利用校园景观进行景观生态学教学的实践研究

摘要：景观生态学是高等院校生态学专业的基础课程，目前的教学大多停留在课堂理论教学。利用多样的校园景观格局进行景观生态学的实践教学，使教学过程更为生动、具体，有助于学生理解课程内容，能进一步激发学生的学习兴趣，提高学生解决实际问题的能力。

关键词：景观生态学；校园景观；教学改革

景观生态学是一门快速发展的现代生态学学科[1]。近年来其成为很多高等院校生态学专业新开设的一门基础课程。景观生态学主要涉及原理和应用两个方面内容，原理部分包括景观生态学的核心概念和主要理论，应用部分则包括景观评价、景观规划和景观模型等[2]。本科教学不仅要使学生扎实掌握基本的理论知识，也要培养学生运用所学知识解决实际问题的能力。

高校校园是学生学习和生活的场所，不仅具有居住和教学功能，也彰显着校园文化，塑造着学生品格[3]。高校校园是典型的人造景观，人员密集，景观功能明确。高校校园有着独特的景观格局，有教学区和生活区的建筑斑块、大面积或小面积的绿地斑块、操场斑块、道路和树篱廊道等异质景观组分[4]。在高校教学中，校园景观可以作为辅助工具和实践场地。本文以景观生态学为例，探讨利用校园景观辅助教学的实践操作。

1 利用校园景观将景观生态学概念具体化

概念的明确有利于具体、准确地表达思想，避免交流出现混乱[5]。景观生态学的概念框架是其理论和应用的基础，概念的内涵大多比较抽象，以下说明了利用校园景观帮助学生理解概念的方法。

▲ 图1 校园景观

1.1 理解景观格局的概念

景观格局特征是景观性状最直观的表现方式，也是景观生态学研究的核心内容之一。通常使用斑块—廊道—基质的模式来描述景观格局[6]。仅通过课堂讲解，学生很难有深刻的印象，教师可以带领学生到校园中选定一处景观，让学生讨论确定其基质，并指出镶嵌其中的斑块和廊道。比如，对于整个校园，硬化地表面积最大，连通性最好，可以认为是基质（如图1）；而教学楼、宿舍楼、绿地是镶嵌在基质中的斑块，道路和树篱是连接和分割斑块的廊道。再细化一些，校园中的绿地多以草地为基质，基质中有树木、雕塑等斑块，以及步道等廊道。之后教师可以指导学生将所观察的景观画下来，并说明基质、斑块、廊道分别是什么。由此，学生通过直观的观察和讨论分析，将斑块—廊道—基质的模式熟记于心。另外，在学习景观格局时，需要注意景观格局不仅仅包括景观的组分构成，还包括其空间分布形式[6]。教师可以引导学生观察校园中两处组成相似的景观，比如两处绿地，其组分构成相同，都包括树木、草地和步道。但各组分的空间布局可能不同，比如步道在中间穿过还是在边缘通行，树木是聚集还是分散。通过对比分析使学生明白，两处组分相同的景观，若景观组分的空间分布形式不同，则景观格局不同。

1.2 理解尺度的概念

尺度问题是所有生态学研究的基础[7]。在景观生态学中，尺度往往以幅度和粒度来表达[8]。在课堂讲解后，教师可以带领学生观察校园景观中常见的尺度，帮助学生加深理解。例如，按整个校园—校园中的绿地—绿地中的灌木丛—灌木丛中的植株—植株的叶片这样的等级进行观察，学生可以得到幅度逐渐变小，而粒度逐渐变细的结论。由此，学生能更好地理解尺度的含义，并轻松掌握幅度与粒度之间的相互制约关系。另外，尺度又分为绝对尺度和相对尺度。绝对尺度即实际的距离或面积，相对尺度即与物质和生物个体在景观中穿越不同地点所花费的能量或时间有关的距离。仅通过课堂上的讲解，学生可能只理解了字面意思，而并不了解其真正含义。老师可以带领学生到校园中进行一项活动，找一条平坦的道路，分别量出40m和50m距离，再找一处灌木杂草丛生的上坡路量出40m距离，之后让学生分组从3条路的起点走到终点并计时。通过趣味性活动，学生可以体验到：在平路上，通过40m比通过50m更快、更容易。说明绝对尺度和相对尺度通常成正比，距离越近，通过越容易。对比40m的平路和40m的坡路，坡路消耗的时间和能量更多，说明相对尺度不仅和绝对距离有关，还和穿越的难易有关。由此，灵活地利用校园景观帮助学生理解绝对尺度和相对尺度的联系和区别，让学生通过游戏的形式理解理论知识，真正做到了“玩中学”。

1.3 理解景观异质性的概念

异质性是景观的根本属性，也是区别于其他生态学组织层次（如种群、群落和生态系统）的显著特征[9]。景观异质性指在一个景观系统中，景观要素类型、组合及属性在空间或时间上的变异性[9]，值得注意的是，这里的“属性”可以是具有生态学意义的任何变量，既可以是类型变量，也可以是数值型变量[10]。在给学生讲解的过程中，类型变量比较容易理解，比如景观中有裸地、植被，学生较容易根据景观类型的差异判断其异质性，但是，数值型变量相对较难理解，会使学生觉得很抽象。教师可以带领学生到校园中观察景观并绘图，根据不同景观类型标识不同的颜色，这是类型变量在空间上的变异性。之后指导学生到校园各处测定温度，并将所测温度标在图上，测得的温度值在空间上的差异就可以认为是数值型变量的变异性。另外，景观异质性具有绝对性和尺度性，教师可以带领学生到校园景观中观察，会发现各处景观均有异质性，这就是景观异质性的绝对性。接下来分析其尺度性，远观时草地作为一个斑块是均匀没有异质性的，而走近时会发现有的草高，有的草低，有的草更绿一些，有的草更黄一些，甚至还会看到裸露的地表，这就表现出了异质性，这说明景观的异质性会随着观察尺度的改变而变化。

1.4 理解景观多样性的概念

景观多样性通常是指景观单元结构和功能方面的多样性，能够反映景观的复杂程度。它与景观异质性既有联系，又有区别，景观异质性强调的是景观的变异程度，类似于景观类型的多样性；而景观多样性可包括斑块多样性、类型多样性和格局多样性，在研究中往往更重视与其他层次生物多样性的关联[10]。老师可以带领学生在校园中观察景观的多样性，可以借助校园景观理解景观格局多样性，分析其对物质流（如水分的流动）和能量流（如热量的流动）的影响。比如，带领学生观察校园内的缓坡，草皮生长良好的坡地和裸露的坡地在降雨时对雨水的影响会有所差异，有草皮的坡地会截留更多的雨水，地表较难形成径流，而裸露的坡地对雨水的截留作用较小，更易形成地表径流，造成水土流失。老师也可以带领学生分组测量校园景观中不同区域的地表温度，由此学生可以理解景观格局会影响热量的流动。

2 利用校园景观强化景观生态学理论学习

2.1 理解等级理论

等级理论是关于等级系统结构、功能和动态的理论，景观是由景观要素有机联系组成的复杂系统，具有等级结构[11]。教师可以利用校园景观给学生说明等级结构的含义，例如，整个校园包括教学区、生活区、绿地以及操场等，教学区又包括很多栋教学楼，教学楼又有很多间教室，这就是很常见的等级结构。另外，对等级结构的分析常常会涉及三个层次：中心层次，中心层次的上一层次、中心层次的下一层次。等级结构中上一层次具有低频率和低速率的特征，可作为环境约束，而下一层次具有高频率和高速率的特征，常被表示为平均值。对于学生来说，这些理论可能比较抽象，教师可以引导学生分析校园中的植被群落，群落由多个种群组成，种群由个体组成，个体又由器官组成。在这样一个等级结构中，对于个体而言，种群是它的上一层次，种群相对个体持续时间更长、更稳定，是个体的生活环境；器官是个体的下一层次，变化更快，比如，在一棵树木生命周期内，会有很多枝叶掉落，说明下一层次的器官更新比树木个体更快。通过这样的观察讲解，将抽象的理论具体化，有利于学生的理解。

2.2 理解物种——面积关系

物种丰富度随着岛屿面积或陆地群落取样面积呈单调增加的趋势，即物种——面积关系[12]。物种——面积关系是生态学家普遍认识到的一种规律。为验证该理论，教师可以指导学生在校园绿地中做一个简单的实验，让学生分组划出若干个1m2、4m2、25m2、100m2的样方，之后观察并记录其中的植被物种数。将所得到的结果汇总后，进行简单的回归分析，即可得到面积越大，物种越多的结论。由此，通过学生的亲测，验证物种与面积之间的对应关系。

▲ 图2 校园水体

2.3 理解斑块类型和功能

斑块的主要起源或成因机制不同，其物种动态和周转过程、持续性或稳定性也会有所差异[12]。斑块可以按起源进行分类，较常见的斑块类型有干扰斑块、残存斑块、环境资源斑块和再生斑块。为了帮助学生更加形象地理解各种斑块的差异，教师可以带领学生在校园景观中观察并找出若干斑块分析成因和类型。比如，校园景观中的池塘水体可认为是环境资源斑块（图2）；未开发的荒地可作为残存斑块，与已开发的区域形成对比；校园林地中小范围的树木死亡，形成的是干扰斑块；校园施工时破坏的草地，在施工结束后，受干扰较少的区域会重新生长，形成再生斑块。同时，可以对各个斑块进行大小和形状分析，如对不同大小的斑块进行内部区域和边缘区别的划分，理解其内缘比差异，或将观察到的斑块分成等径斑块、扁长形斑块和狭长形斑块，并将每个斑块划分出内部区域和边缘区域，以明确不同形状斑块的内缘比差异。通过实地操作，加深学生对斑块类型和功能的理解。

3 利用校园景观进行景观分类、评价与规划

3.1 景观生态分类

景观生态分类通过将景观进行类型归并，将复杂的自然要素综合划分为具有等级体系的景观类型，为开展景观格局、功能与过程的研究，乃至景观生态评价、规划与管理，提供了科学的研究平台，是景观生态学成为具有独立体系的学科的重要标志[13]。现有的景观分类及制图，大多是以地貌和土地利用等作为分类的主导因子，而没有把景观的功能特征切实纳入分类体系中。未来需要在传统的土地 分类角度出发，融入生态学属性，使得景观生态分类更加合理。功能性分类是景观生态分类的一种方式，其中系统单元针对人类社会的服务能力是进行功能性分类的内容之一。校园景观往往由若干功能明确的景观组分构成。教师可以在授课过程中，带领学生到校园中对不同景观进行功能性类型的确定。比如，生活区、教学区、行政区、绿化区等等。也可以按照景观生态系统的基本功能，将校园景观划分为供给功能区（如农学院的试验田，可提供粮食的供给）、调节功能区（如河岸边调节入河雨水的河岸带植被）、支持功能区（如土壤和养分）和文化功能区（如礼堂、操场）。

▲ 图3 校园文化景观

3.2 景观系统的文化、美学评价

对景观系统的评价包括生态服务功能的评价、景观系统的健康评价以及美学和文化评价。景观是一种自然综合体，常被注入不同的文化色彩，景观可以激发艺术创作的灵感，陶冶人的情操。高校校园作为典型的人文景观，不仅提供了学习和生活的场所，且承载着文化功能，对学生性格和情绪的培养起着重要作用（图3）。教师可以指导学生对校园景观进行评价，可以观察空间尺度是否合适、景观结构是否有序，景观的多样性、变化性、清洁性、安静性以及运动性如何，是否具有自然性和持续性，以10分为满分，在此基础上分别赋值。比如空间尺度，若既不拥挤又不过分空旷则此项可给出9～10分，若校园环境不够安静则此项可给出4～6分，最后综合出景观的总得分，得出校园景观是否具有宜人性的结论。同时，可以对比各组的评价结果，通过各组结论的差异了解景观评价的主观性。

3.3 景观生态规划

不同于自然景观和农业景观，校园景观属于人群密度高、人工建筑多的城市人造景观。同其他城市景观一样，校园景观具有以人为主体、变化较快、多样性低以及破碎性高等特点[14]。

教师可以引导学生在景观评价的基础上进行校园景观的生态规划，学生可以在现有校园地图的基础上进行优化，合理组织校园空间环境，营造一个符合生态良性循环、景观和谐的校园景观。比如合理布局教学区、生活区斑块、道路廊道等，使校园环境成为有机的整体。在斑块的规划中要注意大斑块和小斑块相结合，在廊道的规划中要注意道路廊道的设计既要保持校园中通行的方便，也要最大限度地降低对景观的切割和破坏。

另外，对水体和植被的规划也要有利于改善校园的生态环境，完善景观功能，增加景观的多样性。最后对每位同学的规划进行讨论，分析其合理性。通过校园景观规划，学生真正地将景观生态学知识应用到实际中，加深了对知识的理解，提高了对知识的运用能力。

4 结语

综上所述，校园景观在景观生态学教学中可以发挥重要的作用。理论知识与校园景观分析的结合能够提高学生的学习热情和参与度，使知识变得具体化。同时，将校园景观纳入课程，有利于改善教师的课程设计，为教学提供更多的便利，使教与学更好地结合在一起。

【基金项目】安徽省自然科学基金（1808085QC60），安徽省教育厅项目（KJ2017A322）。

参考文献：

[1]傅伯杰，吕一河，陈利顶，等.国际景观生态学研究新进展[J].生态学报，2008(2).

[2]张娜.景观生态学[M].北京：科学出版社，2014.

[3]陈鑫.南京三所典型高校新老校区景观格局与绿地空间布局的比较研究[D].南京：南京农业大学，2012.

[4]赵敏，程维明，李雅素.高校校园土地利用与景观格局分析研究[J].国土与自然资源研究，2014（4）：36-41.

[5]黄华奇，黄荣彬.明确概念的思维方法及其应用示例[J].大学化学，2018（5）：56-60.

[6]肖笃宁，赵羿，孙中伟，等.沈阳西郊景观格局变化的研究[J].应用生态学报.1990（1）：75-84.

[7]邬建国.景观生态学：格局、过程、尺度与等级[M].北京：高等教育出版社，2000.

[8]申卫军，邬建国，林永标，等.空间粒度变化对景观格局分析的影响[J].生态学报，2003(12).

[9]肖笃宁，布仁仓.生态空间理论与景观异质性[J].生态学报，1997（5）：453-461.

[10]方向京，张志，孙大庆，等.流域景观异质性及森林动态模拟研究进展[J].世界林业研究，2006（1）：20-26.

[11]彭建，王仰麟，刘松，等.景观生态学与土地可持续利用研究[J].北京大学学报（自然科学版），2004（1）：154-160.

[12]黄宝强，罗毅波，安德军，等.黄龙钙化滩流地物种—面积关系[J].生态学报，2011（4）.

[13]傅伯杰，陈利顶，马克明，王仰麟.景观生态原理及应用[M].北京：科学出版社，2011.

[14]肖笃宁，李秀珍，高峻.景观生态学[M].北京：科学出版社，2003.

作 者：

袁 野 安徽师范大学讲师

姚 亮 安徽师范大学讲师

原标题：《利用校园景观进行景观生态学教学的实践研究》

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