樊登星, 余新曉
(1. 北京林業(yè)大學 水土保持學院, 北京 100083;2. 首都圈森林生態(tài)系統(tǒng)國家定位觀測研究站, 北京 100095)
實習基地建設(shè)
面向卓越農(nóng)林人才培養(yǎng)的野外實踐教學基地建設(shè)
樊登星1, 余新曉2
(1. 北京林業(yè)大學 水土保持學院, 北京 100083;2. 首都圈森林生態(tài)系統(tǒng)國家定位觀測研究站, 北京 100095)
野外實踐教學基地作為實踐教學的主要載體,在人才培養(yǎng)中發(fā)揮著重要的作用,是開展野外實踐教學的重要保障。結(jié)合北京林業(yè)大學水土保持與荒漠化防治專業(yè) “拔尖創(chuàng)新型”卓越農(nóng)林人才培養(yǎng)的改革經(jīng)驗,從拓展野外實踐教學資源、豐富野外實踐教學手段、構(gòu)建野外實踐教學體系和改進野外實踐教學考核方法等方面,探討了野外實踐教學基地的建設(shè)與實踐,以及教學模式的改革。
農(nóng)林人才培養(yǎng); 野外實踐基地; 教學基地建設(shè); 拔尖創(chuàng)新型人才
實踐教學是提升高校教學質(zhì)量的重要內(nèi)容和環(huán)節(jié),同時也是提高學生的綜合素質(zhì)、培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和提升學生的科研能力的基本途徑之一。按教學內(nèi)容劃分,實踐教學可以分為實驗室實踐教學和野外實踐教學2個部分[1-3]。其中,野外實踐教學在農(nóng)林類高校的人才培養(yǎng)和教學改革中發(fā)揮著重要的作用。
實踐教學基地是實踐教學的載體,是承擔和實現(xiàn)實踐教學各個環(huán)節(jié)的根本保證,也是培養(yǎng)學生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新意識的重要陣地[4]。實踐教學基地可分為校內(nèi)實踐教學基地和校外實踐教學基地。野外實踐教學基地作為校外實踐基地的一種特殊類型,為培養(yǎng)學生實踐能力、創(chuàng)新能力和綜合能力提供了重要保障[4]。以首都圈森林生態(tài)系統(tǒng)國家定位觀測研究站為依托,結(jié)合北京林業(yè)大學水土保持與荒漠化防治專業(yè)“卓越農(nóng)林人才培養(yǎng)計劃”的實施情況,研究和探索野外實踐教學基地的建設(shè)與實踐教學模式的改革。
“卓越農(nóng)林人才教育培養(yǎng)計劃”由教育部、農(nóng)業(yè)部、國家林業(yè)局共同組織實施,旨在推進高等農(nóng)林教育綜合改革,全面提高高等農(nóng)林教育人才培養(yǎng)質(zhì)量。該計劃著力推行“拔尖創(chuàng)新型”“復合應用型”“實用技能型” 3類人才培養(yǎng)模式改革試點項目?!鞍渭鈩?chuàng)新型”人才培養(yǎng)改革目標明確要求“依托國家級研發(fā)平臺,強化學生的科研訓練,支持學生積極參與農(nóng)林業(yè)科技創(chuàng)新活動,提高學生的科技素質(zhì)和科研能力”[5]。2014年,北京林業(yè)大學“水土保持與荒漠化防治專業(yè)”入選“拔尖創(chuàng)新型卓越農(nóng)林人才教育培養(yǎng)計劃”改革試點項目。
水土保持與荒漠化防治專業(yè)具有綜合性、實踐性、應用性強的特點。其中,野外實踐教學是水土保持教學的一個重要組成部分,是拔尖創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此,本專業(yè)在人才培養(yǎng)方案修訂、教學方法改革、專業(yè)核心課程改革、專業(yè)教材建設(shè)等方面突出實踐教學環(huán)節(jié)的重要性,制訂了具有明顯專業(yè)特色的野外實踐教學建設(shè)方案。該建設(shè)方案依托北京林業(yè)大學已有的國家級、省部級生態(tài)站,以野外實踐教學模式創(chuàng)新為核心,通過拓展野外實踐教學資源、豐富野外實踐教學手段、強化野外實踐教學過程等措施,提高學生的科技素質(zhì)和科研能力,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力,最終實現(xiàn)拔尖創(chuàng)新型人才培養(yǎng)目標。
首都圈森林生態(tài)系統(tǒng)國家定位觀測研究站(以下簡稱“生態(tài)站”)始建于1986年,并于2003年加入中國森林生態(tài)系統(tǒng)定位觀測研究網(wǎng)絡(CFERN)。生態(tài)站采取“一站多點”式布局,在北京共布設(shè)1個主站和5個觀測點。其中,生態(tài)站主站位于海淀區(qū)蘇家坨鎮(zhèn)的北京林業(yè)大學鷲峰林場。經(jīng)過多年的建設(shè)和完善,生態(tài)站在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、數(shù)據(jù)觀測、人才培養(yǎng)、科學研究、科普宣傳等方面取得了明顯的建設(shè)成效,為北京林業(yè)大學的教學和科學研究工作提供了基本保障條件,為改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境條件,保障首都生態(tài)安全提供了強有力的科技支撐。
2.1 充分利用生態(tài)站優(yōu)質(zhì)資源,拓展野外實踐教學資源
野外實踐教學基地建設(shè)的核心目標是服務于實踐教學,教學基地首先應具有豐富的野外教學資源[6-8]。由于水土保持與荒漠化防治具有多學科綜合、交叉的專業(yè)特色,因此在野外教學基地的選擇上,基地的教學資源不但應該滿足教學內(nèi)容的完整性要求,此外還應充分考慮到水文、氣候、土壤、植被、地貌等自然要素的典型性和代表性。
(1) 首都圈生態(tài)站具有豐富的野外實踐教學資源,滿足了教學內(nèi)容的完整性要求。生態(tài)站是我國由北向南以熱量驅(qū)動和由東向西以水分驅(qū)動的生態(tài)研究網(wǎng)絡系統(tǒng)中一個重要節(jié)點。首先, 生態(tài)站主站鷲峰林場擁有豐富的植物、昆蟲資源,共有陸地植物121科447屬955種,昆蟲類14目122科539種;鷲峰林場的森林植被覆蓋率達到96.4%,為涉林專業(yè)的野外實踐教學提供了優(yōu)良場所。其次,鷲峰林場位于平原和山地的結(jié)合部,地形復雜多變、山巒起伏、溝壑交錯,具有豐富的地形地貌特征;另外,鷲峰林場的海拔相對高差最大超過1 000 m,具有明顯的垂直地帶性;最后,林場的巖石種類豐富,隨海拔高度依次交錯分布有花崗巖、石灰?guī)r、凝灰?guī)r、砂巖及礫巖。豐富的野外實踐教學資源為開展水土保持學、自然地理學、生態(tài)學、植物學、園林設(shè)計等專業(yè)開展野外教學提供了理想的實習場所。
(2) 從典型性和代表性看,生態(tài)站的水、土、氣、生等自然要素具有典型性,適合開展野外實踐教學,并具有以下特點:在氣候上,屬于半濕潤、半干旱地帶;在地域上,位于華北土石山區(qū)燕山和太行山山地;在森林分區(qū)上,屬暖溫帶亞濕潤區(qū)燕山山地落葉闊葉林及油松側(cè)柏林區(qū);在水土保持監(jiān)測對象上,屬于北方土石山區(qū)的太行山、燕山山前低山、丘陵臺地水土保持區(qū)。
(3) 生態(tài)站積累的觀測數(shù)據(jù)和豐富的科研成果補充和完善了實踐教學資源。多年來,生態(tài)站以水、土、氣和生等多要素觀測為基礎(chǔ),開展長期定位觀測,積累了海量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與野外調(diào)查資料,歸類建立了“基礎(chǔ)生態(tài)要素觀測數(shù)據(jù)庫”“首都圈地區(qū)社會、經(jīng)濟指標數(shù)據(jù)庫”及“技術(shù)集成與示范類數(shù)據(jù)庫”等3類數(shù)據(jù)庫,為開展教學與科研工作奠定了堅實基礎(chǔ)。此外,生態(tài)站圍繞國家和地區(qū)重大生態(tài)環(huán)境問題開展研究,在“森林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能”“森林植被對水資源形成過程的調(diào)控”“森林對PM2.5等顆粒物的調(diào)控”“森林生態(tài)系統(tǒng)健康維護與經(jīng)營”等方面取得了重要的研究進展。這些前沿性研究成果為首都生態(tài)環(huán)境建設(shè)提供了重要的技術(shù)支撐,同時也為首都圈生態(tài)站開展野外實踐教學提供了優(yōu)質(zhì)的教學資源。
依托首都圈生態(tài)站拓展優(yōu)質(zhì)、豐富的教學資源,并將其應用到相關(guān)課程的實踐教學工作中,取得了良好教學效果。目前,生態(tài)站共承擔了北京林業(yè)大學水土保持與荒漠化防治、自然地理、林學、草業(yè)科學、園林、生物科學、野生動物與自然保護區(qū)管理等10多個專業(yè)30多門專業(yè)主干課程的野外實踐教學任務。開設(shè)的專業(yè)課程有: “水土保持學”“土壤侵蝕原理”“水文與水資源學”“綜合自然地理學”“林業(yè)生態(tài)工程學”“土壤學、地質(zhì)與地貌”“森林生態(tài)學”“植物學”“樹木學”“植物地理學”等課程。
2.2 構(gòu)建野外實踐教學綜合實驗系統(tǒng),豐富野外實踐教學手段
實驗設(shè)施和儀器設(shè)備是野外實踐教學的必要條件[8-9]?,F(xiàn)代科學技術(shù)發(fā)展日新月異,高新技術(shù)在不同領(lǐng)域應用的深度和廣度與日俱增。野外調(diào)查、觀測與分析技術(shù)隨之快速發(fā)展,先進儀器設(shè)備不斷推陳出新。根據(jù)課程教學任務的需求,結(jié)合生態(tài)站“水、土、氣、生、碳”5大監(jiān)測目標,利用新技術(shù)與實驗手段配合先進的儀器設(shè)備,生態(tài)站形成了一套完善的、具有水土保持專業(yè)特色的野外實踐教學綜合實驗系統(tǒng),并應用到野外實踐教學中,強化了野外教學效果。野外綜合實驗系統(tǒng)主要包括以下幾個部分:
(1) 人工模擬降雨實驗系統(tǒng)。主要服務于土壤侵蝕原理、水土保持學、水力學、土壤學和流體力學等核心專業(yè)課程的相關(guān)實驗。實驗系統(tǒng)能夠在一定范圍內(nèi)模擬不同降雨強度、降雨量和降雨歷時條件下,不同下墊面(裸坡、礫石、枯落物以及草地、灌木林地等植被覆蓋)的水土流失過程,主要應用于降雨雨滴特性、土壤侵蝕和降雨的關(guān)系、不同土壤類型的土壤侵蝕過程、植被對土壤侵蝕的影響和坡面侵蝕水動力學特性等實驗。
(2) 風洞實驗系統(tǒng)。主要服務于風沙物理學、荒漠化防治工程學、水土保持學等核心專業(yè)課程的相關(guān)實驗。實驗系統(tǒng)能夠進行空氣動力及流體力學仿真實驗,能夠模擬風沙氣固兩相流體動力學過程,主要應用于穩(wěn)定單一風況下,平坦床面單顆粒起動、運移與沉積過程,非穩(wěn)定復雜風況、復雜床面、混合顆粒拖曳、起沙產(chǎn)塵、運移與沉積過程,土地退化的動力學過程以及風蝕、磨蝕與發(fā)育過程等實驗。
(3) 大型蒸滲實驗系統(tǒng)。主要服務于森林生態(tài)學、林業(yè)生態(tài)工程、森林水文學等專業(yè)課的相關(guān)實驗。實驗系統(tǒng)可實時、定量、自動測量土壤由于降雨、蒸發(fā)、滲入和作物吸收等作用引起的水分動態(tài)變化,同時可以測量土壤不同層次的含水量、溫度、電導率等參數(shù)。主要用于不同樹種單株林木蒸散量、土壤蒸發(fā)量以及不同深度土壤水分運動等實驗。
(4) 坡面徑流實驗系統(tǒng)。主要服務于水文與水資源學、土壤侵蝕原理、森林水文學、水土保持監(jiān)測等專業(yè)課的相關(guān)實驗。實驗系統(tǒng)能夠定位監(jiān)測不同下墊面、坡面侵蝕產(chǎn)流產(chǎn)沙過程,主要應用于坡度對坡面侵蝕產(chǎn)沙的影響、坡長對坡面侵蝕產(chǎn)沙的影響、植被類型對坡面侵蝕產(chǎn)沙的影響等實驗。
(5) 生態(tài)系統(tǒng)水量平衡觀測系統(tǒng)。主要服務于森林生態(tài)學、水文與水資源學、林業(yè)生態(tài)工程等專業(yè)課的相關(guān)實驗。實驗系統(tǒng)能夠監(jiān)測大氣降水量、穿透降水量、樹干徑流量、枯枝落葉層持水量、地表徑流量、土壤含水量,主要應用于林冠對降雨截持能力、凋落物蓄水能力、土壤的滲透和蓄水能力等實驗。
(6) 氣象實驗系統(tǒng)。主要服務于森林氣象學、森林生態(tài)學等課程的相關(guān)實驗。實驗系統(tǒng)由1個標準氣象場、1個林內(nèi)綜合氣象觀測塔、2個林內(nèi)氣象站以及2個不同海拔梯度氣象站組成。通過對風、溫、光、濕、氣壓、降水等常規(guī)氣象因子進行系統(tǒng)、連續(xù)觀測,獲得具有代表性、準確性和比較性的氣象資料,了解氣象因子的變化規(guī)律。
2.3 組建專業(yè)的野外實踐教學團隊,提升野外實踐教學水平
高水平的教師隊伍是野外實踐教學順利進行的關(guān)鍵[10]。野外教學不僅要求教師具有良好的專業(yè)背景、知識素養(yǎng)和教學技能,更重要的是應具有豐富的野外實習工作經(jīng)驗、熟練的實驗操作能力和實踐能力。經(jīng)過多年的隊伍建設(shè),生態(tài)站擁有一支經(jīng)驗豐富、結(jié)構(gòu)合理、穩(wěn)定成熟的教學科研隊伍。生態(tài)站現(xiàn)有專任教師15人,其中教授4人、副教授6人、講師4人、實驗師1人,所有教師都具有博士學位。教師的專業(yè)背景涵蓋水土保持學、生態(tài)學、土壤學、森林水文學、植被生態(tài)學等各領(lǐng)域。生態(tài)站的教師長期活躍在科研實踐第一線,具有豐富的野外實驗、觀測、調(diào)查經(jīng)驗。通過承擔本科教學實驗課程,教學團隊人員將長期野外科研觀測經(jīng)驗優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為野外教學與實驗指導優(yōu)勢;將前沿的科學研究成果轉(zhuǎn)化為教學內(nèi)容;將教師多年的科研心得轉(zhuǎn)化為學生的科研思維和創(chuàng)新能力。同時,通過教學與科研的互動,有力地促進了教師教學能力、科研能力和創(chuàng)新水平的提高,最終實現(xiàn)科研、教學相長的目的。
根據(jù)拔尖創(chuàng)新型人才培養(yǎng)改革的要求,以提高學生的科技素質(zhì)和創(chuàng)新能力為培養(yǎng)目標,以開展科研訓練和科技創(chuàng)新活動為重點,構(gòu)建了集“專業(yè)課程實驗、專業(yè)綜合實習、創(chuàng)新實踐活動和科學研究訓練”四位一體的野外實踐教學體系,積極探索野外實踐教學新模式。
3.1 明確創(chuàng)新型人才培養(yǎng)目標
野外實踐教學是水土保持與荒漠化防治專業(yè)教學的一個重要組成部分,是課堂教學的深化和延續(xù),也是讓學生掌握水土保持野外調(diào)查規(guī)劃、定位觀測與實驗方法的一個必要教學環(huán)節(jié)。通過野外實踐教學,鞏固學生的專業(yè)基礎(chǔ)知識,培養(yǎng)學生的實踐能力、創(chuàng)新能力和綜合能力,最終實現(xiàn)拔尖創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的目標。
3.2 構(gòu)建四位一體的野外實踐教學體系
在野外實踐教學體系建設(shè)方面,構(gòu)建了集“專業(yè)課程實驗、專業(yè)綜合實習、創(chuàng)新實踐活動和科學研究訓練”四位一體的野外實踐教學體系。4個層次的實驗前后銜接、緊密聯(lián)系,強調(diào)基礎(chǔ)與實訓、突出能力與創(chuàng)新,為“拔尖創(chuàng)新型”人才培養(yǎng)提供重要保障。
(1) 專業(yè)課程實驗。學生獨立完成與課程內(nèi)容直接相關(guān)的驗證性和操作性實驗。通過專業(yè)課程的野外教學與實驗環(huán)節(jié),讓學生熟悉課程規(guī)定的基本實驗操作技能,加深理解課程講解的主要內(nèi)容,加強基礎(chǔ)理論學習和實驗方法學習之間的聯(lián)系,著重對學生基礎(chǔ)知識和基本實驗技能的培養(yǎng)。
(2) 專業(yè)綜合實習。學生分組完成專業(yè)綜合性、設(shè)計性實驗。開展專業(yè)綜合實習,加強學生對專業(yè)知識的綜合應用和理解。專業(yè)綜合實習的內(nèi)容涉及到多門專業(yè)課程內(nèi)容,要求學生根據(jù)不同的實驗目標,綜合運用不同課程的基礎(chǔ)知識和實驗方法,完成綜合性實驗的實驗設(shè)計、觀測、數(shù)據(jù)采集和處理、綜合實習報告等環(huán)節(jié),讓學生能夠靈活運用知識來綜合分析、解決具體問題,著重對學生綜合能力的培養(yǎng)。
(3) 創(chuàng)新實踐活動。學生獨立或分組完成創(chuàng)新性實驗。從培養(yǎng)學生的興趣點出發(fā),與國家大學生創(chuàng)新性實驗計劃相結(jié)合,鼓勵學生發(fā)現(xiàn)科學問題并不斷深入探索,捕捉某一個具體問題,開展創(chuàng)新實踐活動。為學生開展創(chuàng)新實踐活動提供必要的實驗設(shè)施、儀器設(shè)備、實驗材料,充分調(diào)動學生的研究熱情以及學習主動性,著重對學生團隊協(xié)作能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
(4) 科學研究訓練。通過科學研究訓練,實現(xiàn)本科生與研究生階段緊密銜接。學生之間組建科研小組,進行自主選題,在明確具體科學問題和研究目標之后,獨立進行實驗設(shè)計、實驗觀測、數(shù)據(jù)處理與分析等各環(huán)節(jié),側(cè)重提高學生的科研思維和創(chuàng)新意識,完成系統(tǒng)的科研訓練。同時,讓學生參與到生態(tài)站的常規(guī)觀測與管理工作中來,著重對學生實踐能力和科研能力的培養(yǎng)。
通過四位一體的野外實踐教學體系,學生首先進行了基礎(chǔ)理論學習和基礎(chǔ)實驗訓練,掌握了專業(yè)必備的基礎(chǔ)實驗技能;其次,學生進行了綜合性、設(shè)計性實驗訓練,強化了學生的分析能力和綜合能力,培養(yǎng)了實踐能力和創(chuàng)新能力;最后,學生進行了科學研究訓練,培養(yǎng)了學生獨立從事科學研究的能力。
3.3 改革野外實踐教學考核方法
在考核方法改革方面,建立了一套注重激發(fā)學生的主觀能動性和創(chuàng)造力的多元化考核方法。改變傳統(tǒng)的以平時成績和實習報告為主要內(nèi)容的單一考核方式,考核重點強調(diào)對學生實踐技能和綜合能力的形成性評價。
(1) 考核方式以分階段、漸進式考核為主。在實習的每一個環(huán)節(jié)均設(shè)立具體考核指標,以強化實踐教學全過程。以水土保持與荒漠化防治專業(yè)的專業(yè)綜合實習考核為例,考核貫穿于實驗準備階段(包括實驗選題、實驗設(shè)計、實驗材料等)、實驗觀測階段(實驗樣地布設(shè)、野外觀測、儀器設(shè)備使用及操作、實驗記錄等)、實驗數(shù)據(jù)處理階段(數(shù)據(jù)采集、專業(yè)軟件應用情況、數(shù)據(jù)處理與分析等)以及實習報告階段(小組討論、實習報告、綜合實習答辯)等各環(huán)節(jié)。
(2) 考核成績評定內(nèi)容,更加強調(diào)從以下幾個方面進行全面考核:實驗設(shè)計合理性、實驗操作技能掌握程度,實驗報告內(nèi)容完整性和結(jié)果準確性,實驗過程中表現(xiàn)出來的實驗態(tài)度、團隊協(xié)作能力、解決問題能力等。
新的考核方法既對課程實驗、實習的教學內(nèi)容進行了考核,也更加注重對學生實踐能力和科研訓練實際效果的考核。
野外實踐教學基地是培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新型人才的重要陣地。在穩(wěn)步推進生態(tài)文明建設(shè)和實現(xiàn)美麗中國的時代背景下,充分利用國家級高水平科研平臺的優(yōu)質(zhì)資源,開展野外實踐教學基地建設(shè),使科研資源有效地轉(zhuǎn)化為教學資源,并積極探索野外實踐教學模式改革,實現(xiàn)科教融合,為卓越人才的脫穎而出提供了重要的支撐條件,為農(nóng)林類高校開展野外實踐教學基地建設(shè)進行了有益的探索,對于推行野外實踐教學模式改革具有積極的借鑒作用。
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Construction on field practical teaching base for cultivation of excellent talents in Agriculture and Forestry majors
Fan Dengxing1, Yu Xinxiao2
(1. School of Soil and Water Conservation, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China; 2. National Positioning and Observation Research Station forForest Ecosystem ofCapital Circle, Beijing 100095, China)
The field practical teaching base, as the main carrier of the practical teaching, plays an important role in the cultivation of talents and is an important guarantee to carry out the field practical teaching. Based on the reform experience of cultivation of “Top-notch innovative talents in Agriculture and Forestry” for Soil and Water Conservation and Desertification Control major at Beijing Forestry University, and from the perspectives of expanding the field practical teaching resources,increasing the field practical teaching methods, constructing the field practical teaching system, improving the field practical teaching assessment methods, etc.,the exploration is conducted on the construction and practice of the field practical teaching base and the reform of the field practical teaching mode.
cultivation of talents for Agriculture and Forestry majors; field practical base; construction of teaching base; top-notch innovative talents
10.16791/j.cnki.sjg.2016.12.062
2016-01-25
林業(yè)科技創(chuàng)新平臺運行項目(2015-LYPT-DW-130)
樊登星(1982—),男,河北懷安,博士,實驗師,主要研究方向為水土保持與林業(yè)生態(tài).
E-mail:fandengxing@126.com
G642
: A
: 1002-4956(2016)12-0246-04