周志勇 侯繼華 張春雨 康峰峰
(北京林業(yè)大學(xué)林學(xué)院,北京 100083)
2012年“互聯(lián)網(wǎng)+”的理念在我國(guó)社會(huì)悄然興起;2015年《關(guān)于以“互聯(lián)網(wǎng)+”為驅(qū)動(dòng),推進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)創(chuàng)新發(fā)展的建議》兩會(huì)議案誕生,同年7月,國(guó)務(wù)院又頒布了《關(guān)于積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)的指導(dǎo)意見(jiàn)》,并提出到2025年建成較為完善的“互聯(lián)網(wǎng)+”產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系[1]?!盎ヂ?lián)網(wǎng)+”就是互聯(lián)網(wǎng)+各行各業(yè),但又不是簡(jiǎn)單的相加,而是通過(guò)跨界整合各種社會(huì)資源實(shí)現(xiàn)1+1>2的效果。近年來(lái),隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展,“互聯(lián)網(wǎng)+”已成為新世紀(jì)我國(guó)社會(huì)綜合實(shí)力增長(zhǎng)的新引擎。
目前,基于“互聯(lián)網(wǎng)+”背景,許多高校在課程教學(xué)實(shí)踐中積極引入云計(jì)算、VR(虛擬現(xiàn)實(shí))、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)手段,教師開(kāi)始用互聯(lián)網(wǎng)思維去分析教學(xué)過(guò)程中遇到的各種問(wèn)題[2]?!盎ヂ?lián)網(wǎng)+”不僅推動(dòng)了教育理念的革新、教育資源的共享,也驅(qū)動(dòng)了教育方法的變革,產(chǎn)生了慕課、微課、翻轉(zhuǎn)課堂和雨課堂等一系列新的教學(xué)形式,對(duì)傳統(tǒng)的教學(xué)方法產(chǎn)生了極大的沖擊。而對(duì)于一些受眾面相對(duì)狹窄的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程,如農(nóng)林業(yè)院校中的“森林生態(tài)學(xué)”,如何應(yīng)對(duì)“互聯(lián)網(wǎng)+”帶來(lái)的挑戰(zhàn),是任課教師急需解決的問(wèn)題。
森林生態(tài)學(xué)是研究森林群落與環(huán)境及其相互關(guān)系的科學(xué),在學(xué)科劃分上是生態(tài)學(xué)科下屬的二級(jí)學(xué)科?!吧稚鷳B(tài)學(xué)”是北京林業(yè)大學(xué)林學(xué)專(zhuān)業(yè)本科生必修的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課,通過(guò)學(xué)習(xí)該課程,讓學(xué)生掌握森林生態(tài)學(xué)領(lǐng)域的基本概念和理論,學(xué)會(huì)用生態(tài)學(xué)的觀點(diǎn)分析森林群落的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程。該課程最初采用的教材沿承了前蘇聯(lián)的《森林學(xué)》[3],現(xiàn)在使用的教材是由李俊清教授主編的《森林生態(tài)學(xué)》(第三版)[4],它的知識(shí)體系是參照歐美經(jīng)典生態(tài)學(xué)理論進(jìn)行架構(gòu)的。“森林生態(tài)學(xué)”課程開(kāi)課時(shí)間為大二上學(xué)期,課堂講授為48學(xué)時(shí),其中2學(xué)時(shí)介紹森林生態(tài)學(xué)的誕生歷程及其發(fā)展趨勢(shì),2學(xué)時(shí)以專(zhuān)題講座的形式介紹國(guó)內(nèi)外生態(tài)學(xué)的最新研究進(jìn)展,余下的學(xué)時(shí)則按生態(tài)學(xué)的組織層次,分別介紹生物與環(huán)境、森林種群生態(tài)學(xué)、森林群落生態(tài)學(xué)、森林生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)等內(nèi)容。與課堂學(xué)習(xí)相對(duì)應(yīng)的實(shí)踐訓(xùn)練則與其他相關(guān)專(zhuān)業(yè)課程如“植物學(xué)”“森林經(jīng)理”“森林有害生物控制”等一起并入綜合大實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)[5]。
“森林生態(tài)學(xué)”課程經(jīng)過(guò)50余年的建設(shè)和發(fā)展[6],已經(jīng)形成了相對(duì)穩(wěn)定的理論知識(shí)體系。在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間里,后人也只是在其基本理論框架內(nèi),針對(duì)某些熱點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行深入研究,鮮有重大理論的突破。同時(shí),由于森林生態(tài)學(xué)領(lǐng)域的研究需要較長(zhǎng)的周期,即使有了新的成果,也很難及時(shí)地納入教材,這就造成了課程教材內(nèi)容滯后于實(shí)際科研的進(jìn)展。
改革教學(xué)方法和手段,提升教學(xué)效果一直是高校教學(xué)改革的重要內(nèi)容。雖然目前多媒體教學(xué)已在各高校中普及,但在具體的教學(xué)活動(dòng)中,多媒體也只是用來(lái)進(jìn)行教學(xué)課件的展示,偶爾配以短視頻播放,在大部分教學(xué)時(shí)間里還是以教師的口頭講述為主。這種“你說(shuō)我聽(tīng)”式的傳統(tǒng)教學(xué)方法已無(wú)法引起學(xué)生的聽(tīng)課興趣,尤其是教師在進(jìn)行專(zhuān)業(yè)理論講授時(shí),課堂氣氛就越發(fā)顯得沉悶無(wú)趣。
在傳統(tǒng)的課堂教學(xué)活動(dòng)中,教師仍占據(jù)主體地位,課堂教學(xué)仍以教師對(duì)理論知識(shí)的闡釋為主,教師牢牢把握著課程的進(jìn)度。即使其間會(huì)有互動(dòng)環(huán)節(jié),也往往以教師針對(duì)某一問(wèn)題以點(diǎn)名提問(wèn)的形式進(jìn)行,如此生硬的問(wèn)答式互動(dòng),難以激發(fā)學(xué)生的探究熱情。
“森林生態(tài)學(xué)”課程考核采取以期末試卷考試為主的方式,雖然把期末考試成績(jī)和平時(shí)成績(jī)?cè)O(shè)置為7:3的比例,但由于平時(shí)考核主要側(cè)重于課堂考勤,所以學(xué)生平時(shí)的學(xué)習(xí)效果很難在期末成績(jī)上反映出來(lái)。期末試卷考核的是學(xué)生對(duì)知識(shí)的再現(xiàn)能力,無(wú)法體現(xiàn)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的運(yùn)用能力。
在“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代,學(xué)生對(duì)知識(shí)的獲取和教師對(duì)知識(shí)的傳授不再局限于教材和課堂,互聯(lián)網(wǎng)和通訊技術(shù)的快速發(fā)展為廣大學(xué)習(xí)者提供了豐富的教育資源和平臺(tái)。被稱(chēng)作“網(wǎng)絡(luò)原住民”[7]的2000年后出生的大學(xué)生,他們?cè)诔砷L(zhǎng)過(guò)程中見(jiàn)證了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的逐步升級(jí)和信息化產(chǎn)品的更新?lián)Q代,所以他們對(duì)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和信息資源具有靈敏的嗅覺(jué)和探知能力。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),他們能夠快速準(zhǔn)確地攫取新知識(shí),這就對(duì)教師傳統(tǒng)的“傳道、授業(yè)、解惑”的權(quán)威角色提出了挑戰(zhàn)。所以,在“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下,大學(xué)教育需要對(duì)課程教學(xué)進(jìn)行全方位的變革,只有這樣才能承擔(dān)起為社會(huì)培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重大使命。
傳統(tǒng)的“森林生態(tài)學(xué)”課程使用的教材內(nèi)容已經(jīng)滯后于學(xué)科的實(shí)際發(fā)展,教材缺少對(duì)熱點(diǎn)科學(xué)問(wèn)題及學(xué)科研究最新進(jìn)展的介紹。針對(duì)此問(wèn)題,筆者以“森林生態(tài)學(xué)”課程教材的基本理論為導(dǎo)向,借助互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái),廣泛搜集與學(xué)科有關(guān)的最新案例,形象闡述最新案例所蘊(yùn)含的生態(tài)學(xué)理論的內(nèi)涵。這些案例既可以來(lái)自《Science》《Nature》《Ecology》等國(guó)際一流期刊的學(xué)術(shù)文章,也可以是國(guó)際知名機(jī)構(gòu)如聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì)發(fā)布的評(píng)估報(bào)告,或者是針對(duì)某些最新的科學(xué)問(wèn)題拍攝的視頻資料。有了這些網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)資料的支撐,“森林生態(tài)學(xué)”課程的教學(xué)內(nèi)容變得更加豐富、充實(shí)且緊跟學(xué)科的最新進(jìn)展,既提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,又開(kāi)拓了學(xué)生的專(zhuān)業(yè)視野。
例如,筆者在講授森林物質(zhì)環(huán)境中大氣環(huán)境變化的章節(jié)時(shí),教材主要介紹的是大氣中溫室氣體含量的變化,如果僅僅按照教材對(duì)大氣的化學(xué)成分或氣體組成按部就班地進(jìn)行介紹,很難激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,因?yàn)檫@些知識(shí)點(diǎn)在他們中學(xué)時(shí)就有所接觸,同時(shí)由于這類(lèi)問(wèn)題的社會(huì)關(guān)注度比較高,他們也很容易從網(wǎng)絡(luò)、電視、報(bào)刊以及自媒體等多種渠道獲得相關(guān)信息?;诖?,筆者就在課堂之外多下功夫,針對(duì)具體的知識(shí)點(diǎn),查找有關(guān)氣候變暖對(duì)溫室氣體排放的影響。首先從“優(yōu)酷”“愛(ài)奇藝”等網(wǎng)站上下載了有關(guān)氣溫升高后高緯度永久凍土和北極冰川融化時(shí)甲烷排放增多的視頻資料,在課堂上讓學(xué)生觀看,分析這兩種氣體溫室效應(yīng)的差異,這樣學(xué)生對(duì)大氣組成的變化對(duì)氣候產(chǎn)生的影響就會(huì)有了直觀、清晰的認(rèn)知。然后,筆者又輔以2018年秋季聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì)發(fā)布的《全球1.5℃增暖》特別報(bào)告,以佐證地球正在經(jīng)歷全球變暖的過(guò)程,這已是個(gè)不爭(zhēng)的事實(shí)。
為了讓學(xué)生能以全新的視角學(xué)習(xí)“森林生態(tài)學(xué)”課程知識(shí),課程教學(xué)內(nèi)容還要與社會(huì)實(shí)際相結(jié)合,用當(dāng)前社會(huì)的時(shí)事性案例來(lái)解析“森林生態(tài)學(xué)”的知識(shí)點(diǎn)。例如引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)森林環(huán)境的公益性、森林生態(tài)系統(tǒng)對(duì)大氣和水的調(diào)控作用,來(lái)講授為什么“綠水青山就是金山銀山”,使課程教學(xué)內(nèi)容更具有時(shí)代感。
傳統(tǒng)的“森林生態(tài)學(xué)”課程教學(xué)是由一位教師在48個(gè)學(xué)時(shí)內(nèi)講授完所有的課程內(nèi)容,而任課教師的研究方向只局限在較為固定的知識(shí)領(lǐng)域,且教學(xué)形式單一,這樣的教學(xué)難以滿(mǎn)足現(xiàn)階段學(xué)生“個(gè)性化學(xué)習(xí)”的需求。所以,在“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下,各高??梢圆扇?gòu)建教學(xué)共同體的方式,來(lái)應(yīng)對(duì)學(xué)生“個(gè)性化學(xué)習(xí)”的需求。
開(kāi)放與包容的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)弱化了高校與社會(huì)、高校與高校以及不同行業(yè)間的壁壘,可以把各行各業(yè)的力量緊密聯(lián)系起來(lái),為教學(xué)共同體的構(gòu)建創(chuàng)造了條件。例如,同一所高校相關(guān)學(xué)科的教師可以組織成為一個(gè)教學(xué)共同體,由不同的教師分章節(jié)承擔(dān)授課任務(wù)。以北京林業(yè)大學(xué)生態(tài)學(xué)科為例,該學(xué)科目前有專(zhuān)職教師24人,分屬于森林生態(tài)、生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)營(yíng)與管理、生物多樣性保護(hù)與恢復(fù)3個(gè)二級(jí)學(xué)科,教師們具有全球變化、生物入侵、森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)等不同的研究方向。在進(jìn)行教學(xué)任務(wù)分配時(shí),學(xué)院根據(jù)每位教師的研究方向進(jìn)行教學(xué)分配:從事生物多樣性保護(hù)研究的教師可以講授生態(tài)廊道的建設(shè)和作用,從事生物入侵研究的教師可以講解種群動(dòng)態(tài)和種間的相互作用,從事分子生態(tài)學(xué)研究的教師可以講授物種的遺傳與進(jìn)化等。這樣既可以提高課堂教學(xué)內(nèi)容的深度,也可以讓學(xué)生體驗(yàn)不同教師的教學(xué)風(fēng)格,滿(mǎn)足不同學(xué)生的個(gè)性化需求。
同時(shí),教學(xué)共同體的構(gòu)建不僅突破了學(xué)院、學(xué)校的界限,而且還可以借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)把國(guó)內(nèi)從事森林生態(tài)學(xué)研究的相關(guān)單位的專(zhuān)家聯(lián)系起來(lái),組建一個(gè)大的教學(xué)共同體,既可以極大豐富課程的教學(xué)資源,還能增強(qiáng)課程教學(xué)的師資力量。
互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)催生了慕課、微課、雨課堂和翻轉(zhuǎn)課堂等一系列新的教學(xué)形式[8],模糊了教與學(xué)的界限,也激發(fā)了我國(guó)教育界對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)方式進(jìn)行改革的熱情。慕課是massive open online courses的音譯,意為大規(guī)模在線開(kāi)放課程。慕課一經(jīng)出現(xiàn),即刻受到世界各大高校的重視,紛紛推出各自的在線開(kāi)放課程。比較知名的有斯坦福大學(xué)的Udacity和Coursera、麻省理工學(xué)院的edX、清華大學(xué)的“學(xué)堂在線”等,目前在線開(kāi)放課程已經(jīng)發(fā)展到慕課4.0階段[9]。慕課的引入對(duì)我國(guó)教育資源配置、教學(xué)形式以及教師素質(zhì)提升等都帶來(lái)了促進(jìn)的作用。
例如,教師針對(duì)某一知識(shí)點(diǎn)作的一個(gè)10分鐘左右的微課以及“先學(xué)后教”代替?zhèn)鹘y(tǒng)的“先教后學(xué)”的翻轉(zhuǎn)課堂等,都顛覆了知識(shí)的傳授方式和學(xué)生對(duì)知識(shí)的內(nèi)化過(guò)程[10]。以“森林生態(tài)學(xué)”課程教學(xué)為例,教材的前幾章是有關(guān)能量環(huán)境、物質(zhì)環(huán)境的知識(shí)點(diǎn),因?yàn)椴簧婕吧願(yuàn)W的生態(tài)學(xué)機(jī)理,學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)毫無(wú)壓力。對(duì)這部分內(nèi)容,就可以讓學(xué)生充分利用慕課資源,在課下完成相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí),之后在課堂上根據(jù)擬定的科學(xué)問(wèn)題,開(kāi)展小組討論,每個(gè)學(xué)生都要積極發(fā)表個(gè)人觀點(diǎn),教師只充當(dāng)課堂教學(xué)的引導(dǎo)者和組織者,學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主導(dǎo)者。而在講授有關(guān)種群動(dòng)態(tài)模型以及種間競(jìng)爭(zhēng)模型時(shí),由于涉及復(fù)雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)公式和生態(tài)學(xué)理論,這就需要教師發(fā)揮課堂的主體講授作用,師生面對(duì)面?zhèn)魇谥R(shí)所烘托的課堂氣氛是在慕課學(xué)習(xí)中所感受不到的;在講授有關(guān)森林群落的演替內(nèi)容時(shí),既要涉及環(huán)境的演變,也要涉及種群間的相互作用,僅憑PPT圖片展示和教師的文字描述是難以向?qū)W生解釋清楚其內(nèi)部驅(qū)動(dòng)力機(jī)理的,這時(shí)教師可借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(VR),利用計(jì)算仿真系統(tǒng),模擬群落演替的過(guò)程,讓學(xué)生在三維動(dòng)態(tài)視景中直觀體驗(yàn)森林群落的變化與環(huán)境的相互作用。這種教學(xué)方式打破了傳統(tǒng)課堂教學(xué)的沉悶,極大激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。
如同在沙灘上行走會(huì)留下腳印一樣,學(xué)生注冊(cè)成為網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)用戶(hù)后,每次登陸教學(xué)資源平臺(tái)就會(huì)在網(wǎng)絡(luò)空間中留下其學(xué)習(xí)的軌跡,如開(kāi)始和結(jié)束學(xué)習(xí)的時(shí)間、學(xué)習(xí)過(guò)程的時(shí)長(zhǎng)等。而教師可以利用不同分析系統(tǒng),如android自帶的httpclient程序以及通過(guò)ajax來(lái)獲取html頁(yè)面的訪問(wèn)數(shù)據(jù)等,分析學(xué)生學(xué)習(xí)的基本情況,這樣任課教師可以及時(shí)了解每一位學(xué)生平時(shí)的學(xué)習(xí)情況,并對(duì)其進(jìn)行有針對(duì)性的指導(dǎo)。
除了后臺(tái)數(shù)據(jù)追蹤,教師還可以通過(guò)微信群、QQ群等及時(shí)關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度,并針對(duì)具體的知識(shí)點(diǎn)設(shè)定相關(guān)探索問(wèn)題,讓大家在課后通過(guò)交流群進(jìn)行搶答。對(duì)那些積極參與的學(xué)生教師會(huì)適時(shí)給予表?yè)P(yáng),讓學(xué)生感受到即使是在課后進(jìn)行相關(guān)知識(shí)的自主學(xué)習(xí),教師也是時(shí)刻陪伴在身邊,這樣能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,提高學(xué)習(xí)效率。
筆者在2018至2019學(xué)年第一學(xué)期承擔(dān)了林學(xué)專(zhuān)業(yè)2017級(jí)(1)班和(2)班的“森林生態(tài)學(xué)”課程教學(xué)任務(wù),并基于“互聯(lián)網(wǎng)+”背景,針對(duì)生物與環(huán)境一章的內(nèi)容,嘗試了翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)方法。
筆者首先將學(xué)生分為12~15個(gè)小組,在課后準(zhǔn)備相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的講解資料,之后由每個(gè)小組推薦1~2位學(xué)生在課上對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行講解。為保證課程教學(xué)進(jìn)度,每次課上進(jìn)行講解的學(xué)生不超過(guò)5位。最后,由教師對(duì)每位學(xué)生的講解進(jìn)行評(píng)價(jià)和總結(jié)。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方法的實(shí)施,凸顯了學(xué)生的主體地位,教師只是起到了引領(lǐng)作用,極大提高了學(xué)生參與教學(xué)的積極性。在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中,共有47位學(xué)生主動(dòng)上臺(tái)介紹了他們對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的認(rèn)知,參與人數(shù)達(dá)到了總?cè)藬?shù)的75%,學(xué)生對(duì)識(shí)點(diǎn)的認(rèn)知深度和講解資料的豐富程度都達(dá)到了專(zhuān)業(yè)化的水準(zhǔn),課堂學(xué)習(xí)由“被動(dòng)接受”轉(zhuǎn)化為“主動(dòng)探索”。
課程教學(xué)改革后,學(xué)生可以在課后通過(guò)“學(xué)堂在線”“Udacity”“Coursera”和“edX”等網(wǎng)絡(luò)課堂對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行自主學(xué)習(xí),并借助學(xué)校教務(wù)處的教學(xué)平臺(tái)、班級(jí)微信群、QQ群等多種渠道進(jìn)行集體討論和交流,針對(duì)熱點(diǎn)問(wèn)題或某一知識(shí)點(diǎn),如“最小因子定律”和“耐性定律”的異同等展開(kāi)辯論,最后教師帶領(lǐng)大家對(duì)該知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行歸納總結(jié),并輔之以在線問(wèn)答和師生間“一對(duì)一”的交流,及時(shí)解答學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中遇到的問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)了對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)全過(guò)程的監(jiān)督。
課程教學(xué)結(jié)束后,筆者對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)情況進(jìn)行了調(diào)查,結(jié)果顯示,每位學(xué)生在課后學(xué)習(xí)課程知識(shí)的時(shí)間大約為5~6個(gè)小時(shí),約等于10學(xué)時(shí)的課堂講授時(shí)間。在期末考試中,學(xué)生的卷面成績(jī)最高分為97分,成績(jī)?cè)?0分以上的學(xué)生占到總?cè)藬?shù)的10%以上,30%~40%學(xué)生的成績(jī)?cè)?0~90分之間。最為明顯的是,全班學(xué)生論述題的得分與往屆相比有了大幅提升,這說(shuō)明改革后,學(xué)生對(duì)生態(tài)學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用能力有了明顯的提升。