草业科学框架结构与教学实践.pdf

书书书 草业科学框架结构与教学实践 任继周 兰州大学草地农业科技学院 甘肃草原生态研究所 甘肃 兰州730020 摘要草业科学是研究草地农业生态系统的科学 主要由三个因子群 三个主要界面和四个生 产层构成 其中生物因子群居于核心地位 非生物因子群是生态系统的自然立地条件 社会因子群是 草地农业系统所处的社会立地条件 三个因子群是基础课的依据 界面是系统最活跃 最敏感 功能 最密集的部分 是科学创新和新的分支学科的生长点 四个生产层是设立二级专业的依据 草业学科 的这一框架结构在兰州大学以及相关的院校中试行已经取得初步成果 关键词草业科学 草地农业生态系统 因子群 界面 生产层 中图分类号G642 44文献标识码A The Framework and Teaching Practice of Pratacultural Science REN Ji zhou School of Pastoral Agriculture Science Technology Grassland Ecological Research Institute of Gansu Lanzhou University Lanzhou 730020 China Abstract Pratacultural science is a scientific area to study the grassland agro ecosystem and mainly consists of three elemental groups three main interfaces and four production levels Among three elemental groups the biotic factors play a key role in grassland agro ecosystem while the abiotic and social factors are the natural and social conditions of the ecosystem respectively The three elemental groups set up the founda tion for the basic courses the interfaces are the most active sensitive and function dense parts of the ecosys tem and thereby form the growing points of new branches of pratacultural science and its innovations the four production levels are the fundamentals to establish secondary specialties in the field Some preliminary achieve ments have been made in terms of the framework of prataculture science in Lanzhou University and other relat ed institutions Key words pratacultural science grassland agro ecosystem factor group interface production level 草业科学从 1923 年美国 Arthur W Sampson所著 Range and Pasture Management 作为第一 1 草业科学框架结构与教学实践 收稿日期2010 06 10 作者简介任继周 1924 男 山东平原人 教授 中国工程院院士 主要从事草业科学研究 本大学教科书诞生开始 1 到现在已经 90 年了 从王栋教授 1946 年在前中央大学开设草原管理 学以来 2 在我国也有近 70 年的历史 从大学 里零星设立的几门课程 到成立草原专业 专业 的名称从 草原学 到 草业科学 草业科学 即将由二级学科晋升为一级学科 与植物生产 森林资源 环境生态 动物生产 动物医学 水 产等 6 个学科类并列 实现了质的飞跃 目前全 国各高等学校已经设立了 30 个草业科学专业 3 这是改革开放 30 多年来 生产发展 科学进步 视野开阔产生的硕果 但草业科学的发展 经过 了如此巨大的时空跨度 有必要在过去滚动发展 的基础上 就草业科学的整体框架进一步深入探 讨和梳理 一 草业科学的框架结构 草业科学是研究从草地资源到草地农业生产 的草地农业系统的科学 它由 3 类因子群 3 个 主要界面和 4 个生产层组成 一 三类因子群 草地农业生态系统由生物因子群 非生物因 子群和社会因子群构成 图 1 每一个因子群 有其特殊内涵因子 图 1草地农业生态系统的三个因子群 Fig 1Three factor groups of agro grassland ecosystem 在草业学科的 3 个因子群中 生物因子群居 于核心地位 它是推动生态系统内涵发展的原动 力 是任何生态系统存在的基本依据 也是生态 系统的动力系统 非生物因子群是生态系统的自然立地条件 其中包含大气因子 土地因子和位点因子 大气 因子构成地带性格局 土地因子在地质构造的基 础上 在大气因子的制约下发生 发展着 土地 因子含有地形和土壤两大要素 地形影响局地的 水热再分配 土壤是生物的载体 是在一定生物 环境下形成的 因而土壤受生物因子的影响又反 转来作用于生物因子 位点因子是指该生态系统 所处的地理坐标 是交通的通量评价和资源密度 等的函数 是人类对生态系统实施干预时首先考 虑的因素 在全球趋向一体化的时代 位点因子 往往居于系统发展的关键地位 社会因子群是草地农业系统所处的社会立地 条件 包含系统所处社会的科技水平 生产水 平 生活水平 劳动力分布与素质等 它们影响 草地资源开发程度和生产效益 社会因子群既表 征草地生态系统的品格现存量 也预示草地生态 系统的发展趋势 这对判断该系统的发展前景及 存在风险至关重要 非生物因子群是该生态系统能否生存的自然 条件 社会因子群则是决定该生态系统能否发展 的社会环境 缺乏适当的自然立地条件 草地农 业生态系统无以生存 缺乏社会立地条件 草地 农业生态系统将失去其农业属性和发展前景 因此 对这些因子群应该有相应的专业课 程 以探讨各个因子的基本内容和它们之间的相 互关系 这些课程属于基础课 目标是掌握草业 专业的基本理论和科学实验的基本方法 它们是 草业科学的不可缺少的基础 但一般难以成为草 业科学专业的发展 研究方向 以上 3 类因子群通过若干界面的复杂作用 导致草地农业系统进化 完成草业科学的构建和 发展 二 三个主要界面 草业科学由许多界面沟通 连缀而成 草地 农业生态系统含有许多子系统 这些子系统各有 自己的界面 子系统正是通过相关的界面互相分 隔并互相联系的 分隔与联系 是界面双重作 用 界面是各个子系统之间相互作用的区域 是 系统最活跃 最敏感 功能最密集的部分 4 每一个界面都导致草地农业生态系统的进化 形 成新的高一级的系统 其中最重要的界面有 3 个 2 HIGHER EDUCATION OF SCIENCES2010 年第 4 期 总第 92 期 图 2 即地境 植被界面 界面 A 草地 家畜界面 界面 B 草畜 社会界面 界面 C 草业科学系统于是最后完成 图 2草地农业生态系统的主要界面 Fig 2Main interfaces of agro grassland ecosystem 通过地境 植被界面 界面 A 使植被系 统和地境系统进化为草地系统 其中包含若干因 子 对于草业科学来说 我们聚焦于牧草与地境 之间的关系过程 而不是去研究那些因子的本 身 界面规范强化了草业科学的研究与教学的深 度 同样 通过草地 家畜界面 界面 B 系 统进化为草地生态系统 即草畜系统 这个系统 的本质是自然生态系统农业化过程还没有完备 的 半自然 半农业的草地生态系统 传统的草 原学的触角基本到此为止 通过草畜 社会界面 界面 C 形成草地 农业生态系统 即草业系统 至此 草地农业生 态系统的属性已经完全具备 草业系统完成了系 统进化的全过程 界面对规范学科性质 明确教学内容 决定 研究方法 强化研究内涵 精选研究设计是至关 重要的 这是草业科学方法论的关键所在 三 四个生产层 上述草业生产的 3 个界面 构建了草业生产 的 4 个生产层 图 3 草地农业生态系统通过 生产层来表达其生产特性 按其生产属性来看 前植物生产层是不以生产动植物产品为主要目的 而以景观效益为主要社会产品的生产部分 例如 自然保护区 水土保持区 风景旅游公园等 主 要体现系统的生态服务价值 植物生产层是传统 的牧草 作物 果蔬 林木等生态系统的初级生 图 3草地农业系统的四个生产层 5 Fig 3Four production levels of agro grassland ecosys tem 5 能流 Energy flow 收益返还 Reture of income 可能的系统耦合 Potential system coupling 产部分 如牧草生产 在草地农业生态系统的本 层位中 它的主要功能是为动物生产提供食物 源 动物生产层是以家畜 家禽和野生动物及其 产品为主要生产目标的部分 后生物生产层 是 指加工 流通 以及为草业系统服务的专用人才 的培养教育等 4 个生产层是生产管理系统的不同生产层 次 每一个生产层都可能获得农业生产效益 根 据系统发展的阶段 每一个生产层都可能发生若 干界面行为 生产层不是界面的直接映射 但界 面的理论对它有指导作用 4 个生产层之间也可能发生系统耦合 6 导 致更高一级的系统发生 从而放大产生效益 7 图 3 这就需要经济学等社会科学通过界面 C 对草业系统做出贡献 二 草业科学的课程系统 在草业科学的框架规定下 形成草业科学的 课程系统 一 基础课 第一类 有关非生物因子群的课程 气象 学 土壤学 自然地理学 部分与生物因子群 3 草业科学框架结构与教学实践 交叉 测量学 地理信息系统等 第二类 有关生物因子群的课程 生物学概 论 生物技术 植物学 动物学 微生物学 生 态学等 第三类 有关社会因子群的课程 哲学概 论 美学 伦理学 经济学及各种专业经济 财 会 经贸 社会学等 二 专业基础课 第一类 有关界面 A 的课程 饲用植物学 等 补充专业基础课 草类基因工程 第二类 有关界面 B 的课程 家畜饲养学 补充专业基础课 动物生产力能学 动物生态 学 景观学等 第三类 有关界面 C 的课程 农业经济学 经济地理学等 补充专业基础课 农畜产品加 工 草业经营管理等 三 专业课程 专业课程是为生产服务的 应在基础课和专 业基础课的基础上加以综合 开设有关课程 第一类 有关界面 A 的课程 草类育种学 草类栽培学 草坪学等 补充专业课 草类种子 学 草类收获与贮藏 绿地与园林工程等 第二类 有关界面 B 的课程 草地管理学 放牧生态学 补充专业课 反刍动物生态学 瘤 胃微生态学 野生动物学等 第三类 有关界面 C 的课程 草地生态系 统学 草地类型学 草业经济管理学 补充专业 课 草地调查规划学 草地资源学 草业专家系 统 现以兰州大学草业科技学院为例 简示上述 原则的具体运用 依据三个主要界面 设立本科生与研究生的 专业基础课和专业课 本科生课程体系 草业科学专业课程以牧草 地境界面和草地 家畜界面为主 兼顾草畜系 统 市场界面 草业经济管理专业则以草畜系统 市场界面为主 兼顾其它 2 个界面 硕士研究生课程体系 前植物生产层和植物 生产层范畴的草坪学 草类植物病理学 草类作 物栽培与耕作学和草地营养学等专业课以界面 A 的课程为主 兼顾界面 B 和 C 动物生产层的动 物营养与饲料科学专业 以界面 B 为主 兼顾 界面 A 和 C 后生物生产层范畴的草业信息学和 草业经济管理学专业 则以界面 C 为主 兼顾 界面 A 和 B 同时 设立了学院统一管理 所有 专业必修的界面 C 的课程 包括草地农业界面 论 农业系统发展史等 博士研究生课程体系 依据三个界面结合导 师研究方向 设置不同学术方向的课程 强化某 一研究方向高级专业人才的培养 上述教育与教学体系 明确了不同阶段的培 养目标 体现了本科生 研究生既严格区别又循 序渐进的关系 使学生充分利用研究型综合大学 的优势 掌握较广的知识与技能 满足草业科 研 教学 管理和生产等对不同类型人才的需 求 三 草业科学专业的二级专业和二级学科 一 二级专业 二级专业必须是社会生产所需要的 它的名 称和内涵必须符合社会生产的要求 设立专业 面向社会招生 在这一前提下 应将草业科学的 基础课 专业基础课和专业课 按照草地农业系 统的生产层来重新组合 二级专业的设置需依据 三条 一是为社会生产所必需 二是所包含的学 科群符合草业科学专业本身的范畴 三是设立这 类学科所在的学校具备了开设这些学科的条件 其中第一条具有一票否决权 每一个二级专业的科学覆盖面 不可过窄过 细 否则既不利于学生适应广阔的就业环境 也 不利于专业本身的发展 二 二级学科 二级学科源于界面逻辑衍生的学科群 以同 一界面有关的学科为主 依照学科的内在联系 构建的学科集体 例如我们要建立 草地资源 的二级学科 就可以把与此相关的学科组织起 来 使之成为一个特殊的学科群 其目的在学科 的发展与创新 而不一定招收学生 4 HIGHER EDUCATION OF SCIENCES2010 年第 4 期 总第 92 期 图 4草业科学中二级专业与二级学科区别图解 Fig 4The difference chart between secondary professional studies and secondary specialties of pratacultural science 四 以最新科研成果 先进技术和教学方法 保障教学计划的执行 一 草业科学的框架需要最新科研成果 先进技术和适当的教学方法做保障 在本科和研究生教学中 随时将草业科学及 相关领域内的最新研究成果纳入教学内容 并根 据社会需求和教师研究成果开设新课 建设特色 课程 并开设与之相适应的综合性试验等 如草 地农业生态学 强化草业系统观 形成对草业系 统的完整认识 将草业科学与信息科学相结合 采用网络技术 3S 技术等 创立草业信息学本 科课程 草地调查与规划突出生物因子群 非生 物因子群和社会因子群等三大因子群在草业系统 发生发展中的作用 并将自己研发的草业专家系 统用于教学 指导学生应用 3S 技术进行草地资 源分类 利用和监测 草地培育学引入放牧系统 管理软件 灵活模拟各种牧草供应下家畜生长和 畜产品输出的响应 打破了地域和季节的局限 草地保护学建立了牧草病害数字化图库 加深学 生对病害在生态系统层面的理解 牧草与饲料作 物育种学实验课加大生物技术的内容 培养学生 的创新意识和实验技能 草原生态化学用界面论 改革了旧的课程结构 将原来涉及土壤学 家畜 营养学等三门课程的实验融合为草原生态化学综 合性实验 增加了系统性 增强了学生综合分析 问题的能力 在草业经济管理专业的专业基础课与专业课 中 先后开出了种子营销与质量管理学 草业经 济学 高尔夫与运动场管理学等新课程 新课程 占该专业基础与专业课程总数的 35 二 加强技能训练 拓宽知识范围 全面 提高学生综合素质 构建了以专业知识与技能为主体 英语与人 文社科知识为两翼的本科生培养模式 强化学生 的独立工作能力和整体素质 加强 实 验 室 建 设 加 大 实 验 课 比 重 在 985 二期支持下 建立了本科生教学实习试 验站 设立了本科教学实验中心 建立了草原生 态化学 草原学 草地保护学 草类植物学 草 业信息学等 5 个本科实验室 使多数专业课的实 验课学时所占总学时数达到 33 67 在第 6 学期末 本科生去本院试验站 草 业科学专业 或大型企业 草业经济管理专业 进行野外或企业实习 由此建立了教室 实验室 野外实验站 实习基地相结合的教学模式 使 学生能将课堂理论教学与实践紧密结合 在本科 阶段掌握了草业科学研究与生产实践的基本技 能 学院将提高学生应用英语能力作为人才培养 体系中的重要一环 自 2003 年以来 每年聘请 外籍教师为学生开设英语口语课 组织本科生开 展英语口语竞赛 利用国际交流 安排来访学者 做学术报告等 增强了应用英语的信心与能力 说得出 听得懂 人文社科知识是反映学生综合素质的重要方 面之一 我们邀请校内外人文社科专家学者不定 期开办讲座 丰富知识 开拓视野 自 2005 年 起 该讲座正式命名为 绿海泛舟 现已开办 32 期 成为兰州大学的知名品牌 三 完善科研基地 构建科研平台 提高 研究生创新能力 兰州大学草地农业科技学院在我国不同生态 区域建立了 6 个永久性试验站 总面积达 400 余 5 草业科学框架结构与教学实践 公顷 开展科研 示范 培训 推广 学院内设 有农业部草地农业生态系统学重点开放实验室 农业部牧草与草坪草种子质量监督检验测试中心 兰州 甘肃省草业工程技术研究中心和教育 部草业工程技术研究中心 形成了实验室 试验 站 农户 研究 示范 推广系统 产学研良性 互动 强化了研究生创新能力的培养 四 发挥国际合作与交流优势 提高教学 水平 经过近 30 年开门办学的积累 已形成了科 研 教学 人才培养等全方位的国际合作 先后 与美国德克萨斯理工大学 澳大利亚阿德莱德大 学和新西兰梅西大学等国际著名高校正式签署了 合作科研 办学的协议并分别已实施 3 10 年 与美国德克萨斯理工大学农业科学与自然资源学 院双方互认本科教学方案 实施 3 1 模式 学生只向原学校交费 互相承认学分 双方已在 本科生层面实施了 4 批次的互换 并与新西兰 南非 美国 澳大利亚等国家实施了研究生互 访 新西兰梅西大学出资设立了 任继周教授 奖学金 专门用于两国农业学生与学者的交 流 现承担澳大利亚国际农业研究中心项目 3 项 欧盟和联合国粮农组织项目 3 项 5 年共有 130 人次外籍专家来学院执行国际合作项目和讲 学 每天都有外籍专家在校 活跃的国际合作为 克服地处西部的区位劣势 培养具有国际交往能 力的草业科技人才提供了有利条件 学院鼓励教 师在职攻读博士学位 创造条件鼓励在国内获得 学位的教师出国至少开展一年合作研究 提高了 教师队伍的整体素质 为高水平人才的培养提供 了师资保障 五 效果与应用 一 推动我国草业科学专业的发展 上述草业科学理论体系和专业框架 已为我 国草业科学教学普遍采用 不仅规范了课程设 置 提升了教学水平 还推动了草原专业从畜牧 学科下属的二级学科升格为一级学科 草业科 学 全国设 有 草 业 科 学 本 科 专 业 的 院 校 数 由 1998 年的 7 个增加为 2008 年的 30 个 任继周主 编的 草地农业生态学 草业科学研究方法 和 草地农业生态系统通论 等教材和教学参 考书 在草业科学专业硕士和博士研究生培养的 院校中广泛应用 二 加速了兰州大学草业科学的学科建设 草业科学理论体系和专业框架在兰州大学草 业科学本科生 硕士研究生 博士研究生的培养 中成功应用 加速了草业科学的学科建设与发 展 草地调查与规划 草地保护学获国家精品课 程 草地培育学获甘肃省精品课程 草原生态化 学获兰州大学精品课程 2008 年 教育部组织 的一级学科评估中 兰州大学的草业科学名列前 茅 草业科学教学团队 入选国家级教学团 队 草业科学特色专业建设 和 吸收国内外 优秀教学资源培养草业科学人才模式研究 获 教育部质量工程项目资助 三 推动了师资队伍建设 国际交流与合作 促进了学院教师队伍的建 设 具有博士学位者达到了 58 5 45 岁以下 的教授比例达到 41 7 2002 年以来 平均每 年有 15 人次赴国外学习 参加国际会议和学术 交流 教师中到国外开展一年以上合作研究或获 得学位的人员占学院教师总人数的 47 引进 萃英特聘教授 1 人 萃英特聘讲席教授 1 人 青 年学术骨干 10 人 新增 973 项目首席 1 人 入选教育部 新世纪优秀人才支持计划 3 人 先后有 6 人次在国际学术会议作特邀报告 4 人 在国际学术组织任职 5 人任 SCI 期刊编委 15 人次在国内重要学术组织任职 高国际化程度的 师资队伍为提高教学质量奠定了坚实的基础 四 研究生创新能力显著增强 研究生积极参与执行重大科研项目 使其尽 快进入了学科前沿 科学时报 曾对此专题报 道 近 5 年 研究生在学期间 共发表论文 255 篇 其中 SCI 论文 48 篇 在第 21 届国际草地大 会 IGC 和第 8 届国际天然草原大会 IRC 上有近 40 名研究生参加了会议并展示研究成果 先后有 13 名研究生在读期间分别在国外结合学 位论文进行 3 个月或以上的研究 毕业生中 5 人 在国外的大学或科研单位任职 11 名研究生获 6 HIGHER EDUCATION OF SCIENCES2010 年第 4 期 总第 92 期 全国草业科学王栋奖学金 占全国获奖人数的 20 一人获全国百篇优秀博士论文奖 五 本科生综