案例與圖像衍生教學(xué)法在“土地生態(tài)學(xué)”課程中的應(yīng)用

謝苗苗，張建軍，付梅臣，趙中秋

中國地質(zhì)大學(xué)（北京）土地科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京 100083

教學(xué)方法

案例與圖像衍生教學(xué)法在“土地生態(tài)學(xué)”課程中的應(yīng)用

謝苗苗，張建軍，付梅臣，趙中秋

中國地質(zhì)大學(xué)（北京）土地科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京 100083

“土地生態(tài)學(xué)”課程是面向土地資源管理及相關(guān)專業(yè)本科生的基礎(chǔ)課程，以培養(yǎng)學(xué)生的生態(tài)學(xué)思維與土地生態(tài)實踐技能為教學(xué)目標(biāo)。本文結(jié)合土地科學(xué)學(xué)科體系與學(xué)生特點，利用案例的典型性與圖像的可衍生特性，構(gòu)建了以案例與圖像衍生教學(xué)法為主的教學(xué)模式，圍繞主要知識點與關(guān)鍵應(yīng)用技能，利用相關(guān)前沿成果選擇案例與圖像，在教學(xué)過程中關(guān)注引導(dǎo)與互動，教學(xué)設(shè)計與實施反饋相結(jié)合，并針對“土地生態(tài)學(xué)”課程安排提出了案例教學(xué)法與圖像衍生教學(xué)法的設(shè)計原則與主要內(nèi)容，課程實施取得了良好的教學(xué)效果。

土地生態(tài)學(xué)；案例教學(xué)法；圖像衍生教學(xué)法；土地科學(xué)

自20世紀(jì)中后期以來，資源短缺、生態(tài)破壞、環(huán)境污染和能源耗竭等一系列生態(tài)環(huán)境問題成為制約人類生存和發(fā)展的重大問題，也為土地利用與管理提出保護(hù)生態(tài)環(huán)境、促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展的要求，土地生態(tài)學(xué)就是在這一形勢下應(yīng)運而生的一門學(xué)科，以研究土地生態(tài)系統(tǒng)的特性、結(jié)構(gòu)、功能和優(yōu)化利用為核心命題[1]，在土地科學(xué)體系中屬于土地基礎(chǔ)科學(xué)范疇。土地生態(tài)學(xué)課程作為土地資源管理特色專業(yè)建設(shè)中的必要基礎(chǔ)課程[2]，旨在鞏固本科生的學(xué)科基礎(chǔ)，掌握土地生態(tài)調(diào)查、評價、規(guī)劃及保護(hù)等基礎(chǔ)理論，強化應(yīng)用技能，培養(yǎng)學(xué)生關(guān)注并保護(hù)生態(tài)環(huán)境的意識與使命感。案例教學(xué)法[3]與圖像衍生教學(xué)法[4]的結(jié)合不僅可以提高學(xué)習(xí)主體的自覺意識和能力，提升學(xué)生在教學(xué)過程中的地位，增強學(xué)生在課堂上的能動性，而且能夠降低知識難度，提高學(xué)生的思維能力以及解決問題的能力。本文以中國地質(zhì)大學(xué)（北京）“土地生態(tài)學(xué)”課程為例，結(jié)合土地資源管理特色專業(yè)教學(xué)改革，將案例教學(xué)法與圖像衍生教學(xué)法應(yīng)用于課堂教學(xué)中，緊密圍繞土地生態(tài)學(xué)及相關(guān)學(xué)科的基礎(chǔ)理論、技術(shù)體系與應(yīng)用領(lǐng)域，探討其獨具特色的教學(xué)模式，以不斷完善該課程的教學(xué)內(nèi)容與方法。

一、案例與圖像衍生教學(xué)法概述

1.內(nèi)涵

案例教學(xué)法在1870年由哈佛大學(xué)法學(xué)院院長朗德爾教授在法律教育中引入并大力推廣[5]。其核心是“案例”的選擇，是通過模擬真實的事例，讓學(xué)生在特定的情景中進(jìn)行體驗、分析和決策，從而培養(yǎng)學(xué)生獨立思考及解決問題能力的一種教學(xué)方式[6]。

圖像衍生教學(xué)法的教學(xué)基礎(chǔ)是圖像信息的表達(dá)與展示，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行知識的引申及傳播，通常是指在課程教學(xué)過程中，選取可突出表達(dá)講授內(nèi)容的圖像作為教學(xué)材料，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散性思考、分析、判斷以及決策的能力，以提高教學(xué)效率、提升教學(xué)效果的教學(xué)方法[4]。

2.特點與適用范圍

案例教學(xué)法是一種先進(jìn)的教學(xué)方法，它以客觀收集的具有代表性的實際案例為素材，以教師引導(dǎo)與學(xué)生討論相結(jié)合的方式開展教學(xué)活動，具有問題的情境性、案例的多樣性、學(xué)生的主體性、過程的互動性、思維的啟發(fā)性、形式的實踐性以及結(jié)果的多元性等特點[7-9]。它注重學(xué)生專業(yè)技能的培養(yǎng)，著眼于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力與解決實際問題的能力，使學(xué)生對所學(xué)知識做到融會貫通[10-11]。

圖像衍生教學(xué)法突出圖像衍生效果在教學(xué)中的作用，強調(diào)的是廣義圖像信息的延展，在增強學(xué)生感性認(rèn)識的同時，加強理性分析與邏輯推理。圖像衍生教學(xué)法具有形象直觀性、信息豐富性以及信息拓展性等特點[12]。因此，圖像衍生教學(xué)法廣泛應(yīng)用于基礎(chǔ)性學(xué)科，如地理學(xué)、物理學(xué)、材料化學(xué)、地質(zhì)學(xué)等，也可用于應(yīng)用性學(xué)科，如風(fēng)景園林學(xué)、景觀生態(tài)學(xué)、土地資源學(xué)等。

圖像衍生教學(xué)法在一定程度上是案例教學(xué)法的重要補充，二者的結(jié)合，不僅可以使案例更生動、形象，而且使知識點通俗易懂，利于知識的具體化、條理化、規(guī)律化及學(xué)習(xí)知識的發(fā)散與斂聚[2]。

二、課程定位與特點

“土地生態(tài)學(xué)”課程教學(xué)與研究的基本目的是為土地利用規(guī)劃中的生態(tài)規(guī)劃、土地利用工程（即對土地合理開發(fā)利用、治理與保護(hù)所實施的綜合工程技術(shù)措施）中生態(tài)保護(hù)和土地質(zhì)量管理提供理論依據(jù)?！巴恋厣鷳B(tài)學(xué)”課程的主要任務(wù)包括：一是應(yīng)用生態(tài)學(xué)原理指導(dǎo)土地開發(fā)、利用、整治、保護(hù)和管理；二是揭示土地利用過程中的生態(tài)學(xué)及其演變規(guī)律。

針對土地資源管理專業(yè)本科生生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)知識不足的特點，筆者將促進(jìn)學(xué)生具備生態(tài)學(xué)思維、掌握生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)理論作為“土地生態(tài)學(xué)”課程的教學(xué)任務(wù)之一。課程學(xué)習(xí)宜采用生動豐富的案例與圖像形式深入淺出地解釋生態(tài)學(xué)現(xiàn)象，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入土地生態(tài)學(xué)的知識領(lǐng)域。這也是在“土地生態(tài)學(xué)”課程中施行案例與圖像衍生教學(xué)法的重要意義所在。

課程體系包括學(xué)科理論基礎(chǔ)與應(yīng)用實踐兩個主體部分，共7個章節(jié)（圖1）。理論基礎(chǔ)部分篩選重要理論，普遍采用圖像衍生教學(xué)法，不僅能夠引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣，夯實學(xué)科理論基礎(chǔ)，而且可以節(jié)約課堂時間。應(yīng)用實踐部分減少常識性理論與描述性程序方法的介紹，重點采用案例教學(xué)法，以典型案例講授土地生態(tài)學(xué)中應(yīng)掌握的關(guān)鍵技能。

圖1 “土地生態(tài)學(xué)”課程安排

三、案例與圖像衍生教學(xué)法設(shè)計

1.教學(xué)法設(shè)計流程

案例與圖像衍生教學(xué)法相結(jié)合在“土地生態(tài)學(xué)”課程中的應(yīng)用目的在于更好地執(zhí)行教學(xué)任務(wù)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生研究能力的提高。在教學(xué)法設(shè)計過程中，教師應(yīng)該注意與主要知識點和關(guān)鍵技能的緊密結(jié)合，在案例和圖像衍生中傳授知識點，并關(guān)注實踐技能中的關(guān)鍵步驟與原理。在案例與圖像衍生教學(xué)法的流程設(shè)計中，提煉主要知識點與歸納關(guān)鍵技能是核心，根據(jù)前沿成果選擇案例與圖像是關(guān)鍵，設(shè)定教學(xué)程序的導(dǎo)語、知識點解析、圖像解釋與衍生、案例的提出與解析是主體，引入互動環(huán)節(jié)是教學(xué)法實施的保障。教學(xué)實施與反饋促使案例更加符合學(xué)生的理解與接受能力，從而不斷完善教學(xué)方法、提高教學(xué)效果（圖2）。

圖2 案例與圖像衍生教學(xué)法設(shè)計流程圖

2.案例教學(xué)法的應(yīng)用

案例教學(xué)法在“土地生態(tài)學(xué)”課程中應(yīng)用主要依循：（1）案例分解與課程知識點緊密結(jié)合。不應(yīng)該就案例談案例，而是要將案例的每個環(huán)節(jié)回歸到課程中的知識點內(nèi)，由典型性到普適性，借由案例夯實學(xué)生的理論基礎(chǔ)與實踐技能。（2）案例選擇具有典型性與代表性。選擇經(jīng)典的經(jīng)過學(xué)術(shù)界公認(rèn)的高水平研究成果作為案例，既可以增加學(xué)生的認(rèn)可度，也可以提供完整的方法架構(gòu)。（3）案例講授需具有引導(dǎo)性。將啟發(fā)式提問、學(xué)生討論與教師講解結(jié)合起來，在案例介紹之初可以向?qū)W生發(fā)問，“如果遇到這種情況，你如何解決？”促進(jìn)學(xué)生思考與討論。

在具體講授過程中，采取“大小案例相結(jié)合、廣博精深互配合”的原則引入案例分析。在理論基礎(chǔ)部分，以覆蓋范圍廣的小案例凸顯理論的普適性，每一個理論每一個知識點都采取一個案例圖像化顯示輔以說明解釋，深化學(xué)生的理解。對于應(yīng)用性強的技能培養(yǎng)環(huán)節(jié)，各選擇一個獨立的研究課題介紹思路、程序、方法與技術(shù)。

3.圖像衍生教學(xué)法的應(yīng)用

圖像衍生教學(xué)法作為案例教學(xué)法的補充，教學(xué)方法設(shè)計理念是從1個知識點、思路或基本技術(shù)流程向外通過圖像延伸與擴(kuò)展，從而激發(fā)學(xué)生舉一反三的能力。選擇圖像并進(jìn)行衍生設(shè)計是其中的關(guān)鍵，根本目的包括：一是幫助學(xué)生理解定律與理論，啟發(fā)學(xué)生根據(jù)圖像進(jìn)行主動思考，調(diào)動學(xué)習(xí)的主動性；二是開拓視野，了解國內(nèi)外前沿研究成果，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。針對這兩項目的，筆者結(jié)合“土地生態(tài)學(xué)”的教學(xué)內(nèi)容，圖像衍生教學(xué)設(shè)定為6類方式（表1）。

表1 圖像衍生在“土地生態(tài)學(xué)”中的應(yīng)用

由表1可見，第1種適用于表征地域特征，描述生態(tài)學(xué)現(xiàn)象的實地照片資料；第2種有助于理解理論的概念模型示意圖，適用于生態(tài)學(xué)與土地生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)理論的講述；第3種有助于理解不同定律間關(guān)系與方法流程的框架示意圖，適用于實踐環(huán)節(jié)關(guān)于技術(shù)方法流程的講述；第4種有助于理解空間分布規(guī)律的地圖，結(jié)合地圖衍生教學(xué)方式引導(dǎo)學(xué)生掌握土地生態(tài)規(guī)律的地域分異規(guī)律；第5種有助于理解理論內(nèi)涵的漫畫，采用形象與靈活的形式講述理論內(nèi)涵，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；第6種有助于了解研究前沿的關(guān)鍵成果圖，在創(chuàng)建研究型大學(xué)與“卓越工程師”培養(yǎng)模式下，學(xué)生研究能力的提高和對前沿成果的把握極為重要，要深入淺出地介紹前沿成果，宜采用形象的圖像方式向?qū)W生介紹當(dāng)前的研究成果。

4.案例教學(xué)法與圖像衍生教學(xué)法的結(jié)合應(yīng)用實例

土地生態(tài)分類是“土地生態(tài)學(xué)”課程中的重要內(nèi)容，在具有較強理論性的同時也需掌握一定的實踐技能。本文以土地生態(tài)分類為例，介紹案例教學(xué)法與圖像衍生教學(xué)法的結(jié)合在土地生態(tài)分類講授中的應(yīng)用。“土地生態(tài)學(xué)”教材中有關(guān)土地生態(tài)分類的內(nèi)容包括概念、研究進(jìn)展、分類原則，以及土地分類和景觀生態(tài)分類的異同點等，學(xué)生難以了解如何進(jìn)行土地生態(tài)分類的學(xué)習(xí)與實踐。針對“難理解、難應(yīng)用”的問題，筆者選擇陳仲新和張新時研究員在毛烏素沙地開展的分類研究作為案例進(jìn)行講解，介紹每個環(huán)節(jié)的技術(shù)方法要點。

（1）確定土地生態(tài)分類目標(biāo)。土地生態(tài)分類的目標(biāo)是圍繞本區(qū)域內(nèi)面臨的生態(tài)環(huán)境問題，從而體現(xiàn)關(guān)鍵生態(tài)過程的差異。選擇案例區(qū)實地照片資料和遙感影像等圖像作為導(dǎo)入，引導(dǎo)學(xué)生思考本區(qū)域的主要生態(tài)環(huán)境問題，學(xué)生普遍表現(xiàn)出興趣與好奇。從而引出毛烏素沙地土地生態(tài)分類的主要目標(biāo)是防沙治沙，以沙地景觀和生態(tài)因子之間的相互作用關(guān)系作為分類依據(jù)。

（2）生態(tài)因子及其作用分析。對生態(tài)因子作用分析的重視是土地生態(tài)分類與土地分類、土地利用現(xiàn)狀分類等分類的最大區(qū)別，通過案例中毛烏素沙地生態(tài)因子與生態(tài)過程的作用分析示意圖引導(dǎo)學(xué)生理解如何確定主導(dǎo)因子，如何分析主導(dǎo)因子與其他生態(tài)因子之間的關(guān)聯(lián)，從而將土地生態(tài)分類的整體性原則與主導(dǎo)性原則滲透在案例中進(jìn)行教學(xué)。

（3）選取分類指標(biāo)。本區(qū)域中的關(guān)鍵生態(tài)過程是水分循環(huán)，水分為主導(dǎo)因子，地貌、基質(zhì)與土壤為影響水分循環(huán)的其他生態(tài)因子。按照生態(tài)因子分析選取各類指標(biāo)，并以框架示意圖的方式顯示，對指標(biāo)因子進(jìn)行推衍，概括出其他研究中可供借鑒的指標(biāo)選擇方法。

（4）運行分類方法。向?qū)W生重點介紹依據(jù)研究區(qū)特點設(shè)定分類思路（自上而下和自下而上兩種類型），按照分類思路選取分類方法。如本案例中由于類型之間的差異性較小，適宜于選擇把整體分解為較為同質(zhì)部分的自上而下分類思路。根據(jù)分類思路選擇不同，設(shè)定定量或定性的方法進(jìn)行等級劃分。了解可進(jìn)行土地生態(tài)分類的技術(shù)方法，如統(tǒng)計分析中的聚類分析方法、遙感圖像解譯法與GIS空間分析法等，結(jié)合其他課程的學(xué)習(xí)進(jìn)行選擇。

（5）分類命名與圖像化顯示。筆者以案例中的分類示意表與示意圖作為參考，說明分類命名與圖像化顯示對于土地分類的重要意義。首先需要采用整體性原則結(jié)合主導(dǎo)因子進(jìn)行類型命名，如在本案例中土地生態(tài)分類側(cè)重基質(zhì)和土壤對各種類型的發(fā)生學(xué)意義，因此選擇基質(zhì)類型劃分為梁地和灘地，根據(jù)基質(zhì)上層是否覆沙進(jìn)行二級命名，并衍生為圖形顯示。

三、結(jié)語

土地生態(tài)學(xué)作為土地科學(xué)體系中的基礎(chǔ)學(xué)科，為土地評價、土地利用規(guī)劃、土地整治、土地復(fù)墾與土地利用工程提供理論基礎(chǔ)與技術(shù)方法。我校面向土地科學(xué)技術(shù)學(xué)院本科生開設(shè)“土地生態(tài)學(xué)”課程，旨在培養(yǎng)學(xué)生的生態(tài)學(xué)思維以及掌握土地生態(tài)學(xué)的基本技能，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力與應(yīng)用能力的提高。在課程實踐中，總結(jié)構(gòu)建了基于案例與圖像衍生的土地生態(tài)學(xué)教學(xué)方法，圍繞“土地生態(tài)學(xué)”的主要知識點和關(guān)鍵技能進(jìn)行教學(xué)方法設(shè)定，關(guān)注對本科生研究能力與創(chuàng)新能力的提高，取得良好的教學(xué)效果，旨在為“卓越計劃”與研究型大學(xué)建設(shè)添磚加瓦。

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App lication of Case Teaching and Image Derivative M ethod in the Course of Land Ecology

XIE M iao-m iao, ZHANG Jian-jun, FU Mei-chen, ZHAO Zhong-qiu
China University of Geosciences, Beijing 100083, China

Land ecology is a foundation course for college students of land resources management and relative majors, and the teaching target is ecological thinking and practical skills in land ecology. With the scientific disciplines of land science and characteristics of students, this paper builds a teaching method w ith case teaching and image derivative. The teaching method is designed w ith selection of cases, program design, implement, and feedback. Cases and images are selected from frontier research teaching around key know ledge points and application skills. This paper discusses on the design principles and the main content based on the course arrangement of land ecology.

land ecology; case teaching method; image derivative method; land science

G642

A

1006-9372 （2012）03-0095-04

2012-04-15；

2012-06-01。

北京市特色專業(yè)建設(shè)項目（5190026502）、教育部特色專業(yè)建設(shè)項目（TS11214）。

謝苗苗，女，副教授，主要從事土地生態(tài)學(xué)與環(huán)境影響評價的教學(xué)和研究工作。