《環(huán)境生態(tài)學(xué)》課程教學(xué)改革探索

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摘要：環(huán)境生態(tài)學(xué)是順應(yīng)時(shí)展的需要產(chǎn)生的一門綜合性交叉學(xué)科，側(cè)重研究研究人為干擾下生態(tài)系統(tǒng)受損后的變化機(jī)理、規(guī)律和對人類的反作用，尋求受損生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)、重建和保護(hù)對策的科學(xué)。在總結(jié)近些年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，筆者嘗試結(jié)合本校以水環(huán)境為特色的環(huán)境工程和環(huán)境生態(tài)專業(yè)的專業(yè)設(shè)置特點(diǎn)，對環(huán)境生態(tài)學(xué)課程教學(xué)的重要性、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、課外實(shí)踐等方面作了一些改革與實(shí)踐的初步探索。

關(guān)鍵詞：環(huán)境生態(tài)學(xué)；創(chuàng)新實(shí)踐；教學(xué)改革

一環(huán)境生態(tài)學(xué)的重要性

目前，環(huán)境污染和生態(tài)破壞等環(huán)境問題逐漸加劇，日益惡化的生態(tài)環(huán)境已經(jīng)威脅到人類的生存，主要包括全球變暖、臭氧層破壞、酸雨、淡水資源危機(jī)、能源短缺、森林資源銳減、土地荒漠化、生物多樣性破壞和持久性有機(jī)物污染等方面。這就要求各國在推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，注重充分合理地利用資源、維護(hù)生物與環(huán)境的關(guān)系及生態(tài)系統(tǒng)功能，保證可持續(xù)發(fā)展。2012年11月，十八大報(bào)告把生態(tài)文明建設(shè)與政治、經(jīng)濟(jì)、文化、社會(huì)四種文明的建設(shè)并列，完整闡述了“五位一體”的總布局，著力推進(jìn)綠色發(fā)展、循環(huán)發(fā)展、低碳發(fā)展,形成節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的空間格局、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)方式、生活方式、從源頭上扭轉(zhuǎn)生態(tài)環(huán)境惡化趨勢。為了貫徹落實(shí)黨的十八大精神，水利部提出把生態(tài)文明理念融入到水資源開發(fā)、利用、治理、配置、節(jié)約、保護(hù)的各方面和水利規(guī)劃、建設(shè)、管理的各環(huán)節(jié)，加快推進(jìn)水生態(tài)文明建設(shè)。生態(tài)文明是環(huán)境友好型的文明形態(tài)，需要在環(huán)境保護(hù)的前提下索取于自然并無害化廢棄于自然，環(huán)境保護(hù)是實(shí)現(xiàn)生態(tài)文明的基礎(chǔ)和前提，而環(huán)境生態(tài)學(xué)是推進(jìn)環(huán)境保護(hù)事業(yè)不可或缺的基礎(chǔ)知識。

二課程教學(xué)改革建議

（一）結(jié)合專業(yè)和社會(huì)需求，合理篩選教學(xué)內(nèi)容

環(huán)境生態(tài)學(xué)是以環(huán)境科學(xué)和生態(tài)學(xué)兩學(xué)科為主的交叉學(xué)科，該專業(yè)應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生具備生態(tài)學(xué)、環(huán)境科學(xué)和工程設(shè)計(jì)等方面基礎(chǔ)知識，掌握環(huán)境生態(tài)學(xué)基本理論、基礎(chǔ)知識和工程治理基本技能，能夠從事環(huán)境與生態(tài)保護(hù)相關(guān)工作的復(fù)合型人才。[1]因此在教材的選擇上，選擇一本難度深度適中、教學(xué)案例豐富、技術(shù)先進(jìn)實(shí)用的教材是很有必要的。目前河海大學(xué)環(huán)境學(xué)院在進(jìn)行環(huán)境生態(tài)學(xué)課程講授時(shí)，選用的是由盛連喜主編的《環(huán)境生態(tài)學(xué)導(dǎo)論》（第二版）作為教材。該教材內(nèi)容較為詳盡，在知識結(jié)構(gòu)體系上能反映學(xué)科發(fā)展的特點(diǎn)，便于突出環(huán)境生態(tài)學(xué)中的重點(diǎn)內(nèi)容，有助于學(xué)生從宏觀角度理解環(huán)境生態(tài)學(xué)的基礎(chǔ)理論，比較適合環(huán)境科學(xué)類各專業(yè)的使用。生態(tài)系統(tǒng)的研究是生態(tài)學(xué)發(fā)展歷程中的一個(gè)新起點(diǎn)，是現(xiàn)代生態(tài)學(xué)的標(biāo)志。[2]因此，在課程講授過程中，應(yīng)以“生態(tài)系統(tǒng)”為關(guān)鍵詞，貫穿于整個(gè)課程教學(xué)過程中，首先應(yīng)讓學(xué)術(shù)充分認(rèn)識生態(tài)系統(tǒng)的概念和基本的結(jié)構(gòu)組成，進(jìn)而闡述生態(tài)系統(tǒng)的基本功能及其服務(wù)功能，解析生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能與人類福利以及由人類活動(dòng)造成的環(huán)境壓力之家的關(guān)聯(lián)性，再結(jié)合當(dāng)今的環(huán)境問題和具體的工程案例，講授如何修復(fù)受損的生態(tài)系統(tǒng)和合理地進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)管理和規(guī)劃。而對于那些與其他基礎(chǔ)課程相似或重疊的內(nèi)容應(yīng)當(dāng)弱化，如環(huán)境污染物與毒物的概念、毒性作用過程和影響因素等在環(huán)境工程這門課程上已有闡述；環(huán)境污染物的遷移轉(zhuǎn)化和生態(tài)環(huán)境監(jiān)測和影響評價(jià)等在環(huán)境監(jiān)測上也已詳細(xì)描述。[3]同時(shí)，在授課過程中應(yīng)結(jié)合本專業(yè)特色，把水生態(tài)系統(tǒng)的內(nèi)容耦合進(jìn)來，講授水生態(tài)系統(tǒng)的基本概念、組成成分，分析水環(huán)境中常見物質(zhì)的遷移和轉(zhuǎn)化過程，解析水環(huán)境中生物群落和非生物因子之間的相互作用關(guān)系。例如，在《環(huán)境生態(tài)學(xué)導(dǎo)論》中，講到了生態(tài)系統(tǒng)中生物群落多樣性的內(nèi)容。群落多樣性是群落穩(wěn)定性的一個(gè)重要尺度，在預(yù)測（水）生態(tài)系統(tǒng)功能中起到越來越重要的作用。水生態(tài)系統(tǒng)中生物群落結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變，包括魚類、浮游生物、藻類、微生物以及底棲生物，這些生物群落的多樣性研究對于準(zhǔn)確評估和預(yù)測水生態(tài)系統(tǒng)的健康程度至關(guān)重要。而群落或物種多樣性的測定主要有三個(gè)空間尺度的多樣性指數(shù)：alpha（α）多樣性，β多樣性，γ多樣性，每個(gè)空間尺度的環(huán)境不同測定的數(shù)據(jù)也不相同。其中，α多樣性（局域均勻生境下的物種數(shù)目）的計(jì)算分析相對簡單，便于學(xué)生掌握，建議在授課過程中增加相關(guān)介紹，把α多樣性中常用的度量指標(biāo)加以解析，并引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)掌握這些指數(shù)的計(jì)算，為將來深入學(xué)習(xí)生態(tài)學(xué)理論打下基礎(chǔ)。α多樣性一般指生境內(nèi)物種的多樣性程度，即不側(cè)重于比較，而只是評估生境內(nèi)的多樣性程度。群落生態(tài)學(xué)中研究生物多樣性，通過單樣品的多樣性分析（α多樣性）可以反映生物群落的豐度和多樣性，包括一系列統(tǒng)計(jì)學(xué)分析指數(shù)估計(jì)環(huán)境群落的物種豐度和多樣性。α多樣性常用的指數(shù)包括Ace豐富度估計(jì)量（theACEestimator）、Chao1豐富度估計(jì)量（Chao1richnessestimator）、香農(nóng)-威納多樣性指數(shù)（Shannon-wienerdiversityindex）、辛普森多樣性指數(shù)（Simpsondiversityindex）、Pielou均勻度指數(shù)等。其中，Ace豐富度估計(jì)量和Chao1豐富度估計(jì)量常用來計(jì)算群落物種的豐富度；香農(nóng)-威納多樣性指數(shù)、辛普森多樣性指數(shù)則是計(jì)算群落物種多樣性的常用指數(shù)。Ace豐富度估計(jì)量和Chao1豐富度估計(jì)量的值越大，表示群落物種豐富度越高。香農(nóng)-威納指數(shù)是用來描述種的個(gè)體出現(xiàn)的紊亂和不確定性，不確定性越高，多樣性也就越高。在香農(nóng)-威納多樣性指數(shù)中包含兩個(gè)因素：①種類數(shù)目，即豐富度；②種類中個(gè)體分配上的平均性（equitability）或均勻性（evenness）。種類數(shù)目多，可增加多樣性；同樣，種類之間個(gè)體分配的均勻性增加也會(huì)使多樣性提高。辛普森指數(shù)越大，表示多樣性越低。辛普森指數(shù)多樣性指數(shù)中稀有物種所起的作用較小，而普遍物種所起的作用較大。這種方法估計(jì)出的群落物種多樣性需要較多的樣本。香農(nóng)-威納多樣性指數(shù)和辛普森指數(shù)是α-diversity的標(biāo)量。

（二）采用靈活、多樣的教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

在教學(xué)活動(dòng)過程中，教與學(xué)兩環(huán)節(jié)結(jié)合才能達(dá)到好的效果。必須要根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)和專業(yè)特色進(jìn)行教學(xué)方法的改革。[4]首先應(yīng)注重啟發(fā)式教學(xué)的應(yīng)用，引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考，大膽提出疑問，并通過老師的引導(dǎo)，以及師生、生生之間的交流討論，充分理解基礎(chǔ)理論的內(nèi)容，科學(xué)合理地分析實(shí)際生活中的環(huán)境問題。[5]例如，講生態(tài)系統(tǒng)的組成要素及功能時(shí)，及時(shí)向?qū)W生發(fā)問，判斷生活中常見的動(dòng)植物在生態(tài)系統(tǒng)中扮演的角色，并解析出生產(chǎn)者和消費(fèi)者是生態(tài)系統(tǒng)中不可缺少的兩個(gè)關(guān)鍵組分。在講人類對生態(tài)系統(tǒng)的干擾時(shí)，從實(shí)際生活中舉例說明人為干擾的可能形式，并描述人為干擾會(huì)對生態(tài)系統(tǒng)帶著哪些負(fù)面影響。此外，積極推進(jìn)交互式教學(xué)的應(yīng)用，鼓勵(lì)學(xué)生自主查閱相關(guān)資料和時(shí)事新聞，了解自己家鄉(xiāng)出現(xiàn)的生態(tài)問題，并與教師相互討論可能的治理措施。例如，最近幾年較為嚴(yán)重的微塑料污染問題，家住臨海的學(xué)生應(yīng)該有切身體會(huì)。塑料制品的隨意丟棄造成了沿海灘涂和近海地區(qū)出現(xiàn)了大量的塑料堆積和污染等問題，水體中的生物大量攝食塑料污染物，嚴(yán)重影響了水生生物的正常代謝，造成了該區(qū)域出現(xiàn)了嚴(yán)重的水生態(tài)問題。以實(shí)際案例引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與到課程教學(xué)當(dāng)中，讓其運(yùn)用所學(xué)知識認(rèn)真思考、分析，搞清楚生態(tài)問題的來源和現(xiàn)狀，通過與教師交流溝通后，給出自己的理解。另外，雙語教學(xué)也是一種值得推進(jìn)的教學(xué)方式，其可以加強(qiáng)課程內(nèi)容與國際接軌，增強(qiáng)學(xué)生對生態(tài)學(xué)的全面認(rèn)知。在課程教學(xué)過程中，我們邀請了生態(tài)學(xué)專業(yè)的留學(xué)生與教師共同上課，在給學(xué)生介紹了環(huán)境生態(tài)學(xué)相關(guān)的英文專業(yè)詞匯的基礎(chǔ)上，以不同的視角向?qū)W生傳達(dá)了對環(huán)境生態(tài)學(xué)的理解和認(rèn)識，同時(shí)增進(jìn)了學(xué)生間的聯(lián)系和溝通，以此激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

三開設(shè)課外實(shí)踐活動(dòng)，增加創(chuàng)新訓(xùn)練

教學(xué)的根本目的是為了提高學(xué)生分析和解決實(shí)際問題的能力，而實(shí)踐環(huán)境教學(xué)對于提高學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力極其重要。[6]在學(xué)生對課程內(nèi)容基本掌握的基礎(chǔ)上，開展課程實(shí)踐活動(dòng)，把學(xué)習(xí)到的生態(tài)學(xué)的基本理論和方法應(yīng)用到實(shí)踐當(dāng)中，真正做到學(xué)以致用。[7]例如，在《環(huán)境生態(tài)學(xué)導(dǎo)論》中，講到了生態(tài)系統(tǒng)中生物群落多樣性的含義及計(jì)算過程，了解并掌握生物多樣性（如α多樣性）的測定和計(jì)算是該課程的重要內(nèi)容之一。在相關(guān)內(nèi)容講授后，我們組成學(xué)生開展了野外實(shí)地考察，監(jiān)測分析了玄武湖水體沉積物中的底棲生物的多樣性和牛首山中不同植被群落的多樣性，利用所學(xué)的α多樣性指數(shù)（Shannon、Simpson）評估了底棲生物和植被群落在對應(yīng)區(qū)域內(nèi)的物種分布特征，同時(shí)嘗試分析了其中的環(huán)境影響因素。過程中，學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，系統(tǒng)地掌握實(shí)施了實(shí)驗(yàn)方案的制定、樣品的采集與分析，數(shù)據(jù)的處理以及結(jié)果的解析，把生態(tài)學(xué)導(dǎo)論中所學(xué)到的知識真正地應(yīng)用到了實(shí)踐當(dāng)中。整個(gè)實(shí)踐過程對學(xué)生知識掌握和應(yīng)用起到了非常積極的作用。此外，增加學(xué)生的創(chuàng)新訓(xùn)練的參與度，把所學(xué)的理論知識與實(shí)際問題有機(jī)結(jié)合起來。鼓勵(lì)學(xué)生以創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目的形式，參與教師的科研項(xiàng)目，如（水）生態(tài)系統(tǒng)的問題解析和修復(fù)措施類的項(xiàng)目。在教師的科研項(xiàng)目中，以實(shí)際環(huán)境問題為導(dǎo)向，利用所學(xué)的理論知識把問題總結(jié)歸類，分析問題的來源，解析問題的控制對策，提出可行的解決方案。這一過程可顯著增強(qiáng)學(xué)生的科研興趣，激發(fā)學(xué)生的求知欲，促進(jìn)學(xué)生專業(yè)能力的提高。

四結(jié)論

鑒于環(huán)境生態(tài)學(xué)的學(xué)科發(fā)展特點(diǎn)，增強(qiáng)現(xiàn)代教學(xué)理念，把握學(xué)科發(fā)展趨勢，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力為目標(biāo)，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和課程實(shí)踐等多個(gè)方面進(jìn)行初步的改革和探索,通過教、學(xué)、研的全方位結(jié)合，提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力，從而為培養(yǎng)21世紀(jì)高素質(zhì)的創(chuàng)新人才提供了寬闊的環(huán)境生態(tài)基礎(chǔ)知識平臺(tái)和廣闊的創(chuàng)新思維空間奠定了基礎(chǔ)。

作者：苗令占 黃靖宇 單位：河海大學(xué)環(huán)境學(xué)院