“互聯網+”背景下“森林生態學”課程教學的改進
——以北京林業大學為例

周志勇 侯繼華 張春雨 康峰峰

(北京林業大學林學院，北京 100083)

2012年“互聯網+”的理念在我國社會悄然興起；2015年《關于以“互聯網+”為驅動，推進我國經濟社會創新發展的建議》兩會議案誕生，同年7月，國務院又頒布了《關于積極推進“互聯網+”行動的指導意見》，并提出到2025年建成較為完善的“互聯網+”產業生態體系[1]。“互聯網+”就是互聯網+各行各業，但又不是簡單的相加，而是通過跨界整合各種社會資源實現1+1>2的效果。近年來，隨著互聯網技術的快速發展，“互聯網+”已成為新世紀我國社會綜合實力增長的新引擎。

目前，基于“互聯網+”背景，許多高校在課程教學實踐中積極引入云計算、VR(虛擬現實)、大數據、物聯網等技術手段，教師開始用互聯網思維去分析教學過程中遇到的各種問題[2]。“互聯網+”不僅推動了教育理念的革新、教育資源的共享，也驅動了教育方法的變革，產生了慕課、微課、翻轉課堂和雨課堂等一系列新的教學形式，對傳統的教學方法產生了極大的沖擊。而對于一些受眾面相對狹窄的專業基礎課程，如農林業院校中的“森林生態學”，如何應對“互聯網+”帶來的挑戰，是任課教師急需解決的問題。

一、“森林生態學”課程教學現狀

森林生態學是研究森林群落與環境及其相互關系的科學，在學科劃分上是生態學科下屬的二級學科。“森林生態學”是北京林業大學林學專業本科生必修的專業基礎課，通過學習該課程，讓學生掌握森林生態學領域的基本概念和理論，學會用生態學的觀點分析森林群落的動態變化過程。該課程最初采用的教材沿承了前蘇聯的《森林學》[3]，現在使用的教材是由李俊清教授主編的《森林生態學》(第三版)[4]，它的知識體系是參照歐美經典生態學理論進行架構的。“森林生態學”課程開課時間為大二上學期，課堂講授為48學時，其中2學時介紹森林生態學的誕生歷程及其發展趨勢，2學時以專題講座的形式介紹國內外生態學的最新研究進展，余下的學時則按生態學的組織層次，分別介紹生物與環境、森林種群生態學、森林群落生態學、森林生態系統生態學等內容。與課堂學習相對應的實踐訓練則與其他相關專業課程如“植物學”“森林經理”“森林有害生物控制”等一起并入綜合大實習環節[5]。

二、“森林生態學”課程教學存在的問題

(一)課程教學內容更新落后于學科發展

“森林生態學”課程經過50余年的建設和發展[6]，已經形成了相對穩定的理論知識體系。在相當長的時間里，后人也只是在其基本理論框架內，針對某些熱點問題進行深入研究，鮮有重大理論的突破。同時，由于森林生態學領域的研究需要較長的周期，即使有了新的成果，也很難及時地納入教材，這就造成了課程教材內容滯后于實際科研的進展。

(二)課堂教學形式單一

改革教學方法和手段，提升教學效果一直是高校教學改革的重要內容。雖然目前多媒體教學已在各高校中普及，但在具體的教學活動中，多媒體也只是用來進行教學課件的展示，偶爾配以短視頻播放，在大部分教學時間里還是以教師的口頭講述為主。這種“你說我聽”式的傳統教學方法已無法引起學生的聽課興趣，尤其是教師在進行專業理論講授時，課堂氣氛就越發顯得沉悶無趣。

(三)學生參與教學活動的積極性不高

在傳統的課堂教學活動中，教師仍占據主體地位，課堂教學仍以教師對理論知識的闡釋為主，教師牢牢把握著課程的進度。即使其間會有互動環節，也往往以教師針對某一問題以點名提問的形式進行，如此生硬的問答式互動，難以激發學生的探究熱情。

(四)對學生學習的過程性考核有待完善

“森林生態學”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和平時成績設置為7：3的比例，但由于平時考核主要側重于課堂考勤，所以學生平時的學習效果很難在期末成績上反映出來。期末試卷考核的是學生對知識的再現能力，無法體現學生對理論知識的運用能力。

三、“互聯網+”背景下“森林生態學”課程教學改進措施

在“互聯網+”時代，學生對知識的獲取和教師對知識的傳授不再局限于教材和課堂，互聯網和通訊技術的快速發展為廣大學習者提供了豐富的教育資源和平臺。被稱作“網絡原住民”[7]的2000年后出生的大學生，他們在成長過程中見證了網絡技術的逐步升級和信息化產品的更新換代，所以他們對網絡環境和信息資源具有靈敏的嗅覺和探知能力。通過網絡技術，他們能夠快速準確地攫取新知識，這就對教師傳統的“傳道、授業、解惑”的權威角色提出了挑戰。所以，在“互聯網+”背景下，大學教育需要對課程教學進行全方位的變革，只有這樣才能承擔起為社會培養創新人才的重大使命。

(一)借助網絡教學資源豐富課程教學內容

傳統的“森林生態學”課程使用的教材內容已經滯后于學科的實際發展，教材缺少對熱點科學問題及學科研究最新進展的介紹。針對此問題，筆者以“森林生態學”課程教材的基本理論為導向，借助互聯網平臺，廣泛搜集與學科有關的最新案例，形象闡述最新案例所蘊含的生態學理論的內涵。這些案例既可以來自《Science》《Nature》《Ecology》等國際一流期刊的學術文章，也可以是國際知名機構如聯合國政府間氣候變化專門委員會發布的評估報告，或者是針對某些最新的科學問題拍攝的視頻資料。有了這些網絡實時資料的支撐，“森林生態學”課程的教學內容變得更加豐富、充實且緊跟學科的最新進展，既提高了學生學習的積極性，又開拓了學生的專業視野。

例如，筆者在講授森林物質環境中大氣環境變化的章節時，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大氣的化學成分或氣體組成按部就班地進行介紹，很難激發學生的學習興趣，因為這些知識點在他們中學時就有所接觸，同時由于這類問題的社會關注度比較高，他們也很容易從網絡、電視、報刊以及自媒體等多種渠道獲得相關信息。基于此，筆者就在課堂之外多下功夫，針對具體的知識點，查找有關氣候變暖對溫室氣體排放的影響。首先從“優酷”“愛奇藝”等網站上下載了有關氣溫升高后高緯度永久凍土和北極冰川融化時甲烷排放增多的視頻資料，在課堂上讓學生觀看，分析這兩種氣體溫室效應的差異，這樣學生對大氣組成的變化對氣候產生的影響就會有了直觀、清晰的認知。然后，筆者又輔以2018年秋季聯合國政府間氣候變化專門委員會發布的《全球1.5℃增暖》特別報告，以佐證地球正在經歷全球變暖的過程，這已是個不爭的事實。

為了讓學生能以全新的視角學習“森林生態學”課程知識，課程教學內容還要與社會實際相結合，用當前社會的時事性案例來解析“森林生態學”的知識點。例如引導學生根據森林環境的公益性、森林生態系統對大氣和水的調控作用，來講授為什么“綠水青山就是金山銀山”，使課程教學內容更具有時代感。

(二)通過構建教學共同體創新課堂教學模式

傳統的“森林生態學”課程教學是由一位教師在48個學時內講授完所有的課程內容，而任課教師的研究方向只局限在較為固定的知識領域，且教學形式單一，這樣的教學難以滿足現階段學生“個性化學習”的需求。所以，在“互聯網+”背景下，各高校可以采取構建教學共同體的方式，來應對學生“個性化學習”的需求。

開放與包容的互聯網技術弱化了高校與社會、高校與高校以及不同行業間的壁壘，可以把各行各業的力量緊密聯系起來，為教學共同體的構建創造了條件。例如，同一所高校相關學科的教師可以組織成為一個教學共同體，由不同的教師分章節承擔授課任務。以北京林業大學生態學科為例，該學科目前有專職教師24人，分屬于森林生態、生態系統經營與管理、生物多樣性保護與恢復3個二級學科，教師們具有全球變化、生物入侵、森林生態系統碳循環等不同的研究方向。在進行教學任務分配時，學院根據每位教師的研究方向進行教學分配：從事生物多樣性保護研究的教師可以講授生態廊道的建設和作用，從事生物入侵研究的教師可以講解種群動態和種間的相互作用，從事分子生態學研究的教師可以講授物種的遺傳與進化等。這樣既可以提高課堂教學內容的深度，也可以讓學生體驗不同教師的教學風格，滿足不同學生的個性化需求。

同時，教學共同體的構建不僅突破了學院、學校的界限，而且還可以借助互聯網技術把國內從事森林生態學研究的相關單位的專家聯系起來，組建一個大的教學共同體，既可以極大豐富課程的教學資源，還能增強課程教學的師資力量。

(三)通過多種教學方法相結合增強學生的教學主體性地位

互聯網技術催生了慕課、微課、雨課堂和翻轉課堂等一系列新的教學形式[8]，模糊了教與學的界限，也激發了我國教育界對傳統教學方式進行改革的熱情。慕課是massive open online courses的音譯，意為大規模在線開放課程。慕課一經出現，即刻受到世界各大高校的重視，紛紛推出各自的在線開放課程。比較知名的有斯坦福大學的Udacity和Coursera、麻省理工學院的edX、清華大學的“學堂在線”等，目前在線開放課程已經發展到慕課4.0階段[9]。慕課的引入對我國教育資源配置、教學形式以及教師素質提升等都帶來了促進的作用。

例如，教師針對某一知識點作的一個10分鐘左右的微課以及“先學后教”代替傳統的“先教后學”的翻轉課堂等，都顛覆了知識的傳授方式和學生對知識的內化過程[10]。以“森林生態學”課程教學為例，教材的前幾章是有關能量環境、物質環境的知識點，因為不涉及深奧的生態學機理，學生學習起來毫無壓力。對這部分內容，就可以讓學生充分利用慕課資源，在課下完成相關知識點的學習，之后在課堂上根據擬定的科學問題，開展小組討論，每個學生都要積極發表個人觀點，教師只充當課堂教學的引導者和組織者，學生成為學習的主導者。而在講授有關種群動態模型以及種間競爭模型時，由于涉及復雜的數學推導公式和生態學理論，這就需要教師發揮課堂的主體講授作用，師生面對面傳授知識所烘托的課堂氣氛是在慕課學習中所感受不到的；在講授有關森林群落的演替內容時，既要涉及環境的演變，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學生解釋清楚其內部驅動力機理的，這時教師可借助虛擬現實技術(VR)，利用計算仿真系統，模擬群落演替的過程，讓學生在三維動態視景中直觀體驗森林群落的變化與環境的相互作用。這種教學方式打破了傳統課堂教學的沉悶，極大激發了學生學習的主動性。

(四)利用網絡后臺數據分析技術對學生的學習進行有針對性的指導

如同在沙灘上行走會留下腳印一樣，學生注冊成為網絡學習用戶后，每次登陸教學資源平臺就會在網絡空間中留下其學習的軌跡，如開始和結束學習的時間、學習過程的時長等。而教師可以利用不同分析系統，如android自帶的httpclient程序以及通過ajax來獲取html頁面的訪問數據等，分析學生學習的基本情況，這樣任課教師可以及時了解每一位學生平時的學習情況，并對其進行有針對性的指導。

除了后臺數據追蹤，教師還可以通過微信群、QQ群等及時關注學生的學習進度，并針對具體的知識點設定相關探索問題，讓大家在課后通過交流群進行搶答。對那些積極參與的學生教師會適時給予表揚，讓學生感受到即使是在課后進行相關知識的自主學習，教師也是時刻陪伴在身邊，這樣能激發學生的學習熱情，提高學習效率。

四、“互聯網+”背景下“森林生態學”課程教學改革的成效

(一)學生的主體性得到加強

筆者在2018至2019學年第一學期承擔了林學專業2017級(1)班和(2)班的“森林生態學”課程教學任務，并基于“互聯網+”背景，針對生物與環境一章的內容，嘗試了翻轉課堂的教學方法。

筆者首先將學生分為12～15個小組，在課后準備相關知識點的講解資料，之后由每個小組推薦1～2位學生在課上對知識點進行講解。為保證課程教學進度，每次課上進行講解的學生不超過5位。最后，由教師對每位學生的講解進行評價和總結。翻轉課堂教學方法的實施，凸顯了學生的主體地位，教師只是起到了引領作用，極大提高了學生參與教學的積極性。在整個教學過程中，共有47位學生主動上臺介紹了他們對相關知識點的認知，參與人數達到了總人數的75%，學生對識點的認知深度和講解資料的豐富程度都達到了專業化的水準，課堂學習由“被動接受”轉化為“主動探索”。

(二)課程教學效果得到提升

課程教學改革后，學生可以在課后通過“學堂在線”“Udacity”“Coursera”和“edX”等網絡課堂對課程內容進行自主學習，并借助學校教務處的教學平臺、班級微信群、QQ群等多種渠道進行集體討論和交流，針對熱點問題或某一知識點，如“最小因子定律”和“耐性定律”的異同等展開辯論，最后教師帶領大家對該知識點進行歸納總結，并輔之以在線問答和師生間“一對一”的交流，及時解答學生在學習過程中遇到的問題，實現了對學生學習全過程的監督。

課程教學結束后，筆者對學生學習情況進行了調查，結果顯示，每位學生在課后學習課程知識的時間大約為5～6個小時，約等于10學時的課堂講授時間。在期末考試中，學生的卷面成績最高分為97分，成績在90分以上的學生占到總人數的10%以上，30%～40%學生的成績在80～90分之間。最為明顯的是，全班學生論述題的得分與往屆相比有了大幅提升，這說明改革后，學生對生態學知識的綜合運用能力有了明顯的提升。