《環境生態學》課程教學改革探索

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摘要：環境生態學是順應時展的需要產生的一門綜合性交叉學科，側重研究研究人為干擾下生態系統受損后的變化機理、規律和對人類的反作用，尋求受損生態系統恢復、重建和保護對策的科學。在總結近些年的教學經驗的基礎上，筆者嘗試結合本校以水環境為特色的環境工程和環境生態專業的專業設置特點，對環境生態學課程教學的重要性、教學內容、教學方法、課外實踐等方面作了一些改革與實踐的初步探索。

關鍵詞：環境生態學；創新實踐；教學改革

一環境生態學的重要性

目前，環境污染和生態破壞等環境問題逐漸加劇，日益惡化的生態環境已經威脅到人類的生存，主要包括全球變暖、臭氧層破壞、酸雨、淡水資源危機、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物污染等方面。這就要求各國在推動經濟發展的同時，注重充分合理地利用資源、維護生物與環境的關系及生態系統功能，保證可持續發展。2012年11月，十八大報告把生態文明建設與政治、經濟、文化、社會四種文明的建設并列，完整闡述了“五位一體”的總布局，著力推進綠色發展、循環發展、低碳發展,形成節約資源和保護環境的空間格局、產業結構、生產方式、生活方式、從源頭上扭轉生態環境惡化趨勢。為了貫徹落實黨的十八大精神，水利部提出把生態文明理念融入到水資源開發、利用、治理、配置、節約、保護的各方面和水利規劃、建設、管理的各環節，加快推進水生態文明建設。生態文明是環境友好型的文明形態，需要在環境保護的前提下索取于自然并無害化廢棄于自然，環境保護是實現生態文明的基礎和前提，而環境生態學是推進環境保護事業不可或缺的基礎知識。

二課程教學改革建議

（一）結合專業和社會需求，合理篩選教學內容

環境生態學是以環境科學和生態學兩學科為主的交叉學科，該專業應培養學生具備生態學、環境科學和工程設計等方面基礎知識，掌握環境生態學基本理論、基礎知識和工程治理基本技能，能夠從事環境與生態保護相關工作的復合型人才。[1]因此在教材的選擇上，選擇一本難度深度適中、教學案例豐富、技術先進實用的教材是很有必要的。目前河海大學環境學院在進行環境生態學課程講授時，選用的是由盛連喜主編的《環境生態學導論》（第二版）作為教材。該教材內容較為詳盡，在知識結構體系上能反映學科發展的特點，便于突出環境生態學中的重點內容，有助于學生從宏觀角度理解環境生態學的基礎理論，比較適合環境科學類各專業的使用。生態系統的研究是生態學發展歷程中的一個新起點，是現代生態學的標志。[2]因此，在課程講授過程中，應以“生態系統”為關鍵詞，貫穿于整個課程教學過程中，首先應讓學術充分認識生態系統的概念和基本的結構組成，進而闡述生態系統的基本功能及其服務功能，解析生態系統服務功能與人類福利以及由人類活動造成的環境壓力之家的關聯性，再結合當今的環境問題和具體的工程案例，講授如何修復受損的生態系統和合理地進行生態系統管理和規劃。而對于那些與其他基礎課程相似或重疊的內容應當弱化，如環境污染物與毒物的概念、毒性作用過程和影響因素等在環境工程這門課程上已有闡述；環境污染物的遷移轉化和生態環境監測和影響評價等在環境監測上也已詳細描述。[3]同時，在授課過程中應結合本專業特色，把水生態系統的內容耦合進來，講授水生態系統的基本概念、組成成分，分析水環境中常見物質的遷移和轉化過程，解析水環境中生物群落和非生物因子之間的相互作用關系。例如，在《環境生態學導論》中，講到了生態系統中生物群落多樣性的內容。群落多樣性是群落穩定性的一個重要尺度，在預測（水）生態系統功能中起到越來越重要的作用。水生態系統中生物群落結構復雜多變，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確評估和預測水生態系統的健康程度至關重要。而群落或物種多樣性的測定主要有三個空間尺度的多樣性指數：alpha（α）多樣性，β多樣性，γ多樣性，每個空間尺度的環境不同測定的數據也不相同。其中，α多樣性（局域均勻生境下的物種數目）的計算分析相對簡單，便于學生掌握，建議在授課過程中增加相關介紹，把α多樣性中常用的度量指標加以解析，并引導學生學習掌握這些指數的計算，為將來深入學習生態學理論打下基礎。α多樣性一般指生境內物種的多樣性程度，即不側重于比較，而只是評估生境內的多樣性程度。群落生態學中研究生物多樣性，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，包括一系列統計學分析指數估計環境群落的物種豐度和多樣性。α多樣性常用的指數包括Ace豐富度估計量（theACEestimator）、Chao1豐富度估計量（Chao1richnessestimator）、香農-威納多樣性指數（Shannon-wienerdiversityindex）、辛普森多樣性指數（Simpsondiversityindex）、Pielou均勻度指數等。其中，Ace豐富度估計量和Chao1豐富度估計量常用來計算群落物種的豐富度；香農-威納多樣性指數、辛普森多樣性指數則是計算群落物種多樣性的常用指數。Ace豐富度估計量和Chao1豐富度估計量的值越大，表示群落物種豐富度越高。香農-威納指數是用來描述種的個體出現的紊亂和不確定性，不確定性越高，多樣性也就越高。在香農-威納多樣性指數中包含兩個因素：①種類數目，即豐富度；②種類中個體分配上的平均性（equitability）或均勻性（evenness）。種類數目多，可增加多樣性；同樣，種類之間個體分配的均勻性增加也會使多樣性提高。辛普森指數越大，表示多樣性越低。辛普森指數多樣性指數中稀有物種所起的作用較小，而普遍物種所起的作用較大。這種方法估計出的群落物種多樣性需要較多的樣本。香農-威納多樣性指數和辛普森指數是α-diversity的標量。

（二）采用靈活、多樣的教學方法，激發學生學習興趣

在教學活動過程中，教與學兩環節結合才能達到好的效果。必須要根據學生的特點和專業特色進行教學方法的改革。[4]首先應注重啟發式教學的應用，引導學生獨立思考，大膽提出疑問，并通過老師的引導，以及師生、生生之間的交流討論，充分理解基礎理論的內容，科學合理地分析實際生活中的環境問題。[5]例如，講生態系統的組成要素及功能時，及時向學生發問，判斷生活中常見的動植物在生態系統中扮演的角色，并解析出生產者和消費者是生態系統中不可缺少的兩個關鍵組分。在講人類對生態系統的干擾時，從實際生活中舉例說明人為干擾的可能形式，并描述人為干擾會對生態系統帶著哪些負面影響。此外，積極推進交互式教學的應用，鼓勵學生自主查閱相關資料和時事新聞，了解自己家鄉出現的生態問題，并與教師相互討論可能的治理措施。例如，最近幾年較為嚴重的微塑料污染問題，家住臨海的學生應該有切身體會。塑料制品的隨意丟棄造成了沿海灘涂和近海地區出現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，嚴重影響了水生生物的正常代謝，造成了該區域出現了嚴重的水生態問題。以實際案例引導學生主動參與到課程教學當中，讓其運用所學知識認真思考、分析，搞清楚生態問題的來源和現狀，通過與教師交流溝通后，給出自己的理解。另外，雙語教學也是一種值得推進的教學方式，其可以加強課程內容與國際接軌，增強學生對生態學的全面認知。在課程教學過程中，我們邀請了生態學專業的留學生與教師共同上課，在給學生介紹了環境生態學相關的英文專業詞匯的基礎上，以不同的視角向學生傳達了對環境生態學的理解和認識，同時增進了學生間的聯系和溝通，以此激發學生的學習興趣。

三開設課外實踐活動，增加創新訓練

教學的根本目的是為了提高學生分析和解決實際問題的能力，而實踐環境教學對于提高學生理論聯系實際的能力極其重要。[6]在學生對課程內容基本掌握的基礎上，開展課程實踐活動，把學習到的生態學的基本理論和方法應用到實踐當中，真正做到學以致用。[7]例如，在《環境生態學導論》中，講到了生態系統中生物群落多樣性的含義及計算過程，了解并掌握生物多樣性（如α多樣性）的測定和計算是該課程的重要內容之一。在相關內容講授后，我們組成學生開展了野外實地考察，監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，利用所學的α多樣性指數（Shannon、Simpson）評估了底棲生物和植被群落在對應區域內的物種分布特征，同時嘗試分析了其中的環境影響因素。過程中，學生在教師的指導下，系統地掌握實施了實驗方案的制定、樣品的采集與分析，數據的處理以及結果的解析，把生態學導論中所學到的知識真正地應用到了實踐當中。整個實踐過程對學生知識掌握和應用起到了非常積極的作用。此外，增加學生的創新訓練的參與度，把所學的理論知識與實際問題有機結合起來。鼓勵學生以創新訓練項目的形式，參與教師的科研項目，如（水）生態系統的問題解析和修復措施類的項目。在教師的科研項目中，以實際環境問題為導向，利用所學的理論知識把問題總結歸類，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學生的科研興趣，激發學生的求知欲，促進學生專業能力的提高。

四結論

鑒于環境生態學的學科發展特點，增強現代教學理念，把握學科發展趨勢，以培養學生的創新實踐能力為目標，從教學內容、教學方法和課程實踐等多個方面進行初步的改革和探索,通過教、學、研的全方位結合，提高學生分析問題和解決問題的能力，從而為培養21世紀高素質的創新人才提供了寬闊的環境生態基礎知識平臺和廣闊的創新思維空間奠定了基礎。

作者：苗令占 黃靖宇 單位：河海大學環境學院