《环境生态学》课程教学改革探索

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摘要：环境生态学是顺应时展的需要产生的一门综合性交叉学科，侧重研究研究人为干扰下生态系统受损后的变化机理、规律和对人类的反作用，寻求受损生态系统恢复、重建和保护对策的科学。在总结近些年的教学经验的基础上，笔者尝试结合本校以水环境为特色的环境工程和环境生态专业的专业设置特点，对环境生态学课程教学的重要性、教学内容、教学方法、课外实践等方面作了一些改革与实践的初步探索。

关键词：环境生态学；创新实践；教学改革

一环境生态学的重要性

目前，环境污染和生态破坏等环境问题逐渐加剧，日益恶化的生态环境已经威胁到人类的生存，主要包括全球变暖、臭氧层破坏、酸雨、淡水资源危机、能源短缺、森林资源锐减、土地荒漠化、生物多样性破坏和持久性有机物污染等方面。这就要求各国在推动经济发展的同时，注重充分合理地利用资源、维护生物与环境的关系及生态系统功能，保证可持续发展。2012年11月，十八大报告把生态文明建设与政治、经济、文化、社会四种文明的建设并列，完整阐述了“五位一体”的总布局，着力推进绿色发展、循环发展、低碳发展,形成节约资源和保护环境的空间格局、产业结构、生产方式、生活方式、从源头上扭转生态环境恶化趋势。为了贯彻落实党的十八大精神，水利部提出把生态文明理念融入到水资源开发、利用、治理、配置、节约、保护的各方面和水利规划、建设、管理的各环节，加快推进水生态文明建设。生态文明是环境友好型的文明形态，需要在环境保护的前提下索取于自然并无害化废弃于自然，环境保护是实现生态文明的基础和前提，而环境生态学是推进环境保护事业不可或缺的基础知识。

二课程教学改革建议

（一）结合专业和社会需求，合理筛选教学内容

环境生态学是以环境科学和生态学两学科为主的交叉学科，该专业应培养学生具备生态学、环境科学和工程设计等方面基础知识，掌握环境生态学基本理论、基础知识和工程治理基本技能，能够从事环境与生态保护相关工作的复合型人才。[1]因此在教材的选择上，选择一本难度深度适中、教学案例丰富、技术先进实用的教材是很有必要的。目前河海大学环境学院在进行环境生态学课程讲授时，选用的是由盛连喜主编的《环境生态学导论》（第二版）作为教材。该教材内容较为详尽，在知识结构体系上能反映学科发展的特点，便于突出环境生态学中的重点内容，有助于学生从宏观角度理解环境生态学的基础理论，比较适合环境科学类各专业的使用。生态系统的研究是生态学发展历程中的一个新起点，是现代生态学的标志。[2]因此，在课程讲授过程中，应以“生态系统”为关键词，贯穿于整个课程教学过程中，首先应让学术充分认识生态系统的概念和基本的结构组成，进而阐述生态系统的基本功能及其服务功能，解析生态系统服务功能与人类福利以及由人类活动造成的环境压力之家的关联性，再结合当今的环境问题和具体的工程案例，讲授如何修复受损的生态系统和合理地进行生态系统管理和规划。而对于那些与其他基础课程相似或重叠的内容应当弱化，如环境污染物与毒物的概念、毒性作用过程和影响因素等在环境工程这门课程上已有阐述；环境污染物的迁移转化和生态环境监测和影响评价等在环境监测上也已详细描述。[3]同时，在授课过程中应结合本专业特色，把水生态系统的内容耦合进来，讲授水生态系统的基本概念、组成成分，分析水环境中常见物质的迁移和转化过程，解析水环境中生物群落和非生物因子之间的相互作用关系。例如，在《环境生态学导论》中，讲到了生态系统中生物群落多样性的内容。群落多样性是群落稳定性的一个重要尺度，在预测（水）生态系统功能中起到越来越重要的作用。水生态系统中生物群落结构复杂多变，包括鱼类、浮游生物、藻类、微生物以及底栖生物，这些生物群落的多样性研究对于准确评估和预测水生态系统的健康程度至关重要。而群落或物种多样性的测定主要有三个空间尺度的多样性指数：alpha（α）多样性，β多样性，γ多样性，每个空间尺度的环境不同测定的数据也不相同。其中，α多样性（局域均匀生境下的物种数目）的计算分析相对简单，便于学生掌握，建议在授课过程中增加相关介绍，把α多样性中常用的度量指标加以解析，并引导学生学习掌握这些指数的计算，为将来深入学习生态学理论打下基础。α多样性一般指生境内物种的多样性程度，即不侧重于比较，而只是评估生境内的多样性程度。群落生态学中研究生物多样性，通过单样品的多样性分析（α多样性）可以反映生物群落的丰度和多样性，包括一系列统计学分析指数估计环境群落的物种丰度和多样性。α多样性常用的指数包括Ace丰富度估计量（theACEestimator）、Chao1丰富度估计量（Chao1richnessestimator）、香农-威纳多样性指数（Shannon-wienerdiversityindex）、辛普森多样性指数（Simpsondiversityindex）、Pielou均匀度指数等。其中，Ace丰富度估计量和Chao1丰富度估计量常用来计算群落物种的丰富度；香农-威纳多样性指数、辛普森多样性指数则是计算群落物种多样性的常用指数。Ace丰富度估计量和Chao1丰富度估计量的值越大，表示群落物种丰富度越高。香农-威纳指数是用来描述种的个体出现的紊乱和不确定性，不确定性越高，多样性也就越高。在香农-威纳多样性指数中包含两个因素：①种类数目，即丰富度；②种类中个体分配上的平均性（equitability）或均匀性（evenness）。种类数目多，可增加多样性；同样，种类之间个体分配的均匀性增加也会使多样性提高。辛普森指数越大，表示多样性越低。辛普森指数多样性指数中稀有物种所起的作用较小，而普遍物种所起的作用较大。这种方法估计出的群落物种多样性需要较多的样本。香农-威纳多样性指数和辛普森指数是α-diversity的标量。

（二）采用灵活、多样的教学方法，激发学生学习兴趣

在教学活动过程中，教与学两环节结合才能达到好的效果。必须要根据学生的特点和专业特色进行教学方法的改革。[4]首先应注重启发式教学的应用，引导学生独立思考，大胆提出疑问，并通过老师的引导，以及师生、生生之间的交流讨论，充分理解基础理论的内容，科学合理地分析实际生活中的环境问题。[5]例如，讲生态系统的组成要素及功能时，及时向学生发问，判断生活中常见的动植物在生态系统中扮演的角色，并解析出生产者和消费者是生态系统中不可缺少的两个关键组分。在讲人类对生态系统的干扰时，从实际生活中举例说明人为干扰的可能形式，并描述人为干扰会对生态系统带着哪些负面影响。此外，积极推进交互式教学的应用，鼓励学生自主查阅相关资料和时事新闻，了解自己家乡出现的生态问题，并与教师相互讨论可能的治理措施。例如，最近几年较为严重的微塑料污染问题，家住临海的学生应该有切身体会。塑料制品的随意丢弃造成了沿海滩涂和近海地区出现了大量的塑料堆积和污染等问题，水体中的生物大量摄食塑料污染物，严重影响了水生生物的正常代谢，造成了该区域出现了严重的水生态问题。以实际案例引导学生主动参与到课程教学当中，让其运用所学知识认真思考、分析，搞清楚生态问题的来源和现状，通过与教师交流沟通后，给出自己的理解。另外，双语教学也是一种值得推进的教学方式，其可以加强课程内容与国际接轨，增强学生对生态学的全面认知。在课程教学过程中，我们邀请了生态学专业的留学生与教师共同上课，在给学生介绍了环境生态学相关的英文专业词汇的基础上，以不同的视角向学生传达了对环境生态学的理解和认识，同时增进了学生间的联系和沟通，以此激发学生的学习兴趣。

三开设课外实践活动，增加创新训练

教学的根本目的是为了提高学生分析和解决实际问题的能力，而实践环境教学对于提高学生理论联系实际的能力极其重要。[6]在学生对课程内容基本掌握的基础上，开展课程实践活动，把学习到的生态学的基本理论和方法应用到实践当中，真正做到学以致用。[7]例如，在《环境生态学导论》中，讲到了生态系统中生物群落多样性的含义及计算过程，了解并掌握生物多样性（如α多样性）的测定和计算是该课程的重要内容之一。在相关内容讲授后，我们组成学生开展了野外实地考察，监测分析了玄武湖水体沉积物中的底栖生物的多样性和牛首山中不同植被群落的多样性，利用所学的α多样性指数（Shannon、Simpson）评估了底栖生物和植被群落在对应区域内的物种分布特征，同时尝试分析了其中的环境影响因素。过程中，学生在教师的指导下，系统地掌握实施了实验方案的制定、样品的采集与分析，数据的处理以及结果的解析，把生态学导论中所学到的知识真正地应用到了实践当中。整个实践过程对学生知识掌握和应用起到了非常积极的作用。此外，增加学生的创新训练的参与度，把所学的理论知识与实际问题有机结合起来。鼓励学生以创新训练项目的形式，参与教师的科研项目，如（水）生态系统的问题解析和修复措施类的项目。在教师的科研项目中，以实际环境问题为导向，利用所学的理论知识把问题总结归类，分析问题的来源，解析问题的控制对策，提出可行的解决方案。这一过程可显著增强学生的科研兴趣，激发学生的求知欲，促进学生专业能力的提高。

四结论

鉴于环境生态学的学科发展特点，增强现代教学理念，把握学科发展趋势，以培养学生的创新实践能力为目标，从教学内容、教学方法和课程实践等多个方面进行初步的改革和探索,通过教、学、研的全方位结合，提高学生分析问题和解决问题的能力，从而为培养21世纪高素质的创新人才提供了宽阔的环境生态基础知识平台和广阔的创新思维空间奠定了基础。

作者：苗令占 黄靖宇 单位：河海大学环境学院