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关键词:水稻;少免耕;土壤;生态学
中图分类号:S511.061文献标识号:A文章编号:1001-4942(2013)05-0142-05
水稻是我国最主要的粮食作物之一。不同地区传统稻田的土壤耕作方式虽有不同,但总体框架基本相同,都要经过翻耕(或旋耕、耙耕)泡田、水整地过程[1]。这种耕作方式存在破坏稻田平整程度、作业层次多、耕作成本高和耗水量大等缺陷[2],因此确有必要对传统的稻田土壤耕作进行改革。目前,在稻田少耕、免耕方面已开展许多研究,证明水稻也可实行免耕栽培[3~8]。
少耕、免耕就是在一定的生产周期内尽量减少机械耕作的次数,或不耕不耙也不中耕,主要靠生物的作用进行土壤耕作,用残茬覆盖减轻雨水对表土的冲击和土粒的移动,减少地面径流和土面水分蒸发[9],可以改善土壤水、肥、气、热等作物生长环境,具有良好的生态、经济和社会效益。澳大利亚1955~1964年研究指出,水稻直播在没有翻耕的牧地可获得与传统翻耕栽培持平的产量;在稻/牧轮作条件下长期免耕种植水稻,可减少杂草、用水量和土壤流失[10]。2001年,澳大利亚水资源紧缺地区免耕种植呈现上升趋势[11]。美国20世纪90年代开始对水稻免耕栽培中的出苗、杂草控制、水分管理和覆盖作物管理进行调查研究,显示水稻免耕与传统翻耕的产量差异不大,但免耕水稻的成本低、效益好[12]。
我国稻田免耕试验研究始于20世纪60年代[13],到80年代稻田免耕在南方稻区得到迅猛发展。江苏省农业科学院在太湖地区进行了免耕稻茬麦、麦茬免耕稻的研究,解决了土壤泡水时间过长、旋耕过多产生次生潜育化等问题[14~16]。侯光炯等(1986)[7]为解决我国南方冷浸低产稻田的高产问题,研究提出了自然免耕(即半旱式免耕和垄作式免耕)理论。之后水稻免耕半旱式栽培在全国部分地区得到一定的发展[17,18]。
关键词:翻转课堂;景观生态学;项目
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1674-9324(2016)41-0209-02
一、前言
景观生态学作为我国高等院校生态学专业的核心课程之一,是生态学体系中一个新兴的、活跃的分支。该学科以景观为研究对象,基于等级理论、岛屿生物地理学理论及渗透理论等一系列基本理论,探讨景观格局与生态过程之间的关系,并为科学规划和管理提供科学依据。景观生态学体现了当前环境保护与人类可持续发展的主旋律,在自然保护区规划、土地利用规划、城乡规划、农业发展规划等方面具有十分重要的应用前景(邬建国 2007)。
伴随着信息技术的快速进步,教育信息化成为未来的发展方向。教育信息化是对现有应试教育的一种挑战,要求在教育过程中较全面地运用以计算机、多媒体和网络通讯为基础的现代信息技术,大胆尝试全新的教育理念和教学模式,促进教育改革。目前,起源于美国的翻转课堂作为一种全新的教学理念与方法,日益成为全球教育界关注的改革热点(朱宏洁 and 朱S 2013)。本文在简单论述了翻转课堂定义及发展的基础之上,结合景观生态学和翻转课堂的特点,分析了翻转课堂在景观生态学教学中应用的可行性,并提出了其相应的翻转课堂教学模式,希望能够提升教学效果,实现信息技术与景观生态学的有机结合。
二、翻转课堂的定义及发展
翻转课堂又成颠倒课堂,是学生通过视频课外学习知识,然后再回到课堂中进行师生、生生间的交流,从而实现教学目标的一种教学方式,与传统的课堂讲授课外交流的教学模式形成了转换(崔艳辉 and 王轶 2014)。翻转课堂的基本理念最早出现于19世纪早期西点军校西尔维纳斯・塞耶提出的一种新的教学模式,即学生通过课前学习获得知识,然后课堂上师生交流帮助学生解决困惑。1991年哈佛大学教授埃里克・马祖尔(Eric Mazur)指出未来教育中计算机的应用会越来越广泛,可以在一定程度上代替教师的工作,为翻转课堂的形成奠定了理论基础。2000年,美国迈阿密大学三位教授让学生在课外通过视频学习知识,然后回到课堂分组完成作业,成为翻转课堂的实践。2004年,萨尔曼・可汗制作了一系列教学视频放在网站供大家学习,成为翻转课堂的雏形。2007年,可汗成为了非营利的在线可汗学院,上传视频及在线学习,以帮助完成课外学习,推动了翻转课堂的极大发展。自此,世界各国教育界逐渐加入到翻转课堂的实践中来,翻转课堂成为风靡全球的一种新型教学模式。
三、翻转课堂在景观生态学教学应用中的可行性分析
结合景观生态学及翻转课堂教学模式的自身特点,从以下四方面分析了翻转课堂在景观生态学教学中应用的可行性。
1.景观生态学超强的实践性。尽管景观生态学具有丰富的理论基础,既有生物多样性保护的相关模型,还有景观格局与过程关系的相关理论;同时,还具有多学科交叉的特点,与地理学、植物学、经济学、可持续性科学等都有着密切的联系。但不可否认的是,景观生态学研究的最终目的还是通过景观格局与过程的研究,进行功能规划的合理布局,最终为实现区域可持续发展提供依据,因此,具有极强的实践性和可操作性。翻转课堂本身就是问题导向、项目推动的一种教学模式,与景观生态学的最终目的是非常吻合的。
2.丰富的教学资源。景观生态学起源于1939年,尤其是二战之后,由于欧洲各国百废待兴,高效合理进行土地规划成为关键。因此,景观生态学在欧洲得到了快速发展,尤其是在其中的德国、荷兰、捷克斯洛伐克三国。20世纪80年代,景观生态学开始在美国得到发展,促进了景观生态学理论与实践的结合(贾宝全 and 杨洁泉 1999)。如此漫长的发展历史中,景观生态学涌现出了一系列经典教材及相配套视频。同时,在实践应用方面,一系列的相关案例,如自然保护区规划、园林设计、城乡规划、水库建设等也为景观生态学实现翻转课堂模式提供了丰富的教学资源。
3.多方位的师生交流。传统的教学模式尽管也以学生获取知识及能力作为最终目标,同时强调学生的主观能动性。但是,由于景观生态学本身更加关注景观格局的配置,以及相对抽象的研究内容。因此,传统的景观生态学教学模式中,学生往往会难以理解这种抽象的研究对象,久而久之对景观生态学产生厌恶、反感情绪。因此,在知识学习中,景观生态学往往需要更多的师生交流(杨三红 et al. 2015)。同时,景观生态学会用到一系列的软件,如ENVI,ArcGIS,Fragstatic等,这些软件可以辅助景观生态学的基本分析,并应用于景观规划的各个步骤。在这些软件应用过程中,不仅需要基础知识的理解,还需要相应的实践,这些也是基于更广阔的师生交流基础之上。因此,景观生态学需要更加频繁的师生交流,这也是翻转课堂的一个重要特色,将会在景观生态学中得到最大程度的体现。
四、基于项目的景观生态学翻转课堂教学模式
景观生态学自身的特点适合采取以项目开发过程为主轴的教学方式,按项目的构建过程为线索安排教学步骤,整个教学任务由项目任务来驱动,以一个独立的项目开展贯穿于整个课程教学过程(李海龙 et al. 2013)。可以考虑将整个班级分为四组,按照自然保护区规划、城市规划、土地利用规划、湿地保护规划四个项目进行开展。景观生态学课程翻转课堂教学模式主要有课前学习、课堂讨论、课后实验三部分组成。
1.课前学习。课前学习主要是以视频学习为主。首先,教师根据本课程的特征、教学目标与知识体系设计出每一堂课的基础理论知识与训练习题,然后将制作成的精简视频上传至学习平台,以供学生学习。结合景观生态学的基本特点,视频内容应该主要集中在基本概念、基本理论、基本软件操作、应用领域四个方面。通过四个方面的学习,学生可以对景观生态学有一个基本的概况。
2.课堂讨论。课堂讨论主要包括两部分内容。一方面是对学生课前学习的基础知识中的疑难问题进行解答。每组学生进行组内讨论,然后由组长汇报展示小组任务进展,并同时提出本组的疑难问题。在各个小组汇报完进展情况和疑难问题后,排除掉已有的小组解决的问题。最后针对剩余问题,由教师统一解答。另一方面,围绕着各个组的项目内容,各组内围绕项目的实施开展进行详细讨论。之后,组长进行项目进展的汇报,并允许其他组成员针对项目实施过程进行提问。最后,针对项目进行过程中的各个环节中的疑难问题,并和教师进行讨论,确定项目开展中的各个关键问题。
3.课后实验。课堂讨论的主要目的是确定项目开展的技术路线和方案,真正的实施还是要通过课后实验开展。课后实验既是项目实施的具体过程,也是对所学知识的一个固化过程。各组学生依据课堂讨论的最终结果,进行组内分工,然后逐步的开展相应工作。例如数据收集工作,考虑到各个项目中的数据要求非常多,可能需要分为气候数据、遥感数据、统计年鉴数据等不同的方面进行收集。当然,在数据收集完成后,还需要进行相应规范的数据整理工作,以便为后续工作开展提供支持。
五、结语
翻转课堂实现了传统课堂中知识传授与知识内化的颠倒。考虑到景观生态学的实践性、丰富的教学资源和多方位的师生交流需求,翻转课堂适用于景观生态学教学;基于项目的景观生态学翻转课堂教学模式分为课前学习、课堂讨论、课后实验三部分。翻转课堂将大大提高景观生态学教学效果和实践能力,有助于推动景观生态学与现代社会需求的紧密结合。
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Flip the Classroom and Their Application in Landscape Ecology
ZHANG Qing
(Department of Ecology,School of Life Sciences,Inner Mongolia University,Hohhot,Inner Mongolia 010021,China)
[关键词]景观生态学 园林专业 课程内容 实验
[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2015)02-0169-02
园林专业背景的从业者是城市规划和设计的主要参与者,而在园林专业本科生的培养阶段,生态学相关课程所占的分量很小,通常四年中只有一门景观生态学或园林生态学必修课,学生对生态学知识尤其是最基础的概念理论了解不多。因此,在针对园林专业的景观生态学课程设计上,首先应该突出基础概念理论知识的深度和广度,其次应加强景观生态学相关理论应用过程和方法的讲解。通过课程结构的优化以及教学内容和方法的改革来加强素质和能力培养,从而增强学生对社会需求的适应性。
一、目前教学中存在的问题
(一)重视程度不足
学生对该景观生态学课程重要程度认知不充分。园林专业本科生比较重视 “城市绿地规划设计”、“园林工程”等与工作实践紧密相关的课程,而对景观生态学的重视程度不足,没有从根本上理解景观生态学相关概念、理论对于城市可持续发展的重要性和潜在价值。
(二)生态学基础薄弱
在景观生态学课程开始讲授之前,学生对于生态学相关知识的了解程度较低。另外,生态学很多理论的景观规划设计应用过程都离不开数学知识,如果学生这部分知识的掌握没有达到一定程度,那么在景观生态学相关理论应用实例的讲解过程当中,就会一知半解,学习效果会受到很大影响。而园林专业的大部分学生数学基础相对都比较薄弱,对数学基础知识的学习缺乏动力,认识不足。因此在课程设计上要充分考虑到学生的基础。
(三)教学过程中的问题
目前景观生态学课程选择的教材比较单一,园林专业更多应用了园林生态学的相关教材,比如温国胜、杨京平等主编的《园林生态学》,刘建斌等主编的《园林生态学》,刘常富、陈玮等主编的《园林生态学》,此类教材中的主要内容更加偏向于城市生态系统和园林植物生态的基础概念和理论,其中也有一个章节是关于城市景观生态学的,但是涉及内容很浅,而景观生态学最主要的内容为尺度、格局与过程,这其中包括了很多基本的概念原理和方法理念,因此只以园林生态学相关教材来备课的话,讲授的内容不够全面和深入。在实践教学方面,目前的实验任务设计比较偏向于传统生态学,没有能够很好的体现园林专业的实践应用性。
二、教学改革探析
(一)强调景观生态学知识体系的重要性
一般来说,传统的教材已经应用了很长时间,教材当中绪论部分的内容过于陈旧,不利于学生掌握最新的学科前沿和社会相关热点。而园林生态规划设计、景观生态学领域相关的期刊报纸,比如《中国园林》、《城市规划》、《城市规划学刊》、《应用生态学报》、《生态学报》、《landscape urban planning》《landscape ecology》等相关领域的文献内容和理念比较新颖,有大量的城市热岛、城市空气污染、城市水污染、城市暴雨时节内涝灾害等城市问题的国内外研究进展和解决途径,可总结提升并做成多媒体课件,增加学生对于景观生态学知识体系的重视程度,增加学习的热情和动力。
(二)课程内容革新
本课程是园林专业本科生唯一的生态类的课程,因此在课程体系的设计上需要兼顾基础性和应用性。与本课程相关的教材主要有三大类,一类是景观生态学教材,比如周志翔主编的《景观生态学基础》、王云才主编的《景观生态规划原理》;第二类是园林生态类教材,比如温国胜、杨京平等主编的《园林生态学》和刘建斌等主编的《园林生态学》;第三类是传统生态学教材,比如宋永昌主编的《植被生态学》。本课程的内容体系是在详细查阅了以上三类教材和相关文献资料后形成的,总体上以景观生态学原理和规划应用为主线,适当融合园林生态学和传统生态学的最重要的基础概念理论的讲解,比如对植物种群和群落的相关基础概念原理进行了详细的讲述。总之,课程体系的设置尽量考虑学生的基础和社会的需求。
景观生态学课程56学时的教学任务。教学计划为16周,分讲述和实验两个部分,考察结果以考试为主。景观生态学课程主要内容包括:绪论、景观生态学概念原理、种群及群落生态学基础、城市环境与生态因子、园林植物与城市能量物质环境、园林植物与水、园林植物与大气、土壤与园林植物、城市生态系统、景观生态规划设计等内容。绪论部分主要讲授生态学、景观生态学的形成与发展过程以及最新的研究进展,并强调景观生态学等相关理论在城市规划及景观规划设计中的重要性;景观生态学概念原理部分主要包括景观格局、过程、尺度相关的基础概念理论,比如景观格局、景观功能、斑块、廊道、基质、景观异质性、景观多样性等概念及岛屿生物地理学、等级理论、复合种群理论和渗透理论等;种群及群落生态学部分主要讲授种群的概念、种群的数量密度、种群性比、种群年龄结构、种群空间格局、种内关系及种间竞争和种间互利等种间关系,群落方面主要包括群落概念的形成和发展、群落的基本特征、关于群落的主要观点、群落物种组成的定性分析、群落物种组成的定量分析、群落多样性(α多样性、β多样性、γ多样性)、种间关联与生态位、群落外貌、水平结构、垂直结构、地下结构、年龄结构、群落的动态(群落演替、自然干扰与演替、群落的波动性、群落稳定性与多样性的关系)等概念理论;城市环境与生态因子部分主要从城市环境(环境的概念、尺度与类型、城市环境)和生态因子作用分析(生态因子分类、生态因子作用的一般特征、生态因子作用的基本原理)两部分来进行讲述;园林植物与城市能量环境部分主要包括光与园林植物(城市光环境、光对园林植物的生态作用、园林植物对光的生态适应)、温度与园林植物(城市温度环境、温度对园林植物的生态作用、园林植物对温度的适应、园林植物对气温的调节作用)等两部分;水与园林植物部分重点讲授城市水环境、水对园林植物的生态作用、园林植物对水分条件的适应、园林植物对水分的调节作用等内容;园林植物与大气部分包括城市大气环境、大气污染与园林植物、园林植物对空气的净化作用、风与园林植物等几个方面;土壤与园林植物部分主要包括土壤理化性质与园林植物、土壤生物与园林植物、城市土壤特点、盐碱土与园林植物等四方面;城市生态系统部分主要包括城市生态系统的组成结构、城市生态系统的主要特点和基本功能、城市生态系统存在的问题等内容;景观生态规划设计部分主要通过查阅相关的文献书籍,梳理出近10年的相关景观生态规划设计案例,通过案例对景观生态相关原理的应用实践步骤和方法进行详细讲述。由于本课程多为基础性的知识,包括很多园林生态学、景观生态学、传统生态学的基本概念和理论,因此重点在于让学生更好的理解与记忆,能够在将来的规划设计实践中将景观生态学的相关原理加以应用,增加实践当中的理性,学会从生态学的角度思考规划设计问题。授课过程中学生积极性较高,课堂参与度良好。
(三)实验课程体系
实验课程主要分为两部分,一部分为外业调查,此部分实验的开展需要与教学团队的科研项目和工程实践项目相结合。科研项目主要是关于城市景观异质性与城市环境气候因子耦合关系的研究,在研究的前期阶段可以将班里学生分组,在研究区域布点或者设置样方进行生态环境因子数据的获取,通过这个过程加深学生对理论知识的理解并增强学生参与景观生态学研究的实践经验。工程实践方面,引导学生参与大尺度项目的前期调研分析,例如郑州市、洛阳市、南阳市的绿地系统规划项目。另一部分为计算机实践,景观生态学与传统生态学的主要区别之一就是研究对象的尺度差异,景观生态学侧重于大尺度对象的研究,而3S技术越来越多的应用在景观生态学领域,那么一些最基本的3S技术也是园林专业学生需要掌握的内容,比如遥感影像的几何校正、波段融合、栅格图裁切、景观解译等一些技术的操作步骤对于景观生态学的研究或者大尺度的景观生态规划有着重要的意义,而通过计算机实践部分的讲授和训练,可以使学生掌握该部分知识。
三、小结
基于目前景观生态教学过程中存在的问题,本文对课程内容和实践环节的改革方式进行了阐述,着重突出基础性和应用性,希望能为景观生态学课程体系进一步改革完善提出新的视角。中国正处在城市化进程的关键阶段,如何协调城市化与生态文明的关系,是当今城市化发展过程中的重要问题,而园林专业培养的学生绝大部分都会投身于城市规划、园林规划设计等相关领域,因此景观生态学课程对于城市的可持续发展具有重大的意义。
[ 参 考 文 献 ]
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(一)生态足迹理论形成的背景。20世纪五十年代以来,工业化和技术进步提高了人类改造
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关键词:污染生态学;理论与实践;教学改革
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)50-0115-02
《污染生态学》是一门以生态系统理论为基础的边缘交叉学科,该课程的教学目的是使学生掌握污染生态学的基本理论、基本知识,了解污染物在生态系统中的迁移、转化规律及解决方法,培养学生分析和解决问题的能力,为继续读研深造或从事污染生态研究、环境保护等相关工作打下基础。笔者根据在教学实践过程中发现的一些问题,对《污染生态学》的教学内容和实践环节改革进行了若干探索。
一、优化教学内容
1.课程特点与知识体系。污染生态学是生态学和环境科学相融合、相交叉的产物,其课程内容涉及广泛,包括化学、土壤学、物理化学、植物学等。在学习本课程前,学生应该具备一定的相关课程基础,因此本课程安排在大三下学期。但是,教师在授课过程仍应注意回顾与补充相关概念,以帮助学生更好地理解与把握本课程知识。
污染生态学的课程知识体系如图1所示,大体可分为基础篇和应用篇两部分,基础篇主要介绍生物系统与被污染的环境系统之间相互作用的机理和规律,即污染物在生物体内的生物过程。具体包括生物体对污染物的吸收与迁移、生物富集、污染物对生物体的危害、生物体对污染物的抗性及生物在长期污染条件下的生态效应与适应进化。这几个部分分章节讲述,但相互联系紧密,并且可在生物生命过程中同时发生,应从整体把握。应用篇主要是基于生态学原理和方法对污染环境进行控制和修复,重点是大气、水和土壤污染的生物修复技术。此外,污染环境的生物监测与评价也是污染生态学中不可分割的一部分。在讲授过程中,要注意将基础篇和应用篇有机结合起来,使理论联系实际,两者互相印证,形成完整的知识体系。
2.结合学科特色,突出教学重点。污染生态学是生态学中实践意义较强的一个分支,将该课程与学科优势和特色结合起来,有利于生态学综合人才的培养。南京林业大学生态学科于1989年成为首批教育部国家级重点学科,经过多年的建设,已形成自己独特的研究方向与特色。主要是以森林、湿地等生态系统为研究对象,以生物与环境之间的关系及其相互作用机制、生物地球化学循环等生态学理论为基础,重点探讨退化生态系统植被恢复机理与技术,土壤生态学过程及其对全球气候变化的响应,湿地濒危物种生境恢复与生物多样性保护,环湖植被缓冲带与水生植物的生态功能,湖泊富营养化治理技术等。因此,结合该课程的教学目标与学科特征,该课程的教学重点主要有:污染物的生态过程的基本理论、水体富营养化的概念、危害、评价及修复对策、水污染的土地处理系统修复原理、土壤污染的植物修复技术。而且,在授课过程中,可将本学科教师的研究成果与案例融入理论知识中,激发学生的兴趣,培养学生解决实际问题的能力。
二、实验实践的设计与实施
本课程在原教学大纲中理论讲授学时数为48学时,并未设置实践学时。针对本课程的现实性、综合性和研究性特点,将学时调整为理论讲授32学时,实践教学16学时。实践教学与理论课同步开设,使理论与实践结合,加深学生对理论知识的理解,并学以致用,提高学生的综合分析能力和实际动手能力,培养创新能力。本课程拟开设的实验实践内容具体如下:
1.重金属对植物种子发芽和根伸长的影响(4学时):将上课学生分成若干组,分别进行不同重金属(Cd、Cr、Pb)对不同植物(小麦、白菜)种子发芽和根伸长的影响,考察不同重金属对不同植物种子的毒性效应,加深对效应浓度、安全浓度等概念的理解。通过不同组的实验结果比较,还可了解不同重金属的毒性大小和不同植物对重金属胁迫的敏感性。
2.人工湿地对城市尾水的处理效果研究(6学时):参观人工湿地尾水处理厂,调查人工湿地的植物种类配置和运行参数,采集人工湿地的进水和出水,了解人工湿地对主要污染物,如有机物、N和P的去除效果。在对实验结果进行分析的过程中,要求学生查阅资料,了解不同湿地植物如芦苇、香蒲等对污染物的吸收去除能力,综合分析理解人工湿地去除污染物的原理。
3.采用观赏植物修复土壤重金属污染的实验研究(6学时):分组查阅资料,选择合适的观赏植物,研究观赏植物对土壤重金属的吸收和富集量,评价观赏植物修复土壤重金属污染的性能。该实验一方面可让学生深入了解植物对重金属的吸收和生物富集的概念,掌握生物富集系数和转移系数的计算,另一方面也可帮助学生理解重金属污染土壤的植物修复技术原理,掌握超积累植物的筛选方法。
三、教学方式的应用
1.多媒体与板书相结合的讲授方式。讲授法是教学中最基本、最常用的方法,特别是对于理论基础概念、专业性基础知识点的讲解。多媒体技术是指将文字、图像、声音等承载信息的载体结合在一起,并通过计算机进行综合处理和控制的技术。利用多媒体教学可以将抽象的知识形象化,给学生以视、听新感觉,调动联想思维,提高学生的学习兴趣,如在讲污染物对植物超微细胞结构的损伤时,可以通过直观的照片展示不同浓度的污染物胁迫下,植物细胞的细胞核、叶绿体、线粒体等细胞器的损伤情况,能够激发学生的学习兴趣,更利于学生对相关知识点的掌握。但是多媒体技术也存在一些弊端,如播放速度快,信息量大,不利于学生对知识的接受,缺乏足够的时间消化和记笔记,因此,应根据具体知识内容,将多媒体教学和板书有机结合起来,特别是重点概念,通过板书的形式,放慢讲授速度,加深学生对相关知识点的理解。
2.案例教学与学生演讲相结合的方法。污染生态学的课程内容是以生态学原理为基础,通过大量的案例分析污染生态过程中植物、动物和微生物等有机体的生态响应机制和其毒害表现,探讨污染控制和污染修复生态工程的学科。但是环境中污染物种类众多且对生物具有不同的毒性效应,课堂学时有限,仅能挑选比较经典的案例进行讲解。另一方面,传统的“教师讲、学生听”的授课方式作为主要的教学方式在调动学生积极性方面效果欠佳。因此,对于比较重要的知识点,可指定阅读材料或要求学生自己查阅最新资料与案例,做成PPT在课堂上进行讲解,教师给予针对性点评并引导学生讨论。如生物对污染物的吸收和迁移章节中,比较经典的案例是铅和镉在玉米根系中的吸收和迁移,可以引导学生查阅铅镉等在其他植物或土壤-植物体系中的迁移规律,并在课堂上讲解、讨论植物吸收重金属的途径。该方法不仅能够调动学生学习积极性、提高学生的表达能力,活跃课堂气氛,也能使学生了解学科最近的研究进展,加深对相关知识的理解,拓展知识面。
3.专题讲座。污染生态学具有现实性、综合性和研究性,是一门发展中的学科。随着学科之间不断交叉渗透,其学科内涵更加丰富。而且,随着研究的深入,对于污染生态学中出现的新污染物、新问题的认识也不断深入。因此,有必要开展污染生态学的研究前沿与展望的专题讲座。专题讲座主要介绍目前污染生态学和环境科学领域一些热点问题的研究进展,如药品与个人护理用品、内分泌干扰物、生态风险等。这些新兴污染物和人类生活息息相关,通过专题讲座,可以使学生了解环境中的新兴污染物对人类身体健康的影响,培养学生的环保意识,同时激发学生对科研的兴趣,吸引一批学生投身于科研事业中。
四、结语
《污染生态学》是生态学专业的重要专业课程,具有现实性、综合性和研究性的特点。在教学过程中,应结合本课程的特点与学科优势特色,优化教学内容,并合理设置实验实践环节,使理论与实践有机结合起来,激发学生的学习兴趣,提高学生的动手能力和发现问题解决问题的能力,培养学生的创新意识、科研能力和综合素质。
参考文献:
关键词:景观生态学对象 任务 景观生态学 森林资源
一、起源与发展
1938年,德国地理植物学家特罗尔首先提出了景观生态学这一概念。20世纪70年代后,全景观生态学球性资源、环境、人口、粮食问题日趋严重,加之生态系统思想的广泛传播,使景观生态学得到了很大的发展。景观生态学是一门新兴的交叉学科,它以生态学景观生态学理论框架为依托,吸收现代地理学和系统科学之所长,研究景观和区域尺度的资源、环境经营与管理问题,具有综合整体性和宏观区域性特色,并以中尺度的景观结构和生态过程关系研究见长。[2]
二、研究对象
1. 从景观的直观景象来认识。这是景观的最原始和最普通概念,它主要应用于景观建筑学。尽管现代景观建筑学对景观的理解不限于此,但它依然是景观建筑学的主要目标。
2. 从个体的属性结构上理解景观。在地质学、地貌学、土壤学和植被科学中,景观原理用以说明个体各属性在地表的结构格局,这个属性是这些学科的研究对象,如岩石、地表形态、植物群落等。地质景观、地貌景观、土壤景观和植被景观常被用来描述格局。
3. 景观为一个复合生态系统。这是最为综合的概念,包括了上述两种观点。景观生态系统是地表各自然要素之间以及与人类之间作用、制约所构成的统一整体。它主要研究自然要素、社会经济要素相互作用、联系以及植物、大气、水体、岩石、动物和人类之间的物质迁移和能量转换,以及景观的优化利用和保护。
三、任务
景观生态学的基本任务可概括为以下几个方面。
1. 景观生态系统结构和功能研究。包括对自然景观生态系统和人工景观生态系统的研究。通过研究景观生态系统中的物理过程、化学过程、生物过程以及社会经济过程来探讨各类生态系统的结构、功能、稳定性及演替。[3]
2. 景观生态监测和预警研究。景观生态预警是对资源利用的生态后果、生态环境与社会经济协调发展的预测和警报。
3. 景观生态设计与规划研究。这是通过分析景观特性以及对其判释、综合和评价,提出景观最优利用方案。其目的是使景观内部社会活动以及景观生态特征在时间和空间上协调化,达到对景观优化利用。
4. 景观生态保护与管理研究。运用生态学原理和方法探讨合理利用、保护和管理景观生态系统的途径。建立自然景观和人文景观保护区,经营管理和保护资源与环境。
四、应用
1、景观生态学原理在城市绿地生态系统中的应用
近年来,美国兴起的以景观生态学理论为基础的景观生态规划模式成为新的规划学派。结合景观结构和景观功能,运用景观生态学原理对大范围的开放空间进行规划和研究。在新加坡、加拿大和美国,公园和社区游园已经实现邻里层次上的联系。国外从生态学角度进行城市绿地系统建设的研究,多着重于生态网络绿道与绿线方面的研究,并将其作为人与自然新的规划参数。在我国,俞孔坚(2000)首次在国际上提出了景观生态安全格局的理论和方法,并应用于城市绿地规划;周志翔等(2001)应用景观生态学原理对武钢厂区绿地景观的空间分布格局进行了调查分析,提出以道路绿带为骨架,成片防护林和观赏绿地为中心,将各分厂绿地连接成四大绿化区域的武钢厂区绿地系统规划中,应重视厂区废弃地的开发和绿地系统建设。[4]陈文波等(2002)在综合前人对景观空间格局与异质性,景观镶嵌动态,尺度、格局、过程相关等景观生态学基本原理的基础上,初步提出了景观空间分析的框架,认为景观空间分析主要包括景观空间形态分析、空间关系分析与空间构型分析,并对景观空间分析的特征及与一般空间分析之间的关系进行了探讨。[5]刘洪杰等(2003)提出了在城市的自然景观用地中,绿地和水域是两种对城市生态环境具有重要调节作用的景观生态类型。
2、景观生态学在森林资源经营中的应用
森林资源的价值是指森林资源对自然界及人类社会的一切功效、作用与影响。这里,森林资源的价值表现为支持人类的持续生存,支持其他生命的持续生存,从而实现森林资源本身的发展和演化。所以,实现各种使用价值再生产的前提是实现森林资源本身的再生产。景观生态学强调景观的整体性及空间异质性,不是去分别寻求景观的经济价值、生态价值和文化、美学价值,而是致力于发挥其综合价值。[6]由于森林资源功能价值与效益价值的矛盾,过去在森林资源经营过程中,采取过度强调经济效益的扩大再生产的生产方式,使人类经济的发展对森林资源的需求远远超过森林资源的自然再生能力,导致森林资源的急剧减少。
为了合理利用有限的森林资源,提高公众的森林意识,应当采用多种方法和手段,评价森林资源的价值,便于森林功能与市场和公众决策过程相结合,使森林资源的经济效益和生态、社会效益受到同等重视。在森林资源评价中要重视对其文化、精神、历史和宗教等方面的独特价值的评价,使森林资源得到可持续利用。
参考文献:
[1]布仁仓,李秀珍等.尺度分析对景观格局指标的影响.应用生态学报,2003,14(12)
[2]车生泉,宋永昌.上好城市公园绿地景观格局分析.上海交通大学学报(农业科学版),2002,20(4):10-20
[3]王根绪,程国栋.内陆河流域生态环境的空间分异特征[J].地理科学,1998,18(4):355-361.
[4]刘悦翠,储晓雷.我国森林经营管理的系统原理[J].西北林学院学报,2006,21(3):163-166.
蔡云龙提出,通过大规模的社会投入对退化土地进行整治,既迅速提高土地生产力以满足当地人们生存和发展的需要,又保证生态系统维持相对稳定的生态平衡并进入良性生态循环;同时还对导致土地退化和贫困的恶性循环的经济和社会因素加以改造的措施称为“生态重建”。
景观生态重建的目的在于构建可持续的格局。景观尺度上的生态安全主要基于以下两个假设来讨论:①景观中水平生态过程是一种对景观的竞争性控制过程;②某种过程必须通过克服景观阻力来实现对景观生态系统的控制。景观中某些关键性点、位置或关系的破坏对整个生态安全具有毁灭性的后果,它被认为是景观中某种潜在的空间格局,由一些关键性的点、线、局部(面)或其空间组合所构成,对维护和控制景观水平生态过程起着关键性作用。因此,景观生态恢复和重建的研究焦点包括:景观层次上的生态恢复模式及恢复技术、选择恢复的关键位置、构筑可持续性的景观生态格局。
二、景观格局分析方法
(一)景观格局分析理论。景观是一个由不同土地单元镶嵌组成,且有明显视觉特征的地理实体;它处于生态系统之上,大地理区域之下的中间尺度,兼具经济价值、生态价值和美学价值。景观格局分析是定量描述景观结构,建立景观结构与功能间相互关系,并从景观结构变化中推断功能变化的一种方法。
(二)景观指数的选择。建立格局与过程关系的首要问题是景观格局的数量化,使景观格局的表示更加客观、直观。
景观指数法与转移矩阵法相结合是目前应用广泛的景观格局分析方法。目前的景观指数众多,指数之间相关性高的多个指数,被认为在对格局进行评价时只需要其中之一即具有代表性,因此,景观指数因研究对象不同需要优化选择。FRAGSTATS的开发者McGarigal提出了景观指数应用过程中系统的建议,并建立了基于生态学意义的景观指数分类标准。国内外很多学者在指数的选择方面做了很多实际的工作。
(三)通过“格局-过程”分析进行景观生态系统问题诊断。景观生态学强调景观格局,生态学过程和尺度之间的作用。从格局到过程的推绎是当前景观生态学面临的一大挑战。景观生态学的重要目标就是了解空间格局对生态过程的影响。通过建立景观格局与过程关系研究景观特征是实现时空动态评价的重要方法。
(四)景观格局的优化。景观生态规划是建立合理景观结构的基础。景观可持续发展应该通过优化景观格局来实现。有文章认为,为了维持景观可持续发展与生态安全,要根据生态因子对景观斑块的类型进行调整,而且还要运用景观生态学的理论和方法对景观的管理方法进行优化,运用合理的土地利用和管理措施得以实现,这种方法称为“景观格局的优化”。景观优化将其规划原则与不同的土地规划任务相结合,发现景观利用中存在的生态问题并寻求解决这些问题的整体的生态学途径。
三、城镇化背景下的生态重建研究
关于城市生态重建当前已经开展了土地利用变化、景观指数分析等多方面的研究,然而存在以下不足:1.研究与景观生态分析与规划相关,却并不能形成系统的、结合城镇化过程特点的、景观生态重建的理论与方法;2.目前运用景观指数与GIS/RS分析格局与过程的问题尚不多;3.景观格局分析的研究集中在城市中心或矿山等区域。以生态系统流变化最大的城市周边为尺度的研究方法,但景观格局分析与优化理论和方法均显缺乏。尤其体现在土地规划与土地利用和环境保护后期管理中,如何引入景观理念和景观生态学方法,做出更加科学和完美的规划设计值得探讨。如何丰富和发展景观格局分析,建立“格局-过程”关系,以及如何通过景观生态规划建立优化的景观格局以至于建立起小流域尺度上的景观重建理论和方法体系是当前科研面临的挑战。从其它尺度景观生态格局研究当中借鉴方法用于城乡结合部的研究,构建整体的、多变量的、全面地的多目标景观重建方法成为景观规划和管理的必要。
目前,景观生态重建的理论和部分方法已经有所描述,内容涉及到恢复生态学、景观格局评价、景观可持续性评价、景观生态规划与设计等各个环节,然而缺乏对景观生态重建的理论与方法的系统描述。通过系统地探讨城镇化过程中城乡结合部土地利用景观尺度上的可持续发展问题,结合景观格局的现状分析生态状况,对于景观生态全格局设计和景观可持续发展十分具有探讨意义。
【摘要】 中医药微生态学作为中西医结合领域的边缘学科,正在发展壮大,并已自成体系,探讨在中医药院校课程体系中,以适当的方式和内容形式开展中医药微生态学教学,具有重要意义。
【关键词】 中医药微生态学 教学
1 中医药微生态学的学科背景与开展课堂教学的必要性
微生态学(microecology)是研究栖居于人、动物、植物的微生物群与宿主、环境之间相互作用规律及其应用的一门科学,是20世纪末迅速崛起的一门新兴学科。实践证明,微生态学的发展促进了人类正确认识生命和疾病的本质,启发人们运用微生态平衡、微生态失调和微生态防治的基本原理和规律,采取相应措施,维护或/和修复机体健康。目前,基于微生态学基础理论,涉及微生态调节的产品已广泛应用于医药、保健品、饮料、化妆品、兽药、农药等诸多领域。与此同时,随着微生态学研究的深入,它与祖国医学之间的相互关系也得到不断的深化和扩展。这种关系主要包括中医药学与微生态学在基础理论和实践应用方面的相互阐释、相互融会和相互为用。在祖国医学基础理论与临床实践中蕴藏着许多微生态学的基本观点,如天人相应的“整体观”与微生态学中生物与外环境“统一论”、阴阳学说与生态平衡与失调论、脏象学说与微生态系统论、调整阴阳扶正祛邪与微生态调节论等等,无不展现着古老中医药学与现代微生态学的一脉相承、相互贯通[1]。同时,有关中医药学与微生态学相互关系的实践研究更是层出不穷,诸如中药对人体微生态的影响、中药作为微生态调节剂的作用机制和临床应用研究、正常菌群参与机体吸收利用中药有效成分的作用、舌苔表现与局部微生态群状况的相互关系、微生态调节作用对针灸抗菌效应的阐释等等[2]。由此,一门中西医结合的新兴边缘学科—中医药微生态学在近年悄然兴起并蓬勃发展。我国微生态学创始人魏曦教授曾预言:“微生态学很可能成为打开中医奥秘大门的一把金钥匙”。目前,有关“中医药微生态学”的基本理论和实践研究的信息资料已初具规模,并自成体系。随着中医药微生态学的研究迅速深入,其作为中西结合的新兴边缘学科也逐渐发展壮大起来。现代微生态学与古老的中医药学在许多基本理论观点上具有惊人的相似之处,是现代医学中其他学科所无法比拟的。这预示着中医药微生态学的深入发展,必将为中西医结合提供更广阔的科学内涵和更直接的参照模式。正是由于中医药微生态学在中西医结合领域的重要地位,国内部分中医院校正在将其作为一项极具特色的中西医结合教学内容纳入课堂教学。毋庸置疑,通过中医药微生态学课堂教学的渠道,迅速普及学科知识、广泛培养学科人才、深入营造学科环境,对该学科本身以及中西医结合科学的发展都具有极其重要的意义。但是,目前在国内除了部分西医院校开设“现代微生态学”课程外,在中医院校中,系统开设体现中西医结合特色“中医药微生态学”教学内容的先例寥寥无几。出现这种情况的原因很多,但重要的是没有系统的教学内容及其教学材料,没有足够的教学学时,没有现成的教学模式,没有成熟的学科氛围。为此,笔者将近几年来在教学实践中有关“中医药微生态学” 教学的一点体会进行总结,抛砖引玉,以供同仁开展中医药微生态学课堂教学参考。
2 开设中医药微生态学课堂教学的初步设想
2.1 开设模式和学时安排由于中医药院校普遍存在教学课时紧张的问题,独立开设“中医药微生态学”课程很不现实。一种极为可行的开设模式是把有关内容纳入医药《微生物学》课程的教学内容中。具体方法是在《微生物学》有关“正常菌群”或“微生物与中医药的关系”等章节中穿插“中医药微生态学”的教学内容,把相应章节的教学课时增加2~4学时,既不影响《微生物学》教学内容的整体结构,又能较完整地介绍“中医药微生态学”的内容体系。如果学时安排有困难,还可考虑通过学术讲座、选修课等方式达到教学目的。
2.2 教学大纲和教学内容中医药微生态学属于中西医结合的范畴,其内容体系正在不断探索和充实完善。在实践中发现,将教学重点放在基础理论和实践应用两个方面,遵循重基础、重实践的基本教学原则,既能使学生拥有本学科的基本知识结构,又符合中医药院校学生的自身特点和教学实际。
2.2.1 中医药微生态学基本理论从目前积累的研究资料看,中医药微生态学的理论探索主要涉及中医药学与微生态学基本理论的相互关系,常见的有中医学的整体观与微生态学的生物与内外环境统一论、中医学的阴阳学说与微生态学的平衡与失调论、中医学的脏象学说与微生态学的微生态系统论、中医学的调整阴阳扶正祛邪理论与微生态学的微生态调节论等等。
2.2.2 中医药微生态学的实践研究中医药微生态学在实践应用方面的研究资料很多,涉及到临床诊断、治疗以及保健预防等诸多方面,比如中药作为微生态调节剂的系列研究,尤其是中药对肠道微生态的调节作用;针灸通过扶持正常菌群而发挥抗菌、抗感染效应;肠道微生态效应对机体吸收利用中药有效成分的影响;中药对消除R质粒的作用;纳米中药的微生态调节效应;舌诊的微生态学原理等等。
2.3 教学方法和教学手段
2.3.1 突出中西医结合特色、强调实用知识中医药微生态学作为中西医结合边缘学科,教学实践中应注意抓住上述典型的中西医结合知识点,由点及面,将两个内容体系有机结合起来,突出二者优势,有利于加深学生对本学科内容的理解。另一方面,在基本理论的讲解过程中,适时穿插适用知识的介绍,有利于吸引学生对边缘学科的兴趣。比如在介绍微生态调节剂的临床治疗作用时,结合“金双歧”等药物的临床应用效果给学生讲授,促进学生对“生态调节效应”的理解。
2.3.2 注重启发诱导、培养学生综合分析能力中医药微生态学与其他中西医结合课程一样,其理论和实践知识都处于不断探索和完善的过程中,许多基本概念、基本原理尚无定论。在讲授过程中,学生会提出很多问题,有关于基本理论的,有关于实践应用的,对此不仅要认真负责解答,更要引导学生利用已经学过的知识进行分析,变“授之以鱼”为“授之以渔”,使学生通过自己对知识点的分析,掌握中西医各自的理论要点。
3 展望
微生态学是生命科学的重要分支,随着21世纪生命科学的发展,微生态学也必然迅速成长。中医药微生态学是我国中西医结合科学的重要组成部分,也是我国微生态学独具特色的分支科学。当前我国中医药事业面临着前所未有的发展机遇,我们应不失时机地加速中医药微生态理论与应用知识的深入研究和宣传普及。中医药微生态学教学的广泛开展,是宣传中医药微生态学知识、培养中医药微生态学人才的必经之路。中医药微生态学的教学目前尚有很多问题需要解决,在教学工作中需不断地总结经验,寻找规律,探索本质,发展理论,促进实践,为发展中医药微生态学事业以及中西医结合事业作贡献。
参考文献