学术型人才培养模式下“环境生态学”教学改革探析

摘要：学术型人才对于推动科技创新和提升国家“软实力”至关重要。然而，在目前的大学本科教育中，本科生的学术和科研能力培养存在严重不足。对“环境生态学”课程而言，学生普遍缺乏科研探索与创新能力，无法运用生态学理论解决复杂环境问题。因此，本文提出了在学术型人才培养模式下对“环境生态学”教学进行改革的建议，包括教学理念、方法和课程考核评价等方面的改进，以培养学生的科研和创新能力，促进本科学术型人才的培养。

关键词：学术型人才；环境生态学；教学改革；教学理念；教学方法

学术型人才是推动科技创新和提升国家“软实力”的重要力量［1］。国家对本科学术型人才的培养高度重视，2023年，国家自然科学基金委员会在北京等地举行了首届“国家自然科学基金青年学生基础研究项目”评审会议，对北京大学等八所试点高校的优秀本科生申请人进行了面试考察。这一举措旨在培养具有创新思维和科学研究激情的本科学术型人才，推动我国科技创新，提升国家的科技实力和国际影响力。实际上，培养本科学术型人才不仅是我国教育工作的战略任务，也是高校的基本职责之一。然而，在目前大学本科教育中，本科生的学术和科研能力的培养一直存在严重不足［2］。大学本科阶段的培养更加注重学生对各种应用技能的掌握，而对于学术和科研创新能力的培养却未得到充分重视［3］。

在“环境生态学”教学工作中，笔者发现学生普遍缺乏科研探索与创新能力，无法运用生态学理论与知识解决复杂环境问题。“环境生态学”作为随着环境问题兴起的学科，以利用生态学理论解决环境问题为目标，具有鲜明的综合性和创新性特征［45］。因此，“环境生态学”课程的设置不仅应该教授学生基础的生态学理论知识，更重要的是培养学生的科研、创新与实践能力。然而，目前大部分本科的“环境生态学”课程仍然停留在传统的理论教学模式上，缺乏实践和科研环节的有效融入，难以适应学术型人才的培养要求。

为此，在学术型人才培养模式的背景下，本文针对“环境生态学”传统教学中学生普遍缺乏科研探索与创新能力等问题，从教学理念、方法和课程考核评价等方面展开教学改革探索，以培养学生的科研和创新能力，从而达到本科学术型人才培养的要求。

一、教学理念改革

培养学生的科研与创新能力需要改革教学理念，教师不再处于教学的中心位置。这一转变的关键在于教师的角色转变，教师应该从知识的传授者变成学生的引导者和指导者，激发学生自主学习的兴趣和能力。以下是一些改革教学理念的方法：

（一）倡导探究式学习

探究式学习模式是以学生为中心、教师为主导的教学方式［6］。教师鼓励学生主动提出问题、寻找答案，并通过实践和实验进行验证和总结。这样的学习方式能够激发学生的好奇心和探索欲望，从而发展他们的创新思维。例如，设置一个通过实地考察来研究城市生态系统健康状况的实践活动。学生可以选择一个城市或者城市的特定区域，例如公园、湿地或者河流，然后进行一系列的调查。首先，学生可以收集该地区环境的基础信息，包括气候数据、土壤状况、植被种类和动物物种，利用现代科技工具如气象站、GPS和无人机来收集和分析这些数据。其次，学生可以进行实地考察，观察和记录所选地区的生物多样性和生态系统的特征。他们可以记录不同植物和动物的种类和数量，观察它们之间的相互作用，以及它们对环境的适应能力。学生还可以调查该地区的污染状况和人类活动对生态系统的影响，收集关于该地区的污染源、废物处理和人类活动的数据，了解它们对环境质量的影响，并探究如何减少这些负面影响。最后，学生可以分析和总结他们的数据，并提出改进城市生态系统健康状况的建议，例如，增加绿地覆盖、改善废物处理和推广环保意识等。这样的探究式学习活动可以帮助学生深入了解城市生态系统的复杂性，培养他们的观察、数据收集和分析的能力。通过实践和实地考察，学生可以亲身体验并理解环境生态学的概念和原理，培养他们的创新思维和问题解决能力，为学术型人才培养打下基础。

（二）强调合作学习

通过小组合作学习，学生能够在互相交流和合作的过程中提出创新性想法，共同解决问题，为他们今后的科研与创新工作打下基础。例如，以团队合作开展一个校园生态环境调研项目。学生可以选择关于校园的一个具体的生态环境问题，如校园周边的生态污染等，并与团队共同研究和解决这个问题。团队成员可以分工合作，每个人负责不同的任务。一位学生可以负责收集和分析校园生态污染的来源及其原因数据，另一位学生可以调查和评估可行的生态保护方法，还有一位学生可以研究和推广相关的环保意识和行为。在合作学习中，学生可以通过小组会议、讨论和合作研究来共同制订解决方案。他们可以分享各自的研究成果和观点，一起分析问题并提出可行的解决方案。通过合作，学生可以从彼此的经验和知识中学习，并培养团队合作和沟通能力。一旦解决方案确定，团队可以与学校的管理者、教师和其他学生共同合作实施项目。学生可以组织推广生态环境保护措施，或者提供环保教育和宣传活动。通过这个项目，学生可以亲身体验到环境保护的重要性，并为改善校园环境做出实际贡献。这样的合作学习项目可以帮助学生培养团队合作、问题解决和领导能力，通过与其他人合作，他们可以学会倾听和尊重他人的观点，学会有效地沟通和协商，从而集思广益产生创新的思路和想法，提升彼此的学习与研究能力。

（三）提倡跨学科学习

将不同学科的知识和技能相结合，培养学生的综合能力，即所谓的融通培养［7］。综合能力和创新能力是相互促进和依赖的，综合能力培养了学生跨学科的思维和能力，为他们的创新能力提供了基础。在平常的教学过程中，适量引入数学、物理等其他学科的思维，让学生能够将不同学科的知识和思想融会贯通，形成更全面的学习成果，从而提高学生的创造力。例如，在讲解种间竞争关系时，需要通过方程dN1/dt=r1N1［（1-N1/K1-αN2/K1）］和dN2/dt=r2N2［（1-N2/K2-βN1/K2）］，推导出两个物种竞争的四种结果，即：当α＞K1/K2和β＞K2/K1，两个物种都可能获胜；当α＞K1/K2和β＜K2/K1，物种2获胜；当α＜K1/K2和β＞K2/K1，物种1获胜；当α＜K1/K2和β＜K2/K1，两个种共存。如果单纯通过公式推导，不仅枯燥乏味，学生也难以掌握。这时，我们可以将物理学中矢量和数学中的数形结合思想引入进来，通过“画图”的方法增强学生对该理论的理解。如图1所示，我们完全可以将上述方程以矢量图的形式表现出来，从而直观地看出这四种结果。这种方法还可以应用于其他实践活动，多尝试这种跨学科的学习可以极大地提高学生的综合思维和创新能力。

二、教学方法改革

改革教学方法是提升学生科研与创新能力的关键，其通过创造性的教育方式和多样化的学习环境激发学生的思维和创造力，使其能够积极主动地探索和应用知识。以下是一些改革教学方法的示例：

（一）启发式教学

启发式教学主张从交流中引发学生思考，从而得出结论［9］。教师可以通过提供一系列的问题和案例，激发学生的思考和创新能力。例如，在讲解“食物链”的时候，可以先讲述“猫与三叶草的故事”。这个故事源自欧洲的一个传说，当地人相信当地三叶草数量多的时候，野猫的数量也会增加。然后，教师可以向学生提出这样的问题：为什么猫的数量与三叶草的数量有相关性，它们是通过什么联系的？这个问题将激发学生的兴趣，并促使他们思考可能的答案。学生可以提出各种猜测，如是否与食物、栖息地或其他因素有关。教师可以鼓励学生分享自己的答案，并对他们的回答进行点评。随后，教师可以解释猫与三叶草实际上是通过“食物链”联系在一起的。具体来说，三叶草利用土蜂来传粉，当地老鼠以土蜂的蜂窝为食，而老鼠又是野猫的猎物。接着，教师可以引导学生一步步推导出猫与三叶草之间的关系。通过这个案例的讲解和思考，学生将了解到当三叶草数量增多时，土蜂的数量也会增加，这进而导致以土蜂窝为食的鼠类数量激增，最终导致野猫的数量增加（图2）。通过这样的启发式教学，学生将不仅仅了解到了“食物链”的概念，更重要的是通过思考和推理，他们将能够发现事物之间的相互联系和影响，有利于学生科学思维和创新能力的培养。

（二）项目驱动教学

项目驱动学习就是通过设计一系列项目，把课程中的知识点巧妙地隐藏到项目中，让学生在实际操作中学习和应用知识［10］。例如，组织学生进行生态学科研项目，让他们亲身体验科学研究的过程，培养他们的科研能力。以“校园某处景观水体富营养化现象调查项目”为例，该项目旨在通过学生的调查研究，全面分析该水体的富营养化状况，并准确评估其污染程度，制定相应的生态修复方法。学生可以通过实地调查和数据收集，运用科学手段深入研究该水体的生态系统组成和基本功能。在调查过程中，要求学生重点关注水体初级生产的影响因素，如底泥沉积；N、P等养分输入等，并结合物质循环和能量流动原理，深入分析和探讨该处水体富营养化的主要原因。通过综合考虑生态相互作用和环境变化，学生将获得更全面的问题认知，并为后续的治理措施提供科学依据。基于充分的调查和分析结果，提出相应的生态治理策略，包括改善水体的水动力特性、减少外源营养物输入、加强生物修复等措施。通过参与调查、开展数据分析和提出解决方案的过程，学生将获得科学研究的实践经验，并培养批判性思维和解决实际问题的能力。这些能力不仅对他们的学术能力发展具有重要意义，也为他们成为未来环境保护和可持续发展的科学家和决策者打下坚实基础。

（三）创新实践教学

鼓励学生进行创新实践，提供机会让学生从实际中发现问题、解决问题和创造新的知识。以“互联网+”实践活动为例，鼓励学生进行分组合作开展创新实践活动，以促进学生对生态学知识的学习和理解，同时培养他们的实践能力和创新思维。例如，一种可能的“互联网+”实践活动是建立一个在线生态学社区平台，该平台可以为学生提供一个交流和分享生态学知识、经验和观察结果的空间。学生可以在平台上创建个人账户，发布自己的观察报告、研究成果或者关于生态保护的想法。其他学生可以在评论区进行讨论和提出问题，从而促进知识的共享和交流。另外，该平台还可以提供一系列在线课程和学习资源，以帮助学生深入学习生态学的理论知识，这些课程可以涵盖生态系统的结构与功能、生物多样性保护、可持续发展等方面的内容，学生可以通过在线视频课程等方式进行学习。同时，平台也可以提供在线测试和测评系统，帮助学生巩固所学知识。为了增强学生的实践能力，该平台还可以组织一些在线实践活动。比如，学生可以参与在线生态调查项目，利用平台提供的工具和指导进行实地观察和数据收集。学生可以记录和上传自己的观察数据，并与其他学生进行数据分析和讨论，这样的实践活动将帮助学生将理论知识应用到实际情境中，提升他们的实践能力和科学思维。此外，平台还可以鼓励学生参与一些生态保护行动。例如，学生可以组织在线义工活动，参与城市清洁行动、植树活动或者参观当地的自然保护区。学生可以通过平台发布和分享自己的参与经历和心得体会，鼓励更多的人加入生态保护的行动中。通过这样的“互联网+”实践活动，学生将能够充分利用互联网技术的优势，拓宽他们的学习和实践渠道，他们将通过参与实践活动，培养实践能力、团队合作精神和创新思维。

三、课程考核改革

改革课程考核是培养学生科研与创新能力的重要手段。传统的考试模式注重学生对知识点的记忆和灵活运用，但对于培养学生的科研和创新能力来说，这种方式显得有限，因此，改革课程考核的方式是必要的。以下是一些改革课程考核的方法：

（一）实践成果评估

实践成果评估是对创新思维和解决问题能力的考核。创新能力的核心是能够提出新颖的观点和解决问题的能力。通过评估实践成果，可以评估学生是否能够运用创新思维解决实际问题，并将其转化为切实可行的成果。实践成果的评估可以帮助发现学生的创新能力，包括他们对问题的洞察力、独立思考能力、创造性思维和解决问题的能力。评估实践成果还可以考核学生在创新过程和方法方面的能力。创新不仅仅是结果，更重要的是创新的过程和方法。通过评估实践成果，可以看到学生在问题定义、信息搜集、方案设计、实施和反馈等方面的能力。这种能力的培养对于学生的创新能力的发展至关重要，因为创新是一个系统化的过程，需要有良好的方法和策略。通过这样的评估，可以更全面地了解学生的创新能力，并为他们的创新能力的培养提供有效的反馈和指导。

（二）创新成果评估

评估学生在创新实践中的成果，例如发明专利、创业项目和科技产品等，评估标准可以包括创新性、实用性和商业化潜力等。将创新成果评估纳入环境生态学课程考核具有重要意义。一方面，创新成果评估要求学生对环境问题进行深入研究和分析，并提出创新的解决方案。通过这样的考核方式，可以培养学生的创新意识和能力，激发他们的创造力和创新思维。另一方面，环境生态学课程通常包括理论知识和实践技能的学习，而创新成果评估将学生的实践能力融入考核中，学生需要实际操作和应用所学知识，从而培养实践能力，提高解决环境问题的实际能力。通过将创新成果评估纳入环境生态学课程考核，可以培养学生的创新意识和能力，强调实践能力的培养，促进跨学科综合能力的发展，培养团队合作精神，提升对环境问题的认识和关注，这样的考核方式将为学生的学习和职业发展提供更全面和有力的支持。

结语

“环境生态学”作为一门重要的专业基础课，对学生的学术能力培养至关重要。改革教学理念、方法和课程考核是培养学生科研与创新能力的重要途径。教学过程中以探究式学习、合作学习和跨学科学习等教学理念为指导，采用启发式教学、项目驱动教学和创新实践教学等教学方法，通过实践成果评估和创新成果评估等新考核方式，可以激发学生的科研兴趣，培养他们的学术思维和创新能力。在后续教学建设中，加强与实际问题的结合、跨学科教学和合作教学，以及探索新的考核方式，将有助于培养学生的创新思维和实践能力，为本科学术型人才培养工作奠定坚实基础。

参考文献：

［1］关会娟，于笑寒，岳红伟，等.地方高校材料本科学术型人才培养模式研究［J］.广州化工，2021，49（13）：219220.

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［3］于博，植率.基于“问题导向”模式的本科学术型人才培育机制研究：以财经类院校本科生科研创新孵化平台建设为例［J］.金融教育研究，2016，29（3）：7680.

［4］肖烨，黄志刚.新时代背景下环境生态学课程教学改革探析［J］.高教学刊，2022，8（11）：141144.

［5］曹晶潇，陆素芬，齐国翠.应用型人才培养模式下浅析PBL教学法在环境生态学课程中的应用［J］.科技视界，2022（02）：1719.

［6］张敏哲，饶伟明，何启强.基于探究式学习的健康教育教学实践［J］.健康教育与健康促进，2022，17（05）：538540.

［7］沈悦青，刘继安，章俊良，等.本科学术型拔尖人才培养过程要素及作用机理：基于上海交通大学“拔尖计划”首届毕业生的调查［J］.高等工程教育研究，2021（05）：106112.

［8］孙儒泳.动物生态学原理［M］.北京：北京师范大学出版社，2001.

［9］霍丽君.启发式教学在统计学课程混合式教学中的实践与探索：以A学院为例［J］.财会学习，2022（15）：141144.

［10］朱义鑫，韩莉英，苟转荣.“双创”背景下的项目驱动教学改革研究：以《高级语言程序设计》课程为例［J］.创新创业理论研究与实践，2022，5（13）：4953.

基金项目：南华大学2022年校级教学改革研究项目（2022YBXJG59）；湖南省普通高等学校教学改革研究重点项目（HNJG20220155）

作者简介：蔡涛（1992—），男，汉族，湖南常德人，博士，讲师，研究方向：环境保护与防治；贺秋华（1974—）男，汉族，湖南常宁人，博士，副教授，研究方向：土壤污染治理；张志军（1978—）男，汉族，河北邢台人，博士，教授，研究方向：矿山岩土工程灾害预测与控制。