基于区域特点的生态学课程教学探索

朱利霞，陈居田

引言

当今世界面临三大问题——人口膨胀、资源短缺和环境恶化，生态与环境问题逐步成为公众关注的热点。党的十八大中“生态文明建设”的提出加快了我国生态建设和环境治理的步伐。由于前期发展的不重视，我国面临的生态与环境问题十分突出，目前急需对这些问题进行针对性的专项整治和综合治理，这就要求我国培养大批具有生态学知识的专业人才。另外，根据我国建设生态文明的需要，新兴领域对生态学专业人才将会有更大的潜在需求。

生态学是研究生物与环境相互作用及其规律的学科[1]3，涉及到的交叉学科也较多(如经济学、环境工程、水土保持、地理学、植物学、土壤学、生物化学与分子生物学等)。从分子、细胞到生态系统乃至生物圈都是生态学的研究对象，其空间尺度变化非常大，时间跨度也很长，具有综合性、宏观性、战略性和实用性的特点。研究方法和研究手段的不断更新使生态学成为综合性极强的基础学科。然而，生态学涉及内容多、范围广，很多知识又远离学生所熟悉的环境，加之课时数少，导致学生很难掌握其中的重点。因此，为了使学生更为深入理解和掌握生态学的知识，根据地区特点，在教学中采用不同的教学方式体现区域特点显得尤为重要。本文结合生态学课程体系的发展实践，以河南省为例，对目前地方高校生态学教学中存在的一些问题进行剖析，并在此基础上提出一些建议从而使生态学教学更好地体现区域特点。

一、生态学课程教学现状分析

虽然笔者所在省的高校生态学课程开设时间较长，但在生态学教学等方面仍存在一定的问题。

(一)课程建设不完善

生态学课程在大部分地方应用型高等院校的本科人才培养方案中设置为专业选修课，课时普遍偏少，且多为理论课。在教学过程中大多以基本理论和方法的讲授为重点，较少注重生态学知识在生产生活中的应用。同时，生态学教材内容的更新远远落后于学科发展，导致教材内容略显陈旧，无法跟踪当前的生态学热点问题。生态学是一门实践性极强的学科，需要开展大量的实验和野外实习。然而，由于学校的重视程度不够和经费投入的不足，导致生态学实践教学无法顺利进行，开展野外实习更是无从谈起，使得生态学教学局限于课堂教学，极大地降低了学生的学习兴趣。

(二)教学内容缺乏针对性

教材选择是否合适，对一门课程的教学会产生很大的影响。虽然生态学教材层出不穷，但适合地方高校的教材十分缺乏。到目前为止，河南省高校生态学教学中还缺乏具有河南本土特点的生态学教材。另外，在生态学的传统教学中教师一般只注重对教材内容的讲授，而忽视讲授内容的本土化和区域化。

(三)教学方法单一

生态学课堂教学中主要是教师进行灌输式讲授，学生只能被动接受。这不仅会导致学生产生厌学情绪，也不利于培养学生分析问题和解决问题的能力。生态学作为一门研究生物与环境之间相互关系的学科，这决定了生态学的教学不能仅仅局限于专业知识的传授，更应注重对学生生态意识、生态观念和生态思维的培养。然而，目前生态学的教学中恰恰缺乏生态素质教育的过程，导致学生不能充分认识和理解生态学。

二、开展区域特点的生态学教学

(一)教学内容突出区域特点

由于地方高校着重培养的是服务地方的应用型人才，对生态学课程的教学也应体现其地方性和区域性的特点。在教学计划中应充分关注地方生态的研究，使学生能够真切地体会到生态学就在身边，这样才能更好地激发学生的兴趣[2]，学生在毕业之后也能更好地将课堂所学知识融入到生产实践中。

1．充分了解河南省生态环境概况

生物所生存的环境包括生物环境和非生物环境，其中非生物环境由物理、化学和其他非生命物质组成，是生物的固着地和栖息地，生物所需要的物质和能量都直接或间接来源于非生物环境。因此，生态学教师只有充分了解河南省的生态环境，如地理位置、地形地貌、土壤、水、温度及动植物资源，才能在教学中切实体现区域特点。

《孟子·梁惠王上》：“不违农时，谷不可胜食也；数罟不入洿池，鱼鳖不可胜食也；斧斤以时入山林，材木不可胜用也。谷与鱼鳖不可胜食，材木不可胜用，是使民养生丧死无憾也。”[2]57-59《庄子·缮性》：“四时得节，万物不伤，群生不夭，人虽有之，无所用之，此之谓至一。”[3]135-136顺应时节规律、动植物的生长周期安排农事活动，则草木繁荣、五谷丰收、百姓生活富足。《文子·上礼》反过来说阴阳不和，四时失序，就会引发“雷霆毁折，雹霜为害，万物焦夭，处于太半，草木夏枯，三川绝而不流”[4]526-527的后果。

河南省位于我国华北平原南部的黄河中下游地区，地理坐标为N31°23′-36°22′，E110°21′-116°39′。地势西高东低，中东部为黄淮海冲积平原，西南部为南阳盆地，跨越海河、淮河、黄河和长江四大水系，南部跨亚热带，大部分为暖温带，为北亚热带向暖温带过渡的大陆性季风气候，具有四季分明、雨热同期和复杂多样的特点。全省平均气温为10.5-16.7 ℃，年均降水量在407.7-1295.8 mm之间，多集中在6-8月，年均日照1285.7-2292.9小时。气候和地形的多变使河南省的森林和植被及生活于其中的动物表现出多样性的特征，动植物资源较为丰富，其中植物兼有南北种类，森林覆盖率达到24.5%，已知的动物3500多种。

在生态学教学过程中，以河南省具体实例进行介绍和讲授，将会有效地提高教学效果。例如，在讲解生态系统服务价值时，可主要讲授河南省典型土壤生态系统的生态服务价值。如河南省典型土壤生态系统服务功能中，土壤生产价值、水源涵养价值、养分循环价值、土壤保持价值和土壤固碳价值分别为27650万元、1144万元、50073万元、1127万元和1052万元[3]。这样就能更好地理解生态服务的概念，并能够对生态服务价值进行分类和评价。显而易见，河南省土壤的养分循环价值和生产价值明显高于另外三个方面的价值，而这是由河南省所处的地理位置、气候条件等所决定的，从而让学生认识到河南省土地生态系统服务功能的特殊性，加强对当地生态的了解。另外，在讲述陆地生态系统类型的内容时，河南省内不具有其中的大多数生态系统类型，在使用传统教材时不能取得很好的教学效果。因此，在教学中可讲述河南省分布的主要森林生态系统类型：亚热带常绿阔叶林和温带落叶阔叶林，并以这两种生态类型进行拓展，从而使学生更好地理解热带雨林和针叶林等不同的森林生态系统。这些教学内容更具针对性和示范性，也更容易被学生接受和理解。

2．阐述河南省生态环境存在的主要问题

近年来，由于河南省人口增长、经济发展和城镇化水平的不断提高，人们对资源的不合理开发和利用，导致了一系列生态环境问题，如土地资源利用不合理，水资源短缺，局部地区土地胁迫加重和环境污染严重等。到2016年，河南省水资源总量为337.3亿m3，比多年均值偏少16.4%；地表水资源量220.1亿m3，比多年均值偏少27.6%；地下水资源量190.2亿m3，比多年均值偏少2.9%[4]。其中洛阳市水资源总量减幅达到53.3%，南阳市减少48.1%。这些生态问题的出现都需要运用生态学的原理和知识去解决，从而做到理论联系实际，切实地使学生能够学以致用。

从地理环境上看，河南省是一个西高东低，三面环山的地理单元，全省虽然跨越黄河、淮河、海河和长江四大水系，但是水资源总量呈逐年减少趋势。由于经济的持续发展和人民生活水平的不断提高，水资源的供需矛盾日益凸显。另外由于前期发展对生态环境保护的忽视，河南省水资源质量不容乐观，河道水质遭到严重污染[5]。这些问题涉及到水循环、生物富集作用等生态学知识。

从环境现状看，河南省生态环境趋于稳定状态，但在空间上更加破碎化。自然环境总体处于一般水平，但局部即城镇扩张区出现恶化现象，其中尤以郑州为中心变化最明显。这些恶化主要是由于植被面积减少造成土壤侵蚀、水土流失、沙尘天气频发及河道水流含沙量增加等。另外，森林资源为杨树单一树种，导致防御病虫害和自然灾害的能力较差[6]。河南省作为农业大省，拥有秸秆等丰富的生物资源，然而秸秆并没有被合理利用，而是以焚烧的方式加以处理，导致该生物资源成为环境污染的因素。河南省在能源消费上以煤炭消费为主，这也导致雾霾、温室气体排放等一系列生态环境问题[7]。这些问题与生物多样性、群落的稳定性、生态修复等有着密切的关系，如何对生态恶化区域开展有效的生态恢复的教学与讨论，可以让学生更好地围绕这些环境问题，分析其原因并提出对策，从而培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。如此，在教学中穿插当前河南省面临的生态环境问题，并引导学生加以分析，了解这些生态环境问题的危害，并提出合理的建议，可以使课堂内容更具地方性和实践性。这样的教学不但有助于激发学生的学习兴趣，而且可以增强学生的生态意识，强化学生的生态观念。

(二)结合区域特点进行实践教学

开展实践教学是学生将生态学基本理论、方法与实际相结合的重要步骤，可以延伸和补充生态学理论教学的不足[8]。通过生态学实践教学的开展，一方面可以拓展课程内容，巩固对教材内容的理解，另一方面可以培养学生的初步研究能力和团队协作精神。

对于生态学实践教学方面，可根据生态学研究生物与环境之间关系的特点开展基础性和综合性实验，体现河南省当地特点。例如在讲述生态因子时，可对河南省不同的土壤(如潮土、褐土、砂浆黑土、水稻土等)进行水分含量、土壤质地和结构等简单分析；也可以对校园中植物群落的密度进行调查，这类基础性实验可以激发学生的兴趣。在学习生物多样性有关内容后，可以设计物种多样性调查与分析的综合实验，让学生在调查和分析当地物种多样性的同时分析其与该区域(如淮河流域或黄河流域)土壤质地、PH值、大气、温度因子的关联性，从而将生态因子和物种进行联系，体现该类实验的综合性和实践教学的地方性。虽然研究型实验耗时较长，但其对于培养学生解决实际问题的能力和提高研究技能不可忽视。可选择河南省主要粮食作物的种子，由学生自主选择播种的密度，按时观察并记录植物的生长情况，通过对实验数据的分析，明确无论播种密度如何，随着植物的生长，各植株之间总会保持一定的距离，使学生更好地理解种群的种内竞争。

2．野外实习

野外实习是生态学实践教学中另外一个重要组成部分。目前在河南省已经建立的有鸡公山教学实习基地、宝天曼自然保护区实习基地、天界山野外实习基地、龙峪湾国家森林公园实习基地和老界岭自然保护区实习基地等。这些实习基地地貌复杂，生态多样，其生境类型、生态因子的分布都具有明显的地域特点，实习基地中丰富的动植物资源、较高的生物多样性为生态学的实践教学提供了良好的基础和素材。如老界岭实习基地动植物资源丰富，植物约有2200种，陆脊椎动物有4纲24目55科182种，被誉为“天然动植物王国”。由于地处北亚热带向南暖温带的过度地段，老界岭自然保护区是探索我国南北方过渡地区动植物演变规律的理想场所。这些实习基地中分布的大量物种及其较高的生物多样性均为生态学的实践教学提供了良好的基础和素材。

3．教学与教师科研相结合

教学与科研有相互促进的关系。在教学过程中，以教师的科研项目为依托，增加学生参与科学研究的机会。如让学生参与到笔者所在课题组关于富集/耐受重金属镉和铅的生态型植物资源的开发研究中。在该研究中学生完成其中一部分实验内容，研究外源水杨酸对铅胁迫下玉米幼苗叶绿素质量比、根系活性、抗氧化酶活性的影响，设计不同浓度的水杨酸加入到经硝酸铅处理的玉米种子培养托盘中，进行玉米幼苗生长实验，并在幼苗长出3叶1心时测定叶绿素质量比、根系活性和抗氧化酶活性。在实验开始前学生查阅相关的文献资料，按照实验设计要求，设计实验步骤，教师对实验设计进行修正。通过这些初步的科研锻炼，可以增强学生的兴趣和科研意识，提高学生的生态学综合素质和科研创新能力。

(三)教学方法与模式的改革

1．互动式教学在课堂教学中的运用

生态学课程内容多且课时安排较少的现状，导致生态学教学中大多采用先教后学的传统模式，学生被动地接受知识，缺乏对所学知识的深入思考和灵活运用。因此，在生态学教学中应引入案例+讨论式教学法、翻转课堂教学法和问题归纳法等互动式教学方法。为了体现区域特点，在讲授氮循环引起的环境问题——水体富营养化时，采用案例+讨论式教学法进行教学，让学生以附近的河流——洼春沟为例，进行“富营养化与生态环境”的主题学习，探讨富营养化的成因、危害及解决方案等。通过师生之间的交流和讨论，更好的理解氮循环及其失调所带来的环境问题，激发学生保护环境的意识。在讲授种群的数量变动时，则可采用翻转课堂教学法，具体而言，即以“如何确定沙颍河中鱼类资源的最大可持续捕获量”为主题引出相关的知识点。先简单回顾种群的基本特征，包括密度、出生率、死亡率、内禀增长率及环境容纳量等，再学习两种基本的种群增长模型(指数增长模型和逻辑斯蒂增长模型)，并对其实际应用加以介绍。之后回到课堂开始时提出的问题，让学生进行解答。在课堂的最后设置一些相关的练习，检测学生对相关知识点的掌握情况[9]。问题归纳法则可在学习生态位时使用，如以河南省三门峡花椒与柴胡套种、鲁山县梨树与菊花套种为例，展示相关的套种图片并说明该模式下人们的收入状况，进而讲解在生产实践中可根据植物对光热资源的利用及其生态位的情况，合理地安排不同类型植物之间的间作套种，从而提高经济效益和生态效益。另外，在讲授环境污染的生态效应及其防治对策时，同样可采用问题归纳法教学，教师可有针对性地提出当地存在的主要生态环境问题，如鹤壁市煤矿的不合理开发破坏周围的生态环境[10]，引导学生回顾生态因子作用的规律，联系现实生态环境的健康状况，讨论煤矿开采可造成哪些生态环境问题(如对大气的污染、对土壤的污染、对地下水的污染等)，进一步引导学生思考当地由于煤矿开采导致的生态环境问题中污染生态因子作用的特征及作用的规律。最后，教师利用生态学原理对这些问题进行分析，归纳总结，从而达到提高教学效果的目的。这些教学方法的运用可以让学生积极探究、自主学习，并可促使学生重构其生态学知识体系。

2．现代教育技术手段的运用

传统的讲解方式比较单一，较难吸引学生的兴趣，结合现代教育技术手段讲授相关内容。在课堂教学中播放关于洛阳牡丹、潢川桂花、白松岭猕猴和卢氏大鲵等的相关影片，可以很好地呈现生物对环境的适应、种群关系和生态系统的信息传递等内容。比如在讲述人类对环境的影响和人类可持续发展的内容时，可以播放黄河污染的视频短片，让学生了解人类的哪些行为会导致黄河中生物多样性的丧失及通过何种途径可以使黄河水变清。通过这些形象且与教学内容密切相关的影像资料，使学生能够直观地认识到自然界生物生存的智慧及人类破坏自然环境导致的生态环境问题。影片播放后，教师进行点评并组织学生讨论，这样既可以增加课堂教学的趣味性和直观性，又开阔了学生的视野，有利于提高学生的综合能力。

3．注重人文精神和生态伦理观念的培养

道德素质教育在大学生素质教育中具有特别重要的地位，由于经济社会发展与生态环境建设之间的失衡，导致资源环境问题日益突出，生态伦理教育也被纳入到道德素质教育中来。生态学不仅仅关注生物及其生存环境之间的相互关系，也充分体现人文精神和道德伦理观在生态环境保护中的作用。因此在生态学的教学中，应注意在讲授生态学基本原理、培养学生专业能力的同时，适当与伦理道德相联系。如2018年8月河南省周口市遭遇暴雨，导致农作物受灾面积达33800公顷，经济损失6800余万元；2018年11月底河南省出现年内持续时间最长的大范围严重雾霾天气。在讲授人类生态问题、生态系统的物质循环时可与该灾害事件联系起来，与学生共同分析该事件的可能原因，分析这些事件与人类对生态的破坏和环境污染之间的关联，引导学生认识到人与自然是和谐共生的统一体，揭示人与自然关系背后的伦理关系，从而潜移默化地培养学生的生态伦理观，启发学生形成人文关怀精神。

三、总结

生态学的研究内容和学科任务也将随着经济社会的发展和生态环境的变化而不断更新，课程内容和教学方法也相应的需要不断改进，才能使学生在学习中锻炼能力。在生态学区域特点教学探索过程中，虽然还存在一些问题，但总体而言学生们的学习兴趣大大提高，对生态学的认识更加全面，也可以利用生态学的相关原理解决实际生活中遇到的问题。我们相信，随着探索的深入和教学经验的积累，生态学课程的教学效果会更好，对学生整体素质的提高也更为有利。