哥倫比亞大學(xué)第二生物圈中心的教育項(xiàng)目(RickBruska等)(精)

1、環(huán)境教育季刊(42)：20-24 2000年6月哥倫比亞大學(xué)第二生物圈中心的教育項(xiàng)目Rick Bruska等1哥倫比亞大學(xué)第二生物圈中心的教育項(xiàng)目Rick Bruska, Debbie Colod ner, Joe Patterso n林光輝(柯淵譯)美國哥倫比亞大學(xué)第二生物圈中心研究人員通訊處：32540 S. Biosphere Road P.O.Box 689 Oracle, AZ 85623E -mail：美 國哥 倫 比 亞 大學(xué) 西 校 園 第二 生物 圈 中 心 開 創(chuàng) 性 地 利用 其 特 殊的地 理 位置 和 學(xué) 科 優(yōu)勢 提 供 全 新的 學(xué) 習(xí)機(jī)

2、會(huì)。 這 種學(xué) 習(xí) 遵 循 該校 地 球 研 究所 的宗 旨 ：綜 合自然 和 社會(huì)科學(xué)的 知識(shí)，為 生存於資源 有 限又 始 終 處 在改 變 世 界 之中的 人 類 所面 臨 的挑 戰(zhàn) 提 供 多學(xué) 科 的 解決方 案 。 我 們所 有 的教 程 根 據(jù) 這一 宗 旨而 設(shè)計(jì) ， 充 分 利用 美 國西 南 地 區(qū) 豐富 的自 然 景觀 和 社 會(huì) 背景 ， 為學(xué) 習(xí) 提 供 優(yōu)越 的 學(xué) 習(xí) 舞臺(tái) 。 第 二 生物 圈 中心 的 校園 ，由 於 毗 鄰 墨西 哥 國 境 線， 兩 個(gè)新 立的 跨 國界 聯(lián) 合 國 生物 圈 保 護(hù) 區(qū)，Cortez海以及 亞歷桑 那州北部 壯麗山川， 為

3、 我們 的學(xué) 生 提供 了 一 種 獨(dú)特 的 學(xué) 習(xí) 環(huán)境 。 第二 生 物 圈 中心 校 園 的 地理 位 置 本 身也因?yàn)榫o挨亞歷桑那州南部的大天島(Great SkyIslands)而 更 具 特 色。當(dāng) 然 ， 第 二生 物 圈大 溫室 本 身 尤 為奇 特 ， 能 為 學(xué) 生 提供他 們 在 別處 無 法 體 驗(yàn)到 的 想 像 力和 經(jīng)歷。 我 們 教 學(xué)的 美 好 前 景來 自 不 可 媲美 的 地理 環(huán) 境 和 哥倫 比 亞 大 學(xué)高 標(biāo) 準(zhǔn)的 學(xué)術(shù) 水 平。 就 是 這 些跨 學(xué) 科 教 程， 特殊 地 理位 置 和高 水 平 學(xué) 術(shù)的 綜 合 ， 使我 們 的 學(xué) 生在 這

4、裡體 驗(yàn) 到 他 們?cè)?美 國別 處無 法 體 驗(yàn) 到的 教 學(xué)環(huán) 境 。 本 文對(duì) 第二 生 物圈 中 心 校 園的 主 要教 學(xué) 項(xiàng) 目 作簡 要 的 介 紹。二、地球?qū)W期地 球?qū)W 期(Earth Semester)利 用 地球 管理策 略(Stewardship of the planet)為 學(xué) 生 提供一 種 跨 學(xué)科 學(xué) 習(xí) 的 入門 技 術(shù) 。 學(xué)程 目的是 傳 授 能 幫助 學(xué) 生 建 立他 們 的 地 球、尸、2良 好 相互 關(guān) 係 以 及他 們 一 輩 子中 人 與人 相互 關(guān) 係的 技 能 。 這些 技 能 包 括以 下幾 個(gè) 方面環(huán)境教育季刊(42)：20-24 200

5、0年6月哥倫比亞大學(xué)第二生物圈中心的教育項(xiàng)目Rick Bruska等3環(huán)境教育季刊（42）：67-76 2000年6月貝類生物指標(biāo)在環(huán)境變遷及污染評(píng)估上的應(yīng)用 趙大衛(wèi)： 科學(xué) 方 法 ， 數(shù)據(jù) 分 析 ， 團(tuán)體 工 作 ， 野外 工 作， 跨 學(xué) 科 交流 ， 系 統(tǒng) 思維 和 系 統(tǒng)模擬 ， 以及 口 頭 書 面表 達(dá) 。 學(xué) 生在 一 系列 的學(xué) 習(xí) 單元 中 學(xué) 習(xí) 這些 技 能 ， 以便 了解 以 下幾 個(gè) 概念 ：1、地 球 是 一 個(gè)封 閉 的 ， 複 雜的 ， 動(dòng) 態(tài)的 和 可適 應(yīng) 的 系 統(tǒng)；2、通 過 人類的活 動(dòng) ，我們不斷 增加對(duì)地 球輔助 系 統(tǒng) （ 如大 氣 ， 水

6、 體， 土 地 資源 ）的 干 預(yù) ；然 而 ， 我 們 僅僅 才 開始 探 索了 解 人 類 活動(dòng) 可 能 對(duì) 自然 資源 產(chǎn) 生什 麼 影 響 的工 具 ， 才 開始 設(shè)計(jì) 管 理 對(duì)策 來 解 決 人類 對(duì) 地 球 資源 所 產(chǎn) 生 的各 種 社 會(huì) 和經(jīng) 濟(jì) 效 應(yīng) ；3、解 決 地球面臨 問 題的出路在 於具有不 同學(xué)科 閱 歷 和 社會(huì) 背 景 之 人們 之 間 的交流 ， 在 於對(duì) 地 球 系 統(tǒng) 的進(jìn) 一 步 了解 ，在 於 也 許 還未 存 在 的 技術(shù) 。地 球?qū)W 期 的 主 要內(nèi) 容 包 括：（1）由多 位 教 授共 同 負(fù) 責(zé) 的， 有 關(guān) 地 球科 學(xué) ，保 育生 物

7、 學(xué)和 環(huán) 境 政 策學(xué) 的 講 課 和討 論；（2）通 過 系 統(tǒng)模 擬 和 野 外工 作 為 學(xué) 生提 供 這 三 門學(xué) 科 親身 經(jīng) 驗(yàn) 的 實(shí)驗(yàn) 課；（3）個(gè) 人或 小 組 研 究 專 案 課 題。地 球 學(xué) 期 由4-5個(gè) 單 元 組 成 ， 每 個(gè)學(xué) 期 各 有 不同 ，包 括 氣候 變 遷 及 模擬 ， 環(huán)境 健 康 ， 美國 西 南 區(qū) 水管 理 ， 自 然保 護(hù) 區(qū)的 設(shè) 計(jì) 等等。 每 個(gè) 單 元一 般 持 續(xù) 三周 ， 包含 以 下內(nèi) 容： 一 周 的 教室 活 動(dòng) （ 講課 ，討 論，簡 短實(shí)驗(yàn)）以 及學(xué)生 課題導(dǎo) 介； 一周 的長實(shí)驗(yàn)課（6-8小時(shí) ）以 介紹和練 習(xí)

8、 新技 能 ， 和最後 一 周 的 課題 結(jié) 果 整 合及 展 示。 實(shí) 驗(yàn)課 包括 野 外 工 作， 計(jì) 算 機(jī) 練習(xí) （ 統(tǒng)計(jì)，模 擬 ），植 物 和 其 它生 物 辨 認(rèn)，角 色 扮演 ， 以 及 各種 各 樣 的 “ 網(wǎng) 上 實(shí) 驗(yàn) ” 活動(dòng) 。綜 合 課 題 的例 子 包 括 某一 自 然 保 護(hù)區(qū) 的 設(shè)計(jì)，有 關(guān) 美 國對(duì) 燕 京 談判（Kyoto ne-gotiaions） 反 應(yīng) 的 立場 論 文 等等 。三、宇宙學(xué)期宇 宙學(xué) 期 是 在 亞歷 桑 那 州Oracle市 附近 的第 二 生 物 圈校 園 開 設(shè) 的， 幫 助 本 科生 學(xué) 習(xí)天 文 和 天 體物 理 學(xué) 的

9、強(qiáng)化 學(xué) 程 。每學(xué) 期 定 員20-25名 學(xué) 生，合 計(jì) 哥 倫 比 亞大 學(xué) 整 個(gè)學(xué) 期 的 學(xué) 分（ 即16學(xué) 分 ）。 本學(xué) 程 從1999年 秋季 學(xué) 期（ 九 至 十 二月 ）開 辦，主 要 利用 我 們 自 己的 天 文 望 遠(yuǎn)鏡以 及 圖 森附 近 的大 型 專 業(yè) 望遠(yuǎn) 鏡 在 荒 漠清 朗 夜 空 進(jìn)行 星 球觀 測 。 學(xué) 程是 為 天 文學(xué)主 修 和 愛 探險(xiǎn) 的 文科 主 修 學(xué) 生設(shè) 計(jì) 的 ，滿足 他 們 在 星體 下學(xué)習(xí)天文學(xué)的興趣，讓他們充分體驗(yàn) 宇宙 學(xué) 期 的經(jīng) 歷 。和 一般 學(xué) 院 一 樣， 宇 宙 學(xué) 期包 含 選課 ， 考試 及 學(xué) 期 論文

10、。 然 而 ，第 二 生 物圈校 園 的原 始 和 天 然特 色 為 我 們的 學(xué) 生學(xué) 習(xí)天 文 學(xué)提 供 了 優(yōu) 越的 條 件 ， 使宇 宙學(xué) 期 比任 何 大學(xué) 或 學(xué) 院 的學(xué) 程 更 富 智力 ， 更 需 團(tuán)體 合 作， 更 加 樸 實(shí)， 也 更 加強(qiáng)調(diào) 以 研 究 為基 礎(chǔ) 。從 歷 史 的 角度 來 看 ，我們 可 以 把 這個(gè) 學(xué) 程 與 本 世 紀(jì) 四 十 年4代 的Los Almos本 科 教 育相 媲 美 ， 只是 不是 關(guān) 於殺 傷 力 巨 大的 武 器；也 可 以 和 十六 世 紀(jì) 八 十 年 代 的Ura- niborg教 育 相 媲美 ， 只 是 不 再 談 論T

11、ycho Brahe的 暴 政 。在1999年 秋 季 學(xué) 期 開 辦 的 宇 宙 學(xué)期 中 ，我 們 一 共 開設(shè) 了 六 門 課： 地 球 ，月亮 與行星 （3學(xué)分），太陽 系之外 （3學(xué)分） ，恆 星天 文 物理學(xué)（3學(xué) 分），太陽 系天 文 物理學(xué)（3學(xué)分），觀察天文學(xué)（3-6學(xué)分） ，天 文學(xué)與科技 史專題（3-6學(xué)分 ）。還 有 一 門野 外課 ： 西南 地 區(qū) 自 然學(xué) （1學(xué) 分 ）。 另 外，學(xué) 生 還 可選 修 地 球 學(xué)期 的 任 一 門課 （3學(xué)分）。第 二生 物 圈 校 園內(nèi) 已 有 的 天文 望 遠(yuǎn)鏡 包 括：一 臺(tái)24英 寸 的Ritchey-Chretin天 文

12、望遠(yuǎn) 鏡，六 臺(tái)8-14英 寸 的Schmidt Cassegrain天 文 望 遠(yuǎn)鏡 ，數(shù) 臺(tái)8-17英寸 的Dob- sonians天 文望 遠(yuǎn) 鏡，一 臺(tái)5英 寸 的 折 射鏡 和 數(shù)臺(tái)4英 寸 的折 射 鏡 。 大多 這 些 天 文望 遠(yuǎn)鏡由 計(jì) 算 機(jī) 控制 ， 其 中 有一 些 還 是 機(jī)器 人 控制 的 ， 能 執(zhí)行 一 系 列 操作 指 令 。大型 天 文望 遠(yuǎn) 鏡 一 般用 於 學(xué) 生 的研 究 課題 ，但 也 用於 做 星 體 直接 觀 測 。 所有 學(xué)生 有 機(jī)會(huì) 學(xué) 習(xí)直 接 觀 測 和攝 影 觀 測 的技 能 以 及 利用CCD照 相 機(jī) 現(xiàn)代 數(shù) 碼技 術(shù) 。四、夏

13、期學(xué)程哥 倫比 亞 大 學(xué) 的第 二 生 物 圈校 園 不斷 增 加夏 期 學(xué) 程。公 元2000年 夏 期 將有三 種 有 關(guān)地 球 系 統(tǒng) 的田 間 學(xué) 校 。這 些 學(xué)程 教育 學(xué) 生如 何 以 整 合的 觀 點(diǎn) 了 解自 然景 觀 。不 像 大多 別 的 田 間學(xué) 程 只 集 中在 礦 石 ， 植物 或 者野 生 生 物 的一 個(gè) 方 面 ，第 二 生 物 圈夏 期 學(xué)程 讓 學(xué) 生 學(xué)習(xí) 所 有 這一切 。 無 與 倫比 的 地質(zhì) 和 生 態(tài) 資源 離 校園 只有 一 天 的 車程 。學(xué) 生們可以在聖塔卡特嶺娜 山（Santa Catalina Mountains），亞 歷 桑那 南

14、 部 草 原，大 峽谷 （Grand Canyon） ，Cortez海，硅化 木 森林（Petrified Forest）以 及 第二生 物 圈 大 溫室 進(jìn) 行 小 課題 活 動(dòng) 。 這些 夏期 學(xué) 程對(duì) 所 有本 科 主 修 學(xué)生 開 放 ， 有一 些 還 接 受有 限 數(shù)目 的 高 年 級(jí)中 學(xué) 生 。一）地球系統(tǒng)野外學(xué)校第一班：面對(duì)生態(tài)系統(tǒng)這 個(gè)為 期 六 周 的學(xué) 程 強(qiáng) 調(diào) 適用 於 第一 生 物圈 即 地 球 的田 間 技 能 ，講 授 用 於研究 生 物圈 過 去 ， 現(xiàn)在 和 未 來 的田 間 方法 。為 了 達(dá)到 對(duì) 地 球 生物 圈 的 全 面了 解 ，我 們必 須 教育

15、 我 們 的 學(xué)生 思 考 整 個(gè)地 球 ，而 不是 把 他們 對(duì) 地 球 系統(tǒng) 的 探 索 限制 在某 個(gè) 學(xué)科 或 大學(xué) 的 某 個(gè) 系。 要 求 學(xué) 生們 以 整 合 的和 跨 學(xué)科 的 態(tài) 度 認(rèn)知 每 一 野外點(diǎn) 。 通 過 模擬 和 作圖 等 活 動(dòng) 來增 進(jìn) 系統(tǒng) 思維 。 目 的 是讓 學(xué) 生接 觸 盡 可 能多 的工 具 和理 論 ， 而 不是 培 養(yǎng)對(duì) 少 數(shù) 專 題的 掌 握 。環(huán)境教育季刊(42)：20-24 2000年6月哥倫比亞大學(xué)第二生物圈中心的教育項(xiàng)目Rick Bruska等5環(huán)境教育季刊(42)：67-76 2000年6月貝類生物指標(biāo)在環(huán)境變遷及污染評(píng)估上的應(yīng)

16、用 趙大衛(wèi)學(xué) 生們 學(xué) 習(xí) 現(xiàn) 代生 態(tài) 系 統(tǒng) 以及 它 們的 原 初系 統(tǒng) 。 從 結(jié)構(gòu) 簡 單 的 現(xiàn)代 系 統(tǒng) 如加利 福 尼亞 灣 鹽 水 海藻 帶 開 始 ，到 越 來越 複雜 的 海洋 和 陸 地 生態(tài) 系 統(tǒng) 包 括潮 間帶 生 境， 索 那 拉 荒 模(Sonoran Desert)，卡 特 嶺 那 山 系 的 天 島 (Sky islands)。根 據(jù) 大 峽 谷 ，硅 化 木 森 林等 處 化 石 或其 它 遺 留 物的 重 組， 把 現(xiàn) 代 生態(tài) 系 統(tǒng) 與由寒 武 紀(jì) 到 第四 紀(jì) 之間 的 古 生 態(tài)系 統(tǒng) 進(jìn)行 比較 。 聯(lián) 係 概念 強(qiáng) 調(diào)生 態(tài) 系 統(tǒng) 的動(dòng)

17、態(tài)以 及 每個(gè) 生 態(tài) 系 統(tǒng)和 碳 循環(huán) 的 生 態(tài) 與地 質(zhì) 進(jìn) 化 之間 的 相 互 關(guān)係 。 野外 旅 行 和整個(gè) 學(xué) 程 是 統(tǒng)一 在 一 起 的。學(xué) 。第 二 個(gè) 課 題考 察 第 二 生物 圈 大 溫 室本 身 。第 二 生 物 圈大 溫 室 是 地球 最 有 吸引力 的 形象 化 代 表 。許 多 我 們 在地 球 上所 面臨 的 管理 難 題 同 樣存 在 於 第 二生 物圈 ， 只是 在 尺度 上 更 為 複雜 一 些 。 學(xué)生 們 將 這 一微 觀 生物 圈 的 物 理， 化 學(xué) ，生物 ， 工 程 和社 會(huì) 方面 作 全 面 的了 解 。第 三個(gè) 課 題 各 用一 天

18、的時(shí) 間 到 三 個(gè)野 外點(diǎn)，包 括萊 蒙 山(Mt. Lemmon)， 薩 比諾 峽 谷(Sabino Canyon) 和Buenos Aires野 生 保 護(hù) 區(qū)。要 求 每 個(gè)小 組 為三 個(gè) 野 外 點(diǎn)之 一 提 出 一個(gè) 可 持 續(xù) 七代 人 即 約200年 居住 的 管 理方案 。(二)地球系統(tǒng)野外學(xué)校第二班： 生態(tài)管理策略在 這個(gè) 為 期 四 周的 學(xué) 習(xí) 中 ，學(xué) 生 們利 用 第二 生 物 圈 及其 周 圍 景 觀探 索 如何 監(jiān)測 和 管理 生 命 系 統(tǒng) 。 這 個(gè) 學(xué) 程把某 一 田 間環(huán) 境 和第 二 生 物 圈的 創(chuàng) 建 與經(jīng)營 所 獲 取 的經(jīng) 驗(yàn) 結(jié)合 到 一

19、塊 ，其 目 的在 於更 加 認(rèn) 識(shí) 人類 和 他們 所 經(jīng) 營 的生 命系 統(tǒng) 之間 的 相 互 關(guān)係 。 人類 不 時(shí) 地 在改 變 著 整 個(gè)地 球 的 環(huán) 境， 因 此這 個(gè) 學(xué)程 以期 教 育 學(xué) 生們 在 他 們 未來 一 生中 做任 何 決策 時(shí) 均 能 考慮 到 環(huán) 境 這一 要 素。整 個(gè) 學(xué) 程強(qiáng) 調(diào) 監(jiān) 測 和經(jīng) 營 生 態(tài) 系統(tǒng) 所必須 具 備 的 團(tuán)體 工 作 技 能。 學(xué) 生 們 探索 社 會(huì)結(jié) 構(gòu) 如 何 影響 到 人 類 對(duì)自 然 生命 群體 的 感性 認(rèn) 識(shí) 以 及管 理 方 式 。這 個(gè)學(xué) 程 的 核 心是 三 個(gè) 小 組專 案 課題 第一 個(gè) 課題探索 第

20、 二生物圈 校園的生態(tài)6(三)夏期生物多樣性學(xué)院這個(gè)為期 五 周的 學(xué) 程 開設(shè) 於1999年 的夏季，計(jì) 劃2000年夏 季 繼續(xù) 招 生。學(xué) 程 的對(duì)象 是 大 學(xué) 高年 級(jí) 理 科 學(xué)生 和 研 究 生，特 別是 生 命 科 學(xué)， 地 球 科 學(xué)和 環(huán) 境 研究主 修 的學(xué) 生 。 夏 期生 物 多 樣 性學(xué) 院 講授 所有 對(duì) 生物 多 樣 性 有興 趣 的 人 必須 具備 的 關(guān)鍵 技 能。 這 些 實(shí) 用技 能 包 括 田間 採 樣 和 評(píng)估 方 法， 分 類 學(xué) 和系 統(tǒng) 發(fā)生 學(xué)分 析 以 及 生物 多 樣性 數(shù) 據(jù) 庫 整理 。這 個(gè) 強(qiáng)化 學(xué) 程 探 索全 球 生物 多 樣 性 ，包 含 到 索 那拉 荒 漠 ， 卡特 嶺 娜山 系，新 墨 西 哥 州Pinacates