全球变化生态学研究生课程教学改革探索

张春辉

（青海大学 a.生态环境工程学院；b.省部共建三江源生态与高原农牧业国家重点实验室，青海 西宁 810016）

引言

全球变化生态学又称全球生态学、生物圈生态学，是在全球尺度上，研究全球变化的生态过程、生态关系、生态机制、生态后果及生态对策的科学。全球变化生态学是一门结合宏观生态学、空间生态学、气候变化生物学、保护生物学、生态系统生态学、可持续发展生态学、大气科学、地球科学的交叉学科，研究全球变化对自然系统影响的科学，重点在于了解人类诱发的全球变化的未来影响，其内容具有综合性、宏观性、战略性、实用性等特点。因此，该门课程已成为高校生态学专业研究生的核心专业课程，为学生进一步学习现代生态学和从事专业研究打下坚实基础。

全球变化（全球变暖、降水格局变化、海洋酸化、极端气候等）事件频发严重影响着人类社会的生态安全和经济发展，已经成为人类社会发展的大背景。全球变化生态学的发展关系到青海省的核心价值、国家的核心利益和人类命运共同体的建立。例如全球变化生态学的相关成果是制定符合我国国情的碳排放标准的基础，也是我国与其他国家和组织进行碳排放谈判的基础。青藏高原是全球气候变化的敏感区和脆弱区，因而认识青藏高原的全球变化生态学规律是实现青海省核心价值“青海最大的价值在生态、最大的责任在生态、最大的潜力也在生态”的基础之一。青海大学（以下简称青大）的一流建设学科是生态学，其中的全球变化生态学的建设和发展是其中核心内容之一。因而，青大有责任也有义务为国家培养一批立足青藏高原，并从青藏高原面向世界的具备全球变化生态学知识和视野的优秀毕业生。

目前，全球变化生态学教学中存在诸多问题。例如，体系不够完善，没有专业的教材，该领域的最新研究成果无法同步反映；概念性知识点偏多、重点知识不够突出；对于相关交叉学科内容的介绍不足，不利于学生形成相对完整的知识体系；教学方法单一，新技术没有及时应用；讲授式教学为主要教学方式，缺乏师生互动；重理论讲授而轻应用锻炼，同时缺少典型实例讲解，学生学习兴趣不高；实验课涉及的学科和研究领域较多，缺乏系统的实验教程和体系；教学过程中让研究生处于简单被动学习的状态，且在一定程度上限制了教学手段、方法的选择；缺乏有效的考核评价机制。针对这些问题，笔者从教学内容、教学方法、实验教学和考核机制等四个方面进行探究，为提高生态学专业研究生教学质量和培养水平提供参考。

一、优化教学内容，更新最新科研成果

（一）教学大纲的修订

根据生态学专业人才的培养需求及针对研究生的专业要求，对我校全球变化生态学研究生教学大纲进行修订。大纲修订后充分突出全球变化生态学的重点与难点；明确生态学基础理论知识在全球变化生态学中的地位；确定全球变化生态学在生态学研究中的作用和地位；重点讲授全球变化生态学学科内涵、全球变化的特点和成因、全球变化生态学的研究方式和方法、全球变化下的物种多样性和自然保育、生态系统（包括碳循环）对全球变化的响应及适应性对策等核心内容。教学大纲修订后在内容上主要体现全球变化生态学的前沿性、基础性和实用性，有利于研究生了解全球变化生态学最新研究成果和发展趋势，融会贯通全球变化生态学基础理论知识，掌握全球变化生态学实用技术，有助于研究生将全球变化生态学知识和技术应用于解决全球变化研究的实际问题。

（二）教学内容的完善

根据本专业研究生的专业特点，补充专题教学内容。全球变化生态学为前瞻学科，具有分支众多且发展迅速，新理论和新概念不断提出等特点。针对这一特点，我们会把国际最新的研究成果、理论和概念融入课堂，并注意介绍国内的特别是青藏高原相关的研究成果。及时补充全球变化相关国际协议、谈判和研究计划的进展情况，培养学生的国家意识和全球视野。通过阅读国内外专业期刊文献让研究生了解全球变化生态学最新的研究进展和方向，并进行相关的专题讨论，不但能培养研究生探索科学前沿问题的能力，还能提高其阅读总结能力及学术论文的撰写能力。通过精选阅读、专题补充，既能让研究生巩固专业知识又能开阔科研视野，从而达到激发学生的科研热情、提升研究生学术研究综合素质和创新能力的目的。另外，针对全球变化生态学宏观与微观相互交叉、多学科相互渗透的特点，增加相关交叉学科（例如大气科学、空间生态学和可持续发展生态学）关键知识点的讲授，使研究生形成系统且完整的学科体系。

（三）讲授典型实例，提高学生学习兴趣

1.通过介绍青藏高原全球变化生态学研究中的典型案例，分析青藏高原高寒生态系统在全球变化背景下的研究现状，总结全球变化背景下青藏高原生态学研究的内容，方法，以及一些最新成果。引导学生总结青藏高原是全球气候变化的敏感区和脆弱区的原因，进而认识青藏高原的全球变化生态学规律是实现青海省核心价值“青海最大的价值在生态、最大的责任在生态、最大的潜力也在生态”的基础。充分激发研究生学习的使命感和责任感，有助于研究生深入理解和掌握全球变化生态学理论知识，掌握最新的研究方法和技术，从而达到理想的学习效果。

2.在目前新冠病毒全球流行的背景下，在全球变化生态学中加入全球变化背景下的微生物（包括病原微生物动态）的相关章节，介绍流行病预测模型（例如兰州大学的新冠肺炎疫情全球预测系统），培养学生从全球变化生态学的角度理解和分析微生物流行病动态。

3.全球变化生态学的相关成果是制定符合我国国情的碳排放标准的基础，也是我国“双碳”目标实现的重要理论基础。介绍碳排放标准评价内容和参考标准，详细讲授碳排放方案及其评价，通过案例分析让研究生了解目前我国碳排放标准、现状，以及存在的主要问题。

4.介绍联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）、世界气候研究计划（WCRP）、国际生物多样性计划（DIVERSITAS）等国际组织和计划，使学生了解这些组织和计划的工作进展和现存问题，以及国际社会对遏制全球变化所做的努力。

二、改革教学方法，应用新的教学技术

（一）线上线下混合式教学模式

在后疫情时代和“互联网+”时代，线上线下混合式教学模式变得普及和实用。线下教学重视多媒体教学以及教师和学生之间面对面的交流互动，使用多媒体技术和板书相结合合理设计教学内容。全球变化生态学中有关基础生态学内容多且知识面广，采用多媒体教学技术总结基础生态学的重点与难点，并将一些全球变化过程进行模拟演示，加深研究生对全球变化过程和结果的理解具有重要意义。

线上教学具有教学地点和时间灵活、教学内容信息量大、师生互动讨论快捷等特点。充分利用网络课堂教学（如慕课、雨课堂、腾讯会议等），将全球变化生态学中全球变化过程、全球变化现状、全球变化未来发展趋势等内容通过网络课堂进行教学，可以实时在线上传教学内容、发布讨论主题、布置作业和课堂小测试等，使得全球变化生态学枯燥教学内容变得生动有趣。另外，邀请中外生态学者进行全球变化生态学线上讲座和互动，将会开阔研究生的视野和激发研究兴趣。

（二）加强师生沟通，提高学生对该学科和课程的认识

打破传统以教师讲授为主的传统教学方式，转变为教师问题引导、师生之间及学生之间讨论互动的教学方式。这一教学方式中，教师和每一学生都是中心，教师以专业知识引导师生之间以及学生之间的讨论，使课堂每一个人都成为主角。提出科学问题的能力是国内外研究生的主要差距之一。从近代科技的发展来看，关键问题的提出是科技发展的原动力之一。因而，本课程不仅要重视教师的问题引导，还要格外重视引导学生发现问题和提出问题。多引入和剖析研究案例，加快学生从“本科生”到“研究生”的角色转换。引入云班课等网络移动教学工具和应用翻转课堂、探究性学习等新的教学方法，改变传统教学模式和方式，增强教师和学生沟通，提高学生参与性，增加教学的效率和趣味性。

三、完善实验教学，提高学生的探索能力和应用能力

现在的全球变化生态学普遍没有形成系统的实验教学体系。全球变化生态学实验教学应该包括室内实验、野外实验和模拟实验等三部分，涵盖了地球科学、生物学、大气科学和信息科学等多方面的专业知识和研究领域，以及从微观到宏观的宽广的研究尺度。因而，系统地开展相关实验教学难度比较大。室内实验可以通过室内培养箱开展动植物生长发育响应增温、干旱和CO升高的实验。野外实验需要场地和特殊器材（例如红外增温装置、遮雨和增雨装置、自由空气中增加CO浓度的装置），相对比较难以进行而且费用比较大，可以通过两个方面来解决。一方面，利用学校周边的生态学野外台站的全球变化生态实验平台，以参观的形式，让学生了解大型全球变化生态学野外实验。另一方面，利用校园的场地，架设一些简易的实验装置（例如开顶箱），让学生进行实际操作。模拟实验需要涉及多方面的大型软件和平台（例如Arcgis），对于教师教学和学生学习都是很大的挑战，可以开展一些相对简单但又很重要的内容，例如基于MXENT和Arcgis预测全球增温情景下的物种分布变化。

四、健全考核评价机制，注重学生综合素质和创新能力的培养

有效的考核评价机制是提高全球变化生态学教学质量的重要手段，建立健全完善的考核评价机制能反映研究生的理论知识掌握程度以及科研工作的能力。考核评价注重过程化评价，其占比不少于总成绩的60%。过程化评价包括上课情况、专题讨论情况、实验设计和实验报告、论文写作考核等。上课情况通过课堂表现和上课纪律等来评价。专题讨论情况通过参与专题讨论的积极性以及深入程度和思维敏捷性等进行评价。实验设计和实验报告部分主要考查试验设计的可行性和创新性以及对理论知识的理解和运用能力，同时也考查研究生发现和解决科学问题的能力、动手操作能力和创新思维能力及对实验结果的分析和总结能力。论文写作考查研究生文献阅读和总结能力，以及学术论文写作的思维和逻辑能力。通过过程化评价和理论考试相结合的方式，综合评价研究生的综合素质和创新能力。

结语

目前，在全球变化的背景下，生态学的研究成果、思想和理念越来越受到重视和关注。全球变化生态学是我校生态学专业针对研究生而开设一门专业基础课，其教学任务是掌握全球变化生态学学科内涵、全球变化的特点和成因、全球变化生态学的研究方式和方法、全球变化下的物种多样性和自然保育、生态系统（包括碳循环）对全球变化的响应及适应性对策等核心内容，牢牢把握全球变化生态学的理论、理念和发展方向，从而全面提高生态学专业研究生的综合科研素质、创新能力和视野。全球变化生态学课程教学改革是一个复杂的系统工作，包括教学内容的优化与及时更新、课程教学方法和技术的改革、实践和案例教学的不断积累，以及考核方式的同步完善和创新，需要教育工作者在实践中不断地探索和创新。