“森林生态学”课程实践教学改革的探讨——以北京林业大学林学专业综合实习为例

周志勇　郑景明　康峰峰　李俊清

(北京林业大学林学院，北京　100083)



“森林生态学”课程实践教学改革的探讨
——以北京林业大学林学专业综合实习为例

周志勇郑景明康峰峰李俊清

(北京林业大学林学院，北京100083)

摘要：实践教学是把“森林生态学”理论教学成果转化为大学生实践技能的一种有效途径。以北京林业大学林学专业的综合实习为例，从增加实习指导书的时效性、提升实习基地的仪器设备保障、增强不同学科间实习内容的关联性、突出实习内容的科学问题、综合考核学生的实践学习成绩等几个方面，对“森林生态学”课程实践教学活动进行了改革，收到了良好的教学效果，极大地激发了学生开展实践学习的热情，强化了学生对“森林生态学”理论知识的理解与掌握，促进了林业教育的发展。

关键词：实践教学；森林生态学；教学质量

森林生态学是研究森林与环境及其相互关系的科学。目前各高等院校使用的教材，通常按照个体与森林环境、森林种群生态学、森林群落生态学、森林生态系统生态学、森林景观生态学等组织层次来编排《森林生态学》教材各章节的内容[1]。而在课堂授课过程中，也常以生态学概念、生物与环境间的相互作用规律与过程等基本理论知识的讲授为主，内容多抽象难懂，不容易激发学生学习的积极性，课堂气氛不够活跃，这与自然界中丰富多彩的真实森林环境形成了鲜明对比。如何把生动的森林情景引入到教学中来，提高“森林生态学”课程的学习效果，是广大林业从教者急需解决的新课题。加强实践教学活动是目前提高“森林生态学”课程教学效果的一个有效途径。“森林生态学”课程实践教学主要有实验教学、问题辩论、课题探究、考察实习等4种主要方式[2]。本文主要以北京林业大学林学专业的综合实习为例，探讨如何通过完善实践教学过程达到强化“森林生态学”课程理论教学效果的目的。

一、“森林生态学”课程实践教学的现状

由于我国传统教育观中存有“理论教学为主、实践教学为辅”的片面认知[2]，故而培养出的高校毕业生在个人业务能力上都多少带有眼高手低的瑕疵。林学是一门实践性很强的学科，仅仅通过课堂的理论教学很难培育出符合新形势需求的“一专多能”的复合型林业人才。北京林业大学是一所以林业科学研究为特色的高校，建校初就非常重视将学生的理论知识转化为实践能力。仅以林学专业的学生培养为例，在第6个学期末，学校都会组织学生到东北朗乡教学实习基地进行为期1个月的综合实习活动。截至2015年，该基地接收学生的实习锻炼已持续30余年，为我国林业建设培养出了大批优秀的专业人才。

林学是一门建立在“森林培育学”“森林经理学”“林木育种学”等多个课程基础上的系统科学。为充分利用东北朗乡教学实习基地的自然资源，提高学生对林业的综合认知和全面了解，林学综合实习实际上是由“植物学”“森林生态学”“森林有害生物控制”“林火生态学”“森林经理学”等多个课程的实习组成。笔者是从事“森林生态学”课程教学的教师，自2008年起就一直作为带队教师参加“森林生态学”课程的实践教学活动，仅根据个人多年来的实践教学经验，对今后如何完善实践教学过程，增强“森林生态学”课程的理论教学效果作进一步探讨。

“森林生态学”课程的实践教学内容和方法都是该学科教师多年的教学经验和教学成果的积累，并以此为基础编写了一本操作性很强的《实习指导书》，该《实习指导书》详细介绍了调查森林种群分布、森林群落结构、群落物种组成、森林更新等内容时所采用的生态学方法，并逐步列出了计算各特征指标(如生物多样性指数)的具体步骤，让学生在获得调查数据后就能独立开展具体的数据分析工作。尽管该实践教学方案已相当完善，但笔者仍认为其存在如下待改进之处。①待验证的森林生态学理论知识点偏少。“森林生态学”课程包含了从环境因子到生态系统，或者到全球变化的广泛内容，每一部分内容都有对应的经典生态学理论，如有关物种共存的中性理论[1，3]、物质循环领域的红田理论(Redfield Rationality)[4]等，只有增加相应的内容，才能使学生领会到森林生态学的深奥精髓。②实践教学内容落后于生态学快速发展的步伐。“森林生态学”课程缺少应对当今社会热点生态学问题的实践环节，学生对实践教学的激情还有较大提升空间。③实践教学时间较短，不利于某些生态学过程的长期监测。相对于“森林生态学”课程丰富的理论知识来讲，一周的实践教学就显得颇为仓促，难以做到对经典生态学理论知识的深入验证。④实践教学设备尚需更新。学生在“森林生态学”课程实践教学活动中依然使用传统的调查工具，如角规、勃鲁莱测高器、森林罗盘仪等，进行常规指标的测量，难以见到激光测高测距仪、冠层分析仪、TDR测温仪、全站型电子测距仪等先进精密仪器的使用，近而使学生从实习手段上低估了森林生态学学科的先进性。因此，为改善上述问题，急需对“森林生态学”课程实践教学活动加以改革，以便更好地促进“森林生态学”课程理论知识教学水平的提升。

二、“森林生态学”课程实践教学的改革

(一)更新《实习指导书》内容，追踪生态学热点问题

《实习指导书》是学生开展实习调查的重要参考资料。它不仅详细地介绍了每一项实习内容，以及完成该调查内容需要的生态学方法，而且还明确了通过该实习活动需要解决的科学问题，以及该科学问题诞生的生态学背景。教师通过让学生调查一系列简单的生态学监测指标，完成综合研究体系内的研究任务，并综合所有研究内容的实施结果去回答学生的生态学问题。在目前采用的《实习指导书》中，调查内容是按个体、种群、群落生态学的顺序逐项介绍的，没能以科学问题为导向整合各个章节的内容。在现实生活中，人类正经受着雾霾、沙尘暴、全球变暖、物种灭绝、生物多样性丧失、森林生态系统功能退化等一系列环境问题的困扰，在《实习指导书》中，根据实习基地的自然资源现状，因地制宜地增添与上述生态学问题相关的调查内容。这不仅提升了“森林生态学”课程实践教学活动的时效感，而且也让学生逐步掌握了如何用“森林生态学”课程的理论知识去解决现实社会的环境问题的技能。如，让学生在临近城市雾霾发生时，通过比较其与实习区域间森林资源、生境因子等的差异，从机理上分析雾霾产生的根本原因，以及森林生态系统对大气环境的改善作用。

(二)升级实习基地的监测设备，提高实习水平

生态因子的监测是“森林生态学”课程实习的一项重要调查内容，尤其是长期(≥5年)的环境因子监测数据，对于揭示当地森林生态学现象的内在机理具有不可替代的作用。因此，在实习基地使用一些小型仪器，如基于TDR原理的温度仪、HOBO温湿度记录仪等，就可以非常方便地记录瞬时或周期的森林温度和湿度因子，有了温度和湿度因子的昼夜变化数据，就可以解释因植物光合作用的日变化动态所引起的林内CO2气体浓度的变化规律；在实习基地建立森林观测塔或小型气象站，就可以长期监测大气的温度、湿度、降水、太阳辐射等环境因子。通过对多年环境因子监测数据的分析，教师可以引导学生探讨是哪一类生态因子控制了森林群落结构的动态变化或森林生态系统物质的周转速率。

(三)以实际问题为导向开展实践教学活动

“森林生态学”课程实践教学活动的主要目的就是让学生把在课堂上学习到的理论知识转化为解决森林生态学领域实际问题的专业技能。以实际问题为主导开展实践教学活动就是要改变以往的以实习内容为主导，让学生根据某一种或几种调查方法完成实习任务的教学方式[5]。要达到这种实习目的，教师必须在实习之初，让学生准确找出他们在实习过程中要解决的森林生态学问题，或要验证的某一森林生态学基础理论。在此基础上，学生再借助《实习指导书》介绍的实习方法和监测内容，获取详实的调查数据，并利用调查结果给出科学合理的答案。

由于本科生的专业知识储备有限，所以仅靠他们个人难以准确地把握森林生态学领域真实的科学问题，这就需要指导教师事先做好充分的指导工作。北京林业大学林学专业的“森林生态学”课程实习一般以小组为单位，每小组约有10名学生。在实习开始前的2周内，指导教师要根据学生感兴趣的生态学现象，给小组成员布置文献阅读任务，让他们寻找各自的科学问题，并参照开题报告的形式，让每位学生依照实习目的、科学问题的提出、实习内容和方法、实习方案等形式，向指导教师汇报。指导教师在听取学生汇报后，审查学生提出的科学问题，并提出修改意见，学生再作进一步的修改完善。学生只有经历严格的训练后，在开展野外实习调查工作时，才能更有针对性，才能在实践中提高他们的科研素养。

(四)加强相关课程实践教学的联合，提升实践教学活动的综合效果

在“森林生态学”课程实践教学过程中，教师要根据“森林经理学”“森林有害生物控制”2门课程的实习内容，有针对性地设置该课程的实习内容，增强不同课程实践教学内容之间的相通性，让学生认识到森林生态学科的综合性和包容性。另外，教师还要打破不同学科之间的界限，让学生学会运用其他学科的知识来解释森林生态学领域的科学问题。

在“森林经理学”课程的实践教学中，通常会开展森林资源调查、林班区划以及主要树种标准木的解析等教学活动。而不同生物学特性(如阴性和阳性)树种的空间分布规律与森林微生境之间的关系是“森林生态学”课程实践活动的主要内容之一。因此，这项实践活动可与“森林经理学”课程实践教学活动中的森林资源调查、林班区划等内容联合开展。学生在进行森林资源调查和林班区划的基础上，有目的地记录森林群落中的树种组成、森林生境的基本特征等信息，然后归纳生境因子对主要树种种群空间分布特征的影响。另外，解析森林群落中群种标准木是“森林经理学”和“森林生态学”课程教学活动的又一个结合点。在“森林经理学”课程实践教学活动中，学生通过标准木解析，建立该树种的异速生长方程，而在“森林生态学”实践教学活动中，学生则可以借助树种的异速生长方程估算森林群落的碳储量，并分析不同演替阶段森林群落的碳储存功能差异。

昆虫种类识别与数量调查是“森林有害生物控制”课程实践教学活动的主要内容，类似于“森林生态学”课程实践教学活动中物种种群数量随环境因子波动规律的调查内容。由于在森林群落中，短期内植物种群数量相对稳定，所以不利于完成种群数量与环境因子间关系的分析，若能把“森林有害生物控制”课程实践教学活动内容与昆虫数量变动的调查结合起来，便可有效地克服“森林生态学”课程实践教学活动所面临的问题。随着气象因子的波动，昆虫种群数量变化比较大，以巢蛾、菜粉蝶等为例，在“森林有害生物控制”课程实践教学期内，雨水较多、气温低，昆虫的数量就比较少；夏初雨水较少、气温较高，昆虫的数量就非常多。此时，如果利用森林生态学科的小型气象站对气候因子进行长期监测，并把当年的昆虫种群调查结果与往年的气象数据相结合，就可确定昆虫种群数量的年际间波动规律，完成“森林生态学”课程的实践教学目标。

教师通过这种不同课程间的联合，让学生领会到了“森林生态学”课程与其他课程间的关联性，这不仅减少了学生实践教学活动的工作量，而且提高了实践教学活动的综合效果。

(五)注重课程短期实习与科研长期监测的结合，推动森林生态学科的发展

每年仅有1星期的“森林生态学”课程实践教学活动，虽然时间相对较短，但若能合理规划教学内容，把历年的实践教学活动纵向衔接起来，就可以解决森林生态学研究中的科学问题。在目前的森林生态学研究中，非常缺乏跨越较长时间尺度的监测内容。北京林业大学“森林生态学”课程每年3个班90余名学生参加实践教学活动，这是一支数量和素质都非常强大的科研力量，也是其他科研单位所不能比拟的。如果把这支科研生力军融入到具体的科研项目中来，必然会推动森林生态学科的发展。

2011年，森林生态学科的3位教师在实习基地建立了一块面积达3hm2的原始红松林大样地。学生的实践教学活动就在此样地内进行，学生完成了森林群落结构的调查任务。由于样地面积足够大，所以学生所得到的红松林群落结构的信息量远远大于以往在400m2样方内的调查结果。另外，由于实习学生的参加，使得该样地的调查能在短时间内完成，而且调查的数据更为标准、可信，有力地提升了教师的科研水平。

另外，森林生态系统的“碳汇”功能也是近年来参加实践教学活动的学生非常感兴趣的科学问题，仅仅依靠7天的调查数据难以回答学生的所有问题。因为这要涉及到森林生态系统的初级生产力、森林凋落物分解、森林温室气体的排放等一系列的监测数据。因此，笔者将学生的短暂实习与长期监测研究相结合，把历届实习调查的数据累积起来，根据树木形态学指标的变化和异速生长方程，计算出树木的物质生产能力，进而推算出森林生态系统的净初级生产力。森林凋落物分解是一个非常漫长的过程，对于该过程的监测需在实习教师的指导下，布设一个长期分解试验，让后期实习的学生监测其分解动态。温室气体的排放，则通过在森林生态系统内安装静态CO2排放的监测系统，量化森林土壤温室气体的累积排放量。有了这3方面的监测数据，学生就可以准确判断该森林生态系统的“碳汇”功能了。

(六)制定科学合理的课程实践教学综合评价体系，全面客观地评价学生的实习表现

对参加实习的学生来讲，他们非常看重最终的实践学习成绩。因此，必需要制定一套科学合理的综合评价体系，全面客观地衡量学生在实践教学活动中的表现。目前，学生实习成绩依然实行百分制，但由传统的仅以实习论文决定成绩的情况转变为由学生实习态度、在实习中的贡献、实习内容汇报和实习论文质量等4个方面来确定学生的最终实习成绩。其中，学生实习态度占20分，包括是否遵守实习纪律、是否按照规定时间集合、是否打扫内业区和生活区的卫生等，这主要由指导教师根据平时学生的表现来评判；学生在实习中的贡献占20分，主要是指学生在实习过程中是否服从组长的安排，能否与小组其他成员团结一致，并共同完成实习任务，该项评分标准由实习小组长来完成；实习内容汇报占20分，这项工作是指导教师根据实习进程，随机安排小组间和小组内的学生针对实习遇到的问题进行交流讨论，目的是促进学生对“森林生态学”理论知识的理解；实习论文质量占40分，主要考核论文格式是否规范、调查数据是否完整、分析方法是否正确、调查结果能否全面回答科学问题等。这种考核方式，不仅有效地督促了学生认真对待每个实习过程，而且培养了学生严谨的实习态度，为他们今后步入工作岗位打下了坚实的实践基础。

三、“森林生态学”课程实践教学改革的成效

上述实践教学活动的开展，极大地调动了学生在实习过程中验证“森林生态学”理论知识的热情，已得到验证的知识点主要有：种面积关系曲线、主要树种种群空间分布格局、森林植物生活型划分、冠层光环境异质性对林下植物物种多样性的影响、森林生态系统功能随群落演替的变化规律、用异速生长方程估算灌木群落生物量等内容。学生既熟练掌握了“森林生态学”课程的基本实习方法，又增强了对未知科学问题的探索欲望。而且，在新的考核方式激励下，绝大部分学生都表现良好，有30%的学生实习成绩在90分以上，55%的学生实习成绩在75分以上，但依然有15%的学生实习表现不佳。

科学合理的实践教学活动还激发了学生追求探索更高理论知识的愿望。目前，每年都有10～15名的林学毕业生考入森林生态学领域攻读研究生学位，3～5名学生会进入到北京大学、中国科学院大学、北京师范大学等学府深造。扎实的实践技能也让北京林业大学林学专业的毕业生受到工作单位的好评，2013和2014年笔者对从事林业相关行业的毕业生做了回访调查，电子问卷回馈率达90%，其中80%的用人单位都对我校林学专业毕业生的业务能力给予了高度肯定，这充分证明严谨的实践教学活动是提高学生科研素养的一种行之有效的途径。

资助项目：北京林业大学2013年度教改项目——提升本科生实践创新能力的“景观生态学”课程改革，项目编号BJFU2013JG002；北京市教育委员会学科建设与研究生培养项目“重点学科-生态学”。

参考文献

[1]李俊清，牛树奎，刘艳红，等.森林生态学[M].北京：高等教育出版社，2010：6.

[2]时伟.论大学实践教学体系[J].高等教育研究，2013，34(7)：61-64.

[3]ZHOU S R，ZHANG D Y.A nearly neutral model of biodiversity[J].Ecology，2008，89(1)：248-258.

[4]STERNER R W，ELSER J J.Ecological stoichiometry：the biology of elements from molecules to the biosphere[M].Princeton and Oxford：Princeton university press，2002：8.

[5]许中旗，李玉灵.森林生态学教学实习的改革与实践[J].中国林业教育，2010，28(1)：75-77.

(责任编辑孙艳玲)