李昕1，苏行1，刘沙1，王星1，尹海魁2，王利虎1*（1河北工程大学园林与生态工程学院，河北邯郸056038；2河北工程大学水利水电学院，河北邯郸056038）
摘要：新工科背景下，生态学课程面临教学内容更新、教学方式变革和知识体系重构等方面的新挑战。作为生物、环境、农业等相关专业的入门基础课程，生态学与上述专业的学习密切相关，并且涉及众多交叉学科，生态学教学质量直接影响后续课程和相关学科的学习效果，因此，针对生态学开展教学改革探索与实践具有重要意义。分析了当前生态学课程的特点，指出了目前存在的问题，并提出了针对性的改进措施，包括挖掘科技前沿、丰富教学内容、增强校企合作、深入理论实践、挖掘思政元素、采用多种教学方法以及提高学生兴趣等方法，旨在为相关高等院校生态学课程的教学改革提供参考。
为主动应对新一轮科技革命和产业变革，加快培养工程实践能力强、创新能力强、具备国际竞争力的高素质复合型“新工科”人才，主动布局未来战略必争领域人才培养，2017年教育部正式提出了适合我国高等工程教育改革方向，即“新工科”（EmergingEngineeringEducation，3E）建设[1]。2018年首批认定612个新工科研究与实践项目，先后形成了“复旦共识”“天大行动”和“北京指南”，以探究“新工科”建设的新文化、新观念、新准则、新路径、新方式、新技术。虽然目前我国工程教育的规模较大[2]，但是工科教学理科化，对于工程教育、实践教育的力度不足，学生综合素质不高，知识结构方面缺陷明显，导致工程教育与行业、企业实际需求难以接轨。基于此，新工科这一高等教育的理念被提出，能够更好满足国家战略发展新需求、国际竞争新形势、立德树人新要求[3]。
生态学是研究宏观生命系统结构、功能及其动态的科学[4]，为人类认识、保护和利用自然环境资源提供了重要理论基础。生态学主要研究较高层次的生命系统及其与环境系统之间的相互作用，其与众多学科交叉，是一门与人类生存和社会发展密切相关的课程。随着社会经济的高速发展，在深刻改变人们生产生活方式的同时，也带来了如自然、人口、粮食和环境等全球性问题[5]。面对这些问题，传统生态学已不能适应现代社会发展需要。新工科背景下的生态学课程体系更加注重系统性教学和跨学科整合，强化创新思维和实践能力的培养。现代生态学向区域性、全球性发展，提出全球变化中应采取的对策和措施，把经济发展和环境保护协调一致，建立可持续发展的生态系统[6]。当前，随着交叉学科的深入发展，近地遥感技术、信息大数据处理及云计算等为生态系统调查监测、植被群落生理生态监控、智慧农业提供了重要的技术手段和丰富的研究方法。因此，培养熟练掌握现代信息技术，并将其应用于生态实践和智慧农业中的复合型高素质人才，对于社会生态文明建设管理实践及生态问题的解决具有重要意义。同时，在“新工科”背景下，实施生态学课程的教学改革，变革知识呈现方式，对于优化课程教学质量，培养高素质的“新工科”创新人才，实施生态文明的建设和发展，推动我国高等工程教育的发展有着重要意义[7]。
1生态学课程现状分析
1.1生态学课程特点
生态学课程是园艺和设施农业科学与工程专业的核心课程之一，传统生态学也是自然学科的基础课程之一，课程知识体系庞大，内容充实，教学内容环环相扣，层层递进。其特点包括：
①课程具备系统性和综合性内容包括但不限于生物体与环境的相互作用、生物群落的结构和功能、生态系统的动态平衡等等[8]；
②课程具有跨学科性质，生态学是一门综合性科学，涉及生物学、地理学、化学、物理学以及工程技术等多个学科领域；
③实践性和实验性强，为了使学生掌握生态学的知识，生态学课程既注重理论知识的传授，也强调实践。学生通过理论学习建立基本概念和框架，然后通过实际案例研究、模拟实验等方式将理论应用到实际问题中；
④与现实问题联系紧密，课程会联系到当前的环境问题和生态挑战，教授如何应对现实中的生态环境问题，培养学生解决实际问题的能力和意识。作为一个不断演变和发展的领域，生态学课程鼓励学生探索新问题、提出创新思路，并与其他学科相交叉融合，推动生态学研究的发展[9]。
1.2生态学的教学困境
1.2.1理论教学和实践应用脱节。生态学教学包括基础知识和应用实践2个方面。传统课堂教学着重于基本原理的阐述，常局限于理论的分析，缺乏综合性的项目或案例分析，忽略了学生实践技能的培养，无法将理论知识与实际问题结合起来，导致学生缺乏解决实际生态问题的能力，学生对于生态学的基础部分，如种群、群落、生态系统等基本概念，有扎实的掌握，而对于生态学的应用部分，如生态土壤修复、生态遥感测定等实践方面的理解则相对缺乏，使得学生毕业后难以适应实际工作中的要求。在新工科背景下，培养具备综合应用能力的人才是教学的目标。将理论与实践相结合，强调实际应用的教学方法能够更好达到这一目标，解决生态学理论教学和实践应用之间的脱节，需要采取综合性的措施，如增加实践性的教学内容、加强与行业和科研机构的合作、更新教材和课程内容、引入跨学科的教学模式等。
1.2.2教学方法陈旧，授课形式单一。生态学作为一门内容丰富、知识庞杂的学科，在高校课程中由于课时有限，导致知识讲授的深度不够；传统的课堂讲授方式侧重于教师的单向传授知识，缺乏师生互动和学生主动参与的机会，也缺乏与生态学实践相关的实验、实地考察或者小组讨论，与“以学生为中心”的教育理念相悖。同时，教材往往较为陈旧，未能及时更新最新的生态学理论和实践成果，导致学生接触到的知识与当前的学科前沿脱节，此外，手机、平板电脑等电子设备容易分散学生的注意力，导致学生对课堂教学失去兴趣，难以集中精力参与课堂活动。
1.2.3局限于书本知识，教学内容落后于当今科技发展。生态学是一门动态发展的自然科学，研究对象包括了整个生态系统中所有生物和环境，及其之间的相互作用。随着现代生态学内容的深入拓展，生态学和其他学科的融合发展，产生了更多的交叉学科和前沿知识，同时，生态学领域的知识更新速度快，但教材和课程内容更新却较慢，导致教学内容与最新的研究成果脱节，学生接受到的知识可能已经过时或不够全面。高等院校在生态学教学上仍以课本为基础，教学内容古板，灵活性差。
“以教师为中心、以教材为主”的传统教学方式已经与新时代下生态学教学的需求脱节。生态学的教学内容应该紧跟前沿知识的发展，并将生态学与其他学科紧密结合。生态学与环境科学、生物学、地理学、社会科学等都有密切的关联，可以通过跨学科的教学方式增强学生对于生态学知识的整体理解和综合应用能力。
1.2.4教学统一化，没有因材施教。高校课堂上，教师在教学过程中对所有学生一视同仁，采用一种固定的教学方法和节奏，较少考虑学生的个体差异和学习风格，教学内容、学习任务、问题难度基本一致，没有做到因材施教；同时，学生在学习生态学过程中可能遇到不同的困难和挑战，但未能得到及时的支持和指导，使部分学生对课程失去兴趣，课程参与度低，导致教学效果不理想。除了在教学过程外，师生在课后缺乏教学相关内容的交流互动，学生在课堂学习过程中存在的疑虑和问题无法得到及时的解答。长此以往，积累的问题常使学生无法在学习中获得知识满足和成就感，逐渐失去学习兴趣。
1.2.5学生思维固化。通过调查和随机交谈发现，学生思维固化严重。
①学生倾向于死记硬背生态学的概念和定义，缺乏深入的理解，没有掌握其背后的原理和逻辑；
②面对复杂的生态问题，学生倾向于使用固定的解决方法，不愿尝试新的思维方式或者解决方案，对于问题的复杂性感到无所适从，缺乏灵活性和创造性；
③学生缺乏对于生态问题进行批判性思考和综合性分析的能力，往往只是被动接受已有的知识，而没有能力深入思考和分析问题；
④学生陷入思维惯性，易重复过去的思维模式和做法，对于新的观点或者挑战性的问题感到不适应，不愿意去改变自己的思维方式和观念。总之，创新思维的培养需要在具体实践中进行，引导学生独立分析思考，打破思维惯性和思维定式。但目前学生被动学习情况较多，过分依赖课堂教学，缺乏对于现实问题的处理方式和解决途径，难以发展灵活和创新的思维能力。
2生态学课程教学改革实践
2.1挖掘科技前沿，丰富教学内容
为提升学生兴趣，通过前沿热点专题讨论的形式将所学知识点融合，加深学生生态学的系统认识和理解。例如，新工科背景下，开展“土壤重金属污染治理协同固碳减排关”“工业城市废物再生利用生态工程”“卫星遥感技术在全球尺度上对陆表植被的季节动态和物候期进行监测”等热点问题讨论，引导学生查阅相关文献资料，加深学生对新工科生态学的认识；教师通过介绍最新的生态学研究成果和案例，引导学生了解当今生态学领域的前沿问题和研究方向，通过案例分析，学生可以加深对生态学核心概念的理解，并应用在实际生活中解决问题；教师利用互联网和社交媒体平台，分享生态学领域的最新资讯和科研动态，鼓励学生参与到线上讨论和交流中，在讨论中培养学生的批判性思维和团队合作能力，同时拓宽学习视野。
2.2加强校企合作，深入理论实践
与企业建立长期稳定的合作关系，共同制定合作计划和目标，提供有关双方合作的支持和资源，以及学生实习和实训的机会，使得理论知识与生产实际相结合，提高学生的职业素养和实际操作能力。开设与企业合作相关的项目课程，让学生参与到实际项目中工作，提供实践机会和指导，例如与信息技术企业合作，发挥云计算和大数据优势，加强数字化协同管理，包括生态系统中植被分类、农业生态系统中粮食地上以及地下生物量估算、不同生态系统质量评价、生态系统生物多样性调查分析、生态系统的修复管理及助力完善碳足迹核算和评价工作等。
同时，实行双导师制度，邀请企业专业人士担任学生导师，参与学生的指导和培养。导师可以提供实践经验、职业规划咨询等方面的支持。学校和企业可以共同开展科研项目，加强产学研合作，引入实践项目、实验室实践、野外考察、模拟演练等方式，推动研究成果的转化，培养学生解决实际问题的能力，提高学校和企业的创新能力。
2.3挖掘思政元素，引领正确“三观”
课程思政教育是中国高等教育事业的新任务。2020年教育部发布了《课程思政建设指导纲要》，指出全面推进课程思政建设是落实立德树人的根本任务[10]。传统生态学教师在授课过程中融入了少量思政元素，但学生对于自然学科引入思政元素缺乏兴趣，并未认识到思政教育的意义。因此，本研究提出了精准融入式课程建设，根据纲要对新工科和新农科的要求，选取有针对性的课程思政元素。
在生态学教学过程中，以重大创新成果为典型，阐述我国政治制度优势，增加学生政治认同感。例如，面对当今全球能源短缺现状和“碳达峰”“碳中和”的战略要求，我国积极改变能源结构，大力推进新能源开发利用，我国自主品牌的新能源汽车研发实现弯道超车，并进一步强调这些举措对于实现碳中和人类可持续发展的重要意义。
2.4多种教学方法，提高学生兴趣
在讲授生态课程时，改进授课方法，将传统课堂讲授与多种教学方式相结合。通过情景教学，使学生能够在真实或模拟的生态环境中应用所学知识，使抽象的理论知识变得具体，让学生亲身体会生态学在实际生活中的具体作用，激发学生的兴趣，加深他们对生态学知识的认识和理解，同时将生态学的理论知识与实际问题结合起来，关联生态环境保护、资源利用、气候变化等热点问题，让学生了解生态学的实际应用和社会意义，增强他们学习动力和使命感；利用多媒体资源和视听资料，如图片、视频、动画等，生动形象地展示生态学的研究对象和实验过程，以提高学生的学习兴趣，让他们更加深入地理解生态学的知识。
通过小组讨论的形式，将学生置于具体情景中，学生需要分析、理解和解决相关问题，例如，如何评价美国退出巴黎协定及该行为对人类应对全球气候变化的影响。不但活跃了课堂气氛，增加了课程参与感，也有助于加深学生对生态学概念的理解，培养其创新和批判性思维；同时通过翻转课堂，引导学生在课前通过看视频讲座、阅读电子书、查阅材料等方法完成自主学习，在课堂上教师则采用协助法，因材施教，满足不同学生的个性化教学需要，帮助学生完成个性化学习，让学习更加灵活、主动，增强学生的参与度。
2.5打破思维定势，提高创新能力
创新驱动发展已经成为新常态。党的二十大报告指出“创新是第一动力”，要“坚持创新在我国现代化建设全局中的核心地位”。创新成为助力中国梦的必由之路，而当代大学生是实现中国梦的重要主体。因此打破思维定式，培养创新思维成为当代大学生的必修课[11]。
传统教学过程以知识为中心，学生往往通过死记硬背的方式被动接受知识，缺乏积极思考；并且学生常局限于本专业知识，缺乏对跨学科、跨领域理论”“大学生创新创业指导”等课程，培养学生创新思维能力；
②激励学生探索生态学中的新兴领域和面临的挑战，如气候变化、生物多样性保护、可持续发展等。通过探索这些前沿领域，学生可以发现新的问题和机遇，从而培养创新思维并提出新的解决方案；
③鼓励学生在团队中合作，并组织讨论会议分享想法和经验。通过与他人的合作和交流，学生可以从不同的视角思考问题，激发创新思维，并借助集体智慧找到更好的解决方案；
④提供实际的生态学案例研究和实践项目，让学生从真实情境中学习和思考。这样的案例和项目可以激发学生思考新的解决方案，促进创新思维。另外，鼓励学生参加“互联网+”大学生创新创业大赛、全国大学生竞赛、全国大学生创新创业大赛、“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛乃至iGEM等国际高水准相关学科竞赛，将所学理论知识进行实践应用，突出学生创新能力、实践能力的培养。以学生能力为中心、以学习成果为导向，培养具有宽广知识面和多领域适应能力的生态学专业复合型工程人才。
3结语
新工科背景下的教学要求培养人才的实践创新能力，以适应未来产业需求。通过对《生态学》课程教学内容的不断更新和完善、教学方法的改革和创新以及实践教学环节的引入，可以激发学生的学习兴趣，发掘学生的创新潜力。但是教学是一个长期的活动，在今后的教学改革实践中，应根据实际存在的问题及时更新并进行持续性改进，保证课程的时效性，达到立德树人的根本任务。
