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一、生態學野外實習的定位

所謂實習(practice),即在實踐中學習,任何知識源于實踐,歸于實踐,要付諸實踐來檢驗所學。生態學野外實習(fieldpractice)指以植物、動物及生存的各種環境為研究對象,把植物學、動物學和自然地理學有機地結合起來,將生態學理論知識運用到具體實踐,不僅可以強化學生對動植物種類的認識,還能進一步拓寬知識面,更深入地理解植物學、動物學與他們的自然環境的相互關系。生態學野外實習既是生態學課程體系的重要組成部分,也是理論教學的延伸與補充,具有獨立的教學規律[5][6]。雖然野外實習教學是以驗證為主的一種教學模式,但野外實習教學絕不僅僅在于驗證書本知識和鞏固理論知識,而應更加重視理論知識的應用,發揮學生學習的主動性,激發學生的學習興趣和創造力,培養學生的科研能力、團隊精神和協作意識。地方性師范院校的生物科學(師范)專業的主要目標是培養合格的中學生物學師資,因此結合生態學課程的特點,大致將地方性師范院校生態學野外實習的目的總結為6點:(1)鞏固和加強課堂教學內容。(2)認識生物在自然界從個體、種群、群落到生態系統的分布層次。(3)理解生物與環境相互依存、相互作用、相互制約的關系。(4)認識自然生態系統的社會、經濟及生態效益。(5)掌握生態學最基本的野外工作方法,培養學生發現問題、提出問題及解決問題的能力。(6)身臨其境,走進野外,感受自然,體驗生態,提升環保意識,增強社會責任感,為在今后的生物學教學中更好地滲透生態理念、實現環保意識的薪火相傳奠定基礎。

二、師范院校生態學野外實習的現狀

據筆者的初步調查與統計,絕大部分地方性師范院校生物科學(師范)專業的生態學課程僅有課堂理論教學,少數院校設置了生態學實驗,僅有極少數院校設置了生態學野外實習環節,如漳州師范學院在南靖樂土熱帶雨林實習3天,鍛煉學生的認知能力;南陽師范學院先后建立了雞公山、桐柏淮源、內鄉寶天曼及西峽老界嶺生態學野外實習基地,野外實習時間為2周,內容涉及生物區系、生態調查、環境識別及野外生存等;綿陽師范學院的生態學野外實習時間為7天,主要內容包括校園生物多樣性觀察與種群調查等。筆者通過精品課程網站及文獻資料對國內14所國家或省屬重點師范大學的生態學課程野外實習建設的基本情況進行了粗略的統計和分析(見表1),結果表明:除了完整的理論與實驗教學部分,14所大學的生態學課程均設置了野外實習,而且建有相對固定的野外實習基地,基地具有區域內典型的生態系統,其實習內容的設計各具特色,對地方性師范院校的生態學野外實習方案的設計具有較高的借鑒和參考價值。

三、生態學野外實習設計的總體思路

生態學野外實習方案的設計必須符合生態學課程學習的目的和任務。在生態學野外實習中,需要培養學生的三種能力:(1)觀察分析能力。觀察并分析自然生態現象與過程,從感性認識上升到理性認識。(2)一般實驗技能。通過對生態因子的測定,掌握儀器的使用技術,學會野外調查的基本方法。(3)綜合實踐能力。通過生物群落中種間關系、生境條件、群落結構、演替、分類的綜合實驗,掌握生態學研究的初步方法和多因子綜合分析與研究的基本能力,學會運用生態學基本原理從事生態管理和生態環境建設的一般技能[4][7](P1-10)[8](P1-6)。生態學課程內容的基本框架為:有機體與環境(個體生態學)、種群生態學、群落生態學、生態系統生態學、應用生態學、現代生態學(分子生態學與景觀生態學)的發展等[9](P1-5)。基于上述,生態學野外實習以實習基地為載體,實習內容劃分為“基礎板塊”和“研究板塊”[4]。基礎板塊包括“生態因子測定”和“生物群落調查”,包括實習基地生境各種生態因子的測定,草本群落或森林群落物種多樣性的調查及植被分布與生態因子之間的相關性分析;研究板塊則完成統一指定或自行設計的實習研究課題,以“小組”為單位,以“課題”為研究內容,完成一個相對獨立的研究項目,可以先擬定課題再調查或在調查的過程中發現新的自然現象再進行研究,并以“論文”或“調查報告”為成果。野外實習結束后,舉行“生態學野外實習匯報會”,對各小組的實習成果進行集中匯報和集體評議,并將相關資料歸檔保存,作為生態學課程建設的內容之一。

四、野外實習基地(場所)的選擇

根據統計,國內重點大學一般都擁有固定的生物學野外實習基地,基地建設與實習模式比較成熟[10]。合適的野外實習基地是野外實習取得理想效果的前提和基礎,也是提高生態學教學質量的重要保障。為了實現生態學野外實習的可持續性,并便于積累相關實習資料,根據地方性師范院校的客觀條件,結合生態學野外實習的目的,要充分利用本區域內的典型生態系統和優勢生物資源就近選擇合適的地域作為實習基地(實習場所)。在生態學野外實習過程中,既要讓學生感受地形地貌復雜、生物資源豐富、保存良好的生態系統景觀,也要讓學生切身感受生態環境破壞帶來的負面效應,因此有3種不同性質的生態系統可以作為實習基地(場所)的候選:(1)保存良好的自然生態系統;(2)人與自然和諧相處的生態系統;(3)人為擾動或受損嚴重的生態系統。韓山師范學院地處廣東省潮州市,潮州市隸屬于粵東地區,粵東地區包括梅州、潮州、汕頭、揭陽及汕尾等5市,隸屬華南地區,位于韓江中下游,介于北緯22°37′-24°91′,東經114°54′-117°10′之間,總面積32263km2,地處低緯度,多山地丘陵,兼有濱海平原和盆地,瀕臨南海,屬海洋性東南季風氣候,以亞熱帶常綠闊葉林生態系統為主,光照充足,雨量豐沛,年日照時數1600-2100h,年降水量在1400-2400mm,土壤類型包括黃壤、紅壤、赤紅壤、濱海砂土、潮砂泥土和濱海鹽漬沼澤土等,土質肥沃,適宜植物的生長發育,生物種類豐富,生物多樣性較高[11]。通過實地勘察和綜合分析,我們初步確定如下的地點作為生態學野外實習基地(場所)。

(一)保存良好的自然生態系統實習基地(場地)的選擇為保護生態系統、生物物種和自然遺跡等,一些自然生態環境優良的區域已經規劃為自然保護區(naturereserve)、森林公園(forestpark)及濕地公園(wetlandpark)等模式進行管理,它們是研究各類生態系統的自然過程、各種生物的生態和生物學特性的重要基地。根據筆者統計,在粵東地區共有國家級森林公園5個(包括南澳海島、神光山、雁鳴湖、大北山、鎮山及南臺山等),省級森林公園12個(包括雙髻山、豐溪、長潭、黃岐山、天鵝山、大南山、韓山、蒲麗頂、嵐溪、紅山及紫蓮山等),省級自然保護區9個(海豐公平大湖、大埔豐溪、潮安鳳凰山、梅縣陰那山、南澳候鳥、五華七目嶂、興寧鐵山渡田河、陸河南萬紅椎林及蕉嶺長潭等),此外還有多處市級、縣級森林公園。上述保護區的地質復雜,物種豐富,植被區系多樣,而且承擔著在保護的前提下把科學研究、教育、生產和旅游等活動有機地結合起來而充分展示其生態、社會和經濟效益的責任。根據各保護區的生物資源、環境條件及距離的遠近,我們選擇潮安鳳凰山自然保護區、銅鼓嶂森林公園、紫蓮山森林公園及紅山森林公園作為生態學野外實習基地。鳳凰山自然保護區年平均氣溫19.3℃,年平均降雨量2119.7mm,素有“潮汕屋脊”之稱的主峰風鳥髻海拔1497.3m,土壤屬紅壤、黃壤和水稻土三大類,森林覆蓋率達到84.9%,區內有陸棲脊椎動物225種,維管植物1281種,其中珍稀瀕危植物12種,珍稀瀕危野生動物34種,是潮汕地區首屈一指的動植物“物種寶庫”,素有“粵東生態屏障”和“潮汕植物大觀園”美譽。區內有兩種典型的生態系統,即季風常綠闊葉林與中山濕地生態系統(天池周圍),且植被的垂直分布特征明顯,隨海拔升高依次分布:季風常綠闊葉林(小于600m)—山地季風常綠闊葉林(600-1000m)—常綠針闊混交林(1000-1200m)—山頂常綠闊葉矮林、灌叢及草地(大于1200m)。保護區內有大面積的國家地理標志保護產品———鳳凰單叢茶茶園(2010年批準)[12]。銅鼓嶂自然保護區位于梅州市豐順縣北部,其最高峰海拔1559.5m,屬于粵東第一高峰,地處中亞熱帶典型常綠闊葉林與南亞熱帶季風常綠闊葉林交錯地帶,保存有大面積類似原始次生的常綠闊葉林,區域內生物資源豐富,植被垂直分布特征明顯[13]。此類基地的生態學野外實習內容重點關注植被分布的垂直地帶性、常綠闊葉林特征及植被分布與環境因子(如海拔、光照、溫度、土壤性質及地形等)之間的相關性,并通過實地考察理解生態系統和生物多樣性保護的生態、社會及經濟效益。此外,潮州市郊區的紫蓮山省級森林公園成立于2009年,地質屬典型花崗巖丘陵地貌,主要森林資源為馬尾松和闊葉喬木組成的針闊混交林,是由當地的常綠闊葉林被破壞之后恢復形成的次生林類型,還有部分人工桉樹林、茶園、楊梅林和潮州柑林等。在該基地的實習內容主要為恢復生態學,關注粵東地區原生態遭受人為破壞之后恢復的可能性及保護措施等。于1993年建立的紅山森林公園亦在備選之列。

(二)人與自然和諧相處的生態系統實習基地(場地)的選擇根據生態學原理,人是生態鏈條中的一個環節,人與自然萬物息息相關。只有人與自然和諧共處,大自然才能造福人類。生態旅游與生態農業在設計過程中都運用了生態學原理,都倡導環保和可持續發展。其中:生態旅游(ecotourism)=感受和享受自然+認識與研究自然+保護和發展自然,是具有強烈環境保護意識的一種旅游開發方式;生態農業(eco-agriculture)是按照生態學與經濟學原理,追求經濟、生態、社會效益最大化的農業生產模式,是改善生態環境和實現農業可持續發展的理想模式[14]。因此,我們確定生態旅游景區與生態農業模式為實習基地(場所)。根據統計,僅潮州市就有生態旅游景區24處,生態農業模式在粵東地區應用比較普遍。我們選擇“國家AAAA級”生態旅游點綠島山莊作為實習基地,綠島山莊依托當地良好的生態環境(森林、湖泊及濕地等),充分利用農業資源,開拓發展鄉村旅游集地質科普、文物民俗、生態度假等于一體的綜合性生態旅游勝地,同時注重推行節能減排,清潔低碳,采用太陽能、沼氣提供照明、熱能、電力,環保效應突顯。另外,綠島還是一家生態農業有限公司,其“綠島模式”中,種養、加工、旅游等多種農業生產鏈以及天敵昆蟲防治病蟲、供水供肥管道、排污明溝、化糞沼氣處理裝置等多種環保技術和設施已被整合到一個復合循環的農業生產系統中去,農業企業的現代化程度高,較之傳統的農業企業,其優越性和先進性相當明顯,具有“二低二高”(即低消耗、低污染、高質量、高效益)的可持續發展特點[15]。因此,該基地的生態學實習既可關注生態保護與旅游活動的有機結合,又能體驗生態農業模式的具體應用,可謂一舉兩得。位于汕頭金平區的牛田洋現代農業生態示范區是以圍墾濕地水網生態系統為背景,以“生產”、“生態”、“生活”為主導的多功能的現代都市農業示范區與濕地生態系統保護區,包括水產、禽畜、種植等三大主導產業和功能區,形成了“科研—養殖—飼料—流通—加工—包裝—出口”相對完整的產業鏈,其中5個產品獲無公害農產品農業部認定。此外,潮安縣是首批國家級生態農業建設試點縣之一,潮安縣的“豬—沼—茶(果)”生態農業模式已經非常成熟,學生通過對此類生態農業模式的實地考查,了解生態農業的物質循環與能量流動的全過程,分析“豬—沼—茶(果)”等模式的生態與經濟效應[16]。

(三)人為擾動或受損嚴重的生態系統實習基地(場地)的選擇人類不合理的開發利用造成森林、草地、水體、大氣及土壤等自然生態環境遭受嚴重破壞,從而導致如水土流失、土地荒漠化、土壤鹽堿化、生物多樣性減少、水體富營養化及生物入侵等一系列的生態危機,受損的生態系統隨處可見。因此,在這一類型的實習場所的選擇上,可以根據當地的實際情況制定方案。我們擬選擇四種類型的野外實習場所:(1)水體污染。隨機選擇周邊地區的池塘、湖泊、河流及韓江等水體,現場調查并取水樣帶回實驗室測定電導率、pH值、溶氧、透明度、BOD、COD、氨氮、亞硝酸、Cu2+、Cr6+及Zn2+等理化指標,以飲用水為對照,評價水體污染情況。(2)植被破壞。陶瓷產業是潮汕地區的主導產業,陶瓷生產的主要原料瓷泥的大量采挖,已經導致周邊山體的嚴重受損、水土流失及植被破壞,我們選擇比較典型的瓷泥礦山,實地調查,初步評估瓷泥開采對于生態環境的負面影響,進一步認識經濟發展與生態保護之間的矛盾關系,并提出一些合理化建議。(3)農村垃圾。農村的垃圾產量日益提高,由于缺乏統一的處理方式,絕大部分農村生活垃圾未能得到有效處理,廚余、醫療、廢舊電池、報廢燈管、農藥包裝等垃圾被隨意拋棄,對農村生態環境、農民生活生產和身心健康已經造成了嚴重影響和潛在威脅,農村垃圾危害問題已經凸顯。選取鄰近具有代表性的村莊,對其垃圾種類、處理方式及具體的危害程度進行調查與評估,分析廣大農村的垃圾問題的嚴重性和亟待解決的迫切性。(4)植物入侵。潮汕地區地處南亞熱帶,氣候溫暖,雨量充沛,入侵植物種類十分豐富,已對自然生態系統與農林業生產造成嚴重的威脅或破壞。以入侵植物種類較多的神奇果園、慧如公園及美人城等地為實習場所,調查入侵植物的種類與危害情況,分析入侵植物與本地植物的種間競爭,結合文獻檢索進一步了解外來生物成功入侵的可能機制。

五、小結

根據生態學的課程體系與教學目的,以教育部第六批高等學校特色專業建設點韓山師范學院生物科學(師范)專業為例,提出了地方性師范院校生態學野外實習設計的整體思路,尤其是三類生態學實習基地(場所)的選擇方案。由于國內地方性師范院校數量較多,又分布在全國不同的區域,各區域之間在氣候、地理及生態特征等方面具有明顯的差異性,雖然本方案具有一定的參考價值,但建議各院校在選擇生態學實習基地(場所)的時候,在對區域地理與生態總體了解和分析的基礎上,因地制宜地進行選擇,同時兼顧保護良好的生態系統和受損嚴重的生態系統的基地(場所)選擇方法是值得提倡的,旨在通過強烈的對比考察與調研,加深學生的感受和印象,使學生在理論聯系實際與生態環保理念的提升方面能達到更為理想的效果[17]。此外,生態學實習基地(場地)的選擇應該遵循就近原則,而且盡可能地進行課程與資源的整合:(1)共用基地(場地)。盡可能與生物科學(師范)專業的基礎課程植物學、動物學共用野外實習基地(場地),以減少實習成本,同時可充實實習基地的本底資料。(2)生物學野外綜合實習。調整教學計劃,將生態學、植物學及動物學等課程的野外實習組合成生物學野外綜合實習并同步進行,動物學、植物學及生態學的教師同時參加野外實習的指導工作,實習效果可能更理想。(3)穩定的實習基地(場所)。實習基地的建設,是進行實踐教學的根本保障,也是地方高校與社會互動的理想模式,必須通過學校層面與實習基地的協議,通過掛牌建立穩定的實習基地(場所),以實現野外實習的可持續性,而且最好能與同區域內多所大學共建或共享實習基地,以實現資源共享、互相交流及共同促進,如華東地區的南京師范大學、浙江大學、復旦大學、南京大學及南京農業大學等5所大學與浙江天目山國家級自然保護區管理局合作共建的“天目山生物學野外實習基地”便是成功的典范[10]。生態學野外實習不應該是止于表面現象的簡單觀察,指導教師要鼓勵、引導或啟發學生去發現表象中潛在的生態問題,甚至倡導學生帶著批判性的思維進行生態學野外實習,如:自然保護區內人工痕跡(如開墾)對其植被和水土保護有何負面影響?某個生態旅游景區的設計和旅游方式是否真的符合生態旅游的八大原則和四大功能?考察的生態農業模式是否遵循了“整體、協調、循環、再生”的生態農業核心原則?水體污染的根源究竟何在?在生態環境保護中,政府部門與普通公民各自應承擔怎樣的責任?等等。總之,在實習基地等客觀條件具備的情況下,只有教師的有效指導和學生主觀能動性的有機結合才能真正實現生態學野外實習的目標。

作者：朱慧馬瑞君單位：韓山師范學院