师范院校生态学野外实习方案的建设

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一、生态学野外实习的定位

所谓实习(practice),即在实践中学习,任何知识源于实践,归于实践,要付诸实践来检验所学。生态学野外实习(fieldpractice)指以植物、动物及生存的各种环境为研究对象,把植物学、动物学和自然地理学有机地结合起来,将生态学理论知识运用到具体实践,不仅可以强化学生对动植物种类的认识,还能进一步拓宽知识面,更深入地理解植物学、动物学与他们的自然环境的相互关系。生态学野外实习既是生态学课程体系的重要组成部分,也是理论教学的延伸与补充,具有独立的教学规律[5][6]。虽然野外实习教学是以验证为主的一种教学模式,但野外实习教学绝不仅仅在于验证书本知识和巩固理论知识,而应更加重视理论知识的应用,发挥学生学习的主动性,激发学生的学习兴趣和创造力,培养学生的科研能力、团队精神和协作意识。地方性师范院校的生物科学(师范)专业的主要目标是培养合格的中学生物学师资,因此结合生态学课程的特点,大致将地方性师范院校生态学野外实习的目的总结为6点:(1)巩固和加强课堂教学内容。(2)认识生物在自然界从个体、种群、群落到生态系统的分布层次。(3)理解生物与环境相互依存、相互作用、相互制约的关系。(4)认识自然生态系统的社会、经济及生态效益。(5)掌握生态学最基本的野外工作方法,培养学生发现问题、提出问题及解决问题的能力。(6)身临其境,走进野外,感受自然,体验生态,提升环保意识,增强社会责任感,为在今后的生物学教学中更好地渗透生态理念、实现环保意识的薪火相传奠定基础。

二、师范院校生态学野外实习的现状

据笔者的初步调查与统计,绝大部分地方性师范院校生物科学(师范)专业的生态学课程仅有课堂理论教学,少数院校设置了生态学实验,仅有极少数院校设置了生态学野外实习环节,如漳州师范学院在南靖乐土热带雨林实习3天,锻炼学生的认知能力;南阳师范学院先后建立了鸡公山、桐柏淮源、内乡宝天曼及西峡老界岭生态学野外实习基地,野外实习时间为2周,内容涉及生物区系、生态调查、环境识别及野外生存等;绵阳师范学院的生态学野外实习时间为7天,主要内容包括校园生物多样性观察与种群调查等。笔者通过精品课程网站及文献资料对国内14所国家或省属重点师范大学的生态学课程野外实习建设的基本情况进行了粗略的统计和分析(见表1),结果表明:除了完整的理论与实验教学部分,14所大学的生态学课程均设置了野外实习,而且建有相对固定的野外实习基地,基地具有区域内典型的生态系统,其实习内容的设计各具特色,对地方性师范院校的生态学野外实习方案的设计具有较高的借鉴和参考价值。

三、生态学野外实习设计的总体思路

生态学野外实习方案的设计必须符合生态学课程学习的目的和任务。在生态学野外实习中,需要培养学生的三种能力:(1)观察分析能力。观察并分析自然生态现象与过程,从感性认识上升到理性认识。(2)一般实验技能。通过对生态因子的测定,掌握仪器的使用技术,学会野外调查的基本方法。(3)综合实践能力。通过生物群落中种间关系、生境条件、群落结构、演替、分类的综合实验,掌握生态学研究的初步方法和多因子综合分析与研究的基本能力,学会运用生态学基本原理从事生态管理和生态环境建设的一般技能[4][7](P1-10)[8](P1-6)。生态学课程内容的基本框架为:有机体与环境(个体生态学)、种群生态学、群落生态学、生态系统生态学、应用生态学、现代生态学(分子生态学与景观生态学)的发展等[9](P1-5)。基于上述,生态学野外实习以实习基地为载体,实习内容划分为“基础板块”和“研究板块”[4]。基础板块包括“生态因子测定”和“生物群落调查”,包括实习基地生境各种生态因子的测定,草本群落或森林群落物种多样性的调查及植被分布与生态因子之间的相关性分析;研究板块则完成统一指定或自行设计的实习研究课题,以“小组”为单位,以“课题”为研究内容,完成一个相对独立的研究项目,可以先拟定课题再调查或在调查的过程中发现新的自然现象再进行研究,并以“论文”或“调查报告”为成果。野外实习结束后,举行“生态学野外实习汇报会”,对各小组的实习成果进行集中汇报和集体评议,并将相关资料归档保存,作为生态学课程建设的内容之一。

四、野外实习基地(场所)的选择

根据统计,国内重点大学一般都拥有固定的生物学野外实习基地,基地建设与实习模式比较成熟[10]。合适的野外实习基地是野外实习取得理想效果的前提和基础,也是提高生态学教学质量的重要保障。为了实现生态学野外实习的可持续性,并便于积累相关实习资料,根据地方性师范院校的客观条件,结合生态学野外实习的目的,要充分利用本区域内的典型生态系统和优势生物资源就近选择合适的地域作为实习基地(实习场所)。在生态学野外实习过程中,既要让学生感受地形地貌复杂、生物资源丰富、保存良好的生态系统景观,也要让学生切身感受生态环境破坏带来的负面效应,因此有3种不同性质的生态系统可以作为实习基地(场所)的候选:(1)保存良好的自然生态系统;(2)人与自然和谐相处的生态系统;(3)人为扰动或受损严重的生态系统。韩山师范学院地处广东省潮州市,潮州市隶属于粤东地区,粤东地区包括梅州、潮州、汕头、揭阳及汕尾等5市,隶属华南地区,位于韩江中下游,介于北纬22°37′-24°91′,东经114°54′-117°10′之间,总面积32263km2,地处低纬度,多山地丘陵,兼有滨海平原和盆地,濒临南海,属海洋性东南季风气候,以亚热带常绿阔叶林生态系统为主,光照充足,雨量丰沛,年日照时数1600-2100h,年降水量在1400-2400mm,土壤类型包括黄壤、红壤、赤红壤、滨海砂土、潮砂泥土和滨海盐渍沼泽土等,土质肥沃,适宜植物的生长发育,生物种类丰富,生物多样性较高[11]。通过实地勘察和综合分析,我们初步确定如下的地点作为生态学野外实习基地(场所)。

(一)保存良好的自然生态系统实习基地(场地)的选择为保护生态系统、生物物种和自然遗迹等,一些自然生态环境优良的区域已经规划为自然保护区(naturereserve)、森林公园(forestpark)及湿地公园(wetlandpark)等模式进行管理,它们是研究各类生态系统的自然过程、各种生物的生态和生物学特性的重要基地。根据笔者统计,在粤东地区共有国家级森林公园5个(包括南澳海岛、神光山、雁鸣湖、大北山、镇山及南台山等),省级森林公园12个(包括双髻山、丰溪、长潭、黄岐山、天鹅山、大南山、韩山、蒲丽顶、岚溪、红山及紫莲山等),省级自然保护区9个(海丰公平大湖、大埔丰溪、潮安凤凰山、梅县阴那山、南澳候鸟、五华七目嶂、兴宁铁山渡田河、陆河南万红椎林及蕉岭长潭等),此外还有多处市级、县级森林公园。上述保护区的地质复杂,物种丰富,植被区系多样,而且承担着在保护的前提下把科学研究、教育、生产和旅游等活动有机地结合起来而充分展示其生态、社会和经济效益的责任。根据各保护区的生物资源、环境条件及距离的远近,我们选择潮安凤凰山自然保护区、铜鼓嶂森林公园、紫莲山森林公园及红山森林公园作为生态学野外实习基地。凤凰山自然保护区年平均气温19.3℃,年平均降雨量2119.7mm,素有“潮汕屋脊”之称的主峰风鸟髻海拔1497.3m,土壤属红壤、黄壤和水稻土三大类,森林覆盖率达到84.9%,区内有陆栖脊椎动物225种,维管植物1281种,其中珍稀濒危植物12种,珍稀濒危野生动物34种,是潮汕地区首屈一指的动植物“物种宝库”,素有“粤东生态屏障”和“潮汕植物大观园”美誉。区内有两种典型的生态系统,即季风常绿阔叶林与中山湿地生态系统(天池周围),且植被的垂直分布特征明显,随海拔升高依次分布:季风常绿阔叶林(小于600m)—山地季风常绿阔叶林(600-1000m)—常绿针阔混交林(1000-1200m)—山顶常绿阔叶矮林、灌丛及草地(大于1200m)。保护区内有大面积的国家地理标志保护产品———凤凰单丛茶茶园(2010年批准)[12]。铜鼓嶂自然保护区位于梅州市丰顺县北部,其最高峰海拔1559.5m,属于粤东第一高峰,地处中亚热带典型常绿阔叶林与南亚热带季风常绿阔叶林交错地带,保存有大面积类似原始次生的常绿阔叶林,区域内生物资源丰富,植被垂直分布特征明显[13]。此类基地的生态学野外实习内容重点关注植被分布的垂直地带性、常绿阔叶林特征及植被分布与环境因子(如海拔、光照、温度、土壤性质及地形等)之间的相关性,并通过实地考察理解生态系统和生物多样性保护的生态、社会及经济效益。此外,潮州市郊区的紫莲山省级森林公园成立于2009年,地质属典型花岗岩丘陵地貌,主要森林资源为马尾松和阔叶乔木组成的针阔混交林,是由当地的常绿阔叶林被破坏之后恢复形成的次生林类型,还有部分人工桉树林、茶园、杨梅林和潮州柑林等。在该基地的实习内容主要为恢复生态学,关注粤东地区原生态遭受人为破坏之后恢复的可能性及保护措施等。于1993年建立的红山森林公园亦在备选之列。

(二)人与自然和谐相处的生态系统实习基地(场地)的选择根据生态学原理,人是生态链条中的一个环节,人与自然万物息息相关。只有人与自然和谐共处,大自然才能造福人类。生态旅游与生态农业在设计过程中都运用了生态学原理,都倡导环保和可持续发展。其中:生态旅游(ecotourism)=感受和享受自然+认识与研究自然+保护和发展自然,是具有强烈环境保护意识的一种旅游开发方式;生态农业(eco-agriculture)是按照生态学与经济学原理,追求经济、生态、社会效益最大化的农业生产模式,是改善生态环境和实现农业可持续发展的理想模式[14]。因此,我们确定生态旅游景区与生态农业模式为实习基地(场所)。根据统计,仅潮州市就有生态旅游景区24处,生态农业模式在粤东地区应用比较普遍。我们选择“国家AAAA级”生态旅游点绿岛山庄作为实习基地,绿岛山庄依托当地良好的生态环境(森林、湖泊及湿地等),充分利用农业资源,开拓发展乡村旅游集地质科普、文物民俗、生态度假等于一体的综合性生态旅游胜地,同时注重推行节能减排,清洁低碳,采用太阳能、沼气提供照明、热能、电力,环保效应突显。另外,绿岛还是一家生态农业有限公司,其“绿岛模式”中,种养、加工、旅游等多种农业生产链以及天敌昆虫防治病虫、供水供肥管道、排污明沟、化粪沼气处理装置等多种环保技术和设施已被整合到一个复合循环的农业生产系统中去,农业企业的现代化程度高,较之传统的农业企业,其优越性和先进性相当明显,具有“二低二高”(即低消耗、低污染、高质量、高效益)的可持续发展特点[15]。因此,该基地的生态学实习既可关注生态保护与旅游活动的有机结合,又能体验生态农业模式的具体应用,可谓一举两得。位于汕头金平区的牛田洋现代农业生态示范区是以围垦湿地水网生态系统为背景,以“生产”、“生态”、“生活”为主导的多功能的现代都市农业示范区与湿地生态系统保护区,包括水产、禽畜、种植等三大主导产业和功能区,形成了“科研—养殖—饲料—流通—加工—包装—出口”相对完整的产业链,其中5个产品获无公害农产品农业部认定。此外,潮安县是首批国家级生态农业建设试点县之一,潮安县的“猪—沼—茶(果)”生态农业模式已经非常成熟,学生通过对此类生态农业模式的实地考查,了解生态农业的物质循环与能量流动的全过程,分析“猪—沼—茶(果)”等模式的生态与经济效应[16]。

(三)人为扰动或受损严重的生态系统实习基地(场地)的选择人类不合理的开发利用造成森林、草地、水体、大气及土壤等自然生态环境遭受严重破坏,从而导致如水土流失、土地荒漠化、土壤盐碱化、生物多样性减少、水体富营养化及生物入侵等一系列的生态危机,受损的生态系统随处可见。因此,在这一类型的实习场所的选择上,可以根据当地的实际情况制定方案。我们拟选择四种类型的野外实习场所:(1)水体污染。随机选择周边地区的池塘、湖泊、河流及韩江等水体,现场调查并取水样带回实验室测定电导率、pH值、溶氧、透明度、BOD、COD、氨氮、亚硝酸、Cu2+、Cr6+及Zn2+等理化指标,以饮用水为对照,评价水体污染情况。(2)植被破坏。陶瓷产业是潮汕地区的主导产业,陶瓷生产的主要原料瓷泥的大量采挖,已经导致周边山体的严重受损、水土流失及植被破坏,我们选择比较典型的瓷泥矿山,实地调查,初步评估瓷泥开采对于生态环境的负面影响,进一步认识经济发展与生态保护之间的矛盾关系,并提出一些合理化建议。(3)农村垃圾。农村的垃圾产量日益提高,由于缺乏统一的处理方式,绝大部分农村生活垃圾未能得到有效处理,厨余、医疗、废旧电池、报废灯管、农药包装等垃圾被随意抛弃,对农村生态环境、农民生活生产和身心健康已经造成了严重影响和潜在威胁,农村垃圾危害问题已经凸显。选取邻近具有代表性的村庄,对其垃圾种类、处理方式及具体的危害程度进行调查与评估,分析广大农村的垃圾问题的严重性和亟待解决的迫切性。(4)植物入侵。潮汕地区地处南亚热带,气候温暖,雨量充沛,入侵植物种类十分丰富,已对自然生态系统与农林业生产造成严重的威胁或破坏。以入侵植物种类较多的神奇果园、慧如公园及美人城等地为实习场所,调查入侵植物的种类与危害情况,分析入侵植物与本地植物的种间竞争,结合文献检索进一步了解外来生物成功入侵的可能机制。

五、小结

根据生态学的课程体系与教学目的,以教育部第六批高等学校特色专业建设点韩山师范学院生物科学(师范)专业为例,提出了地方性师范院校生态学野外实习设计的整体思路,尤其是三类生态学实习基地(场所)的选择方案。由于国内地方性师范院校数量较多,又分布在全国不同的区域,各区域之间在气候、地理及生态特征等方面具有明显的差异性,虽然本方案具有一定的参考价值,但建议各院校在选择生态学实习基地(场所)的时候,在对区域地理与生态总体了解和分析的基础上,因地制宜地进行选择,同时兼顾保护良好的生态系统和受损严重的生态系统的基地(场所)选择方法是值得提倡的,旨在通过强烈的对比考察与调研,加深学生的感受和印象,使学生在理论联系实际与生态环保理念的提升方面能达到更为理想的效果[17]。此外,生态学实习基地(场地)的选择应该遵循就近原则,而且尽可能地进行课程与资源的整合:(1)共用基地(场地)。尽可能与生物科学(师范)专业的基础课程植物学、动物学共用野外实习基地(场地),以减少实习成本,同时可充实实习基地的本底资料。(2)生物学野外综合实习。调整教学计划,将生态学、植物学及动物学等课程的野外实习组合成生物学野外综合实习并同步进行,动物学、植物学及生态学的教师同时参加野外实习的指导工作,实习效果可能更理想。(3)稳定的实习基地(场所)。实习基地的建设,是进行实践教学的根本保障,也是地方高校与社会互动的理想模式,必须通过学校层面与实习基地的协议,通过挂牌建立稳定的实习基地(场所),以实现野外实习的可持续性,而且最好能与同区域内多所大学共建或共享实习基地,以实现资源共享、互相交流及共同促进,如华东地区的南京师范大学、浙江大学、复旦大学、南京大学及南京农业大学等5所大学与浙江天目山国家级自然保护区管理局合作共建的“天目山生物学野外实习基地”便是成功的典范[10]。生态学野外实习不应该是止于表面现象的简单观察,指导教师要鼓励、引导或启发学生去发现表象中潜在的生态问题,甚至倡导学生带着批判性的思维进行生态学野外实习,如:自然保护区内人工痕迹(如开垦)对其植被和水土保护有何负面影响?某个生态旅游景区的设计和旅游方式是否真的符合生态旅游的八大原则和四大功能?考察的生态农业模式是否遵循了“整体、协调、循环、再生”的生态农业核心原则?水体污染的根源究竟何在?在生态环境保护中,政府部门与普通公民各自应承担怎样的责任?等等。总之,在实习基地等客观条件具备的情况下,只有教师的有效指导和学生主观能动性的有机结合才能真正实现生态学野外实习的目标。

作者：朱慧马瑞君单位：韩山师范学院