許子乾+++趙丹丹

摘 要：生態(tài)學是一門綜合性學科，既包括豐富的理論內(nèi)容也具有很高的實踐要求，這對從事生態(tài)學教學的大學教師提出了很高的要求。文章介紹了歐美高校生態(tài)學教育中的“以學生為中心”的教學理念，以及采用“后向?qū)W習法”的教學過程，以構(gòu)建良好的學習環(huán)境，提高學生討論和思考問題的積極性，達到讓學生具有更專業(yè)的生態(tài)學思維的目的。

關(guān)鍵詞：歐美高校；生態(tài)學；教學方法；研究綜述

一、概述

高等教育在過去三十年中發(fā)生了較大的變革，傳統(tǒng)的教學方法為教師在課堂上講授知識，學生做筆記。這種教學方式在當下被認為是“過時”的。有研究表明，在教學過程中增加大量的師生互動和針對科學研究的教學技術(shù)內(nèi)容，實施更為積極的教學策略，讓學生更好地參與到科學研究的具體過程中，能夠?qū)崿F(xiàn)更好的教學效果，但具體的策略和技術(shù)的選擇非常復雜[1]。有學者認為，高等教育的最大變革在于學習過程由單純的科學知識掌握轉(zhuǎn)變?yōu)閷φ麄€科學體系、概念的深刻理解，這種變革也反映在具體教學實踐活動中，尤其是給傳統(tǒng)的課堂授課方式帶來了很大的轉(zhuǎn)變[2]。然而，出于經(jīng)濟、效率等原因，大多數(shù)歐美高校仍然保留了傳統(tǒng)的課堂授課方式，這也是目前絕大多數(shù)學生接受的教育方式。[3]

生態(tài)學是一門實踐與理論緊密結(jié)合的學科，從事生態(tài)學教學的研究者大都接受了大量的科研能力訓練，這使他們能夠勝任實驗室、研究機構(gòu)的工作。而在教學方面，絕大多數(shù)生態(tài)學教師只是在任教前接受了幾個星期甚至更短時間的簡單培訓，這使他們對如何開展教學活動非常茫然。很多生態(tài)學研究者在進入大學后才有機會與教學導師、教育研究員合作，發(fā)展其教學技能。這種科學研究者和教育研究者之間的合作能夠使教學更有成效，并作為改善教學的主要手段。在大多數(shù)歐美高校，教學資金主要用于本科教學，但由于各高校實際用于改善教學水平的投入?yún)⒉畈积R，并且受到時間、精力等條件的限制，許多生態(tài)學家很少接觸到教學方法方面的研究，對新的教學策略和方法也缺乏認知[4]。從事生態(tài)學研究的教師往往不知道如何去引導學生從生態(tài)的角度運用科學的思維來思考問題，這是由于這種思維方式對于受到大量科研訓練的研究者來說是理所當然的，很難讓其站在學生的角度來思考和學習，往往會“假設(shè)”學生已經(jīng)掌握了這樣的思維方式，導致教學質(zhì)量不高[5]。另外，大多數(shù)生物科學專業(yè)的學生被要求必須至少選修一門生態(tài)類的課程，且此課程往往被設(shè)置為大型的入門課程，有時一門課程的授課人數(shù)高達數(shù)百人，這就很難為每名學生定制其適合的教學主題，因此教學班級人數(shù)也是影響授課質(zhì)量的重要因素。

二、“以學生為中心”的教學理念

大量的研究表明，“以學生為中心”的教學手段已經(jīng)被證明比傳統(tǒng)的課堂授課或講座形式更有效率[6][7][8]。在授課中加入主動學習策略、小組討論、隨堂測試等互動性活動更為學生所接受，更能體現(xiàn)“以學生為中心”的教學思想，對于提升生態(tài)學教學效果更為明顯[9]。比格斯（Biggs） 和唐（Tang）在1999年出版的《為有質(zhì)量的大學學習而教：學生做什么》（Teaching for Quality Learning at University： What the Student Does）一書中描述了大量如何改善高等教育教學條件、提高教學水平的案例和方法[10]。漢德爾斯曼（Handelsman）和德克斯（Dirks）在文獻中列舉了若干 “以學生為中心”的具體的教學手段和策略[11][12]。皮克特（Pickett）在2007年所著的《生態(tài)學認知》中專門針對生物學或生態(tài)學教學進行了論述[13]。2011年，德哈恩（DeHaan）對生物科學教育的研究做了階段性的綜述[14]。米勒（Miller）在2015年歸納提出了生物學教育中的50個最關(guān)鍵的內(nèi)容[15]。納普（Knapp）等在2010年提出了生態(tài)學教育學中必須關(guān)注的七個原則，即實驗性、競爭性、耦合性、動態(tài)性、歷史性、范圍性、相互性[16]。2010年，俄亥俄州立大學的“生物學入門課”（Introductory Biology Project）構(gòu)建了一個人工生態(tài)系統(tǒng)（微觀世界），并用作生物學課程中的實踐教學，產(chǎn)生了良好的效果。

目前許多關(guān)于生態(tài)學和生物學教學的論文，大多只是描述了教育理論或思想，并沒有提到在實踐中具體如何操作。許多教育者希望在教學期間能讓學生更加積極，但不知道從何開始，希望得到啟發(fā)。研究表明，一個良好的教學過程必須具備以下3個條件：一是確保師生預期學習目標之間的一致性；二是良好的學習硬件和軟件環(huán)境；三是合適的教育技術(shù)手段用于輔助教學。[17]

三、后向?qū)W習法

霍奇斯（Hodges）等人的研究表明，“后向教學法”（Backward Course Design）能較好地體現(xiàn)“以學生為中心”的教學思想[18]，具體的做法為：授課前闡述預期的學習目標；展示學生能夠?qū)W到的東西，確定如何評估學生取得的成就；以多樣化的教學活動幫助學生實現(xiàn)目標。簡而言之，就是以“后退”的形式安排整個學習過程。

（一）學習目標的設(shè)計

后向?qū)W習法的第一步是設(shè)計學習目標。對于生態(tài)學這樣的綜合性學科，目標設(shè)定應該著眼于學生的思維方式和實踐能力，具體包括生態(tài)基礎(chǔ)知識、實驗設(shè)計能力、數(shù)據(jù)分析能力、科學假設(shè)能力等。學習目標的設(shè)定要盡量詳細，以便后期評估方法的選擇和教學活動的開展。

以瑞典斯德哥爾摩大學資源環(huán)境系開設(shè)的“海洋保護區(qū)管理”課程為例，學習目標被設(shè)定為：“海洋保護區(qū)”的定義和解釋，不同類型保護區(qū)的治理，不同環(huán)境下保護區(qū)的管理，如何規(guī)劃一個良好的保護方案。學習目標應針對學生的不同能力設(shè)置等級，包括基本掌握（記憶、理解）和高級應用（分析、計算和創(chuàng)造）兩個級別?；菊莆占墑e表現(xiàn)為：能闡述“海洋保護區(qū)”的基本含義；能夠區(qū)分“沿岸區(qū)”“內(nèi)海區(qū)”和“外海區(qū)”三大類型海洋保護區(qū)；能夠記憶海洋環(huán)境變化、漁業(yè)變化和危險物海上運輸對保護區(qū)管理帶來的影響；能夠從海洋本身和外部因素兩方面給出恰當?shù)谋Ｗo區(qū)管理建議。高級應用級別除了應具有基本掌握級別的表現(xiàn)之外，還應具有一定的分析、計算和創(chuàng)造能力，比如能夠結(jié)合沿海污染工業(yè)控制的案例，通過對控制過程的描述（計劃→審批→控制），包括工業(yè)設(shè)施的選址、規(guī)劃建設(shè)的許可、環(huán)境評估、對污染物的監(jiān)測活動、重點污染物試驗設(shè)計和計算方法的表述等，實現(xiàn)對“海洋保護區(qū)管理”理論的應用和實踐，達到較高層次的知識掌握程度。

一般來說，面向低年級學生教學或公共課教學時，設(shè)定的目標應盡量廣而淺，注重基本知識的解讀和生態(tài)理念的熏陶；面向高年級學生或小班教學時，可以設(shè)計更高層次的目標，如數(shù)據(jù)分析的思維、實驗設(shè)計的方法等。

（二）評估方法的制定

評估方法的制定是整個學習過程的關(guān)鍵，必須遵循豐富性和客觀性的原則，與設(shè)定的學習目標相吻合。多樣化的評估手段可以更加客觀地反映學生真實的學習情況，避免“為考試而考試”的情況?？梢允褂玫脑u估手段包括口頭報告、寫作、研討會、互相解讀學習報告等，其中讓學生互相解讀各自的學習報告的做法，可以使其更多地參與學習，獲得更好的學習效果，對提升最終報告的質(zhì)量效果顯著。

仍以“海洋保護區(qū)管理”課程為例，最終成績評估的方式可以采用口頭或者書面報告的形式，針對不同的分組假設(shè)不同類型和情況的保護區(qū)，讓學生提出該保護區(qū)的治理模式，并指出目前模式的利弊；也可以采用“角色扮演”的評估方式，如讓學生扮演一個保護區(qū)的管理者，讓他們來設(shè)定一些管理規(guī)則或處理一些特定的問題，比如，如何接受特定的資助并正確使用等。

（三）課堂教學的實施

課堂教學是后向?qū)W習法的第三步，也是整個教學過程最主要的環(huán)節(jié)。好的教學活動能提高學生的參與度，促使他們學會相關(guān)的技巧、策略和規(guī)則。激發(fā)學生學習參與熱情的方法是將他們已有的知識和需要學習的內(nèi)容聯(lián)系起來，這種方法能夠提高學生在不同情況下使用知識的能力。提高學生學習參與度的原則歸納如下：一是盡量從宏觀角度開展教學；二是多與學生進行互動；三是讓學生多思考。

1.課前準備

在進行課堂教學前，通常會進行一些課前準備活動，如故事、視頻、戲劇表演等形式，讓學生在學習主要知識之前有大致的概念，獲得部分先驗知識，這個過程不是必需的，但對授課效果有著顯著的提升。尤其是當講解某個新概念之前，可以提供一些材料引起學生興趣。以講授“生態(tài)系統(tǒng)服務”為例，可以剪輯一段幾分鐘的各類生態(tài)系統(tǒng)服務的視頻給學生看，讓學生對相關(guān)概念有一個大致印象。課前準備活動安排取決于預期設(shè)定的學習目標和實際的授課時間，內(nèi)容必須反映授課內(nèi)容且有助于授課。如果很難找到合適的活動內(nèi)容，可以增加與學生的互動，比如請平時積極活躍、準備充分的學生針對本次課程說一分鐘自己的看法。

2.課中學習

課中學習是教學活動的主體，學習的形式多種多樣。生態(tài)學作為一門交叉學科，內(nèi)容龐雜，一堂課涵蓋的知識點往往較多，且因為生態(tài)學具有很強的實踐要求，所以需要在課堂上充分調(diào)動學生的積極性，讓學生“浸入式”地參與學習。常規(guī)的教學活動有主題演講、隨堂寫作、分組討論、實驗活動等。仍以“海洋保護區(qū)管理”課程為例，可設(shè)計分組討論教學法：首先學生被分成若干小組，每個組都有針對某個保護區(qū)設(shè)立的一個討論主題，如自然資源、生態(tài)多樣化、生態(tài)系統(tǒng)等，然后從每個小組中抽出一名成員，抽出的成員組成新的小組，該小組作為制定管理方案的代表，從不同的角度討論一個具體的保護區(qū)管理方案，最后根據(jù)可用的時間和預期目標，以討論、報告或演示的形式作總結(jié)。此外，還有一些非常規(guī)的、有趣的教學方式。如在美國哥倫比亞大學 “全球氣候變化”公開課上，將學生劃分為贊成或反對全球變暖學說的兩派，分別給出閱讀素材，進行辯論，讓學生在辯論中學習相關(guān)知識[19]。又如，事先確定一個主題，讓學生圍繞它進行意見的表達，以研討會的形式讓其他同學針對內(nèi)容進行點評[20]。再如，問答式的學習法會讓課堂教學互動性更強。教師讓學生通過解決一個實際問題的方式來學習知識，并監(jiān)督學生解決問題的過程，在關(guān)鍵的環(huán)節(jié)加以指導。研究表明，這一類方法能取得更好的教學效果[21][22]。需要注意的是問題與現(xiàn)實生活的關(guān)聯(lián)性，充分考慮學生的興趣和已有的經(jīng)驗，解決問題的過程和手段應該是客觀、真實的，這樣學生才能通過解決問題獲得正確的知識和思維方式[23]。總之，學習活動要打破課堂教學中教師講述的主導地位，將學習的主導權(quán)交給學生，教師主要起設(shè)計和引導的作用，充分調(diào)動學生的積極性。

3.教師授課

“以學生為中心”的教學思想并不否定教師在教學活動中的地位，而是對教師的授課提出了更高的要求。在實際授課中需要利用一切機會吸引學生，讓學生參與討論互動，如通過拋出一個熱點問題、開展一分鐘匯報、繪制思維導圖等方式。利用新的教育技術(shù)，可以讓學生更加積極地參與課堂講授的過程[24]。典型的例子是，師生可以通過“數(shù)字墻”實時發(fā)布信息，交流自己的想法。再如，采用類似于遠程控制的“遙控器”系統(tǒng)，讓學生快速地回答問題。這些“遙控器”可以有不同的用途，如對關(guān)鍵環(huán)節(jié)的理解力等?！斑b控器”也可以用手機或電腦設(shè)備來替代，諸如此類的新的設(shè)備既能吸引學生，也能更好更快速地了解其學習情況。[25][26]

常規(guī)的授課一般分為四個步驟：首先，簡要介紹課堂內(nèi)容；其次，提出具體的問題，并通過文本、視頻等形式展開講解和討論；再次，通過“數(shù)字墻”或“遙控器”系統(tǒng)檢查學生的理解情況，重點講解知識難點和模糊點；最后，給出進一步閱讀的資料和學習建議[27][28]。講授不僅是傳授信息，更重要的是引起學生的反思和討論欲求。課堂時間是有限的，教師要分配好授課和與學生討論的時間。而在“翻轉(zhuǎn)課堂”模式中，教師將學習的主導權(quán)交給學生，教師則采用講授法和協(xié)作法來滿足學生的需要，促成他們的個性化學習，其目標是讓學生通過實踐獲得更真切的學習體驗，已有的研究表明，這樣的形式在生態(tài)學教學中能夠取得很好的效果[29]。授課前，教師必須花費大量的時間設(shè)計整個課程的走向，而不至于讓課程流于表面的討論和嬉戲。[30]

4.教學方法的選擇

隨著教育技術(shù)的發(fā)展，運用到教學中的各種方法越來越多，如何選擇合適的方法來進行教學，需要注重以下兩個因素。第一，時間分配。學習需要時間，尤其是生態(tài)學這類綜合學科，某個知識點可能涉及很多其他學科知識[31]。因此，教師應掌控節(jié)奏，隨時提供指導和輔導，留有一定的時間給學生討論、理解和消化。第二，教學難度。由于教育背景、社會經(jīng)歷、學習策略和學習投入的差異，每個學生的學習能力各不相同。從建構(gòu)主義角度看，理想的學習狀態(tài)是學生基于已有的知識，在教師的引導下逐漸理解新的知識內(nèi)容[32]。如果學生對于要學習的知識一無所知，教師的教學將具有極大的挑戰(zhàn)性，這時候教師應該努力調(diào)整教學目標的難度，從而幫助學生理解和學習。[33]

四、專業(yè)思維培養(yǎng)

生態(tài)學教學的最終目的是讓學生以專業(yè)生態(tài)學家的思維進行思考，擁有跨學科的思維、與人合作的技巧及與人溝通的能力[34]。在教學過程中，教師應充分運用已有的知識來幫助學生學習，特別注意要以“專業(yè)”的思維來引導學生學習，這對教師提出了較高的要求。例如，對于某個生態(tài)學的概念，不能只是簡單地解釋，而要從專業(yè)的角度闡述，結(jié)合實際的案例去剖析概念，從而讓學生養(yǎng)成專業(yè)性的思維方式，更好地幫助學生學習。[35]

五、結(jié)語

通過對歐美主流高校生態(tài)學教學現(xiàn)狀的梳理，本文在不考慮外部因素（主要指經(jīng)濟因素）支持的情況下探討如何能更積極地、“以學生為中心”進行生態(tài)學教學，提出了具體的實踐方法。每個學生都與眾不同，為了讓學生更好地學習，我們需要設(shè)立不同的學習目標，采用不同的學習活動，并通過不同方式進行評價。讓學生積極地參與到活動中，真正實踐“以學生為中心”的教學理念。為了創(chuàng)造良好的學習環(huán)境，我們需對整個課程教學過程進行合理的規(guī)劃，即協(xié)調(diào)好預期目標、評價方式、學習活動。

參考文獻：

[1][6][9][11]Handelsman J， Ebert-May D， Beichner R， et al. Scientific Teaching[J]. Science， 2004， 304（5670）： 521-522.

[2]Tanner K， Allen D. Approaches to Biology Teaching and Learning： Understanding the Wrong Answers—Teaching Toward Conceptual Change[J]. Cell Biology Education， 2005， 4（2）： 112-117.

[3]Lom B. Classroom Activities： Simple Strategies to Incorporate Student-centered Activities within Undergraduate Science Lectures[J]. Journal of Undergraduate Neuroscience Education， 2012， 11（1）： A64.

[4]DAvanzo C. Research on Learning： Potential for Improving College Ecology Teaching [J]. Frontiers in Ecology and the Environment， 2003， 1（10）： 533-540.

[5]Thinking Like a Biologist： Using Diagnostic Questions to Help Students Reason with Biological Principles[EB/OL]. http：//www.biodqc.org/， 2017-04-25.

[7]National Research Council. How People Learn： Brain， Mind， Experience， and School： Expanded Edition[M]. National Academies Press， 2000：1-12.

[8]Freeman S， Eddy S L， McDonough M， et al. Active Learning Increases Student Performance in Science， Engineering， and Mathematics[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences， 2014， 111（23）： 8410-8415.

[10]Biggs J B. Teaching for Quality Learning at University： What the Student Does [M]. McGraw-Hill Education （UK）， 2011：374-376.

[12]Dirks C. The Current Status and Future Direction of Biology Education Research[C]//Second Committee Meeting on the Status， Contributions， and Future Directions of Discipline-Based Education Research， 2011：374-376.

[13]Pickett S T A， Kolasa J， Jones C G. Ecological Understanding： The Nature of Theory and the Theory of Nature [M]. Academic Press， 2010：78-81.

[14]DeHaan R L. Education Research in the Biological Sciences： A Nine-decade Review[C]//Second Committee Meeting on the Status， Contributions， and Future Directions of Discipline-Based Education Research， 2011.

[15]Miller S， Tanner K D. A Portal into Biology Education： An Annotated List of Commonly Encountered Terms[J]. CBE-Life Sciences Education， 2015， 14（2）： 1-2.

[16]Knapp A K， DAvanzo C. Teaching with Principles： Toward More Effective Pedagogy in Ecology [J]. Ecosphere， 2010， 1（6）： 1-10.

[17]Connell G L， Donovan D A， Chambers T G. Increasing the Use of Student-centered Pedagogies from Moderate to High Improves Student Learning and Attitudes about Biology[J]. CBE-Life Sciences Education， 2016， 15（1）： 1-3.

[18]Hodges L C. The Three Most Time-efficient Teaching Practices[C]//The National Teaching & Learning Forum. 2012， 21： 1-4.

[19][23]Martin S L， Horst G P， Ebert-May D. Catching the New Wave of Teaching[J]. Frontiers in Ecology and the Environment， 2009， 7（8）： 445-446.

[20]Oblinger D， Oblinger J L， Lippincott J K. Educating the Next Generation[M]. Boulder， Colo.： EDUCAUSE， c2005. 1v. （various pagings）： illustrations， 2005：31.

[21]Savery J R， Duffy T M. Problem Based Learning： An Instructional Model and Its Constructivist Framework [J]. Educational Technology， 1995， 35（5）： 31-38.

[22]Schmidt H G， Rotgans J I， Yew E H J. The Process of Problem-based Learning： What Works and Why [J]. Medical Education， 2011， 45（8）： 792-806.

[24]Gasper B J， Gardner S M. Engaging Students in Authentic Microbiology Research in an Introductory Biology Laboratory Course is Correlated with Gains in Student Understanding of the Nature of Authentic Research and Critical Thinking[J]. Journal of Microbiology & Biology Education： JMBE， 2013， 14（1）： 25.

[25]Brewer C A. Near Real-time Assessment of Student Learning and Understanding in Biology Courses[J]. AIBS Bulletin， 2004， 54（11）： 1034-1039.

[26]Crossgrove K， Curran K L. Using Clickers in Nonmajors and Majors-level Biology Courses： Student Opinion， Learning， and Long-term Retention of Course Material[J]. CBE-Life sciences education， 2008， 7（1）： 146-154.

[27][33]Mazur E. Farewell， Lecture[J]. Science， 2009， 323（5910）： 50-51.

[28]Brown G， Manogue M. AMEE Medical Education Guide No. 22： Refreshing Lecturing： A Guide for Lecturers[J]. Medical Teacher， 2001， 23（3）： 231-244.

[29]Wilson K A， Hampton S E. Ecology Teaching Tips for First-year Professors[J].Bulletin of the Ecological Society of America，2004，85（2）：56-64

[30]Bergmann J， Sams A. Flip Your Classroom： Reach Every Student in Every Class Every Day[M]. International Society for Technology in Education， 2012：9-17.

[31]Steed A. The Flipped Classroom [J]. Teaching Business & Economics， 2012， 16（3）： 9.

[32]Bishop J L， Verleger M A. The Flipped Classroom： A Survey of the Research[C]//ASEE National Conference Proceedings， Atlanta， GA. 2013， 30（9）： 1-18.

[34]Gross D， Pietri E S， Anderson G， et al. Increased Preclass Preparation Underlies Student Outcome Improvement in the Flipped Classroom[J]. CBE-Life Sciences Education， 2015， 14（4）： 3-6.

[35]Hill S. Troublesome Knowledge： Why Dont They Understand？ [J]. Health Information & Libraries Journal， 2010， 27（1）： 80-83.

編輯 呂伊雯 校對 李廣平