滕明君 王鵬程 徐永榮 周志翔
(華中農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝林學(xué)學(xué)院;湖北省林業(yè)信息工程技術(shù)中心 武漢 430071)
景觀生態(tài)學(xué)(landscape ecology)是從20世紀(jì)70年代末期迅速發(fā)展起來的嶄新交叉學(xué)科,以研究不同尺度上生態(tài)格局與過程空間變異為核心。景觀生態(tài)學(xué)將生態(tài)學(xué)理論知識與社會(huì)因素相聯(lián)系,解決可持續(xù)發(fā)展問題[1]。起源于生態(tài)學(xué)與地理學(xué)的交叉發(fā)展,將地理空間相互作用關(guān)系的空間關(guān)系與生態(tài)系統(tǒng)中物種、能量流動(dòng)等縱向關(guān)系相結(jié)合[2],在解決土地利用規(guī)劃、自然資源管理、應(yīng)對環(huán)境變化等應(yīng)用實(shí)踐中迅速發(fā)展。目前,景觀生態(tài)學(xué)已經(jīng)成為連接自然與社會(huì),解決人類可持續(xù)發(fā)展中的重大環(huán)境、資源問題的有效途徑[3,4],并在維護(hù)生態(tài)安全、生物多樣性保護(hù)、土地規(guī)劃管理、應(yīng)對氣候變化等領(lǐng)域受到重視。
中國景觀生態(tài)學(xué)研究與教學(xué)從1990年代末期開始[5],由肖篤寧、傅伯杰等景觀生態(tài)學(xué)研究者促進(jìn),在林學(xué)、生態(tài)學(xué)、地理學(xué)等相關(guān)專業(yè)中首先開展。目前,景觀生態(tài)學(xué)教學(xué)已經(jīng)成為我國資源環(huán)境可持續(xù)發(fā)展類學(xué)科的骨干課程,在眾多高校中開設(shè),尤其是在農(nóng)林高校相關(guān)專業(yè)碩士研究生教學(xué)培養(yǎng)中受到重視。一些學(xué)者對此進(jìn)行了探索,何東進(jìn)等[6]介紹了景觀生態(tài)學(xué)精品課程建設(shè)的思路方法,游巍斌等[7]和郭二輝等[8]探索了景觀生態(tài)學(xué)課程的改革的具體思路,鄭景明等[9]認(rèn)為應(yīng)在景觀生態(tài)學(xué)教學(xué)中應(yīng)引入直觀性教學(xué)材料、提高學(xué)生對課程參與度、加強(qiáng)相關(guān)課程聯(lián)系、考核方式多樣化等教學(xué)方法。但由于景觀生態(tài)學(xué)理論與實(shí)踐聯(lián)系緊密、相關(guān)知識體系發(fā)展迅速、技術(shù)方法更新較快、理論應(yīng)用廣泛等原因,景觀生態(tài)學(xué)的教學(xué)仍面臨一系列困難,如何有效提升農(nóng)林院校林學(xué)相關(guān)領(lǐng)域碩士研究生景觀生態(tài)學(xué)教學(xué)效果仍面臨重要挑戰(zhàn)。本文在總結(jié)分析景觀生態(tài)學(xué)發(fā)展及課程特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,探討了農(nóng)林院校碩士研究生景觀生態(tài)學(xué)教學(xué)改革的思路和方式,以期為中國農(nóng)林院校景觀生態(tài)學(xué)教學(xué)改革提供科學(xué)依據(jù)。
景觀生態(tài)學(xué)起源于1940年代的土地管理,在揭示異質(zhì)性空間中生物和非生物關(guān)系,以及生態(tài)后果的需求下,景觀生態(tài)學(xué)自1980年代開始得到迅速發(fā)展[10]。隨著景觀生態(tài)學(xué)在過去近30年間的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用,相關(guān)理論方法不斷完善和拓展,景觀生態(tài)學(xué)的理論方法已經(jīng)廣泛應(yīng)用于生態(tài)學(xué)的各個(gè)分支,極大提升了人類對與空間異質(zhì)性及尺度變異性及其生態(tài)后果的理解,并影響了對自然和人類主導(dǎo)景觀的管理。
中國景觀生態(tài)學(xué)開始略晚于北美和歐洲地區(qū),但發(fā)展迅速。1989年召開了首屆景觀生態(tài)學(xué)學(xué)術(shù)研討會(huì),1992年中國生態(tài)學(xué)會(huì)景觀生態(tài)專業(yè)委員會(huì)成立,1996年國際景觀生態(tài)學(xué)會(huì)中國分會(huì)成立。趙文武和王亞萍[11]認(rèn)為中國景觀生態(tài)學(xué)發(fā)展可以分為引進(jìn)吸收階段(1981~1987)、發(fā)展壯大階段(1990~2006),發(fā)展創(chuàng)新階段(2007后)。當(dāng)前,中國景觀生態(tài)學(xué)研究已經(jīng)涵蓋林業(yè)、生態(tài)、農(nóng)業(yè)、資源環(huán)境、地理測繪等專業(yè)領(lǐng)域[5]。
景觀生態(tài)學(xué)繼承了生態(tài)學(xué)與地理學(xué)中重要的研究方法,并形成了獨(dú)立的理論方法體系,其極大地催進(jìn)了生態(tài)學(xué)和地理學(xué)眾多領(lǐng)域發(fā)展,為解決人類和生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展中的眾多問題提供了有效途徑。因此,景觀生態(tài)學(xué)研究領(lǐng)域廣泛,不同學(xué)者對此進(jìn)行了闡述。Forman[1]提出景觀生態(tài)學(xué)中的一些基本原則和主要研究問題。Wu & Hobbs[12]總結(jié)提出了鑲嵌景觀中的生態(tài)流、土地利用覆蓋變化的起因過程和后果、景觀復(fù)雜性的非線性動(dòng)態(tài)等10個(gè)優(yōu)先科學(xué)問題;Turner[13]將景觀生態(tài)學(xué)核心研究問題歸結(jié)為景觀格局形成及變化因素、定量評估景觀格局、景觀異質(zhì)性與干擾、異質(zhì)性景觀中的生態(tài)系統(tǒng)過程等5個(gè)方面。而國際景觀生態(tài)學(xué)會(huì)(IALE)則認(rèn)為景觀生態(tài)學(xué)核心概念和理論與人類領(lǐng)域相關(guān)的自然科學(xué)密切相關(guān),主要涵蓋覆蓋從自然區(qū)域到城市等廣闊范圍內(nèi)景觀空間格局與過程,景觀中格局與過程的關(guān)系,人類活動(dòng)與景觀格局、過程和變化的關(guān)系,尺度效應(yīng)和景觀干擾等4個(gè)主要方面。
(1)景觀生態(tài)學(xué)發(fā)展迅速。景觀生態(tài)學(xué)起源與1940年代,但在1980年代后得到迅速發(fā)展,自1980年代早期開始,景觀生態(tài)學(xué)的相關(guān)理論方法不斷完善和豐富,當(dāng)前已進(jìn)入前沿理論探索階段?;赪eb of Science核心庫的檢索結(jié)果表明,以景觀生態(tài)學(xué)(landscape ecology)為關(guān)鍵詞的文獻(xiàn)數(shù)量快速增加,尤其是在2008年前后進(jìn)入了高峰階段(圖1)。隨著景觀生態(tài)學(xué)在不同領(lǐng)域的應(yīng)用和拓展,景觀生態(tài)學(xué)由了解靜態(tài)環(huán)境特征向解決變化世界中面臨的各類動(dòng)態(tài)問題發(fā)展,其理論和方法迅速擴(kuò)展。
圖1 基于web of science數(shù)據(jù)庫的景觀生態(tài)學(xué)文獻(xiàn)數(shù)量年度變化
圖2 基于web of science數(shù)據(jù)庫的景觀生態(tài)學(xué)文獻(xiàn)數(shù)量學(xué)科分布
(2)景觀生態(tài)學(xué)涉及多學(xué)科交叉。景觀生態(tài)學(xué)理論來源主要為生態(tài)學(xué)和地理學(xué)。在基礎(chǔ)理論方面,景觀生態(tài)學(xué)繼承了生態(tài)學(xué)一些基本方法和理論,如整體論與系統(tǒng)論、島嶼生物地理學(xué)理論、生物多樣性理論等;同時(shí),一些地理學(xué)的方法也成為景觀生態(tài)學(xué)重要力量組成部分,如空間格局、空間過程、空間規(guī)劃等理論方法等。景觀生態(tài)學(xué)發(fā)展也與保護(hù)生物學(xué)、城市生態(tài)學(xué)、社會(huì)學(xué)、空間信息科學(xué)等學(xué)科交叉融合,形成了對不同領(lǐng)域?qū)W科支持的深入融合,這使景觀生態(tài)學(xué)向可持續(xù)科學(xué)不斷發(fā)展?;赪eb of Science核心庫的檢索結(jié)果也表明,景觀生態(tài)學(xué)文獻(xiàn)的學(xué)科分布十分廣泛,生態(tài)學(xué)、環(huán)境科學(xué)、地理環(huán)境學(xué)、地理科學(xué)、生物多樣性、環(huán)境研究等領(lǐng)域文獻(xiàn)數(shù)量較豐富,但在其他學(xué)科中文獻(xiàn)也有廣泛分布,見圖2。
(3)景觀生態(tài)學(xué)與現(xiàn)代信息技術(shù)密切聯(lián)系。景觀生態(tài)學(xué)關(guān)注不同尺度上的空間異質(zhì)性,特別是宏觀尺度空間異質(zhì)性的成因、變化、影響。因此,景觀生態(tài)學(xué)是一門明確的空間相關(guān)學(xué)科。自景觀生態(tài)學(xué)出現(xiàn)和發(fā)展,其與空間信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展就十分密切。以遙感、地理信息系統(tǒng)、定位導(dǎo)航系統(tǒng)等為核心的現(xiàn)代信息技術(shù)的快速發(fā)展推動(dòng)了人們能夠從更系統(tǒng)的角度,快速了解宏觀區(qū)域特征,由此極大推動(dòng)了景觀生態(tài)學(xué)從早期關(guān)注土地規(guī)劃問題迅速擴(kuò)展,成為了解空間異質(zhì)性及其影響,解決人類可持續(xù)發(fā)展問題的學(xué)科。遙感技術(shù)在景觀要素的識別與分布定量研究、景觀功能遙感評估、景觀動(dòng)態(tài)變化、尺度效應(yīng)、景觀評價(jià)與規(guī)劃等方面均發(fā)揮了重要作用[14]。特別是,不同分辨率的時(shí)序遙感數(shù)據(jù)為了解區(qū)域尺度或者更大尺度生態(tài)過程及其變化提供了重要數(shù)據(jù)支撐[15]。而地理信息系統(tǒng)的發(fā)展則為景觀生態(tài)學(xué)研究和應(yīng)用提供了重要分析決策工具,實(shí)現(xiàn)對空間過程、空間異質(zhì)性、空間變化的定量分析和預(yù)測。因此,現(xiàn)代信息技術(shù)已經(jīng)成為開展景觀生態(tài)學(xué)研究和應(yīng)用的重要基礎(chǔ),成為景觀生態(tài)學(xué)的關(guān)聯(lián)課程。
(4)景觀生態(tài)學(xué)是密切聯(lián)系生態(tài)環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的課程。景觀生態(tài)學(xué)是一門以應(yīng)用研究為出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)的科學(xué)[16],因此它具有與生俱來的實(shí)踐性。當(dāng)前景觀生態(tài)學(xué)理論繼承了生態(tài)學(xué)與地理學(xué)的基本思想,并與生態(tài)環(huán)境問題治理和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展協(xié)調(diào)關(guān)系相融合[17],圍繞森林、濕地、海洋、動(dòng)植物、人類等生態(tài)系統(tǒng)面臨的關(guān)鍵可持續(xù)發(fā)展問題開展研究和實(shí)踐,同時(shí)這些領(lǐng)域的知識不斷融入景觀生態(tài)學(xué)理論體系,極大促進(jìn)了景觀生態(tài)學(xué)解決實(shí)際環(huán)境問題和可持續(xù)發(fā)展文帝的理論基礎(chǔ)。
(5)景觀生態(tài)學(xué)應(yīng)用范圍廣泛。景觀生態(tài)學(xué)起源于對土地的利用規(guī)劃研究,但隨著景觀生態(tài)學(xué)理論與方法的快速發(fā)展,其應(yīng)用范圍迅速擴(kuò)張,景觀生態(tài)學(xué)的理論方法已經(jīng)廣泛應(yīng)用與不同學(xué)科,成為突破原有研究方法限制的重要途徑,如在森林生態(tài)系統(tǒng)管理、應(yīng)對氣候變化、生物多樣性保護(hù)、濕地保護(hù)與恢復(fù)、海洋景觀管理、游憩規(guī)劃管理、城市規(guī)劃等諸多領(lǐng)域。
景觀生態(tài)學(xué)是一門發(fā)展迅速的學(xué)科,在過去30年內(nèi)相關(guān)理論得到極大豐富和拓展。隨著知識體系的不斷豐富和完善,相關(guān)理論和范式快速增加。盡管快速擴(kuò)張的知識體系和應(yīng)用實(shí)踐有助于學(xué)生知識體系的快速更新,但這也增加了理論教學(xué)難度,在教學(xué)過程中教材及時(shí)更新成為重要問題。盡管眾多教學(xué)改革中意識到這一問題的存在,但當(dāng)前這一基礎(chǔ)問題并未得到充分重視而體現(xiàn)在教學(xué)體系改革中。
景觀生態(tài)學(xué)多涉及到宏觀尺度的理論和方法,且相關(guān)理論知識跨度較大[8],例如,景觀過程既包括全球尺度的環(huán)境變化問題,也包括微觀層面的景觀遺傳學(xué)問題,且諸多涉及到景觀格局與景觀過程、景觀格局與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)方面的理論可能需要長期數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,無疑增加了學(xué)生對于理論知識理解的困難。
盡管景觀生態(tài)學(xué)是一門源于實(shí)踐歸于實(shí)踐的學(xué)科,但其涉及面較廣,實(shí)踐課程安排困難[6],因此,在當(dāng)前教學(xué)過程中,多數(shù)學(xué)校難以有效的安排實(shí)踐課程,景觀生態(tài)學(xué)應(yīng)用仍停留在理論層面,缺乏落地的有效措施。
目前農(nóng)林院校景觀生態(tài)學(xué)研究生課程主要面向林學(xué)、生態(tài)學(xué)、園林、風(fēng)景園林、旅游管理、地理學(xué)、土地資源管理等專業(yè)研究生開設(shè)[6,8]。例如以華中農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)專業(yè)為例,從目前林學(xué)專業(yè)和相關(guān)專業(yè)研究生學(xué)源背景看,背景學(xué)科構(gòu)成復(fù)雜,盡管林學(xué)占據(jù)了較大份額,但由于院校教育存在較大差異,其基礎(chǔ)理論課程開設(shè)情況千差萬別,一部分學(xué)生無生態(tài)學(xué)和地理學(xué)知識背景,也對宏觀層面生態(tài)環(huán)境問題缺乏了解,導(dǎo)致教學(xué)難度難以有效把控和設(shè)計(jì)。
針對以上景觀生態(tài)學(xué)教學(xué)中面臨的問題,筆者認(rèn)為農(nóng)林高校林學(xué)相關(guān)專業(yè)研究生景觀生態(tài)學(xué)教學(xué)應(yīng)注重:合理設(shè)置理論課程與實(shí)驗(yàn)課程比例,優(yōu)化課程教學(xué)案例,提升研究生課程知識探索水平,完善實(shí)驗(yàn)課程體系,加強(qiáng)景觀生態(tài)學(xué)應(yīng)用實(shí)踐指導(dǎo)等系統(tǒng)性改革和創(chuàng)新,并在筆者承擔(dān)的華中農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)、園林、風(fēng)景園林等專業(yè)碩士研究生教學(xué)中進(jìn)行了實(shí)踐和探索。
當(dāng)前景觀生態(tài)學(xué)教學(xué)中,理論課占有大多數(shù)課時(shí),一般要超過2/3的總課時(shí),理論基礎(chǔ)課程多以相關(guān)教材為基礎(chǔ),這些內(nèi)容理論性較強(qiáng),且難以囊括景觀生態(tài)學(xué)新理論,因此不適宜于面向理論前沿知識獲取和傳遞的研究生教學(xué)。建議在合理優(yōu)化教學(xué)大綱的前提下,大幅壓縮課堂教學(xué)中理論課教學(xué),而增加實(shí)踐課程比例,將課堂理論教學(xué)改為課堂引導(dǎo)教學(xué)和課下理論自學(xué),課堂實(shí)踐驗(yàn)證。在32學(xué)時(shí)的教學(xué)中,理論課教學(xué)不宜超過6學(xué)時(shí),且該部分內(nèi)容的教學(xué)宜結(jié)合教師知識體系引導(dǎo)、學(xué)生自學(xué)匯報(bào)、教師點(diǎn)評等形式進(jìn)行。在實(shí)際教學(xué)過程中,筆者所在教學(xué)團(tuán)隊(duì)將理論基礎(chǔ)知識的課堂授課壓縮為“概念與理論基礎(chǔ)專題”和“景觀生態(tài)學(xué)研究現(xiàn)狀、主要議題與研究方法”等2個(gè)專題講座,而要求學(xué)生課下自學(xué)景觀生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)理論內(nèi)容。
根據(jù)當(dāng)前景觀生態(tài)學(xué)研究和應(yīng)用發(fā)展趨勢,及時(shí)調(diào)整和優(yōu)化課程教學(xué)大綱,同時(shí)適應(yīng)課堂引導(dǎo)式教學(xué)和課下自學(xué)轉(zhuǎn)變,增加對實(shí)踐學(xué)學(xué)內(nèi)容的重視。在課堂授課中將傳統(tǒng)的章節(jié)授課體系轉(zhuǎn)變?yōu)閷n}講座形式,而基礎(chǔ)理論自學(xué)部分的大綱要求則由教師轉(zhuǎn)向?qū)W生,適應(yīng)對碩士研究生階段注重學(xué)生自我學(xué)習(xí)能力提升的要求,因此,結(jié)合當(dāng)前幕課發(fā)展的趨勢,宜適當(dāng)增加景觀生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)理論知識的幕課教學(xué)內(nèi)容,提升學(xué)生課下自學(xué)的體系性。
可通過最新文獻(xiàn)閱讀和組織小型研討會(huì)匯報(bào)的形式,促進(jìn)學(xué)生對景觀生態(tài)學(xué)最新研究和應(yīng)用研究的掌握,并且以國際重要期刊最新研究文獻(xiàn)閱讀為主,可提升學(xué)生文獻(xiàn)查閱與總結(jié)的能力,同時(shí)了解國際景觀生態(tài)學(xué)研究領(lǐng)域最新進(jìn)展,并通過課堂匯報(bào)的形式對相關(guān)知識進(jìn)行討論和分享。在實(shí)際教學(xué)過程中,筆者所在教學(xué)團(tuán)隊(duì)明確了閱讀文獻(xiàn)來源的遴選標(biāo)準(zhǔn),對文獻(xiàn)精讀和關(guān)聯(lián)性文獻(xiàn)閱讀、匯報(bào)內(nèi)容和實(shí)踐等均明確要求,其中文獻(xiàn)遴選要求以Landscape ecology、Landscape and urban planning、Ecography等景觀生態(tài)學(xué)核心期刊和JCR分區(qū)為1區(qū)的相關(guān)期刊中密切關(guān)聯(lián)文章為主,且須為近3年發(fā)表的研究類論文。文獻(xiàn)閱讀與匯報(bào)須將密切關(guān)聯(lián)文獻(xiàn)作為一個(gè)知識點(diǎn)體系進(jìn)行閱讀和介紹。
圖3 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)景觀生態(tài)學(xué)研究生課程學(xué)生匯報(bào)
針對授課對象知識需求及時(shí)調(diào)整實(shí)踐教學(xué)知識體系,大幅增加探索性實(shí)驗(yàn)課程。如通過設(shè)置生態(tài)應(yīng)用需求,讓學(xué)生通過自行查閱文獻(xiàn)和總結(jié)理論知識,在此基礎(chǔ)上完成相關(guān)探索性實(shí)驗(yàn)。筆者所在的教學(xué)團(tuán)隊(duì)在近年來的教學(xué)中對實(shí)驗(yàn)課程體系進(jìn)行了優(yōu)化,4次實(shí)驗(yàn)課分為基礎(chǔ)方法實(shí)踐和探索性實(shí)踐兩部分,基礎(chǔ)方法實(shí)踐要求學(xué)生按照明確的實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒎椒ê凸ぞ撸\(yùn)用給定的方法和步驟,完成當(dāng)前常用研究方法和技術(shù)手段的掌握學(xué)習(xí),在實(shí)踐中了解景觀生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)原理。而在探索性實(shí)踐方面,實(shí)驗(yàn)課不設(shè)定固定的實(shí)驗(yàn)步驟,而要求學(xué)生在基礎(chǔ)方法實(shí)踐的基礎(chǔ)上,通過文獻(xiàn)查閱和技術(shù)方法自學(xué)等完成設(shè)定的實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵螅赃_(dá)到學(xué)生自我探索學(xué)習(xí)的目的,例如要求學(xué)生結(jié)合具體案例,開展景觀生態(tài)評價(jià)與景觀生態(tài)規(guī)劃的探索性實(shí)驗(yàn),在此過程中學(xué)生需要完成景觀生態(tài)評價(jià)與規(guī)劃基礎(chǔ)知識體系的學(xué)習(xí)和理解、相關(guān)研究文獻(xiàn)查閱、評價(jià)方法和指標(biāo)體系的構(gòu)建、數(shù)據(jù)收集與整理、模型運(yùn)算、結(jié)果分析和解釋等全流程。實(shí)踐表明這一改革顯著改變了學(xué)生被動(dòng)接受實(shí)驗(yàn)的窘境,激發(fā)了學(xué)生自我學(xué)習(xí)和解決實(shí)際生態(tài)環(huán)境問題的能力,較好的達(dá)到了課程目的。
將課堂教學(xué)延伸,讓學(xué)生將景觀生態(tài)學(xué)理論知識與所研究課題或?qū)嵺`內(nèi)容相結(jié)合,通過線上線下師生互動(dòng)加強(qiáng)對景觀生態(tài)學(xué)應(yīng)用實(shí)踐的指導(dǎo)。在實(shí)際教學(xué)改革中,可通過微信群、QQ群、微博等形式建立溝通和討論渠道,及時(shí)和深入的對景觀生態(tài)學(xué)學(xué)習(xí)和實(shí)踐內(nèi)容進(jìn)行深入互動(dòng)與探討。
研究生景觀生態(tài)學(xué)教學(xué)改革同其他課程的教改類似,是一個(gè)系統(tǒng)工程,但也有其自身特點(diǎn)。本文系統(tǒng)分析了農(nóng)林院校研究生景觀生態(tài)學(xué)教學(xué)的現(xiàn)狀和問題,并針對性的提出了合理設(shè)置理論課程與實(shí)驗(yàn)課程比例,優(yōu)化課程教學(xué)教案,提升研究生課程知識探索水平,完善實(shí)驗(yàn)課程體系,加強(qiáng)景觀生態(tài)學(xué)應(yīng)用實(shí)踐指導(dǎo)等系統(tǒng)性改革和創(chuàng)新等系統(tǒng)性改革思路,并介紹了在華中農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)等相關(guān)學(xué)科研究生教學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用。兩年的教學(xué)實(shí)踐表明,以此體系為引導(dǎo)的教學(xué)能夠顯著提升研究生對于景觀生態(tài)學(xué)前沿知識的了解和對相關(guān)理論實(shí)踐技能的掌握能力。