知識(shí)結(jié)構(gòu)圖在農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用與實(shí)踐

劉 兵，屈德寧，李 華, 周曉梅*

(1.吉林師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，吉林 四平 136000； 2. 吉林師范大學(xué) 數(shù)學(xué)學(xué)院，吉林 四平 136000)

農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)是生態(tài)學(xué)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的分支。它是運(yùn)用生態(tài)學(xué)和系統(tǒng)論的原理和方法，揭示農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和調(diào)控規(guī)律的學(xué)科。從實(shí)際學(xué)科分工來說，植物生態(tài)學(xué)、家畜生態(tài)學(xué)、森林生態(tài)學(xué)、昆蟲生態(tài)學(xué)等生態(tài)學(xué)著重于特定生物個(gè)體、種群和群落生態(tài)學(xué)規(guī)律;農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)則側(cè)重于農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)水平上的規(guī)律。因此，農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)的課程學(xué)習(xí)需要學(xué)生具備較好的系統(tǒng)性和整體性的觀念。傳統(tǒng)的教學(xué)方式使學(xué)生不能把握章節(jié)內(nèi)知識(shí)點(diǎn)之間的內(nèi)在聯(lián)系，更不能從整體上較好地掌握本課程的知識(shí)架構(gòu)?；趦?yōu)化農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)教學(xué)效果的需要，教育工作者對(duì)教學(xué)理念和內(nèi)容做了一些有益的探索。沈新平和黃麗芳分別指出在農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)的教學(xué)實(shí)踐中應(yīng)強(qiáng)化育人的環(huán)節(jié)和深化大學(xué)生的素質(zhì)教育[1-2]；王松良等[3]對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了主線索分析；潘旭東等[4]探討了如何將系統(tǒng)論應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)的課堂教學(xué)中。目前，關(guān)于生態(tài)學(xué)教學(xué)的新方法已有相關(guān)報(bào)道，如研究性教學(xué)法[5]、案例教學(xué)法[6]、雙語教學(xué)法[7]和層次教學(xué)法[8]等。但是，針對(duì)知識(shí)結(jié)構(gòu)圖在農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)教學(xué)中的探索與實(shí)踐還未見相關(guān)報(bào)道。如何用知識(shí)結(jié)構(gòu)圖式的教學(xué)方法來闡述農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)理論和知識(shí)，如何使教學(xué)環(huán)節(jié)更加簡(jiǎn)單，如何使得學(xué)生對(duì)課程知識(shí)體系有整體和系統(tǒng)的理解與把握，這是教師面臨的新問題。本文探討了知識(shí)結(jié)構(gòu)圖在農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用，可為豐富生態(tài)學(xué)教學(xué)理論提供一定參考。

1 知識(shí)結(jié)構(gòu)圖的概念和特征

知識(shí)結(jié)構(gòu)圖是指把所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整理并制成比較系統(tǒng)完整的知識(shí)結(jié)構(gòu)圖示，它用節(jié)點(diǎn)代表知識(shí)點(diǎn)，連線表示知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系, 它又被稱為知識(shí)網(wǎng)絡(luò)圖[9]。知識(shí)結(jié)構(gòu)圖能形象直觀地表征課程的內(nèi)在體系和知識(shí)結(jié)構(gòu)，明確理論層次間的邏輯關(guān)系。知識(shí)結(jié)構(gòu)圖有三個(gè)主要特征：(1)層級(jí)結(jié)構(gòu)，即運(yùn)用層級(jí)的方式表示上下層次概念之間的關(guān)系；(2)交叉連接，即運(yùn)用交叉連接表示知識(shí)相互聯(lián)系的方式。在新知識(shí)的創(chuàng)建中，交叉連接表明了知識(shí)創(chuàng)造的跳躍性。(3)理性和清晰，知識(shí)結(jié)構(gòu)圖表現(xiàn)的是概念和命題，在其創(chuàng)建過程中具有理性和清晰的特質(zhì)。

目前有關(guān)知識(shí)結(jié)構(gòu)圖在教學(xué)方面的應(yīng)用已有相關(guān)報(bào)道[10-12]。在農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)教學(xué)中恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用知識(shí)結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行教學(xué)，能使得學(xué)生對(duì)知識(shí)的系統(tǒng)性和整體性進(jìn)行總體把握，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)課程重點(diǎn)和難點(diǎn)的理解和掌握，從而提高農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)教學(xué)的效果。

2 知識(shí)結(jié)構(gòu)圖的作用

2.1 講授知識(shí)，條理清晰，形成系統(tǒng)

在農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)講授過程中，利用知識(shí)結(jié)構(gòu)圖具有的層級(jí)結(jié)構(gòu)特征把教學(xué)材料進(jìn)行有效的組織，使知識(shí)體系和教學(xué)內(nèi)容的邏輯關(guān)系更加明確。教師能夠用簡(jiǎn)潔的方式講授知識(shí)點(diǎn)之間的內(nèi)在聯(lián)系和基本原理，從而幫助學(xué)生建立知識(shí)的系統(tǒng)性觀念。

例如：在講授農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)這一章時(shí)，以知識(shí)結(jié)構(gòu)圖(見圖1)進(jìn)行分析講解，各節(jié)知識(shí)環(huán)環(huán)相連，從農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的物種結(jié)構(gòu)，延伸到農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的空間結(jié)構(gòu)(水平和垂直結(jié)構(gòu))，再進(jìn)而引入農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的時(shí)間結(jié)構(gòu)和營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)的知識(shí)。通過知識(shí)結(jié)構(gòu)圖教學(xué)法的引入，使得講授的內(nèi)容簡(jiǎn)單明了，一目了然，非常清晰地向?qū)W生展現(xiàn)了農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)層次。學(xué)生不僅學(xué)習(xí)了專業(yè)知識(shí)，也培養(yǎng)了知識(shí)體系的整體觀和系統(tǒng)論的理念。

圖1 農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)Fig. 1 Structure of agroecology

2.2 不斷復(fù)習(xí)歸納，提高掌握知識(shí)的能力

知識(shí)的掌握是在于不斷的復(fù)習(xí)和增強(qiáng)記憶的過程中完成的。通過首次學(xué)習(xí)，學(xué)生已對(duì)知識(shí)有了初步掌握，這個(gè)時(shí)候引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行知識(shí)的總結(jié)和復(fù)習(xí)，能夠使得淺層記憶得到加深，從而使學(xué)生建立清晰的知識(shí)體系，便于掌握課程的主體內(nèi)容。例如在《農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)》[13]課程中，對(duì)其中第四章(對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的功能-能流)以知識(shí)結(jié)構(gòu)圖形式的復(fù)習(xí)和總結(jié)(見圖2)。通過知識(shí)結(jié)構(gòu)圖可以看出，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能流包括二個(gè)方面內(nèi)容，即輔助能和生產(chǎn)中的能流，生產(chǎn)中的能流又包括初級(jí)生產(chǎn)中的能流和次級(jí)生產(chǎn)中的能流。學(xué)生根據(jù)此知識(shí)結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行總結(jié)復(fù)習(xí)，既培養(yǎng)了學(xué)生總結(jié)歸納及知識(shí)遷移等能力，也提高了學(xué)生掌握知識(shí)的系統(tǒng)性和整體性。

2.3 培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)性思維和記憶能力

知識(shí)結(jié)構(gòu)圖是具體知識(shí)點(diǎn)的具體化和形象化。關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)之間的連線可引導(dǎo)學(xué)生從課程的知識(shí)外緣走向核心，快速系統(tǒng)地整合課程的知識(shí)，把零散的各章節(jié)內(nèi)容融會(huì)貫通成為一個(gè)本門課程知識(shí)體系，進(jìn)而培養(yǎng)了學(xué)生的系統(tǒng)性思維。由于知識(shí)結(jié)構(gòu)圖教學(xué)法使得相關(guān)知識(shí)要點(diǎn)能用極少的詞匯進(jìn)行了精煉替代，學(xué)生能通過這些關(guān)鍵詞的啟發(fā)來回憶教學(xué)的內(nèi)容。這種利用知識(shí)結(jié)構(gòu)圖內(nèi)關(guān)鍵詞來產(chǎn)生清晰聯(lián)想，能把簡(jiǎn)單的詞匯記憶模式轉(zhuǎn)化為復(fù)雜內(nèi)容的思維記憶，從而培養(yǎng)了學(xué)生良好的記憶和學(xué)習(xí)能力。

3 知識(shí)結(jié)構(gòu)圖在教學(xué)中的應(yīng)用

3.1 鼓勵(lì)學(xué)生自主設(shè)計(jì)，加強(qiáng)課程的學(xué)習(xí)

在農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)教學(xué)過程中，應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生自主地設(shè)計(jì)知識(shí)結(jié)構(gòu)圖來加強(qiáng)課程學(xué)習(xí)。以農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的物流這一章為例，以水循環(huán)和節(jié)水為主題，畫出涉及到這個(gè)主題的知識(shí)結(jié)構(gòu)圖(見圖3)。此知識(shí)結(jié)構(gòu)圖以水資源危機(jī)和節(jié)水為主線，以自然生態(tài)水平衡和農(nóng)田生態(tài)水平衡為脈絡(luò)，建立了農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中水循環(huán)知識(shí)體系，保證了學(xué)生掌握的知識(shí)不是簡(jiǎn)單和分散的內(nèi)容，而是一個(gè)具有整體性的知識(shí)體系。由于不同學(xué)生的思路各異，每一次教學(xué)中他們完成的知識(shí)結(jié)構(gòu)圖不盡相同，但經(jīng)過老師的引導(dǎo)，可以保證知識(shí)系統(tǒng)脈絡(luò)清晰和層次分明。

此例子中，學(xué)生通過自主設(shè)計(jì)知識(shí)結(jié)構(gòu)圖將會(huì)很好地理解農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中水的循環(huán)和水平衡的相關(guān)內(nèi)容。學(xué)生對(duì)知識(shí)結(jié)構(gòu)圖的設(shè)計(jì)是符合了大腦的自然思維模式，通過自主的能動(dòng)性提高了學(xué)習(xí)的效率，增強(qiáng)了記憶知識(shí)的能力。

圖2 農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的能流Fig. 2 Energy flow in agroecology

圖3 農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的水循環(huán)與節(jié)水Fig. 3 Water cycling in agroecology

3.2 知識(shí)結(jié)構(gòu)圖的制作要求

在實(shí)踐教學(xué)過程中，知識(shí)結(jié)構(gòu)圖的制作要遵循幾點(diǎn)要求。(1)直觀性，即要讓學(xué)生非常清晰直接的看懂知識(shí)結(jié)構(gòu)圖的整體架構(gòu)，非常易于掌握課程整體的邏輯性；(2)簡(jiǎn)潔性，知識(shí)結(jié)構(gòu)圖要用極少的關(guān)鍵詞匯表達(dá)最大的信息量，做到簡(jiǎn)練而且明了。以農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的信息流和資金流這一章為例(見圖4)，知識(shí)結(jié)構(gòu)圖內(nèi)用了極少的詞匯，如自然信息流、人工信息流、基本構(gòu)成、資金流和能物流的關(guān)系等明確本章節(jié)的基本理論，又用了少量詞匯，如基本特點(diǎn)、自然調(diào)控、人工直接調(diào)控、社會(huì)間接調(diào)控來說明農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)控特征；(3)邏輯性和完善性，知識(shí)結(jié)構(gòu)圖中各層次間要有很好的邏輯關(guān)系。如在講到農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的垂直結(jié)構(gòu)這一節(jié)時(shí)，知識(shí)結(jié)構(gòu)圖(見圖5)從木本群落內(nèi)的垂直結(jié)構(gòu)(農(nóng)林業(yè)系統(tǒng))開始講到作物群體內(nèi)的垂直結(jié)構(gòu)(農(nóng)田立體模式)和水體立體模式(水體內(nèi)的垂直模式)，最后談到了畜禽養(yǎng)殖業(yè)立體模式，知識(shí)結(jié)構(gòu)圖有很好的邏輯關(guān)系。由于知識(shí)結(jié)構(gòu)圖的制作需要對(duì)教材必須有很好的了解和深入的把握，制作完的知識(shí)結(jié)構(gòu)圖常有少量疏漏的地方，這就要求對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的完善，這樣才能在教學(xué)中取得很好的效果。

圖4 農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的信息流與資金流Fig. 4 Inflation and funds flow in agroecology

圖5 農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的垂直結(jié)構(gòu)Fig. 5 Vetical struture of agroecology

4 知識(shí)結(jié)構(gòu)圖教學(xué)在教學(xué)中的思考

4.1 知識(shí)結(jié)構(gòu)圖教學(xué)法需先提高教師自身素質(zhì)

教師的素質(zhì)對(duì)于教學(xué)效果有著重要影響。在農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)教學(xué)過程中，運(yùn)用知識(shí)結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行教學(xué)，這對(duì)教師自身素質(zhì)提出了更高的要求。如何把各章節(jié)間的知識(shí)運(yùn)用知識(shí)結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行良好銜接，如何把農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)的概念和理論運(yùn)用知識(shí)結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行邏輯化的抽象，如何制作教學(xué)效果好的知識(shí)結(jié)構(gòu)圖來提升學(xué)生對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)理論的認(rèn)知水平，這都需要極大擴(kuò)展教師的知識(shí)面，大力提高教師的自身素質(zhì)。知識(shí)結(jié)構(gòu)圖教學(xué)要求教師對(duì)本課程的知識(shí)體系具有整體觀和全局觀，對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)中的系統(tǒng)性和邏輯性有著深刻的理解和掌握。因此，運(yùn)用知識(shí)結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)教學(xué)是提高教師自身素質(zhì)的內(nèi)在要求。

4.2 知識(shí)結(jié)構(gòu)圖教學(xué)是教學(xué)手段更多元化

教學(xué)手段的合理使用是提高教學(xué)效果的重要基礎(chǔ)。采用多元化的教學(xué)能夠使得課堂知識(shí)的傳授更加簡(jiǎn)約化和直觀化，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。目前，在高等院校中多媒體教學(xué)設(shè)備已經(jīng)基本普及，知識(shí)結(jié)構(gòu)圖教學(xué)有了較好的物質(zhì)基礎(chǔ)。電腦繪圖技術(shù)和PowerPoint軟件已經(jīng)被絕大多數(shù)教師掌握并運(yùn)用到了專業(yè)課程的教學(xué)過程中。教學(xué)技術(shù)手段的完善促進(jìn)了知識(shí)結(jié)構(gòu)圖教學(xué)的發(fā)展和完善，反之知識(shí)結(jié)構(gòu)圖教學(xué)的運(yùn)用是教學(xué)方法多樣化的必然結(jié)果。

4.3 采用知識(shí)結(jié)構(gòu)圖教學(xué)培養(yǎng)復(fù)合型人才

現(xiàn)代社會(huì)需要的是復(fù)合型人才，高素質(zhì)的復(fù)合型人才培養(yǎng)是高等教育核心任務(wù)，探索其培養(yǎng)新模式是評(píng)價(jià)高等教育是否成功的關(guān)鍵。知識(shí)結(jié)構(gòu)圖具有高度的概括性和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬓?，能夠幫助學(xué)生在專業(yè)課程的學(xué)習(xí)中培養(yǎng)整體性思維。通過學(xué)生自主的設(shè)計(jì)知識(shí)結(jié)構(gòu)圖，培養(yǎng)了他們總體把握課程內(nèi)容，快速發(fā)現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)，迅速?gòu)浹a(bǔ)知識(shí)差距的能力。把知識(shí)結(jié)構(gòu)圖恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用到教學(xué)過程中，這是培養(yǎng)高等教育復(fù)合型人才的重要途徑。

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