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关键词:环境生态学;创新改革;教学方法
基金项目:广西高等教育教学改革工程项目(项目编号:2013JGA120,2012JGA117 )。
中图分类号: G642 文献标识码: A DOI编号: 10.14025/ki.jlny.2014.23.0081
生态学是研究生物与环境相互关系的科学。随着人口的增长和工业、技术的进步,人类正以前所未有的规模和强度影响环境,环境问题的出现,诸如资源枯竭、人口膨胀、粮食短缺、环境退化、生态失衡等问题的解决,都有赖于生态学理论的指导。因此,研究人类活动下生态过程的变化已成为现代生态学的重要内容。《环境生态学》是环境科学专业普遍开设的一门专业基础课,具有基础性、综合性、实践性的特点,许多同行对《 环境生态学》课程的教学内容设置、教学方式、教学手段及实践教学等方面进行了探讨,都积累了丰富的经验。如何创新教学方式,改革教学内容,激发学生的学习兴趣,是提高教学质量的关键。
1 教材选择及内容取舍
在《环境生态学》现有教材中,多数是面向环境类专业不具生物学或生态学背景的高校学生编著的,现有教材种类多达10余部,其主要内容多为介绍生态学基本理论,而联系国内生态环境问题的内容较少,并且与其他相关课程内容存在大量的重复。比较众多教材,结合环境专业学生生物学知识不足的特点,选择了由杨持主编的《生态学》作为教材。该教材内容比较详尽,便于教师根据学生培养目标需要,对教学内容进行取舍,也便于自学,比较适合环境科学类各专业使用。
环境生态学源于传统生态学,但有别于传统生态学,现代生态学从研究层次上主要向微观与宏观两极发展;在研究范围上,从纯自然现象研究拓展到自然―经济―社会复合系统。不难看出,环境生态学更强调生态变化过程对环境变化带来的影响,即人类活动下生态过程的变化。基于以上特点,环境生态学的教学内容不是生态学研究为主,而是以生态过程变化带来的环境问题为主。搞清这些问题后,教学过程中就可以根据侧重点不同,对内容进行取舍。具体做法是在教学上侧重于宏观过程,而不拘泥于细节;侧重于生态学理论在解决环境问题中的应用,而不是去研究生态学本身;侧重于较大尺度下生态过程的变化研究。因此,教材取舍应以生态学理论为基础,以景观生态学、环境规划、生态风险评价及生态恢复等内容为主,适当增加能反映环境生态学学科发展的新思想、新概念、新成果的教学内容。
2采用多元化教学手段,增强教学效果
教学过程中,教师主要采用演讲式和启发式相结合的教学方法,教师不仅要对课程内容娴熟、运用自如,还要有深厚的学术功底。授课时要有热情,精神饱满,讲述内容充实,能调动学生的情绪,活跃课堂气氛,能给予学生思考、联想和创新的启迪。
教学过程中除了适当增加反映学科发展趋势的内容外,还利用一些热点事件,联系当地生态案例充实教学内容,加深学生对理论内容的理解和记忆。例如,在讲授生态入侵时除了介绍当前热点“美国亚洲鲤鱼入侵”、“德国大闸蟹入侵”外,重点介绍了桂林本地的“加拿大一枝黄花生态入侵”事件及过程,配以教师实地拍摄的影视频资料,引导启发学生认识生态入侵的危害及如何做好防控工作,极大地提高学生的学习兴趣,激发了学生努力学好环境生态学的热情,增强了教学效果。
多媒体课件要有特色和创新,结合教师教学方法,课件制作力求清新简洁,结合本地实际。课件中只列出每章节的重要概念和理论,课程内容多以提纲为主,避免大面积“拷贝”教材,声像资料尽可能使用实例和当地素材资料。广西师范大学的环境生态学教学课件的一大特色是六成以上的影视频资料均出自任课教师之手,例如,桂林南溪公园的南溪河治理前后实例图片;及今天日本水俣海湾的生态恢复现状图片资料等均为任课教师实地考察拍摄。教师利用这些资料,讲起课来形象生动,学生听起来也印象深刻。
3加强实践教学,培养高素质专业人才
野外实践教学是培养环境生态学专业创新型、实用型人才的一个重要环节,也是提人才培养质量的重要内容,有着课堂教学和实验教学不可替代的作用。多年来,学校充分利用桂林周边的教学资源与环境,已建立了桂林古东生态公园、广西植物研究所和猫耳山自然保护区3个实践教学基地,学生通过到基地进行野外实习,加深了对课堂理论学习的理解和认识。
实践教学中,除通过野外实习加深对理论知识的掌握和理解外,让学生参加科研和实践锻炼是培养高素质人才的重要途径。广西师范大学环境专业的做法是尽量创造条件,让更多的学生参与到老师的相关研究工作中,组织学生参加教师的生态恢复研究、评价报告编写和生态规划调查等工作。通过协助老师的相关工作,对学生实际动手操作能力、逻辑思维能力等起到了促进作用,锻炼了学生的创新能力和知识运用能力,扩展了学生的知识面,提高了学生专业素质,增强了学生的团队精神和自信心,为走向是会做好准备。
4结语
广西师范大学环境专业培养对象是环境类应用型人才,而生态学的原理对环境影响评价、环境规划、生态风险评价、生态恢复等具有重要的指导作用。因此,如何学好环境生态学课程并将其应用于实践,对于在校生显得尤为重要。鉴于环境生态学的学科发展特点,必须紧跟国内外环境生态学理论变化发展趋势,不断补充和更新教学内容,使教学内容更具科学性和前瞻性。在教学上更应根据各高校自身的特点及人才培养目标,利用现代教学手段,结合本地教学资源和案例,采用多元化教学方法,加强实践和实训教学,培养学生运用知识和自主创新能力。实践表明,环境生态学课程教学的创新改革实践,对激发学生的求知欲望和学习热情,扩大学生的知识面,培养学生分析问题和解决问题的能力是非常有益的。
参考文献
[1]杨持,盛连喜,邬建国,等.[M]生态学,北京:高等教育出版社,2008: 1-9.
[2]杨桂英,廖周瑜,曹子林,等.环境科学专业“环境生态学”课程建设优化研究[J].安徽农业通报,2012,18(1):168-170.
关键词:环境生态学 农业院校 教学内容优化 教学方法 改革
中图分类号:G4 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2013)08(b)-0034-02
环境生态学是20世纪70年代随着环境问题的逐渐发展而兴起的一门综合性较强的交叉学科,它运用生态学的理论,研究人为干扰下生态系统内在的变化机制、规律和对人类类反效应,寻求受损生态系统恢复、重建和保护对策的科学。目前我国《环境生态学》的教材有10余部,其主要内容介绍生态学基本理论,而联系我国生态环境问题的实际内容很少,并且教材之间及教材与其它相关课程存在大量的重复。过去对环境生态学教学内容优化和教学方法的改革主要针对环境科学专业的环境生态学课程,而与农业院校生态学专业的环境生态学课程的教学大纲要求存在很大的差别。因此,本人结合多年环境生态学课程的教学实践及学生的反馈意见,对该课程教学内容、教学方法和手段等方面进行了一些探讨。
1 环境生态学课程教学内容优化措施
1.1 选择适宜教材,自已编写教学大纲
通过比较国内外多部环境生态学教材发现,国内教材比较简单,但对环境生态问题阐述的不够深入;而国外教材对环境生态阐述比较深入,但知识点太多,知识面太广,条理不够清楚。结合本院生态学专业的自身特点,选择盛连喜主编的《环境生态学导论》第二版为主要教材,以卢升高主编的《环境生态学》为辅,从生态系统的破坏与恢复―― 区域环境污染―― 生物入侵生态学―― 全球性环境生态问题―― 环境质量的生态评价为主线,重新编写教学大纲,作为环境生态学课程教学的主要内容(见表1)。
1.2 精简压缩或删减与其他课程重复的内容
根据本院生态学专业培养方案大纲,二年级开设一门专业基础课普通生态学,然而该课程与环境生态学课程教材前四章内容完全相同,必须删减这些重复内容。三年级开设了一门专业核心课“生态环境监测”,然而该课程与环境生态学课程教材中的第六章的部分内容完全相同,这部分内容也必须删除。三年级还开设了一门专业选修课“景观生态学”,与本教材的第六章也有部分内容相同,也同样精简压缩,以避免教学时间和资源的让费(见表1)。因此,根据本院生态学专业的特点性,生态学专业“环境生态学”课程教学内容重点应放在生态环境的实际应用性方面,再穿插一些普通生态学重要的理论展开讲授。
1.3 结合专业特点,合理增加教学内容
生物入侵是我国当前生态学研究领域的热点问题,特别是烟粉虱和紫茎泽兰等的生物入侵,已成为我国目前重点攻关的科研项目之一。根据本院生态学专业教学培养方案重点是农业生态学方向。因此,在讲授“环境生态学”课程时必须增加一些与农业生态类相关内容(见表1),而且又必须当前生态学方向的研究热点,同时,也更能体现出教学的时代性和前瞻性。这样使农业院校生态学专业的本科生对生物入侵渠道、危害和控制技术有一个全面的了解和认识,也能体现农业院校生态学专业学生的特殊性。
1.4 对生态学专业课程设置进行整合优化
环境生态学课程内容优化必须建立在对农业院校生态学专业培养方案深刻了解的基础上,制订详细的教学大纲和切实可行的教学计划,课程设置要有良好的延续性和关联性。所以,建议在大学二年级阶段设置普通生态学专业基础课;在大学三年级开设环境生态学、生态监测污染和农业生态工程等专业核心课;而在大学四年级阶段开设“景观生态学、农业生态学、污染生态学、植物生态学”等多门生态类的专业选修课程。而且必须根据专业特点确定每门课程的核心教学内容,实现生态学系列课程的无缝衔接,避免重复,提高教学资源的整体效益。
2 环境生态学课程教学方法的改革
2.1 课堂讨论与课堂讲授相结合
环境生态学课程的知识面广和多,大多是生态学理论原理。如果教师的知识面不广,而又不采取灵活多变的教学方法,整个课堂会枯燥无味和沉闷。因此,这对教师的教学方法提出了更高的要求。本人结合多年的教学实践,发现授课时要不断提出问题,充分调动学生的听课积极性,启发生积极思维,使学生们快乐和轻松得学,从而达到良好的教学效果。特别讲解一些枯燥无味和难懂的基本概念或理论时,可针对性的采用讨论式、互动式、启发式等丰富多彩的教学方法,鼓励师生之间相互提问、相互探讨,激发学生的学习热情和兴趣,同时,提高他们分析问题、发现问题、解决问题的能力。
2.2 教学与科研有的效结合
教学是基础,科研是主导,只有将教学与科研效结合在一起,才能使讲课的内容理加具有前沿性、独创性和启发性。教师自身的科研工作对教学也有一个很好的促进作用,可以为学生提供生动的素材。在讲授“全球性环境问题及生态对策”这一章内容时,其中有一节内容是“温室效对生态环境的影响”。内容明确指出产生温室效应的是主要温室气体是CO2。而本人就将自已获得一个基金资助的课题(高CO2升高下褐飞虱抗逆性变化的分子机制研究)的设计,思路和解决问题的方案等融入教学环节,加深学生对课程知识的认识。根据课题需要,让部分学生利用课余时间或假期作为助手参与实验,老师可适当的给学生发放一些科研补助,同时,也对学生实际动手操作能力、逻辑思维能力等方面有一个好的促进。通过鼓励学生生申请和参与大学生科学创新项目等,提高其科研素质,进一步提高学生的创造力和主观能动性,也能扩展学生的知识面,增强其团队精神和自信心。
2.3 采用研究性教学模式,强化学生的研究性学习
在讲授“环境污染的生态对策”这一章中“区域污染中的水污染”内容时,先通过实例介绍世界十大污染事件,引入水污污的危害。再由此提出问题,然后布置水污染会造成怎样的危害?有怎样的防治措施?对农业生产有什么样的影响等相关教学内容。教师把班级学生分成若干组,安排每组学生在课前分别收集相关资料和制成PPT,然后每组派个学生代表在课堂上讲解,讲完后每组相互进行讨论,最后老师进行总结与评价。采用这种研究性的教学模式,可以充分发挥学生的主观能动性,使本来枯燥无味的理论课变的生动有趣,而且激发了学生的思维,同时也有助于培养出具有创新精神和创新能力的高素质人才。
2.4 合理利用多媒体手段辅助教学
为改善教学效果与提高教学质量,需要改变传统课堂中的教学模式,应采用传统式和多媒体手段相结合方式。根据教学目标和教学对象,通过多媒体手段把抽象的内容变成合适的文字、图形、图像等多媒体信息,将抽象内容转变为生动形象的感性素材,再结合传统式教学方法(板书形式)的讲解,降低了教学难度。通过增强和丰富教学过程的外部刺激的方法,大激发了学生的主动学习的思维和兴趣,从而达到提高教学质量的目的。
3 结语
近年来,随着国际上生态理论的迅猛发展,以及全球各种环境问题的出现,使得“环境生态学”课程体系必须紧跟当前形式的发展需求,需要不断补充和更新教学内容,使教学内容更具科学性、前瞻性和动态性。作为农业院校生态学专业该课程更应突出实际应用性和时代性。通过教、学、研的全方位结合,全面提高环境生态学的教学质量和效果,同时,也能提高学生分析问题和解决问题的能力。
参考文献
[1] 杨持.生态学[M].2版.北京:高等教育出版社,2008:152-168.
[2] 卢升高,吕军.环境生态学[M].杭州:浙江大学出版社,2010:214-243
[3] 盛连喜.环境生态学导讨[M].2版.北京:高等教育出版社,2009:292-302.
[4] 雷泽湘,谢勇.环境生态学课程教学改革探索[J].科技信息,2008(2):44-45.
[5] 杨桂英,廖周瑜,曹子林,等.高等林业院校环境生态学课程教学内容优化[J].安徽农业科学,2012(12):632-633.
关键词:非生态学专业;生态学;教学改革
中图分类号:G643 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2017)22-0167-02
随着生态学理论在环境保护和资源开发等领域的广泛用,生态学已经成为高等院校文、理、工、农科等相关专业的必修课程或选修课程[1],甚至一些高校为非生态学专业硕士研究生也开设了生态学课程。作为生态素质教育的重要课程和区域经济可持续发展理论的基础课程,《生态学原理与应用》(以下简称生态学)是首都经济贸易大学区域经济专业硕士生选修课程,已经经过5轮课堂讲授。在授课过程中,教师已针对我校区域经济专业特点,对传统生态学的教学内容和教学环节做了适当的修改和改进,形成了具有一定特色的教学内容和教学模式。如教学内容尽量考虑财经类院校专业学生的特点,增加有关与经济发展密切关联的有关生态学基本原理的内容,同时对教学方式进行适当的改变等。但是,该课程由于是以理论内容为主,教师易受传统教学观念和教学方法的影响,教学中过于理论化、抽象化的现象在不同程度上还存在着,影响了部分学生学习该门课程的积极性和教学效果[2];同时受学生人数、教学硬件等因素的限制,生态学实习(或实验)的教学内容还未成为我校研究生教学内容的组成部分,学生运用生态学原理解决实际问题能力的培养还有待加强。在新时代的背景下,生态学的教学必须适应新时期人才培养对生态学教学的需要,以培养研究生的创新素质作为基础和出发点,进一步改革教学内容和模式,从而从根本上提高教学质量和教学效果,以适应研究生生态素质教育发展的需要。
一、改革和优化教学内容以适应区域经济专业对生态学知识的需要
从目前情况看,大部分高校还未将非生态(环境)专业学生的生态课程开设为公共必修课,其普及程度远不如已成为公共必修课的英语和计算机。而非生态(环境)专业的生态课程的教学内容大多沿用生态学专业学生使用的生态学教材,没有考虑不同专业学生的需求,如考虑文科类学生、理工科类学生等不同学生的需要,考虑经贸类专业与其他专业的区别等,因此,根据专业的不同有针对性对授课内容进行取舍是非常必要的。在讲授生态位概念时将其与城市和地区的发展战略联系起来;在讲授外来物种相关内容时,以近年来我国由于外来种入侵导致的生态学事件以及对我国区域经济发展可能造成的影响为例,引入北京的福寿螺、闽江的水葫芦、西双版纳的飞机草等例证,让学生更加深入地理解这些事件的成因及其生态危害,增强学生的生态安全意识和可持续发展意识。在讲授温室效应及全球气候变化有关内容时与区域经济发展可能受到的影响联系起来,让学生明白人类经济活动造成的全球变暖不仅对生物多样性造成影响,而且最终会影响到人类的经济发展。
二、改革教学方法
1.课堂讲授和讨论相结合。课堂讨论是研究生生态教学过程中的一个重要环节。由于生态学教学中的许多内容是包括区域经济发展中迫切需要解决的环境问题,易引起研究生的关注,因此教学方法改革的关键是如何引导学生正确认识区域经济发展与生态环境保护的关系。生态系统和经济系统是人类社会发展所依赖的两大系统,生态系统是经济系统的基础条件,经济系统依附于生态系统而存在,运行良好的经济系统是建立在生态系统平衡基础之上的。也就是说,经济发展要以生态环境的保护为基础,以不破坏生态系统的平衡为前提;恶劣的生态环境,不但不利于经济系统的构建和区域经济的发展,而且会对区域经济发展形成阻碍作用。同时,经济的发展会加快生态产业的研发和保护,促进区域生态环境的改善,使生态系统朝着良性循环的方向发展。教师在对这一关键问题进行讲授的基础上,设置疑点开展启发式课堂讨论,突出其中的重点、难点。实行开放式教学,要求每个学生课前进行充分的准备,就经济发展重要还是生态环境保护重要以及二者的关系问题,上台进行8―10分钟的发言,老师和同学随后提问进行讨论,这样既活跃了课堂气氛,增加了研究生学习兴趣,同时也锻炼了学生发现问题、解决问题的能力。
2.理论和实践相结合。区域生态环境是区域经济发展的基础和限制条件,对于区域经济发展具有重要的作用。科学制定地区和城市的发展战略、科学规划区域经济发展的重要前提是必须了解本地区和城市的区域生态环境。因此,教师在教授学生生态学基本原理的基础上,应该引导学生认识本地区和城市的区域生态环境是教学中必须要考虑的内容。而现在的课程还没有把认识地区和地城市的区域生态环境作为一个必不可少的教学环节,存在着重理论教学而轻实践教学的现象,使得生态学研究对象的区域性得不到应有的重视,实践教学与理论教学难以很好地结合。目前,我校在这方面还是薄弱环节,只是在上课期间老师带领学生到城市周边进行短暂的体验性学习。针对这种现象,我们拟在未来教学改革中,设置专门的教学实习环节带领学生走出校园系统地了解城市和其所在区域的生态环境,以增强学生对区域生态环境的认识以及对区域环境在区域经济发展中限制作用和重要性的认识。
三、应用现代教育技术改革教学手段
在讲授生物对环境的生态适应、种群之间的相互关系、生物群落和人类对生物的影响以及人类可持续发展等相关内容时,传统的讲解较为单一乏味,很难吸引非生态学专业学生对这些相关内容的兴趣和热情。BBC的一些生态教育影像内容是目前世界上公认的对公众进行生态教育的最佳影像材料,如“植物私生活”、“行星地球”和“生命的未来”等。这些影像内容表现了生物对环境的适应、生物种群之间的相互之间的依存关系、生物群落的季节变化和人类可持续发展的问题等。因此老师在课堂教学中将有关理论部分配以BBC生态教育影像内容,借助影像所展现的自然界生物与环境生动优美的画面,能很好地克服学生生活空间的局限性和生活经验及实习条件缺乏的缺陷。讲到生物对环境的生态适应时,教师播放BBC的“植物私生活”中的“逆境求生”;讲到种群生态学中的种间关系时,播放“植物私生活”中的“共生”;讲到生物群落时,播放“行星地球”中的“季节森林”。讲到人类对环境的影响和人类可持续发展的有关内容时,教师播放BBC的“生命的未来”的影像,展示人类的哪些行为会对生物多样性的丧失产生影响及人类如何通过自己的努力(如对海马的拯救计划)来拯救地球上濒临灭绝的生物。学生们通过观看这些形象、生动又与课堂内容密切相关的影像资料,认识到自然界的复杂性和生物生存的智慧及其保护它们的栖息地的重要性,更为重要的是学生们通过观看这些影像资料,认识到保护生物多样性的前提是人类必须了解这些生物特性和这些生物生存的栖息地存在的必要性。
Ψ巧态学专业硕士研究生的生态学教学内容进行改革,进行必要的取舍,以适应不同专业的特点是非常必要的。区域经济管理专业需要结合专业特点增加与区域经济管理有关的生态学内容,并采用直观生动的教学方法有助于激发学生学习的积极性,特别是配合BBC有关生态学的影像资料来说明生态学的原理在区域经济管理中的应用可以取得明显的教学效果。
参考文献:
[1]王惠,王晓军.非生态学专业“生态学实验”教学改革的探索[J],安徽教育学院学报,2007,25(6):93-94.
[2]胡刚,张忠华.生态学教学改革的思考与探索[J].大学教育,2013,(10):52-53.
A Discuss on the Teaching Contents,Methods and Means of Ecology for Master Degree Candidates of Non-Ecology Major
LIU Zheng-en
(School of Urban Economics and Public Administration,Capital University of Economics and Business,Beijing 100070,China)
【关键词】信息生态学;网络教育;资源库
【中图分类号】G40-57 【文献标识码】B 【论文编号】1009―8097 (2008) 09―0084―02
一 引言
20世纪90年代以来,随着网络技术、通信技术的发展,网络教育作为一种新的教育方式,如火如荼地开展起来。网络教育打破了传统学校围墙的樊篱,为全民教育、终身教育提供了重要的保障。资源库的建设始终是网络教育能够得以实施的基础,也是提高网络教育效率的核心因素,而资源库的建设涉及到多方面的内容,如财政、技术、人文因素等,因此不可避免地会产生许多问题,如资源缺乏,质量不高;重复率高,利用率低;分布不均衡等等[1],这些问题如果不能得到解决,就会影响网络教育的质量。信息生态学是世界范围内的一门新兴学科,它主要研究人-信息-环境之间的关系,它的理论对于网络教育资源库建设具有重要的指导意义。
二 信息生态学的基本概念
信息生态学是一门新兴学科,国内外许多学者从不同的角度对信息生态学进行了界定:“信息生态”本身是一个比喻式的概念,它产生于社会学,由美国社会心理学家Bonnie Nardi 和 Vicki O’Day在著作《Information ecologies:using technology with heart 》中首先提出:信息生态是由特定的环境中的人,实践,价值与技术共同组成的和谐系统,信息生态系统最核心的要素是人,强调的是在技术下支持的人的活动,是以人为本而不是以技术为本[2]。20世纪90年代,张新时院士在国内较早提出了信息生态学的概念,不过,其研究主要局限于生态学领域,以自然生态系统而非信息为研究对象, 强调运用信息技术对自然生态系统进行建模并加以分析;1995年,陈曙在《信息生态的失衡与平衡》一文中,对信息生态系统的失衡问题进行了探讨,这是国内首篇研究信息生态学问题的文章[3];此外,还有许多的学者从不同的角度对信息生态学进行了界定,使信息生态学在国内得到很大的发展。笔者认为信息生态学就是研究人-信息-环境之间相互关系的学科。该学科的研究内容是三者组成的信息生态系统,目的是在该系统核心价值的指导下,用生态学的观点来认识信息生态系统的产生,发展,演化;用生态学的方法解决信息生态系统中产生的问题;用生态学的思想来优化信息生态系统的组织结构,使其产生更大的效率。
作为信息生态学的研究对象,即信息生态系统,它有如下五个特点:系统性,指信息生态系统中的各个不同组成部分之间,存在着强大的相互联系和相互依赖性;多样性,是说信息生态系统中有不同类型的要素;协同演化性,指信息生态系统不断变化和发展;关键性“物种”,指某些因素会对信息生态系统起到决定性的作用;地域性,指信息生态系统总是处于一定的空间中,并且有一定的针对性[4]。比如学校就是一个信息生态系统:它由教务处,财务处,招生就业处,图书馆等机构组成,它的核心价值是满足学生的需要,促进学生的全面发展,在这一价值的引导下,校长、教师、教学行政人员、教学辅助人员组成一个有机系统共同为学生服务,并且学校还会制定一系列的政策、法规等等,以及利用网络技术、通信技术实现校园网和图书馆以及学校网络办公环境的构建,而全体老师都在学校这一综合的大环境中进行着分工不同,但目的相同的活动--为学生的发展服务。
信息生态系统和自然界的生态系统是有区别的:自然界的生态系统是自发的,是无组织的;而信息生态系统是人为的,是人主动构建的,它包括经济、人文、技术三大支柱。经济是基础,技术是保证,人文是引导。没有经济基础,就不会有系统产生的物质条件;没有技术的保证,系统不会顺利的构建;而没有政策法律的引导,系统就会杂乱无章。正是有这三种因素的支撑,信息生态系统才得以产生、发展、以及演化。
三 信息生态学对网络教育资源库建设的指导意义
网络教育资源库是一个包含人、信息、环境三要素的信息生态系统。其中人的因素主要指一线教师、技术人员、资源使用者等;信息因素主要指各种类型的多媒体资源及其使用说明、有关通知等;环境因素是指国家以及学校的法律、法规、和各种政策等等。所以,作为一门以研究信息生态系统为对象的学科,信息生态学必然对网络教育资源库的建设具有重要的指导意义。
1 注重网络教育资源建设的整体性,树立科学的系统观
信息生态学以信息生态系统为研究对象[5],而信息生态系统是由多种要素组成的一个整体,系统内各个因素之间互相影响,互相促进。网络教育资源库建设是一个复杂的、系统化工程。建设资源库要对学生特点、教学目标、教学内容进行分析;要确定资源库采用什么样的组织结构;要选择针对不同的内容开发什么样的资源类型;要选择采用什么开发工具和开发技术;要注重与开发人员与学科教师之间的沟通与交流等等。在资源库的开发过程中,必须注意各个要素间的相互影响,注意资源库的整体性,以系统化的观点统筹兼顾,实现核心价值的最大化。例如对于同一教学内容可以开发出文本资源,也可以开发出视频资源,但是开发本身不是目的,目的是分析哪种类型的资源对学生的学生具有启发性、促进性,能够对学生发展起到积极的作用。
2 要以人为本,注重学生能力的培养
信息生态学强调在信息生态系统中要以人为中心而不是以技术为中心,要让技术来服务于人。长期以来,随着教育信息化浪潮的推进,一些学校、组织好大喜功,重技术轻应用。往往是先开发出教学资源,然后让学生去使用、去适应。这种方法没有做到对具体学习者的分析,更无法做到“因材施教”,这无疑会对学生的学习产生较大的负面影响。要开发出好的学习资源,不仅要从学生的特点出发,而且还要对学生具有启发性,不仅要学生掌握学习内容,还要培养学生的探索精神,提高他们的综合能力。
3 注重资源类型的多样性,以满足不同学生的需要
信息生态系统中包含各种类型的人群,他们有着不同的需求。而资源库面向的更是广大的学生群体。每个学生的特点、兴趣爱好、认知结构变量和知识能力各不相同,所以开发的资源也要多样化,满足不同学生的不同需要。目前最主要的网络教育资源类型有文本,音频,视频,动画等。那么,在资源库中,这些资源都要存在,以满足不同学生的需求。
4 建立便利的反馈机制,促进资源库的协同演化
与自然生态系统一样,信息生态系统也在不断的演化,它也是从低级到高级,从简单到复杂。资源库的建设也应遵循同样的路线,必须注重反馈机制的建立,确保资源的开发人员、管理人员、教师、学生之间能够顺畅的交流与沟通。网络教育资源库从无到有,从小到大,从弱到强,从不完善到完善,一直向前演化。在这一演化过程中,人与人之间的交流始终是一个主导力量。因为通过交流,开发人员可以了解学生的需求,了解教师的想法,从而可以采用相应的技术开发出更有价值的学习资源。建立顺畅的反馈通道是实现交流的重要保障,也是促进资源库不断更新、不断发展的动力。
5 应用“优胜劣汰”法则,保持资源库的平衡
生态平衡是动态的。在生物进化和群落演替过程中就包含不断打破旧的平衡、建立新的平衡的过程。信息生态系统也处在平衡-不平衡-平衡的变化过程中。信息生态系统的不平衡主要表现为信息垃圾、信息污染、信息安全[6]。网络教育资源库的建设也面对同样的问题:库中的某些信息还有没有用、信息的内容是否科学、信息的存储和传输是不是安全等;如果资源库中的一些信息陈旧了、过时了,也就没有存在的必要了,必须及时清理;如果开发的资源有误差,甚至不正确、不科学,一定要予以纠正,甚至清除;或者由于技术的原因,使得资源的存储和传输不安全,容易给网络不法分子以可乘之机,那么网络资源就面临着被篡改,被删除的潜在危险,所以必须采用更先进的技术,以保障资源库的安全。经过这些处理之后,资源库系统会达到一种新的平衡状态,然后会开始以后的动态平衡的轮回。
6 促进资源库中信息的流动,提高资源的利用率
众所周知,在自然界的生态系统中,存在着能量流动与物质循环。在信息生态系统中,信息生产者、信息传递者、信息分解者、信息消费者与外界环境之间的信息交换,构成了一个信息生态循环[7]。应该注意,信息也只有在循环中才会产生价值,这是信息特有的一个特点。信息资源的流动影响着资源的价值,流动越快,价值越高;反之,流动越慢,价值越小。因此,在网络教育中,必须加快资源库中学习资源的流动速度,从而提高资源的利用率。而提高资源流动速度一方面要做好宣传,让更多的老师和学生来利用资源库;另一方面,还要采用先进的技术作为保障。
四 结束语
网络教育资源库的建设始终是网络教育有效开展的重要保证。信息生态学给我们处理信息社会产生的问题提供了新的视角,也对网络教育资源库的建设提供了十分重要的指导,对提高网络教育的质量具有十分重要的意义。我们深信,随着对信息生态学研究的深入,网络教育资源库会在这一理论的指导下建设得内容更加丰富、结构更加合理、功能更加完善,网络教育的明天会更加灿烂。
参考文献
[1] 鲁子荟,纪颖.中小学教育资源库建设中存在的问题与解决方案[J].希望月报.2007,(4):3.
[2][4] Bonnie Nardi and Vicki O’Day. Information ecologies: using technology with heart[M].New York: MIT Press.1999.
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[5] 张福学.信息生态学的初步研究[J].情报科学. 2002,(1):32-34.
关键词:地方本科院校;生态学专业;实践教学基地;建设
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)19-0213-02
加强实践教学基地建设是培养创新型应用型人才的客观需要[1],对于刚起步的地方性本科院校来讲,是培养应用型人才,突出专业建设特色的重要措施之一。滨州学院作为新建本科院校,以培养应用型人才为导向,生态学专业作为滨州学院较早重点建设的省级特色专业,其交叉性、综合性、应用性的特点较强,主要培养生态环境保护与修复相关方面的人才,对学生实践技能培养的需求日益增加。就目前作者调研来看,该专业毕业生就业市场竞争力不大,这与实习质量较低具有较大的关系,在此情况下,改变原有实践教学基地管理方式,提高实践教学基地的建设水平非常必要。作者以滨州学院生态学专业为例,就实践教学基地建设的意义、存在问题、建设原则等几个方面进行研究和分析探讨,在此基础上形成一些建议,以推动以滨州学院为代表的新建地方性本科院校生态学及相关专业实践教学基地建设水平。
一、地方本科院校生态学专业实践教学基地建设特点和意义
1.生态学专业的特点。(1)培养目标。以滨州学院2013版人才培养方案为例,生态学培养目标为:本专业培养德、智、体、美等全面发展,面向区域生态规划和环境保护行业一线,具有解决生态环境相关问题能力的应用型高级专门人才。所以实践教学基地建设需要紧密结合专业培养目标,分方向、分重点来进行建设。(2)课程设置复杂。生态学专业课程设置主要为生物学基础课程、生态学专业课程和实践环节为主,以滨州学院生态学专业为例,涵盖了生物学、生态学、环境监测与评价、生态工程与技术相关体系课程,对学生的综合能力和素质要求较高。(3)实践环节。目前各高校注重学生动手能力的培养,以滨州学院为例,生态学专业设置的主要实践环节包括课程实验、认识实习、野外实习、社会实践、毕业论文(设计)、综合课程、素质拓展等环节,实践环节学分占比30%以上。要达到相应的实践教学效果,针对性强的实践教学基地建设迫在眉睫。
2.实践教学基地建设的作用。针对于生态学专业培养目标、课程设置和实践环节等特点,实践教学基地建设对于地方性本科院校应用型人才培养意义重大。一方面通过从生态学校内外实践教学基地的开发、教学基地的管理、校基合作方式等方面调研,可以改变原有实践教学基地落后的管理和利用模式以及开发实用性高的实践教学基地,为生态学专业及全校高质量应用性人才培养提供一定的策略支撑;另一方面,长而有效的实践教学基地可以大幅度提高生态学专业学生社会实践、野外实习、专业实习和毕业实习各环节的质量,提高生态学专业的影响力。
二、实践教学基地建设面临的主要问题
1.定位不准。作为地方本科院校主要面向服务于当地经济建设,不能一味地向211、985科研型院校实践教学基地建设看齐,定位一定要符合地方性院校的区域性特点。以滨州学院为例,实践教学基地建设一定要紧密结合当地高效生态经济建设相关产业和行业,从中选取合适的单位来共建实践教学基地,也可以针对学科特点与当地代表性森林公园建立“服务和培养”模式的实践教学基地。
2.利用效率不高。以滨州学院生态学专业为例,目前实践教学基地有原山森林公园、泉城公园等,类型比较单一,并不能充分利用实践教学基地中的专家资源和硬件资源,最终学生获取的知识也大打折扣。
3.校企合作不顺畅。目前,滨州学院校外实践教学基地主要组织学生参与与生态学有关的社会调查,参观访问,委派专家进行专业性讲解等,有较多的情况是实践教学基地单位积极性不高,基地指导教师配备质量较低[2-4],校企观念上没有达到共识,以滨州学院为代表的新建本科院校缺乏竞争力,所以从另一方面加大与企业的交流和合作是实践教学基地建设成功与否的重要途径,这也是实践教学基地建设目前遇到的最大问题。
三、生态学实践教学基地建设原则
1.急需性原则和节约性原则。针对于以滨州学院为代表的实践教学基地建设,由于存在较大的需求,实践基地建设必须从本专业特色出发,根据主干课程和主干实践环节例如实习来建立急需性和针对性较强的实践基地,以满足实践技能锻炼的需求;另一个方面,通过建设急需性实践教学基地,要结合自身的办学特点和现状,突出特色的同时避免浪费,根据专业的发展规划和市场对生态学专业人才的需求确定建设规模。
2.与人才培养定位一致性原则。专业实践教学是一个相对独立而完整的教学体系。建立的实践基地必须要与时俱进地与人才培养方案相吻合,体现地方本科院校对专业应用能力的培养要求,体现专业应用能力的锻炼提高与所学理论的一致性,符合专业不同课程实践环节进行系统学习的需要,完全满足生态专业实践教学的需要,保证专业实践教学基地建设的科学性与合理性,从而有效地保证专业培养目标的实现。
3.先进性原则。实践教学基地建设要充分体现教学设备技术的先进性,应用学科发展的高新技术成果,提高学生的专业兴趣和技术能力,实现与学科发展趋势的结合。反映新型生态学规划设计的潮流,使实践基地成为生态学规划与设计的典范,以保证学生毕业后快速适应社会,并融入社会。
4.开放性原则。开放性主要体现在对学生、对教师及对社会开放等三个层面。实践项目对学生开放,学生可根据教学进度以及自己的时间安排,进入实践基地,完成教学计划要求的实践教学环节。要保证学生创新需求,设计学生专用开发性实践活动空间,为学生参加创新实验、挑战杯等活动提供条件。基地为教师的科研开发工作提供研究条件和空间;积极鼓励教师从事实践基地项目的研究与开发工作,不断充实实践教学环节内容,提高实践教学的质量。实践基地对社会开放,接待山东省乃至全国的兄弟院校相关专业学生的实践教学任务和社会相关单位的技术培训,从另一个层面可以提升专业社会影响力。
参考文献:
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生态学是由德国生物学家赫克尔于1861年首次提出,并于1886年创立了生态学这个学科。生态学是研究生物之间、生物与环境之间相互关系的学科。包括植物生态学、动物生态学、微生物生态学、进化生态学、地理生态学、生理生态学、应用生态学。生态学不仅是生物资源开发利用的基础学科之一,而且与农、林、牧、副、渔、医都有密切关系的应用基础学科之一。从研究的对象来看,生态经济学是生态学的一个重要分支学科。
经济学是研究经济关系和经济活动规律及其应用科学的总称。包括理论经济学、技术经济学、应用经济学、经济数量分析和计量方法、经济史、经济思想史生态经济学是从生态学系统来看待社会经济问题,研究生态变化的经济因素。包括部门生态经济学、理论生态经济学、专业生态经济学、地域生态经济学。是研究生态系统与经济系统的复合系统—生态经济系统的矛盾运动发展规律及其应用的经济学分支。
生态学与经济学两个名词同源于希腊字母(Oikos)。分别是指有关自然界与人类社会的问题与管理。生态经济学是一门跨生态学和经济学、自然科学和社会科学相互交叉、渗透与有机结合形成的一门新兴的交叉边缘科。具有综合性、整体性、战略性和实用性特点。在中国它兴起于20世纪70年代至80年代初,至今只有20多年,在此期间,生态经济学在中国有很大的发展,旨在整合生态与经济系统,提供新的思考方向,以实现可持续发展目标,许多有远见卓识的经济学家和生态学家及时投入这一崭新的学科研究与应用。研究成果中部分内容。在推动建立全民生态意识和用生态经济理论指导中国现代化建设上发挥了积极的作用,并取得令人瞻目的成就。
生态经济系统是由生态系统和经济学系统相互交织、相互作用、相互耦合而成的复合系统。在生态系统和经济系统之间有物质能量和信息的交换,与此同时,还存在着价值流循环与转换。生态经济系统划分范围可大可小,从层次上看,有由地球表层的生物圈和经济界复合而成的生态经济系统、国民经济总体生态经济系统、部门生态经济系统、行业生态经济系统。按地域大小分:有国土生态经济系统、区域生态经济系统、庭院生态经济系统。生态经济系统组成包括人口、资源、环境、科技四大要素。
“现代生态经济系统是由生态系统和经济系统相互联系、相互制约、相互作用而形成的不可分割的生态经济统体,因而现代社会是一个由经济社会和自然生态融合而成的生态经济有机整体。按照这个理论,中国现代经济不是个封闭系统,而是建立在生态系统基础之上的巨大开放系统,这个开放系统就是生态经济的有机整体”。生态经济学包括生态经济协调发展理论、生态经济有机整体理论、生态经济全面要求理论、生态经济生产理论、生态经济价值理论、生态经济循环理论。生态经济学以马克思政治经济学理论和生态学理论为基础,运用现代系统理论的分析方法,从结构、功能、平衡、效益、调控高度揭示生态经济系统这一客观实体的运动发展规律。
关键词:生态学;问题教学法;课堂教学;师生互动
中图分类号:G642文献标识码:A文章编号:16749944(2013)12029302
1引言
生态学是研究地球生命系统与环境系统之间相互作用的一门科学,具有强的应用性与交叉性等特点[1~3]。作为生物、环境类相关专业的一门重要课程,生态学授课质量与教学效果对专业人才培养具有重要影响。生态学课程内容具有开放性、交叉性、应用性强等特点,传统教学模式无法满足现代生态学教学需要[4~6],因此有必要对现有的教学内容、教学方法与教学手段等进行改革和调整,以充分满足和适应本学科的迅猛发展以及培养高素质创新人才的现实需要[4]。
笔者结合生态学课程特点,在课堂教学中引入问题教学法,以科学阐释生态学问题与现象,讲解生态学的基本概念与原理,取得良好效果。
2问题教学法的概念和特点
2.1问题教学法的基本概念
问题教学法是指教师在教学过程中,以问题为中心,以学生为主体,进行创造性教学的一种方法[5],即将知识点以问题的形式呈现在学生的面前,让学生在寻求,探索解决问题的思维活动中,掌握知识、发展智力、培养技能,进而培养学生自己发现问题解决问题的能力。在问题教学法实施过程中,教师有意地创设问题情境,组织学生开展探索活动,与此同时,锻炼学生的思维逻辑能力。由此可见,科学创设情境是问题教学法的重要基础,合理设计问题则是有效引导学生展开思考与讨论的关键。
2.2问题教学法的主要特点
问题教学法的突出特点就是把知识点转化为一系列的问题,用问题来组织教学,让学生在解决问题的过程中,提高对教学概念和知识的认识,从而养成发现问题、分析问题和解决问题的习惯,并加深对知识的产生、发展过程以及知识结构和运用规律的理解。问题教学法强调把对问题的质疑权交给学生,利用其好奇与探索的心理,调动他们的思维积极性和主动性,增强他们观察问题、分析问题和解决问题的欲望,从而挖掘学生综合潜能和提高自主学习的能力。
3问题教学法在生态学教学中的应用
生态学内容广泛、领域繁多,涵盖基础、应用等多个方面内容,又涉及诸多层次与生态阶元[6],单纯依靠教师讲授教学效果往往不明显。问题教学法以问题为载体贯穿教学过程,使学生在设问和释问的过程中萌生自主学习的动机和欲望,进而逐渐养成自主学习的习惯,并在实践中不断优化自主学习、提高自主学习能力的一种教学方法。问题教学法充分体现学生的主体地位,能有效地激发学生自主学习的主动性和积极性。在生态学教学过程中,问题教学法的引入与实践很好地促进了课堂教学质量的提高。
3.1突出全球变化的时代背景,合理设计科学问题
全球变化(Global change)是指在人口增长和人类活动的影响与驱动下,导致大气成分和土地利用、土地覆盖变化,最终引起全球气候变化、生物多样性丧失以及土地荒漠化的过程。全球变化不仅仅是气候变化,它是由大范围的人类活动造成的全球环境变化组成的。因此,现代生态学问题需要在这一大背景下去阐释和考量。在生态学教学过程中,通过电影《后天》、《A Convenient Truth》的介绍,为学生创设出特定情境,引导学生关注全球变化尤其是气候变化、极端天气事件等实际问题,组织展开讨论,最后由教师对问题讨论情况进行总结,归纳并揭示相关生态学规律与本质。
同时,因现代生态学关注的重点是“社会—经济—自然”复合生态系统,人类活动在此变化过程中发挥了至为关键的作用,因此在农业生态学、城市生态学等内容讲授时,分别向学生提出了生态农业、城市化等当前热点问题,引发热烈讨论,取得了良好的教学效果。
3.2结合区域热点问题,引发学生思考与讨论
滨州市位于黄河三角洲腹地,其生态环境具有典型的三角洲特色。而黄河三角洲地处渤海南部的黄河入海口沿岸地区,在环渤海地区发展中具有重要的战略地位。国家高度重视黄河三角洲可持续发展,在国民经济和社会发展“十五”计划、“十一五”规划纲要中明确要求这一地区大力发展高效生态经济。国务院于2009年11月23日正式批复《黄河三角洲高效生态经济区发展规划》,中国三大三角洲之一的黄河三角洲地区的发展上升为国家战略,成为国家区域协调发展战略的重要组成部分。基于这一国家战略的实施,在生态学教学过程中,若干区域生态热点问题向学生展示,并引发积极思考与热烈讨论。如在讲授湿地生态系统相关内容时,结合黄河三角洲滨海滩涂资源开发与保护实际,以图片、新闻报道等素材为核心,组织学生展开专题讨论,并结合相关研究文献系统阐述有关概念与科学原理。
3.3关注现实生态问题,激发学生学习动力与学习兴趣
问题教学法有效运用的一个重要前提,就是要求教师有丰富的教学素材和资料储备。如课前搜集整理山东省境内国家级自然保护区有关资料,特别注意将黄河三角洲地区两个重要自然保护区资料进行整理汇总,以备教学需要。在讲授生态系统恢复重建相关内容时,以位于滨州市无棣县境内的贝壳堤岛与湿地国家级自然保护区为例,通过贝壳堤岛近20年来的植被变化动态,通过展示不同时期的贝壳堤岛生态系统与植被图片,引发学生对生态系统退化与恢复重建的思考与讨论,让学生深刻认识由于人类活动的强烈干扰,自然生态系统会发生剧烈变化,同时理解植被群落的演替过程受群落内外部因素的综合影响。这样的问题设计与讨论过程,不仅让学生全面深刻地认识到人类活动对生态系统的影响,而且能够有效地激发学生学习生态学知识、培养应用能力的动力与兴趣。
3.4以问题为核心,培养学生逻辑思维能力
在全球变化的背景下,地球环境和人类社会可持续发展是现代生态学体系中的核心主题。在讲授可持续发展相关内容时,列举“生物圈二号”试验,引出地球环境系统与生命系统的协同进化这一问题,组织学生展开讨论,积极发表自己的观点,并从这一试验的过程与结果等方面总结经验与启示,更深入地引导学生反思自然生态系统对人类生存的基础性和不可替代性。在这一教学过程中,一方面培养学生文献检索、资料查阅的基本能力,同时也通过让学生从认识表象到揭示问题内在本质一步一步进行剖析,锻炼和提高学生的逻辑思维能力。
综上,在生态学课堂教学过程中,将问题教学法应用于教学实践,充分发挥教师主导作用,注重做好设计问题、创设情境以及合理切入、组织讨论和揭示规律、释疑解惑等各个环节,通过对问题的引入、讨论、解答,阐释生态学基本概念与原理,取得了良好的教学效果。
4结语
问题教学法的突出特点,在于能够切实激发学生的学习动力与探究兴趣,提高了学生发现问题、分析问题及解决问题的能力。在问题教学法应用于生态学教学的过程中,教师的作用十分关键。一方面要跳出传统教学模式的窠臼,合理发挥主导作用,又要注意“适度”、“适时”、“适当”、“适法”地对学生加以引导和点拨[7],才能真正发挥好问题教学法的固有作用,让学生通过对问题的思考和讨论掌握生态学基本原理,并锻炼和提高应用能力。如何更好地运用问题教学法,发挥其在生态学教学中的功能优势,有待于广大教学工作者在今后的教学实践中不断改进和实现。
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关键词:3S技术;生态学;教学实践
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)28-0131-03
“3S”技术,即遥感(Remote Sensing,RS)、全球定位系统(Global Positioning System,GPS)和地理信息系统(Geographical Information System,GIS)的统称[1],是空间技术、传感器技术、卫星定位与导航技术和计算机技术、通讯技术相结合,多学科高度集成的对空间信息进行采集、处理、管理、分析、表达、传播和应用的现代信息技术,是一门非常综合的学科[2],并具有获取信息及时、准确、宏观等优点[3]。目前,“3S”技术已被广泛应用于工业、农业、交通、军事、通讯等行业和部门,成为世界各国角逐尖端技术的热点[4]。
生态学是研究生物与环境之间相互关系的一门学科[5]。近年来,随着人口的增加和工业、技术的进步,人类正以前所未有的规模和强度影响环境。而诸如能源消耗、资源枯竭、人口膨胀、粮食短缺、环境退化、生态失调等世界资源环境问题的出现,均有赖于生态学理论的指导[6]。“3S”技术由于具有快速、实时地采集、存储、管理、更新、分析和应用与资源环境有关数据的能力,被越来越广泛地应用到生态学研究领域。华南农业大学生态学本科专业自2003年招生以来,一直十分重视学生研究方法与手段的掌握,《3S技术及其应用》课程也因此作为生态学本科专业的一门必修课。为此,本文结合“3S”技术的综合性,突出生态学的学科特点,在概述“3S”技术在生态学领域的应用与发展趋势、分析当前课程教学中存在的相关问题基础上,探讨了在教学中重点教学内容的选择以及今后实践教学的方向,以期不断提高该课程的教学质量。
一、“3S”技术在生态学领域的应用与发展
在生态学研究领域,“3S”技术主要涉及全球变化、区域生态环境资源(大气环境、水环境、海洋环境)监测与评价、环境污染的生态效应、城市生态环境保护与管理、生态系统健康管理、退化生态系统恢复、生物多样性保护、生态规划、生态工程与生态设计、区域可持续发展等[1,7]。目前,“3S”技术的结合与集成是其发展的一个重要方向。在“3S”集成系统中,RS在生态学上的应用包括收集数据信息源、大面积的生态资源调查和动态监测,间接应用包括预测预报和灾害危险等级确定等。GIS在生态学上的应用主要是对各种来源的数据进行管理和处理,分析生态实体与其他生物体或环境的相关空间定位对其自身功能的影响,分析多种空间尺度下的海量数据。GPS则主要用于生态调查和定位。
二、课程教学存在的问题
(一)内容丰富,学时数有限
“3S”技术是一门内容涵盖广泛的学科,通常包括空间信息技术基础、遥感系统和遥感技术的物理基础、遥感技术系统、遥感图像处理技术、GIS的组成和功能、空间数据的结构、空间数据分析、GPS的构成、GPS定位方法和测量以及3S技术的综合应用等。此外,在实践教学过程中,还需要结合专业特点,适时扩充“3S”技术的前沿知识。可见,《3S技术及其应用》课程涉及范围相当广泛。但在课程教学中,为了与其他专业课程相协调,本课程仅安排了32学时(其中理论16学时,实践16学时),学生普遍反映通过本课程的教学,较难理解与掌握相关的基础理论知识,也难掌握相关的软件操作。
(二)缺乏基础,理论掌握难
“3S”技术是测绘学、摄影测量与遥感学、地图学、地理科学、计算机科学、信息学等学科的有机集成,是一门综合交叉学科,涉及的基础学科多[8]。但生态学专业侧重于向学生讲授生态学相关的基础理论知识,在教学计划中较多设置体现生态学专业领域(主要为微观和中观生态学)的基础理论课程,而未开设与“3S”技术相关的基础课程,如地理学、地图学等。因此,学生在学习过程中,对所涉及的学科术语及理论知识缺乏而较难衔接和掌握。
(三)学生畏难,动手实践少
实践性强不仅是《3S技术及其应用》课程教学内容的特点之一,更是“3S”技术采集、测量、分析、存储、管理、显示、传播以及应用与地理、空间分布相关数据的关键技术手段的要求。在《3S技术及其应用》课程教学中,RS、GIS软件操作和GPS仪器使用是掌握3S技术的必要环节,也是“3S”技术的丰富内容和广泛应用的实现方式[4]。但目前因相关软件均是英文版本,学生通常从传统的中文版本软件转到用复杂的英文版本软件,加之软件的操作步骤较平常使用的Word、Excel、PowerPoint等复杂,学生需要花大量时间来适应。另一方面,由于教学课时相对较少,学生畏难而不愿在课后花时间熟悉相关软件,最终导致动手实践少,软件操作能力差,难以结合专业知识进行有效应用。
三、教学内容选择
根据“3S”技术在生态学中的应用与发展趋势可知,《3S技术及其应用》课程涉及的教学内容较为广泛,主要包括:(1)遥感图像处理及生态学应用;(2)遥感解译与应用;(3)GIS空间分析及应用;(4)GPS精确定位与导航应用等。但“3S”技术的集成或融合目前只是在个别的科学研究项目中实施,国内外均没有相应的专业教材作为参考[9],而要在有限的学时内系统地讲述“3S技术及其应用”显然不切实际。因此,针对《3S技术及其应用》课程的操作性以及实践的综合性等特点,及其在该课程教学中存在的上述问题,重点提出了具体的理论教学内容与实践操作环节(表1)。即在教学过程中,既要让学生掌握RS、GIS和GPS的基本理论和三种技术的基本使用方法,又要选择性地进行重点内容的讲授。由表1可知,在《3S技术及其应用》课程教学中,RS和GIS理论与软件上机操作是教学的主体内容,其中RS理论讲授安排了6个学时,遥感图像处理软件Erdas Imaging实践操作6学时;GIS理论讲授7学时,GIS软件ArcView实践操作8学时;而GPS则作为辅助内容讲授,理论与手持GPS的操作分别安排了3学时和2学时。
四、课程实践教学环节改革探讨
鉴于《3S技术及其应用》课程的操作性以及综合实践性强等特点,结合上述教学内容的选择重点,提出了在教学实践中还需加强的一些环节。
(一)充分利用多媒体教学
目前,多媒体计算机辅助教学已在各高校得到普遍推广。而“3S”技术涉及遥感图像的增强处理、裁剪与拼接、虚拟现实、计算机模拟等操作,必须运用多媒体教学才能更好地展示教学内容,活跃课堂气氛,调动学生学习的积极性和参与课堂教学的热情,加深学生对知识的理解和巩固[4]。因此,在教学过程中,应充分利用好多媒体教学,提高教学质量。
(二)注重软件的上机实践操作
RS、GIS和GPS仪器的使用以及软件操作是掌握“3S”技术的重要环节。因此,上机操作应重点练习遥感图像的增强处理、裁剪与拼接和几何校正、计算机自动分类、GIS的数字化及数据库构建、空间叠加分析以及专题图制作、GPS定位及野外数据采集与导航。此外,由于上机实践学时数有限,还需要学生课后自行安装相关软件,加强软件操作练习,最终达到熟练操作软件的目的。
(三)突出案例教学
在“3S技术及其应用”课程教学中,教师应结合专业特色,结合案例进行分析讲解。为突出“3S”技术的综合性,任课教师可结合相关研究课题,选择能反映本专业特色的典型案例,以更好地把研究中的细节问题讲透。例如,“生态学景观格局及其动态分析的综合应用”较适合用于生态学专业的教学案例,通过此案例教学,学生可以了解并掌握GPS的坐标定位、RS的遥感图像处理与解译、GIS的景观专题图生成与景观格局动态变化分析等。
五、课程教学改革建议
针对当前《3S技术及其应用》课程在生态学专业教学中存在的一些问题和实际情况,特提出以下教学改革建议。
(一)在专业教学计划中增加相关基础课程的设置和学时数
由于“3S”技术涉及的基础课程较多,故建议在今后的人才培养计划修订中,增加一门与“3S”技术联系紧密的基础课程,如地理学或地图学,让生态学专业学生在学习完地理学或地图学课程后,再学习《3S技术及其应用》课程,将会更加轻松且易掌握。此外,“3S”技术内容丰富、范围广泛,为让学生更好地掌握“3S”的基础理论知识与相关软件操作,建议在人才培养计划修订中,可将总学时数增加到48学时。
(二)与其他专业课程的实践教学环节相结合
目前,在本校生态学专业人才培养计划中,实践操作性较强的课程,除《3S技术及其应用》外,还有《生态规划学》和《生态学野外综合实习》等课程,这些课程均与《3S技术及其应用》课程存在着较为密切的关系。因此,在教学计划设置中,可考虑在《生态规划学》课程实践和《生态学野外综合实习》中增设“3S”技术的相应实践环节,以培养学生解决生态学相关问题的能力。如可在“生态规划学”课程教学实践中,把“3S”技术实践融合进去:确定生态规划项目和规划区域学生收集RS数据(可从Google Earth下载)野外现场调查时用GPS对特定点进行坐标定位室内对RS数据进行几何纠正等处理提取基本信息和用地分类拟定规划初步方案方案讨论确定方案利用GIS进行专题图制作。但需注意的是,相关课程实践的结合必须在课时上进行统筹安排。
(三)与校院各级大学生科技创新课题研究相结合
为了建立研究性学习、探究性学习和协作性学习的良好氛围,学校和学院设立了不同类型的大学生科技创新课题,如华南农业大学科技创新计划、农学院金穗计划等,以鼓励本科生结合课程学习内容,申请课题,开展课外科研活动。而对于学习《3S技术及其应用》课程的生态学专业学生而言,可以鼓励他们走出课堂,积极申请与“3S”技术相关的科技创新课题,以科研实践方式,激发和鼓励学生的研究兴趣,使学生在科研实践中了解和熟悉“3S”技术及其具体应用,以提升学生的专业技能,培养学生发现问题、解决问题和进行科技创新的能力[10]。
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关键词:生态学;理论问题;应用性:设计
一、生态学的教学地位
生态学是研究生物与环境相互关系及其规律的科学。它既是一门理论学科,也是一门应用性、实践性、前沿性强的学科。科学技术的飞速发展,为人类带来了极大的利益,但同时加深了人口、资源、环境间的矛盾,解决这些矛盾客观上要求生态学承担起协调人地关系的重任。
生态学是可持续发展理论的重要基础之~。生态学研究内容深入而广泛,理论内容丰富复杂,指导性强。如何在有限的教学时数内,把复杂的理论问题简单化、实践化、生动化,实现意识形态的灌输与实践能力培养的双重效果是我们的任务。我们的教学对象无论是未来的教师,还是生态系统的管理者、实践者,都应通过生态学的学习形成高度完备的生态观、科学的管理观与可持续的开发利用观。
生态学是与其他学科具有广泛交叉的活跃学科。生态学理论、技术、方法的日新月异,从生态学教学与应用领域而言,已从传统的生物学科渗透到包括社会、经济等非自然科学领域。本研究以地理学科体系下生态学教学内容的科学建构为目的展开研究,旨在地理学人才培养体系中充分发挥生态学的作用,实现人才培养效益的最大化。
二、生态学理论问题的表达特点
(一)重视分层表达
生态学研究层面多,内容广泛。其研究对象包括分子一细胞一器官一个体一种群一群落一生态系统一生物圈等几个层次,且以各层次研究的生态学进行独立表达。因此,教学中应注意强化理论问题系统性、逻辑性及其理论问题的内在联系。
(二)重视模型表达。在地理专业的生态学的教学中侧重于种群、群落、生态系统及生物圈生态学的研究。对不同尺度的研究内容用数学模型对事物的变化及内在关系进行科学的表达更容易揭示事物的本质与规律,但应加强模型的生态意义与应用性的阐述。
(三)重视结果表达。生态学各研究层次中均有重点和难点理论,目前,多数生态学教材对理论问题的表达偏向强调结果,而对内在机制分析不足。因此,教学中应注意过程及内在机制的分析。
三、生态学理论问题的应用性设计探讨
(一)种群的动态变化问题
种群生态学研究的核心问题就是种群的动态变化,该问题既是重点也是难点。其中,在讲种群的逻辑斯谛增长规律的应用时,我们例举了人口数量与地球的承载能力的关系的三种变化模式:
第一,理想模式:指人口数量按指数增长,缓慢的以“s”型曲线增长,并以渐近线的形式接近人口承载力“K”,这种温和而非过激的增长不会造成对环境的伤害,是理想的发展模式。
第二,不理想模式:指人口数量的增长先超过地球承载能力,然后又由于资源环境的胁迫而降到承载能力之下,再经波动后接近承载力K,最终人口数量才趋于稳定,是一种动荡的、波浪式的增长。
第三,极不理想模式:这是一种不正常的增长情况,即人口数量的增长远远超过地球承载能力K,致使生态系统中的某些要素受到严重破坏,从而导致承载能力下降至较低的承载能力K’,人口数量也迫降到K’容许的新的地球承载能力。
对该问题的分析,既揭示了种群J增长与S增长间的关系,又反应了人类种群管理乃至生物圈管理的深层次问题,实例恰当的应用与选择可以使知识得以深化、升华,让学生站在更高的视角去观察和思考问题。
(二)群落生态学问题
重点讲授植物群落的结构及其动态变化等知识。群落生态学是农业、林业、畜牧业发展的必要的理论基础,在土地利用、自然保护等诸多领域都具有重要意义。
1 群落的空间结构
生物群落作为一个有机实体,它在空间结构上表现为群落的垂直分层现象和水平镶嵌现象的特点。以群落垂直结构为例,群落的垂直结构保证了生物对空间和资源的充分利用,促进了生态系统稳定性的提高。茶胶模式是对群落垂直结构理论的成功的应用,兼备生态、经济与社会效益。介绍茶胶模式是群落结构教学的基础,教学中更应重视的是对茶胶结构内在机制,及对群落垂直分层生态特征的分析,这样才能激活并引发学生更广泛的思考。
群落的生态设计问题。所谓生态设计是将系统中矛盾的事物转化为和谐一致的事物。群落中人类的需求与自然的给予间总是存在多种多样的矛盾,协调矛盾而不是激化矛盾,这是生态设计的宗旨。如桑基鱼塘模式是生态设计的成功范例,他们将人与水之问的矛盾转化成人水之间的和谐。教学中我们提出了黑龙江省三江平原资源利用中的矛盾问题,提出了大庆地区水污染、水资源匮乏与环境需水量大等环境保护问题,引导学生积极思考,形成一系列有创意的探讨。增强了学生责任意识与使命感。
2 群落的动态
任何一个生物群落都是一个动态实体,按动态变化的时间长度可分为:群落日变化、月变化、季相变化、年际波动与演替等。动态变化的现象是教材所体现的内容,我们将现象分析与生态系统管理联系起来则增加了学习的目的性、生动性与理性的升华。以日变化为例,结合植物生长特点,在温室、大棚的管理中,科学地利用植物在白天的光合作用能力同化更多的有机物,同时注意控制夜间温室温度减少植物自身的呼吸与代谢,以形成更多的净积累,达到提高生物生产力的目的,并要求学生举一反三的应用群落的动态变化规律指导生产实践,这样的教学可形成良好的互动。
群落演替顶极理论是群落动态理论的难点,在讲授三个顶极理论的基本内容时,引进了时间尺度的概念,这一概念虽超过了生态学的研究范畴(尺度为景观生态学中的研究内容),但在揭示单元和多元顶极论间矛盾的根源问题上确有拨云见日、一语见地的功效。同时在讲顶极格局说时,让学生分析与三个顶极理论形成有关的群落性质思想的继承特征。使学生从根源上认识三个顶极理论的本质,把握三个顶级理论之间的区别与联系(表1),教学效果很好。
3 生态系统生态学理论
生态系统研究是现代生态学研究的主流。重点介绍生态系统的结构、功能。
(1)生态系统的能量流动
生态系统作为以太阳能为能量基础的系统,它完全符合研究能量转化的物理学中的热力学定律。讲授中我们介绍了热力学第一、第二定律及耗散结构理论。并通过分析推演将三个独立的理论有机的联系在一起。
特别是当介绍耗散结构理论伟大贡献时,将热力
学第二定律的局限性与耗散结构的创造性及二者的研究前提(孤立系统、开放系统)的本质差异做了很好的说明。耗散结构的意义在于:一方面成功地解决了克劳修斯和达尔文的矛盾。即退化与进化的矛盾。克劳修斯的热力学第二定律,表明一个孤立的系统会向均匀、简单、消除差别的方向发展。然而,我们所观察到的生物界的进化恰好与之相反,即由简单到复杂,由低级到高级发展。耗散结构的研究对象处于远离平衡态、非线性区内的开放系统中。这个矛盾在明确了研究前提后得到了科学的解决,使两个根本对立的矛盾得到了统一。即在有足够的负熵输入的情况下系统会出现从无序向有序的方向发展,符合生态系统的发展方向。另一方面,耗散结构理论为研究复杂系统的演化,特别是研究演化中的突变行为,提供了科学根据。“探索复杂性”是耗散结构理论的重要任务,研究系统演化中的突变行为是系统研究中非常令人困惑的棘手问题,耗散结构理论则使这一问题迎刃而解,堪称科学奇迹。如激光这一现象的形成很好地诠释了系统由无序到有序过程中的突变行为及系统发展中的阈限问题,这一研究使生态系统理论的发展出现了巨大的飞跃。该问题虽是理论分析的延展,但教学效果甚好。
能流分析中生态效率是一个很重要的概念,但教材上直接给出几个基本的效率公式,这种表达方式学生不容易把握生态效率研究的重要性及意义,缺少亲和力,学生只能机械地记忆几个效率比值,知识得不到升华,鉴于此我选择了几个生动的例子讲解各效率公式,如以组织生产效率为例,变温动物的组织生产效率远大于恒温动物(蝗虫37%,鼠3%),同样喂食蝗虫和田鼠50千克食物,蝗虫增重6.85千克,而田鼠只长0.7千克。那么,在以生产动物蛋白为目的的生产管理中,增加变温动物的生产有利于节约能量,大大提高生产效率。
(2)生态系统的物质循环
在全球变化问题引起人的高度关注的情况下,碳循环成为全球变化中的研究重点。如何将这一问题讲深、讲透变得非常重要。我们采取了以机制探讨为突破口的思路。调动和引导学生用所学的地理学基本理论推衍全球变暖后全球大气环流形式的变化。由陆地降水分布、温度分布及水热组合模式,分析了在我国典型的大陆性季风条件下可能出现的一系列生态后果,并结合玉米、水稻、小麦等大宗作物生长特性与未来新水热组合的气候特征间的关系,探讨和揭示了未来农业生产面对的机遇和挑战,同时,也对林业生产进行了全球变暖后正负效应的辨证分析。这样组织的一节课让学生学得主动,学得痛快,既是对已有知识应用一次实战检验,又是对未来发展趋势做出的理性分析与思考。这样的教学设计教师讲的入境,学生听的兴奋,效果甚佳。
4 对概念的诠释及其应用性思考
以生物量与生产量为例,这是两个很简单的概念。教学中我们设计了几个开发学生分析能力的问题。如:以单位水体(池塘)为例,1)如何实现底栖生物的最大现存量?2)如何实现底栖生物的最大生产量(以年为单位)?3)在水产养殖中如何结合所学生态学理论对水体进行科学设计与管理以实现效益最大化?
第一个问题很简单,只要不向系统外输出底栖生物即可实现。第二个问题则需要一个调查结果来说明,即水体中当有底栖动物的捕食者时,每年底栖动物的生产量是无捕食者时的17倍之多。这一问题也可结合逻辑斯谛增长规律进一步说明,即当生物的现存量在K/2左右时,种群个体数量NO较大,环境剩余空间也较大,根据逻辑斯谛增长模型:
dN/dt=NO×r(1-N/K)
这时种群的自然增长速度很快,应用在生产上则种群的生产效率很高。第三个问题则是一个涉及对水体生产结构进行生态设计的问题,包括对垂直结构的科学配置及对水生生物的适时捕捞,以实现PN/PG的效益最大化等。这虽是对简单概念的学习,但通过教学设计,即可极大地提升学生的认知与思考空间。
三、结论与思考
1 成功的课程内容组织与内容设计,不仅能达到事半功倍的教学效果,更重要的是能开拓学生的视野、活跃学生的思想、激发学生的学习积极性与创造力,启迪学生的探讨真理,揭示规律的灵感。
2 科学的教学设计要求教师本身对课程内容有深入的理解。要在教学上舍得花心思、花力气,并在教学和科研中不断提高自己的能力与认识水平。