问题能力的一种教学方法[3]。

在实施案例教学法过程中，师生能够进行充分的互动，因此可以最大范围地激发研究生对科研的兴趣和热情，有助于培养研究生发现、分析和解决问题的能力，这些过程的有效实施直接锻炼了研究生的科研能力。同时，案例教学法更加注重培养研究生对知识学习的自主性与探究性，强调理论知识与技能的实践和升华，尤其适用于高层次人才培养过程，因此对于提高研究生质量、实现高层次人才培养目标具有重要意义[4]。

2 生态修复学课程案例教学设计与实施——以工矿废弃地修复为例

2.1 案例教学设计

案例教学的目的是结合具体案例，串联有关理论的知识点，并设计有针对性的问题，师生互动讨论，在这一过程中加深研究生对理论知识点的理解、训练研究生的科研思维、增强研究生理论联系实际和分析解决实际问题的能力。因此，案例的选取要有针对性、代表性、问题性和启发性。

形象、生动的案例呈现形式是确保案例教学效果的重要基础。因此要尽量采用图片、视频资源呈现案例内容，教师要熟悉案例的背景、内容和涉及的相关知识点，并设计有关知识点的问题，引导研究生交流、讨论，再结合基于知识点的开放式问题，激发研究生的创新思维。由于生态学研究生中有部分研究生本科专业跨度较大，需安排2―4个学时的理论课，因此案例教学环节建议安排在理论教学之后；在准备案例教学之前，一般需简要回顾与案例相关的理论知识点，因此案例教学环节适宜在课程的后半段实施。以下将以卡拉麦里山有蹄类动物自然保护区废弃矿山生态修复的项目实践为例，阐述生态学研究生案例教学的实施过程。该案例涉及的理论知识点主要有：土壤结构与功能、荒漠生态系统的脆弱性、退化生态系统的特征、废弃矿区的生态恢复原理和技术方法等。

2.2 案例教学实施

2.2.1 教学准备

生态修复案例是生态学、土壤学、环境科学、环境工程等多学科相关理论、原理的综合应用，研究生只有具备基本的基础理论知识，才能够根据案例实际情况因地制宜、随机应变地分析和解决问题。因此，在案例教学的实施过程中，教师需首先回顾案例所涉及的理论知识点，使研究生在了解案例的过程中能够尽快捕捉到有关知识点。本课程参考教材包括彭少麟等编著的《恢复生态学》（科学出版社，2020）[5]、熊敬超等编著的《污染土壤修复技术与应用（第二版）》（化学工业出版社，2021）[6]、陈怀满编著的《环境土壤学（第三版）》（科学出版社，2018）[7]。在引入案例前首先概述土壤结构及其维持植物生长的功能、土壤水分与荒漠生态系统脆弱性的关系、人为影响的退化生态系统特征、废弃矿区存在的主要生态环境问题、修复原理与技术等相关的理论知识；然后，介绍废弃矿区目前在我国及新疆的分布、规模、对当地生态系统的破坏现状等，突出废弃矿区生态修复与我国生态文明建设的紧密联系。以上知识点及当前生态修复形势的概述为后续案例教学的讲授、观看、交流等做好了铺垫。

2.2.2 教学实施过程

案例教学的实施过程主要包括：案例引入、分析和讨论。在相关理论概述之后，引入卡拉麦里山有蹄类动物自然保护区（以下简称卡山保护区）矿山生态修复案例，在视频、图片展示前，明确课程的教学目标，要求研究生在案例观看后能描述干旱区矿山废弃地的修复过程、主要环节等。在本案例教学过程中，在展示卡山保护区的生态环境背景时，提出问题1：荒漠生态系统脆弱性的体现有哪些？在展示矿区生产情况时，提出问题2：金矿开采对卡山保护区生态环境产生哪些影响？在案例观看之后，提出问题3：如何修复卡山保护区废弃矿区的生态环境？结束后请研究生就上述问题分组讨论，并拟定初步的修复方案进行汇报和互相评价。

通过本案例的学习和讨论，能够让研究生对干旱区矿区生态环境的破坏、生态修复治理的方式方法有一定的具体体验，再结合相关问题，加深研究生对理论知识的理解，熟悉生态学理论的应用过程，体会生态学专业在我国生态文明建设中的重要地位。

2.2.3 案例分析与讨论

案例教学的最终目的是启发研究生主动、独立思考，运用已经掌握的理论知识分析和解决问题，同时引导学生从不同的角度发现具体现象背后隐藏的科学或技术或工程问题，锻炼研究生独立思考、分析和解决问题的能力。这一过程是否达到预期的成效，与教师设计的问题密切相关。案例教学中设计的问题要涵盖案例背后的理论点，同时要适度超出课程范畴，从而达到促使研究生进一步发散思维的能力。

以本案例为例，在案例展示中提出的问题1“荒漠生态系统脆弱性的体现有哪些？”主要考查的知识点是生态系统的组成、结构及荒漠生态系统的特点。生态系统是由生物群落和无机环境构成的有机整体，系统中的生物与环境间不断进行着物质循环与能量流动，并通过反馈调节维持系统的平衡和发展。荒漠生态系统地处干旱区，气候干旱缺水、四季温差大；土壤肥力低、干旱、结构差；在这一背景下，形成的植物群落多样性低、生产力低下，群落结构简单，导致生态系统对干扰的抵抗力弱，恢复力低；由此转向问题2“金矿开采对卡山保护区生态环境产生哪些影响？”土壤、植被是生态系统最重要的组成部分，矿区开采导致的表土扰动、剥离、压实等使得土壤结构更加不稳定、流失加剧，同时地表植被的破坏，生态系统物质循环和能量流动的平衡被打破，如果不进行人为的管理和辅助修复，系统很难恢复，甚至会在正反馈调节下加剧失衡，最终导致生态环境的退化。为了修复矿区被破坏的生态环境，在明确生态环境破坏状况的前提下，引入第三个问题“如何修复卡山保护区废弃矿区的生态环境”，此问题中首先可以让学生先思考生态系统的哪些组成部分、关系或生态过程被破坏，针对各组成部分及其相互关系提出修复措施，最后形成一套系统的修复方案。这一问题锻炼了研究生理论与实际相结合的综合能力。案例分析和讨论环节完成后，要求研究生以论文、课堂讲解等形式进行汇报，以促进研究生创新思维的发挥，同时锻炼研究生的写作、表达和应变等能力。以上与案例相结合的三个问题不仅把前期的部分理论知识运用到了实际分析中，同时还综合锻炼了研究生独立思考、发现和解决问题的能力。

3 案例教学的效果

案例教学较传统教学方式更直观、生动，更容易引起学生的学习兴趣，教师提前布置问题对于调动学生学习的主动性、提高学生的参与度、促进学生主动思考，帮助学生对相关知识进行理解和记忆等均有更好的效果。通过引入生态修复的案例，研究生对生态学专业的实践应用有了更深刻的体会和认知，对生态学专业与我国生态文明建设的紧密联系有了更具体的认识，开拓了专业视野，增强了专业自豪感。

4 对策与建议

①案例质量是确保案例教学效果的前提。任课教师应注重凝练日常调研、试验（实验）、文献阅读、组会讨论、论文修改、生产实践等科学研究生产活动中蕴含的科学问题，引导和锻炼研究生独立思考和发现问题的能力。网络和电视渠道中与科教主题相关的视频资源也是优秀案例的重要来源，教师应注重积累此类优质案例资源，提炼案例中蕴含的生态学理论和相关技术原理等，用于有关知识点的案例教学设计。

②教师应精心设计案例教学过程。好的案例设计是提升教学效果和质量的关键环节，为有效提高教学效果，教师应分别对案例教学的课前、课中和课后环节进行精心设计。课前应了解研究生的本科专业、所学课程和成绩等，掌握学生的基本情况，根据学生人数和专业背景等设置小组，且要求各小组任务落实到人，确保学生有效参与；课中设置的问题应在恰当的时机引入，如某些具体现象或操作环节出现之后，并且设置的问题应尽可能串联当前课程的理论知识点；课后教师可推荐研究生阅读、分析有关文献资料，并针对性地布置写作、汇报等任务，培养学生分析文献、写作和表达的能力。

③案例教学与传统教学的实施顺序也是影响教学效果的重要因素。通常，传统教学应安排在案例教学之前，特别是专业背景与生态学专业差别较大时，传统教学的实施有助于引导学生找到正确的思考方向。若传统教学安排在案例教学之后，学生就很难从案例教学的场景转移到需要集中注意力的理论学习中去，影响了新知识点的学习效果。因此，案例教学安排在课堂教学的后半部分预期的教学效果更好。