许子乾+++赵丹丹

摘 要：生态学是一门综合性学科，既包括丰富的理论内容也具有很高的实践要求，这对从事生态学教学的大学教师提出了很高的要求。文章介绍了欧美高校生态学教育中的“以学生为中心”的教学理念，以及采用“后向学习法”的教学过程，以构建良好的学习环境，提高学生讨论和思考问题的积极性，达到让学生具有更专业的生态学思维的目的。

关键词：欧美高校；生态学；教学方法；研究综述

一、概述

高等教育在过去三十年中发生了较大的变革，传统的教学方法为教师在课堂上讲授知识，学生做笔记。这种教学方式在当下被认为是“过时”的。有研究表明，在教学过程中增加大量的师生互动和针对科学研究的教学技术内容，实施更为积极的教学策略，让学生更好地参与到科学研究的具体过程中，能够实现更好的教学效果，但具体的策略和技术的选择非常复杂[1]。有学者认为，高等教育的最大变革在于学习过程由单纯的科学知识掌握转变为对整个科学体系、概念的深刻理解，这种变革也反映在具体教学实践活动中，尤其是给传统的课堂授课方式带来了很大的转变[2]。然而，出于经济、效率等原因，大多数欧美高校仍然保留了传统的课堂授课方式，这也是目前绝大多数学生接受的教育方式。[3]

生态学是一门实践与理论紧密结合的学科，从事生态学教学的研究者大都接受了大量的科研能力训练，这使他们能够胜任实验室、研究机构的工作。而在教学方面，绝大多数生态学教师只是在任教前接受了几个星期甚至更短时间的简单培训，这使他们对如何开展教学活动非常茫然。很多生态学研究者在进入大学后才有机会与教学导师、教育研究员合作，发展其教学技能。这种科学研究者和教育研究者之间的合作能够使教学更有成效，并作为改善教学的主要手段。在大多数欧美高校，教学资金主要用于本科教学，但由于各高校实际用于改善教学水平的投入参差不齐，并且受到时间、精力等条件的限制，许多生态学家很少接触到教學方法方面的研究，对新的教学策略和方法也缺乏认知[4]。从事生态学研究的教师往往不知道如何去引导学生从生态的角度运用科学的思维来思考问题，这是由于这种思维方式对于受到大量科研训练的研究者来说是理所当然的，很难让其站在学生的角度来思考和学习，往往会“假设”学生已经掌握了这样的思维方式，导致教学质量不高[5]。另外，大多数生物科学专业的学生被要求必须至少选修一门生态类的课程，且此课程往往被设置为大型的入门课程，有时一门课程的授课人数高达数百人，这就很难为每名学生定制其适合的教学主题，因此教学班级人数也是影响授课质量的重要因素。

二、“以学生为中心”的教学理念

大量的研究表明，“以学生为中心”的教学手段已经被证明比传统的课堂授课或讲座形式更有效率[6][7][8]。在授课中加入主动学习策略、小组讨论、随堂测试等互动性活动更为学生所接受，更能体现“以学生为中心”的教学思想，对于提升生态学教学效果更为明显[9]。比格斯（Biggs） 和唐（Tang）在1999年出版的《为有质量的大学学习而教：学生做什么》（Teaching for Quality Learning at University： What the Student Does）一书中描述了大量如何改善高等教育教学条件、提高教学水平的案例和方法[10]。汉德尔斯曼（Handelsman）和德克斯（Dirks）在文献中列举了若干 “以学生为中心”的具体的教学手段和策略[11][12]。皮克特（Pickett）在2007年所著的《生态学认知》中专门针对生物学或生态学教学进行了论述[13]。2011年，德哈恩（DeHaan）对生物科学教育的研究做了阶段性的综述[14]。米勒（Miller）在2015年归纳提出了生物学教育中的50个最关键的内容[15]。纳普（Knapp）等在2010年提出了生态学教育学中必须关注的七个原则，即实验性、竞争性、耦合性、动态性、历史性、范围性、相互性[16]。2010年，俄亥俄州立大学的“生物学入门课”（Introductory Biology Project）构建了一个人工生态系统（微观世界），并用作生物学课程中的实践教学，产生了良好的效果。

目前许多关于生态学和生物学教学的论文，大多只是描述了教育理论或思想，并没有提到在实践中具体如何操作。许多教育者希望在教学期间能让学生更加积极，但不知道从何开始，希望得到启发。研究表明，一个良好的教学过程必须具备以下3个条件：一是确保师生预期学习目标之间的一致性；二是良好的学习硬件和软件环境；三是合适的教育技术手段用于辅助教学。[17]

三、后向学习法

霍奇斯（Hodges）等人的研究表明，“后向教学法”（Backward Course Design）能较好地体现“以学生为中心”的教学思想[18]，具体的做法为：授课前阐述预期的学习目标；展示学生能够学到的东西，确定如何评估学生取得的成就；以多样化的教学活动帮助学生实现目标。简而言之，就是以“后退”的形式安排整个学习过程。

（一）学习目标的设计

后向学习法的第一步是设计学习目标。对于生态学这样的综合性学科，目标设定应该着眼于学生的思维方式和实践能力，具体包括生态基础知识、实验设计能力、数据分析能力、科学假设能力等。学习目标的设定要尽量详细，以便后期评估方法的选择和教学活动的开展。

以瑞典斯德哥尔摩大学资源环境系开设的“海洋保护区管理”课程为例，学习目标被设定为：“海洋保护区”的定义和解释，不同类型保护区的治理，不同环境下保护区的管理，如何规划一个良好的保护方案。学习目标应针对学生的不同能力设置等级，包括基本掌握（记忆、理解）和高级应用（分析、计算和创造）两个级别。基本掌握级别表现为：能阐述“海洋保护区”的基本含义；能够区分“沿岸区”“内海区”和“外海区”三大类型海洋保护区；能够记忆海洋环境变化、渔业变化和危险物海上运输对保护区管理带来的影响；能够从海洋本身和外部因素两方面给出恰当的保护区管理建议。高级应用级别除了应具有基本掌握级别的表现之外，还应具有一定的分析、计算和创造能力，比如能够结合沿海污染工业控制的案例，通过对控制过程的描述（计划→审批→控制），包括工业设施的选址、规划建设的许可、环境评估、对污染物的监测活动、重点污染物试验设计和计算方法的表述等，实现对“海洋保护区管理”理论的应用和实践，达到较高层次的知识掌握程度。

一般来说，面向低年级学生教学或公共课教学时，设定的目标应尽量广而浅，注重基本知识的解读和生态理念的熏陶；面向高年级学生或小班教学时，可以设计更高层次的目标，如数据分析的思维、实验设计的方法等。

（二）评估方法的制定

评估方法的制定是整个学习过程的关键，必须遵循丰富性和客观性的原则，与设定的学习目标相吻合。多样化的评估手段可以更加客观地反映学生真实的学习情况，避免“为考试而考试”的情况。可以使用的评估手段包括口头报告、写作、研讨会、互相解读学习报告等，其中让学生互相解读各自的学习报告的做法，可以使其更多地参与学习，获得更好的学习效果，对提升最终报告的质量效果显著。

仍以“海洋保护区管理”课程为例，最终成绩评估的方式可以采用口头或者书面报告的形式，针对不同的分组假设不同类型和情况的保护区，让学生提出该保护区的治理模式，并指出目前模式的利弊；也可以采用“角色扮演”的评估方式，如让学生扮演一个保护区的管理者，让他们来设定一些管理规则或处理一些特定的问题，比如，如何接受特定的资助并正确使用等。

（三）课堂教学的实施

课堂教学是后向学习法的第三步，也是整个教学过程最主要的环节。好的教学活动能提高学生的参与度，促使他们学会相关的技巧、策略和规则。激发学生学习参与热情的方法是将他们已有的知识和需要学习的内容联系起来，这种方法能够提高学生在不同情况下使用知识的能力。提高学生学习参与度的原则归纳如下：一是尽量从宏观角度开展教学；二是多与学生进行互动；三是让学生多思考。

1.课前准备

在进行课堂教学前，通常会进行一些课前准备活动，如故事、视频、戏剧表演等形式，让学生在学习主要知识之前有大致的概念，获得部分先验知识，这个过程不是必需的，但对授课效果有着显著的提升。尤其是当讲解某个新概念之前，可以提供一些材料引起学生兴趣。以讲授“生态系统服务”为例，可以剪辑一段几分钟的各类生态系统服务的视频给学生看，让学生对相关概念有一个大致印象。课前准备活动安排取决于预期设定的学习目标和实际的授课时间，内容必须反映授课内容且有助于授课。如果很难找到合适的活动内容，可以增加与学生的互动，比如请平时积极活跃、准备充分的学生针对本次课程说一分钟自己的看法。

2.课中学习

课中学习是教学活动的主体，学习的形式多种多样。生态学作为一门交叉学科，内容庞杂，一堂课涵盖的知识点往往较多，且因为生态学具有很强的实践要求，所以需要在课堂上充分调动学生的积极性，让学生“浸入式”地参与学习。常规的教学活动有主题演讲、随堂写作、分组讨论、实验活动等。仍以“海洋保护区管理”课程为例，可设计分组讨论教学法：首先学生被分成若干小组，每个组都有针对某个保护区设立的一个讨论主题，如自然资源、生态多样化、生态系统等，然后从每个小组中抽出一名成员，抽出的成员组成新的小组，该小组作为制定管理方案的代表，從不同的角度讨论一个具体的保护区管理方案，最后根据可用的时间和预期目标，以讨论、报告或演示的形式作总结。此外，还有一些非常规的、有趣的教学方式。如在美国哥伦比亚大学 “全球气候变化”公开课上，将学生划分为赞成或反对全球变暖学说的两派，分别给出阅读素材，进行辩论，让学生在辩论中学习相关知识[19]。又如，事先确定一个主题，让学生围绕它进行意见的表达，以研讨会的形式让其他同学针对内容进行点评[20]。再如，问答式的学习法会让课堂教学互动性更强。教师让学生通过解决一个实际问题的方式来学习知识，并监督学生解决问题的过程，在关键的环节加以指导。研究表明，这一类方法能取得更好的教学效果[21][22]。需要注意的是问题与现实生活的关联性，充分考虑学生的兴趣和已有的经验，解决问题的过程和手段应该是客观、真实的，这样学生才能通过解决问题获得正确的知识和思维方式[23]。总之，学习活动要打破课堂教学中教师讲述的主导地位，将学习的主导权交给学生，教师主要起设计和引导的作用，充分调动学生的积极性。

3.教师授课

“以学生为中心”的教学思想并不否定教师在教学活动中的地位，而是对教师的授课提出了更高的要求。在实际授课中需要利用一切机会吸引学生，让学生参与讨论互动，如通过抛出一个热点问题、开展一分钟汇报、绘制思维导图等方式。利用新的教育技术，可以让学生更加积极地参与课堂讲授的过程[24]。典型的例子是，师生可以通过“数字墙”实时发布信息，交流自己的想法。再如，采用类似于远程控制的“遥控器”系统，让学生快速地回答问题。这些“遥控器”可以有不同的用途，如对关键环节的理解力等。“遥控器”也可以用手机或电脑设备来替代，诸如此类的新的设备既能吸引学生，也能更好更快速地了解其学习情况。[25][26]

常规的授课一般分为四个步骤：首先，简要介绍课堂内容；其次，提出具体的问题，并通过文本、视频等形式展开讲解和讨论；再次，通过“数字墙”或“遥控器”系统检查学生的理解情况，重点讲解知识难点和模糊点；最后，给出进一步阅读的资料和学习建议[27][28]。讲授不仅是传授信息，更重要的是引起学生的反思和讨论欲求。课堂时间是有限的，教师要分配好授课和与学生讨论的时间。而在“翻转课堂”模式中，教师将学习的主导权交给学生，教师则采用讲授法和协作法来满足学生的需要，促成他们的个性化学习，其目标是让学生通过实践获得更真切的学习体验，已有的研究表明，这样的形式在生态学教学中能够取得很好的效果[29]。授课前，教师必须花费大量的时间设计整个课程的走向，而不至于让课程流于表面的讨论和嬉戏。[30]

4.教学方法的选择

随着教育技术的发展，运用到教学中的各种方法越来越多，如何选择合适的方法来进行教学，需要注重以下两个因素。第一，时间分配。学习需要时间，尤其是生态学这类综合学科，某个知识点可能涉及很多其他学科知识[31]。因此，教师应掌控节奏，随时提供指导和辅导，留有一定的时间给学生讨论、理解和消化。第二，教学难度。由于教育背景、社会经历、学习策略和学习投入的差异，每个学生的学习能力各不相同。从建构主义角度看，理想的学习状态是学生基于已有的知识，在教师的引导下逐渐理解新的知识内容[32]。如果学生对于要学习的知识一无所知，教师的教学将具有极大的挑战性，这时候教师应该努力调整教学目标的难度，从而帮助学生理解和学习。[33]

四、專业思维培养

生态学教学的最终目的是让学生以专业生态学家的思维进行思考，拥有跨学科的思维、与人合作的技巧及与人沟通的能力[34]。在教学过程中，教师应充分运用已有的知识来帮助学生学习，特别注意要以“专业”的思维来引导学生学习，这对教师提出了较高的要求。例如，对于某个生态学的概念，不能只是简单地解释，而要从专业的角度阐述，结合实际的案例去剖析概念，从而让学生养成专业性的思维方式，更好地帮助学生学习。[35]

五、结语

通过对欧美主流高校生态学教学现状的梳理，本文在不考虑外部因素（主要指经济因素）支持的情况下探讨如何能更积极地、“以学生为中心”进行生态学教学，提出了具体的实践方法。每个学生都与众不同，为了让学生更好地学习，我们需要设立不同的学习目标，采用不同的学习活动，并通过不同方式进行评价。让学生积极地参与到活动中，真正实践“以学生为中心”的教学理念。为了创造良好的学习环境，我们需对整个课程教学过程进行合理的规划，即协调好预期目标、评价方式、学习活动。

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編辑 吕伊雯 校对 李广平