“科教融合”模式在高校生態學課程建設中的應用

陳倩穎，陳延松，歐祖蘭

（合肥師范學院生命科學學院，合肥 230061）

近年來生態學學科迅速發展，在人類與自然平衡中發揮了至關重要的作用。針對新時代對生態學領域高質量人才的迫切需求，以提高學生教育質量為導向，國內高校生態學課程教學改革勢在必行。在高校育人體系中，教學和科研具有平行且相互關聯的屬性，是國家賦予高校的兩大核心職能。如何提升高校的辦學水平，人才培養質量是其重要的標志，也是高校不斷探索的永恒性課題。在科教融合的戰略引領下，科研與教學理應成為統一體。為此高校生態學課程建設應主動將科研與教學對接，致力于構筑科研與教學的一體化平臺，用科研帶動教學，最大限度釋放科學研究的育人功能，以期拓展高校生態學人才培養的質量。

1 “科教融合”模式概述

1.1 內涵分析

“科教融合”人才培養模式見圖1。主要指高校在向學生傳授基礎理論知識過程中，既要側重科研思維、方向、熱點與方法的滲透，還要著重培養學生專業知識與技能學習與學科、先進研究成果以及科研項目有機對接，循序提升學生的創新意識，提高專業研究實踐水平，掌握多元技能操作要領，從而培養出更多的應用型人才[1]。同時將專業理論知識和創新實踐緊密相連，讓學生在融合教學中產生創新意識，提高創新能力，加快實踐成果產出，滿足新時期社會對復合型人才的需求。

圖1 “科教融合”模式

1.2 本質特征

“科教融合”模式的本質特征可用“真”“善”“美”來概括。首先，“真”是將科研與教學有效結合，通過二者協同致力于培養真才實學的應用型人才，同時基于創新型人才培養規律，提升大學生的綜合素養；“善”則是將學生作為發展主體，體現出對學生人文修養的培育，使學生在“科教融合”導向下夯實人文價值觀和文化精神；“美”的產生是“真”和“善”共同推進下的成果，它遵守科學規律，表現為人文思想和人文素養兼具，展現出二者融合的綜合特征，有利于大學生健康成長。

2 生態學課程性質與任務

生態學是實現“生態文明建設”的重要載體。課程教學主要圍繞生物與環境的相互關系，它具有知識點多、研究對象的空間尺度變化大、時間跨度長的特點，屬于交叉類、研究型學科，表現出綜合性、宏觀性、戰略性、實用性的特征。其中涉及的交叉學科包括環境工程、水土保持、地理學、植物學、土壤學、經濟學、生物化學與分子生物學等，研究對象從分子生態學一直延伸到全球生態學，時間跨度長，具有綜合性、宏觀性、戰略性、實用性等特點。

通過生態學課程的學習，學生學會生態學的基礎概念和理論體系，形成系統性的生態觀念與環保意識，能夠基于自然生態現象與過程，針對生態學問題和現象，利用所學知識進行科學地觀察、分析和思考，初步建立起利用生態學的思想和方法去解決生態環境問題的能力。

3 “科教融合”與生態學人才培養的關系

近年來，隨著世界人口的增長，在工業、技術快速進步的背景下，人類對于環境的影響也更加深廣，生態污染與破壞問題日益突出。能源耗費、資源枯竭、人口膨脹、糧食短缺、環境退化、生態平衡失調、外來物種和基因工程帶來的生物安全等一系列與人類切身利益息息相關的問題都離不開生態學理論的指導。

科研自身帶有育人本質。研究表明科研對于教學能夠起到良好的指導作用，還可以為學生創設行之有效的學習方法。作為人才培養的關鍵要素，通過將教學、科研有機融合，將最新生態學科學研究成果轉化為課程教學內容，使教學與科研互相促進，勢必會起到帶動教師教學質量的提升，同時激發大學生創新創業潛能。目前高校生態學課程建設仍面臨諸多挑戰，通過搭建科研與教學融合的專業工作場，開啟新的育人平臺和途徑，發揮科學研究的育人作用，以期為生態學課程改革找到出路。

4 高校生態學教學面臨的挑戰

4.1 課程體系方面

近年來，生態環境成為社會關注的焦點，關于生態學的研究十分火爆。然而就目前大多數高等院校生態學課程教材而言，主要以基礎生態學和普通生態學為主。上述教材側重經典生態學知識的傳授，其主要模塊覆蓋個體、種群、群落及生態系統等領域。課程教學至今仍延續著生態學理論及研究方法的講解，很少涉及關于前沿熱門的分子生態學板塊。我們不可否認經典生態學的地位，它在推動生態學發展進程中起到了關鍵性的作用，能夠讓學生重新認識自然，并掌握人類在改造自然方面取得的巨大成就[2]。然而經典生態學研究視野相對局限，仍停留在宏觀層次方面，無法借助微觀視角探尋生命體本質的同步性。隨著分子生態學的快速發展，逐漸成為時下學科領域的熱門和焦點，由此掀開了研究微觀生態一扇窗，促進了生態學研究領域逐漸向微觀分子研究的過渡。分子生態學研究主要圍繞利用分子生物技術突破性解決生態學問題，通過與經典宏觀生態學的融合，可以更加深刻地從本質上窺探宏觀生態世界，這也是未來生態學發展的走向。因此，在當前的課程教學中如何與生態學研究前沿同步接軌，一方面需要授課教師不斷在教學中滲透相關知識，另一方面還需要教材能夠與時俱進地增加分子生態學相關內容。

生態學具有交叉性的學科特點，課程囊括了多種學科基礎知識，在生態學理論學習環節中，很明顯地表現出綜合性知識點積聚的特點，其中包括數學、化學、物理、地理、大氣等學科知識。要想學好生態學，學生不僅要具備一定的理科基礎能力，還要善于思考和應變。例如，在種群生態學模塊當中，其中關于種群增長模型及種群生殖的知識就需要學生具備數學建模、生物解析等學科能力，這樣才有助于更好地解決生態學問題。然而很多學生生態學數學模型能力不足，進而無法深刻理解模型推導過程，難免對于課程學習產生存在恐懼心理[3]。

生態學課程十分復雜，集中表現為相關概念眾多，而且生態學理論十分多元化，這就會讓學生產生不同程度的壓力。以“生態學”概念為例，就有基于不同視角的多種表達。與此同時，生態學現象常與數學模型掛鉤，例如“群落的演替”這一知識模塊就涉及多種理論模型與演替理論。要求學生在學習的過程中，不能完全依靠死記硬背，需要基于不同概念的視角，結合特定的理論模型進行理解和吸收[4]。正因如此，部分學生逐漸對生態學課程產生了抵觸的情緒。

生態學課程需要大量的實踐支持，利用實驗教學可以讓學生產生清晰而直觀認識，通過切身操作的實踐，有助于學生將已學知識進行驗證和檢驗，可以說實踐教學是實現知識轉化的必要途徑。然而目前高校生態學課程實踐主要以室內實驗為主，缺乏有效的實驗基地，能夠去野外觀測實驗的機會少之又少。而且室內檢測實驗限制因素較多，加之一些實驗枯燥乏味，難以調動學生的學習熱情。

4.2 課程教學方面

生態學課程作為農學專業的必修課之一，一直以來，課程教學內容多以理論授課為主，由于課程內容晦澀難懂且信息量較大，很多學生對于課程學習缺乏主動性和持續的投入性。很多教師依然采取滿堂灌的方式，此種教學模式造成學生被動吸收和理解，降低了學生的主觀能動性，無法激發學生深入思考的動力，特別是對于生態學中的復雜模型，學生很難真正理解其生態學的內涵，更不利于交叉學科知識間的拓寬與延伸[5]。

基于高校農林專業人才培養目標，結合生態學課程大綱的要求，課程教學主要圍繞緒論、個體生態學、種群生態學、群落生態學、生態系統生態學與景觀生態學等模塊進展由淺入深地展開。近年來，隨著生態學課程改革的發展，課時數量相比之前有所減少。面對課時的壓縮，教師只能在每個章節的教學過程中選擇基礎、重點類的生態學理論進行講解，或者跳過一部分次要性的教學內容。由此造成課程學習不系統，導致學生不能全面深入地掌握教學內容。

生態學課程學習離不開相關生態學實驗的支撐，然而在實際教學過程中，很多教師存在著“重理論、輕實驗”的思維，極大制約著學生應用創新能力的培養。一方面，實驗課程課時數相對較少，同時受到經費的制約，一些高校生態學實踐儀器設備短缺，在實際的實驗教學中，往往采取低成本、容易操作的生態學實驗。此種方法創新性缺失，無法與生態學學科前沿相匹配，實驗教學效果可想而知。此外需要長期監測的生態學實踐也是少之又少。另一方面，生態學課程教學依舊以單向的信息傳遞模式為主，課堂互動交流相對單一，難以有效調動學生的創新思維和學習的主動性，極大制約了學生思維的發展，課程學習效率差強人意[6]。

5 “科教融合”視域下高校生態學課程建設的優化路徑

面對高校生態學課程教學存在的諸多挑戰，基于新時代社會對生態學領域高質量人才的迫切需求，高校應深刻反思問題背后的深層次原因，采取有效的應對和改革舉措，從而使問題得到根本性解決和扭轉?！翱平倘诤?、教研相長”為高校生態學課程建設指明了出路和方向，它既是深化課程教學改革的有力抓手，也是提高人才培養質量的必要途徑。如何深入貫徹實施科教融合，結合生態學課程的特征，提出了以下優化路徑。

5.1 將前沿科研成果引入課程教學，不斷提升學生科研能力

高校生態學課程開始前，學生已經經歷專業課程學習，具備了生態學相關專業知識領域的基礎。此時大多數學生對于科研較為好奇，對于教師科研成果十分敬仰。為此抓住這一契機將生態學前沿科研成果引入教學當中，勢必會極大激發學生的學習興趣和主動性。例如，一些教師針對生態學的基礎研究、設計研究、應用研究等領域進行了長期研究，同時取得了階段性的成果；部分有能力的教師承擔了國家自然科學基金項目或省部級科研項目，在科研實踐中成果喜人。因此，教師把自身或者同行業的科研成果有目的性地帶入課程教學，讓學生全面了解最前沿的生態學應用的科研動態，感受最新科研進展的沖擊，以期助力學生學習效果的提升。此外，科研成果與課程教學的融合，還可為一些致力于考研深造的學生架設科研的橋梁。例如，在講解應用生態學討論課設計內容時，筆者將近年來生物多樣性及保護研究的進展，以及生態安全與可持續發展的研究方法和研究成果以案例的形式呈現給學生，幫助學生認清當前世界環境、資源、人口危機的根本原因，增強環保理念和生態意識，引導學生在應對生態安全等問題進行設計時要堅持量質并舉，科學開展生態文明建設。同時，給學生布置了生物多樣性保護的主要途徑和入侵物種治理等科研問題，以此激發學生探究生態學科學的持久性。

5.2 依托優秀案例導入，增長學生專業視野

利用案例教學能夠讓學生在教師提供的生態學實際案例情境中直視問題，切實剖析案例項目中生態學應用的優缺點，從而讓學生在案例中獲得靈感，有效帶動學習興趣和自主研究能動性的提升。例如，2018年合肥市就已獲批安徽省綠色生態城市綜合試點，之后大量的教育案例成果不斷涌現。在高校課程教學中可以對優秀的案例進行分析，給學生全方位展示合肥生態城市建設中對植物材料的示范要求及應用情況，鼓勵學生在討論、分析和總結案例的過程中，分享先進案例應用的成果。此外，高校可組織學生到案例現場進行考察調研。通過深入案例現場一線，學生經過與此前案例資料的對比分析，進一步加深學生的理解和認知，增長學生專業視野。在教師持續引導和啟發的幫助下，學生思考案例的成功之處以及有待于完善的環節。在真實案例兼顧引導與討論的教學模式下，學生直觀感受更為強烈，有效激發了學習的科研意識，同步助力教學質量的提升。

5.3 強化實驗環節，提升學生的動手操作能力

生態學課程教學內容具有較強的實踐性，如果蠅發育與溫度定量關系測定、種群數量調查、種群巢區面積估算、捕食者的功能反應測定、生態瓶的設計和制作等課程知識必須依靠實踐教學。單靠理論講解的形式，學生理解和吸收效果均不佳。因此，在開展生態學課程教學時，需要進一步強化實驗環節，以期確保學生在實驗中夯實課程知識。例如，在講授水體富營養化課程內容時，可利用學習實驗場地作為課堂，將學生3~4人編為一組，課前要求學生針對教學內容預先學習，之后在實驗場地利用相關實驗材料（量筒、魚缸、水藻、金魚或蝌蚪、氮肥、磷肥等）開展模擬實驗，討論水體富營養化的原因及對生態動植物的影響。當實驗步驟結束后，小組之間隨即互評，哪個小組找到對方的不足或短板越多而且觀點正確，小組得分就越高。最后，由教師親自進行規范化演示，并對實踐步驟邊進行細化操作和講解。通過以問題為導向開展的實踐學習方式，極大調動學生主動性，有助于培養學生的科研思維，提升學生實踐操作能力。

5.4 以小組合作學習為抓手，培養學生的團隊精神

種群生態學與群落生態學是生態學課程的核心，如果學生獨自進行理論或實踐學習常常會出現倦怠感。由此同時，科學研究離不開團隊的支持與合作。正因如此，植物種群與群落研究課程教學中引入了小組合作學習的方式，一來提高了學生的學習效率，二來提升了學生的團隊素養。鑒于不同類型生物群落的組成條件、種類結構、型譜與演替，把學生分成若干個學習小組（6~8人一組）。根據種群生態位以及空間分布格局，選擇離學校最近的森林公園進行現場測量調查，繪制相應的結果圖解，然后開展小組討論。所有步驟結束后，撰寫科研小論文，小組制作匯報材料。結束匯報后，成員要有效補充。通過這種團隊學習方式，既可以全面監測學生的學習狀態，還可以考察學生對生態學理論的理解和應用能力。

5.5 以項目教學為契機，促進學生知識理解更加融會貫通

在開展教學的過程中，教師或所在單位常常會承擔一些社會服務的項目。例如，2021年合肥市提出了全力創建國家生態園林城市這一戰略目標。為配合此項決策，合肥市采取了加大留白增綠力度、建成區閑置土地限期綠化以及規定各類綠地范圍控制線的做法，其目標就是全面鞏固提升生態園林城市成果。筆者與同事就承擔了環境綠化提升工程中的一個項目。該項目既包括生態學、園林規劃設計、園林植物，還與旅游、藝術與管理等知識緊密相關。筆者以生態景觀設計為導入點，將該項目設計引入到課程課堂教學之中，讓學生從生態應用的視域，全面審視如何把合肥建成公園式、海綿式城市。雖然只是從植物生態應用入手，但要做好項目規劃，學生需要具有獨立思考能力以及多元知識儲備與支撐。在項目教學的引領下，實現了學生將相關課程知識的有機串聯，達到了活學活用的目標。此外，以大學生社會實踐項目為載體，也是增強學生科研實踐能力的方式之一。學生基于自身科研興趣，結合教師的項目需求，選擇到具體科研工作中去。在指導教師的幫助下，無論是參與項目申報書的撰寫，還是立項后的具體操作、實施，這些工作都會促進學生知識理解更加融會貫通，通過循序積累，學生漸進式養成獨立科研的意識。

總而言之，在“科教融合”戰略背景下，針對新時代對生態學領域高質量人才的迫切需求，高校生態學課程建設應以此為契機，深入了解其本質、內涵和特征，以科學研究與人才培養相融相生為抓手，進一步加強師資隊伍建設；以項目為依托，以解決實際問題為出發點，積極探索“科教融合”的教學模式；以學生為中心，構建第二課堂平臺，創新課堂教學模式；以成果為導向，提倡個性化培養，開發設計新實驗課程，搭建教科研創平臺，鼓勵學生參加科研訓練項目，致力于構筑科研與教學的一體化平臺機制。