基于實訓(xùn)提升數(shù)量生態(tài)學(xué)教學(xué)效果

劉衛(wèi)國

關(guān)鍵詞 數(shù)量生態(tài)學(xué) 教學(xué)改革

中圖分類號：G424 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2019.10.063

Abstract Quantitative ecology is an applied course which combines mathematics and statistics. In the past， the course of ecology mainly focused on theoretical teaching and involved in the composition， structure and interaction mechanism of various ecosystems， which is far from the solution of practical problems. Quantitative ecology is the analysis and explanation of action between specific biological communities. Traditional teaching only takes the form of teaching， which makes quantitative ecology difficult to achieve the desired understanding effect. According to the characteristics of this course， this paper， from the practical teaching of designing practical problems， reveals how to combine the effective analytical methods of quantitative ecology with practical teaching， and improve the teaching of quantitative ecology.

Keywords quantitative ecology; teaching reform

上世紀(jì)，生態(tài)學(xué)多以植被數(shù)量特征而采用描述性術(shù)語，經(jīng)國內(nèi)外眾多學(xué)者努力共同推動了該學(xué)科的發(fā)展，生態(tài)學(xué)的數(shù)量分析以開始利用多定量指標(biāo)，其中的核心是對植被特征的定量分析方法;在當(dāng)前，發(fā)展數(shù)量生態(tài)學(xué)必然要和生態(tài)學(xué)云數(shù)據(jù)的分析技術(shù)的緊密結(jié)合。

自上世紀(jì)50年代大量學(xué)者已開拓植被數(shù)量分析，也開啟了植被數(shù)量生態(tài)學(xué)。盡管以往文獻(xiàn)鮮有涉及到植被的定量描述。隨著數(shù)學(xué)、物理及化學(xué)在生態(tài)學(xué)中深入交叉結(jié)合，以及在計算機(jī)等分析技術(shù)的快速延伸發(fā)展，數(shù)量分析迅猛成為生態(tài)學(xué)研究的核心地位。涉及植被統(tǒng)計分類和排序的文獻(xiàn)大量涌現(xiàn)，可知，數(shù)量分析已是當(dāng)代生態(tài)學(xué)研究的熱點思路和必要的手段之一，數(shù)量生態(tài)學(xué)課程也演變?yōu)楠毦咛厥獾慕y(tǒng)計分析課程。

1 實訓(xùn)與理論結(jié)合

以往教學(xué)是重理論、輕實訓(xùn)、單一理論的教學(xué)難以順應(yīng)當(dāng)代教學(xué)的需要。而實訓(xùn)是在抓緊課程基本理論的基礎(chǔ)上，緊密將課程理論應(yīng)用到解決具體問題上，是與實踐密切結(jié)合的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，采用課程分析理論與實驗/野外實訓(xùn)融會貫通的方式，以培養(yǎng)學(xué)生數(shù)據(jù)分析的能力，提高學(xué)生解決具體問題和提升該課程的教學(xué)效果，實訓(xùn)環(huán)節(jié)的增強(qiáng)教學(xué)是學(xué)生親身體驗、處理解決、分析思考的學(xué)習(xí)方式，是多種能力有效培養(yǎng)地結(jié)合方式。[1]

以群落生態(tài)學(xué)的植物數(shù)量特征及生物統(tǒng)計學(xué)方法為依托，結(jié)合生態(tài)學(xué)的前沿和數(shù)理統(tǒng)計之優(yōu)勢，對不同尺度上群落生態(tài)學(xué)表征的數(shù)量變化規(guī)律進(jìn)行分析探索，以揭示各尺度上的生態(tài)數(shù)量特征規(guī)律與多環(huán)境因子間的關(guān)系。該課程在生態(tài)學(xué)、環(huán)境科學(xué)專業(yè)領(lǐng)域已是核心課程，為該專業(yè)本科學(xué)生進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)，從事生態(tài)環(huán)境專業(yè)事務(wù)工作夯實堅實的數(shù)理分析及解決實際問題的基礎(chǔ)。作為一門解決具體問題的課程，授課與具體實驗和野外實訓(xùn)結(jié)合是提高數(shù)量生態(tài)學(xué)的教學(xué)質(zhì)量所必需的，改革教學(xué)方式也是十分的必要。

通過增加實訓(xùn)的各環(huán)節(jié)，可有效將學(xué)生學(xué)習(xí)掌握的理論知識消化理解，又可對具體實訓(xùn)鍛煉加以有機(jī)結(jié)合為一個整體，可切實有效地理解與靈活運用數(shù)量生態(tài)學(xué)的實際解決生態(tài)問題的科學(xué)意義，同時也使學(xué)生最大限度地激發(fā)出學(xué)習(xí)的氛圍和熱情。另外，教師仍要不斷重視教學(xué)環(huán)節(jié)的重點內(nèi)容，并要多結(jié)合實訓(xùn)內(nèi)容加以分析講解、實訓(xùn)結(jié)合教學(xué)。利用以發(fā)表的具體生態(tài)學(xué)研究案例分析，讓學(xué)生在已有的知識背景下靈活學(xué)習(xí)教學(xué)內(nèi)容，體現(xiàn)有效教學(xué)。

2 提升效果

以往傳統(tǒng)的教學(xué)中，教師多以講授為主，通過板書或講授課程的理論及現(xiàn)象等輸入方式給學(xué)生，也會利用板書進(jìn)行實例分析，而數(shù)量生態(tài)學(xué)多涉及實際應(yīng)用科學(xué)機(jī)理，課時的有限下僅靠教師講授難以將該課程的核心內(nèi)容，分析-解決-揭示機(jī)理有效科學(xué)地傳授給學(xué)生。

當(dāng)前，實訓(xùn)是技術(shù)教育教學(xué)發(fā)展的必然趨勢，是理論實際問題結(jié)合實訓(xùn)分析在教學(xué)領(lǐng)域中出現(xiàn)的新的教學(xué)方式。它使用野外-實驗、軟件、分析方法等有效展現(xiàn)科學(xué)的教學(xué)，即將學(xué)生的自發(fā)性、設(shè)計及分析法進(jìn)行全方位地調(diào)動，增加解決問題的信息量，提升傳輸、吸收與消化理解的效率。通過在野外或室內(nèi)，設(shè)計污染、脅迫及其它環(huán)境因素的生態(tài)學(xué)實訓(xùn)案例進(jìn)行剖析，將該課程中的數(shù)據(jù)分析與理論實訓(xùn)、分析與揭示問題等有效結(jié)合，使該課程內(nèi)容更體現(xiàn)現(xiàn)實生態(tài)環(huán)境的問題上，學(xué)生易掌握接受。但在有效的課時上，不能過多設(shè)計實訓(xùn)內(nèi)容，使學(xué)生完全被實訓(xùn)所束縛，全然不顧實訓(xùn)數(shù)據(jù)分析的消化接受，這樣的實訓(xùn)雖然現(xiàn)實，但缺乏深入理解其中的機(jī)理。每次實訓(xùn)教學(xué)，應(yīng)提前將實訓(xùn)設(shè)計內(nèi)容羅列，讓學(xué)生提前進(jìn)行構(gòu)思理解設(shè)計，對實訓(xùn)內(nèi)容的重點清晰明了，結(jié)合現(xiàn)實中存在的已有生態(tài)環(huán)境問題，進(jìn)行重點講授數(shù)據(jù)的數(shù)量分析。在授課時，根據(jù)課程的主、次線及重點內(nèi)容，安排實訓(xùn)的適宜內(nèi)容，在各實訓(xùn)教學(xué)時，要多結(jié)合現(xiàn)實具體問題進(jìn)行分析與解決，并要延伸到其它生態(tài)環(huán)境問題如何得以檢驗。最大程度地發(fā)揮實訓(xùn)所涉及的統(tǒng)計方法及其代表性的功能，以此讓所有學(xué)生掌握最佳效果。

此外，數(shù)量生態(tài)學(xué)的分析方法有代表性，結(jié)合其它統(tǒng)計分析教材作為參考，同時大量參考高水平的學(xué)術(shù)期刊，如Method Ecology、生態(tài)學(xué)報、應(yīng)用生態(tài)學(xué)報等國內(nèi)外刊物，以獲取有關(guān)現(xiàn)實生態(tài)學(xué)的實際問題;將已發(fā)表的科學(xué)論文資料與數(shù)量統(tǒng)計分析有效整合等科學(xué)而合理地進(jìn)行授道解惑，讓學(xué)生通過現(xiàn)實實訓(xùn)獲取揭示問題的規(guī)律性的代表方法，并提升教學(xué)效果的科學(xué)途徑。

由此可知，只有當(dāng)熟知了數(shù)量生態(tài)學(xué)的趨勢發(fā)展，掌握了最新數(shù)量分析統(tǒng)計方法，才能更豐富地講授內(nèi)容，增加教學(xué)實訓(xùn)中的信息量，才可能演變?yōu)榫氛n程，老師成長為精品教師，最大程度的激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

3 科學(xué)測評

由于數(shù)量生態(tài)學(xué)是解決并分析生物與環(huán)境間存在的科學(xué)規(guī)律及生態(tài)問題。在具體教學(xué)講授中，應(yīng)注重解析及揭示生態(tài)問題存在的規(guī)律性，在期末考核時，也靈活采用相應(yīng)的多考核測評方式，既有效促進(jìn)學(xué)習(xí)熱情，又讓學(xué)生對該課程的主要內(nèi)容進(jìn)行良好地掌握和運用。

期末測評可由筆試、實訓(xùn)分析和數(shù)量分析的課外延伸等多種形式，對所涉及的考核內(nèi)容進(jìn)行比例賦值測評。通過筆試考核學(xué)生對本課程基本知識理論的掌握;結(jié)合實訓(xùn)內(nèi)容考核學(xué)生對數(shù)量生態(tài)學(xué)中代表性分析理論的理解和靈活運用;通過文獻(xiàn)的延伸考核學(xué)生對后期處理、分析、解決和獨立完成思考的綜合測評，以及其它內(nèi)容多形式測評。這突出了本課程的運用性、設(shè)計性和延伸性，重點考核學(xué)生如何分析、思考和解決涉及實訓(xùn)中的問題以及外延的專業(yè)科學(xué)問題，體現(xiàn)了既要客觀講授方法理論與解決揭示科學(xué)問題的規(guī)律內(nèi)容，還反映當(dāng)前生態(tài)學(xué)研究分析及靈活運用方法的熱點。

該課程的實訓(xùn)內(nèi)容分析報告一般1-2項，并結(jié)合分組給出總結(jié)性小節(jié)。涉及生態(tài)環(huán)境問題要靈活，讓學(xué)生自主選取感興趣生態(tài)環(huán)境現(xiàn)實問題，通過教師及小組評議給出科學(xué)性和可行性，例如水分對植物適應(yīng)對策的分子生態(tài)學(xué)機(jī)理、全球變暖對區(qū)域生態(tài)環(huán)境污染的問題等方面進(jìn)行篩選和設(shè)計，或通過已發(fā)表的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)資料進(jìn)行再現(xiàn)性分析揭示，對可激發(fā)學(xué)生熱情的生態(tài)環(huán)境問題進(jìn)行深入思考，結(jié)合數(shù)據(jù)多渠道查詢進(jìn)行數(shù)據(jù)前期的整理和分析，闡述對問題的見解和觀點，最大程度地提高學(xué)生對生態(tài)環(huán)境問題的分析探索能力，并靈活延伸問題的拓新能力。通過網(wǎng)絡(luò)、多媒體匯報、小論文等方式提交均可。

外延是對已理解和掌握的知識進(jìn)行靈活運用的評價，可經(jīng)小組討論交流外延內(nèi)容范圍、專項問題的設(shè)置、小組介紹實訓(xùn)的經(jīng)驗、對外延問題展開討論，既增加了延伸的范圍，又拓寬對延伸問題的處理能力，使該教學(xué)課程成為學(xué)生自發(fā)創(chuàng)作、實用性、延伸性和邏輯性的素質(zhì)教育。經(jīng)多形式測評，即考核了學(xué)生對該課程數(shù)量分析能力的掌握程度、揭示專項問題能力、科研思維的培養(yǎng)和創(chuàng)新能力的鍛煉和數(shù)量統(tǒng)計分析的能力。

4 實訓(xùn)提高認(rèn)識

數(shù)量生態(tài)學(xué)是科學(xué)工作者對海量數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計、揭示規(guī)律的一門課程，融匯生態(tài)環(huán)境學(xué)、統(tǒng)計學(xué)和計算機(jī)等學(xué)科知識的交互綜合運用，既要增強(qiáng)野外/實驗實訓(xùn)的拓展，也要培養(yǎng)對數(shù)據(jù)分析理解及探索揭示問題的機(jī)理。借助軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析的功能，將毫無規(guī)律的大數(shù)據(jù)中，經(jīng)過多次數(shù)量統(tǒng)計分析及分類組合，揭示物種、群落和植被與環(huán)境之間的內(nèi)在聯(lián)系，更準(zhǔn)確的揭示自然界表征的規(guī)律。[2]

利用野外/實驗實訓(xùn)進(jìn)行統(tǒng)計分析，可利用的統(tǒng)計軟件，如R語言、SAS、CANOCO等，拓展對生態(tài)問題的數(shù)量實訓(xùn)分析。同時加強(qiáng)互動交流，結(jié)合答疑解惑，促進(jìn)對生態(tài)環(huán)境學(xué)問題的規(guī)律探索，讓學(xué)生在現(xiàn)實問題中進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，科學(xué)揭示生態(tài)環(huán)境表征的內(nèi)在規(guī)律，使學(xué)生在當(dāng)前大數(shù)據(jù)背景下，在實訓(xùn)中建立自尊、樹立自信、增強(qiáng)信念，引導(dǎo)學(xué)生展開合作、分析探究問題、提升自身對數(shù)據(jù)分析的能力，優(yōu)化實訓(xùn)的環(huán)境，讓學(xué)生掌握如何運用統(tǒng)計分析方法進(jìn)行探索、激發(fā)其主動性和創(chuàng)造性，培養(yǎng)學(xué)生主體意識。

總之，大數(shù)據(jù)信息化時代及全球變化背景下，將數(shù)量生態(tài)學(xué)課程應(yīng)從課內(nèi)、課外實訓(xùn)方面有機(jī)結(jié)合施教，是讓教師自覺更高要求自我，提升教學(xué)效果，推進(jìn)多形式教學(xué)改革，是數(shù)量生態(tài)學(xué)課教改的發(fā)展之路。在教學(xué)過程，時刻牢記實訓(xùn)引導(dǎo)而不是主導(dǎo)講授的方式，在教學(xué)過程中努力培養(yǎng)學(xué)生實訓(xùn)的興趣，利用野外/實驗實訓(xùn)提升學(xué)生的靈活運用統(tǒng)計分析、善于思考問題、積極探索生態(tài)學(xué)的內(nèi)在規(guī)律性。將學(xué)生被動性變?yōu)橹鲃有?，由書匠性人才轉(zhuǎn)變?yōu)閯?chuàng)新思考的人才。

參考文獻(xiàn)

[1] 唐名淑.關(guān)于生命教育的生態(tài)學(xué)思考[J].教學(xué)與管理，2011.33：9-11.

[2] 張金屯.數(shù)量生態(tài)學(xué)[M].科學(xué)出版社，2017.