知识结构图在农业生态学教学中的应用与实践

刘 兵，屈德宁，李 华, 周晓梅*

(1.吉林师范大学 生命科学学院，吉林 四平 136000； 2. 吉林师范大学 数学学院，吉林 四平 136000)

农业生态学是生态学在农业领域的分支。它是运用生态学和系统论的原理和方法，揭示农业生态系统的结构、功能和调控规律的学科。从实际学科分工来说，植物生态学、家畜生态学、森林生态学、昆虫生态学等生态学着重于特定生物个体、种群和群落生态学规律;农业生态学则侧重于农业生态系统水平上的规律。因此，农业生态学的课程学习需要学生具备较好的系统性和整体性的观念。传统的教学方式使学生不能把握章节内知识点之间的内在联系，更不能从整体上较好地掌握本课程的知识架构。基于优化农业生态学教学效果的需要，教育工作者对教学理念和内容做了一些有益的探索。沈新平和黄丽芳分别指出在农业生态学的教学实践中应强化育人的环节和深化大学生的素质教育[1-2]；王松良等[3]对农业生态学教学内容进行了主线索分析；潘旭东等[4]探讨了如何将系统论应用于农业生态学的课堂教学中。目前，关于生态学教学的新方法已有相关报道，如研究性教学法[5]、案例教学法[6]、双语教学法[7]和层次教学法[8]等。但是，针对知识结构图在农业生态学教学中的探索与实践还未见相关报道。如何用知识结构图式的教学方法来阐述农业生态学理论和知识，如何使教学环节更加简单，如何使得学生对课程知识体系有整体和系统的理解与把握，这是教师面临的新问题。本文探讨了知识结构图在农业生态学教学中的应用，可为丰富生态学教学理论提供一定参考。

1 知识结构图的概念和特征

知识结构图是指把所学内容进行整理并制成比较系统完整的知识结构图示，它用节点代表知识点，连线表示知识点之间的联系, 它又被称为知识网络图[9]。知识结构图能形象直观地表征课程的内在体系和知识结构，明确理论层次间的逻辑关系。知识结构图有三个主要特征：(1)层级结构，即运用层级的方式表示上下层次概念之间的关系；(2)交叉连接，即运用交叉连接表示知识相互联系的方式。在新知识的创建中，交叉连接表明了知识创造的跳跃性。(3)理性和清晰，知识结构图表现的是概念和命题，在其创建过程中具有理性和清晰的特质。

目前有关知识结构图在教学方面的应用已有相关报道[10-12]。在农业生态学教学中恰当地运用知识结构图进行教学，能使得学生对知识的系统性和整体性进行总体把握，同时加强对课程重点和难点的理解和掌握，从而提高农业生态学教学的效果。

2 知识结构图的作用

2.1 讲授知识，条理清晰，形成系统

在农业生态学讲授过程中，利用知识结构图具有的层级结构特征把教学材料进行有效的组织，使知识体系和教学内容的逻辑关系更加明确。教师能够用简洁的方式讲授知识点之间的内在联系和基本原理，从而帮助学生建立知识的系统性观念。

例如：在讲授农业生态系统的结构这一章时，以知识结构图(见图1)进行分析讲解，各节知识环环相连，从农业生态系统的物种结构，延伸到农业生态系统的空间结构(水平和垂直结构)，再进而引入农业生态系统的时间结构和营养结构的知识。通过知识结构图教学法的引入，使得讲授的内容简单明了，一目了然，非常清晰地向学生展现了农业生态系统的整体结构层次。学生不仅学习了专业知识，也培养了知识体系的整体观和系统论的理念。

图1 农业生态系统的结构Fig. 1 Structure of agroecology

2.2 不断复习归纳，提高掌握知识的能力

知识的掌握是在于不断的复习和增强记忆的过程中完成的。通过首次学习，学生已对知识有了初步掌握，这个时候引导学生进行知识的总结和复习，能够使得浅层记忆得到加深，从而使学生建立清晰的知识体系，便于掌握课程的主体内容。例如在《农业生态学》[13]课程中，对其中第四章(对农业生态系统的功能-能流)以知识结构图形式的复习和总结(见图2)。通过知识结构图可以看出，农业生态系统的能流包括二个方面内容，即辅助能和生产中的能流，生产中的能流又包括初级生产中的能流和次级生产中的能流。学生根据此知识结构图进行总结复习，既培养了学生总结归纳及知识迁移等能力，也提高了学生掌握知识的系统性和整体性。

2.3 培养学生的系统性思维和记忆能力

知识结构图是具体知识点的具体化和形象化。关键知识点之间的连线可引导学生从课程的知识外缘走向核心，快速系统地整合课程的知识，把零散的各章节内容融会贯通成为一个本门课程知识体系，进而培养了学生的系统性思维。由于知识结构图教学法使得相关知识要点能用极少的词汇进行了精炼替代，学生能通过这些关键词的启发来回忆教学的内容。这种利用知识结构图内关键词来产生清晰联想，能把简单的词汇记忆模式转化为复杂内容的思维记忆，从而培养了学生良好的记忆和学习能力。

3 知识结构图在教学中的应用

3.1 鼓励学生自主设计，加强课程的学习

在农业生态学教学过程中，应鼓励学生自主地设计知识结构图来加强课程学习。以农业生态系统的物流这一章为例，以水循环和节水为主题，画出涉及到这个主题的知识结构图(见图3)。此知识结构图以水资源危机和节水为主线，以自然生态水平衡和农田生态水平衡为脉络，建立了农业生态系统中水循环知识体系，保证了学生掌握的知识不是简单和分散的内容，而是一个具有整体性的知识体系。由于不同学生的思路各异，每一次教学中他们完成的知识结构图不尽相同，但经过老师的引导，可以保证知识系统脉络清晰和层次分明。

此例子中，学生通过自主设计知识结构图将会很好地理解农业生态系统中水的循环和水平衡的相关内容。学生对知识结构图的设计是符合了大脑的自然思维模式，通过自主的能动性提高了学习的效率，增强了记忆知识的能力。

图2 农业生态系统中的能流Fig. 2 Energy flow in agroecology

图3 农业生态系统中的水循环与节水Fig. 3 Water cycling in agroecology

3.2 知识结构图的制作要求

在实践教学过程中，知识结构图的制作要遵循几点要求。(1)直观性，即要让学生非常清晰直接的看懂知识结构图的整体架构，非常易于掌握课程整体的逻辑性；(2)简洁性，知识结构图要用极少的关键词汇表达最大的信息量，做到简练而且明了。以农业生态系统的信息流和资金流这一章为例(见图4)，知识结构图内用了极少的词汇，如自然信息流、人工信息流、基本构成、资金流和能物流的关系等明确本章节的基本理论，又用了少量词汇，如基本特点、自然调控、人工直接调控、社会间接调控来说明农业生态系统的调控特征；(3)逻辑性和完善性，知识结构图中各层次间要有很好的逻辑关系。如在讲到农业生态系统的垂直结构这一节时，知识结构图(见图5)从木本群落内的垂直结构(农林业系统)开始讲到作物群体内的垂直结构(农田立体模式)和水体立体模式(水体内的垂直模式)，最后谈到了畜禽养殖业立体模式，知识结构图有很好的逻辑关系。由于知识结构图的制作需要对教材必须有很好的了解和深入的把握，制作完的知识结构图常有少量疏漏的地方，这就要求对其进行进一步的完善，这样才能在教学中取得很好的效果。

图4 农业生态系统中的信息流与资金流Fig. 4 Inflation and funds flow in agroecology

图5 农业生态系统的垂直结构Fig. 5 Vetical struture of agroecology

4 知识结构图教学在教学中的思考

4.1 知识结构图教学法需先提高教师自身素质

教师的素质对于教学效果有着重要影响。在农业生态学教学过程中，运用知识结构图进行教学，这对教师自身素质提出了更高的要求。如何把各章节间的知识运用知识结构图进行良好衔接，如何把农业生态学的概念和理论运用知识结构图进行逻辑化的抽象，如何制作教学效果好的知识结构图来提升学生对农业生态学理论的认知水平，这都需要极大扩展教师的知识面，大力提高教师的自身素质。知识结构图教学要求教师对本课程的知识体系具有整体观和全局观，对农业生态学中的系统性和逻辑性有着深刻的理解和掌握。因此，运用知识结构图进行农业生态学教学是提高教师自身素质的内在要求。

4.2 知识结构图教学是教学手段更多元化

教学手段的合理使用是提高教学效果的重要基础。采用多元化的教学能够使得课堂知识的传授更加简约化和直观化，从而提高学生的学习兴趣。目前，在高等院校中多媒体教学设备已经基本普及，知识结构图教学有了较好的物质基础。电脑绘图技术和PowerPoint软件已经被绝大多数教师掌握并运用到了专业课程的教学过程中。教学技术手段的完善促进了知识结构图教学的发展和完善，反之知识结构图教学的运用是教学方法多样化的必然结果。

4.3 采用知识结构图教学培养复合型人才

现代社会需要的是复合型人才，高素质的复合型人才培养是高等教育核心任务，探索其培养新模式是评价高等教育是否成功的关键。知识结构图具有高度的概括性和严谨的逻辑性，能够帮助学生在专业课程的学习中培养整体性思维。通过学生自主的设计知识结构图，培养了他们总体把握课程内容，快速发现薄弱环节，迅速弥补知识差距的能力。把知识结构图恰当地运用到教学过程中，这是培养高等教育复合型人才的重要途径。

参考文献:

[1] 沈新平，黄丽芳，庄恒扬.谈农业生态学教学过程可强化育人的环节[J]. 现代农业科技，2008(20)：349-350.

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[3] 王松良，林文雄，何水林. 农业生态学教学内容的主线索分析[J]. 高等农业教育，1999，2(92)：51-53.

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[13] 骆世明. 农业生态学(第二版)[M]. 北京：中国农业出版社，2009.