摘要
生态学课程是风景园林专业核心课程的重要组成部分，探索适宜的教学模式有助于提高学生的学习效果和促进生态学知识与专业设计的有机结合。从生态学课程教学现状出发，重点探讨了沉浸式体验的教学介入途径和教学模式设计。沉浸式教学具有场景虚拟化、情景智能化、角色平等化、过程交互性等特征，对于克服生态学课程在传统教学方法中的问题与不足具有显著优势。生态学课程的沉浸式教学模式应以教学目标为导向，由教学准备、教学设计、教学实施、效果分析，以及教学支持系统组成能够良性循环发展的系统架构。目前，生态学课程的沉浸式教学模式探索尚处在起步阶段，还需要从软硬件条件、知识传播的正确性与准确性、教学资源的共享共建等方面进一步完善。
生态学相关理论与方法一直以来都是风景园林专业的重要支撑。随着生态文明战略的不断推进，风景园林专业生态学课程教学显得愈发重要。然而，由于生态课程教学内容的理论性与风景园林专业设计的实践性之间的差异，两者结合度相对较
随着扩展现实技术（XR）、人工智能技术（AI）、大数据技术等计算机科学技术的不断进步，数字化技术在景观规划设计中的作用日益突
生态学是风景园林学科发展的重要支撑。生态学教育对于风景园林类专业，包括风景园林（学）、园林、景观设计、景观学等专业的建设有着不可替代的作
目前，国内大部分设立风景园林专业的院校均开设有生态学相关课程，如
| 院校名称 | 相关课程 | 课程类别 | 院校名称 | 相关课程 | 课程类别 |
|---|---|---|---|---|---|
| 清华大学 | 生态学基础 | 专业基础课 | 北京林业大学 | 园林生态与环境 | 专业基础课 |
| 同济大学 | 景观生态学 | 专业核心课 | 南京林业大学 | 生态景观规划 | 专业核心课 |
| 种植与生态专项设计 | 专业核心课 | 景观生态学 | 专业核心课 | ||
| 东南大学 | 景观生态学基础 | 专业基础课 | 福建农林大学 | 园林生态学 | 专业核心课 |
| 华南理工大学 | 生态学基础 | 学科基础课 | 华中农业大学 | 园林生态学 | 专业基础课 |
| 西安建筑科技大学 | 生态学基础 | 通识类选修课 | 东北农林大学 | 生态学基础 | 学科平台课 |
| 城市生态与城市环境 | 通识类选修课 | 景观生态学 | 学科平台课 | ||
| 景观生态学基础 | 专业基础课 | 景观生态规划与修复技术 | 专业核心课 | ||
|
哈尔滨工业 大学 | 景观生态原理 | 专业核心课 | 西北农林科技大学 | 园林生态学 | 专业基础课 |
| 生态基础设施规划原理 | 专业基础课 | 生态景观规划 | 专业选修课 | ||
| 生态基础设施与城市概念规划 | 专业核心课 | 生态修复技术与理论 | 专业选修课 | ||
| 重庆大学 | 景观生态学原理 | 专业基础课 | 四川农业大学 | 景观生态学 | 专业基础课 |
反思风景园林专业学生培养过程中的生态学课程教学，仍然存在一些亟待优化的内容和受限于传统教学方法而无法有效解决的问
了解沉浸式教学需要先对沉浸理论进行认知。20世纪70年代，美国心理学家Mihaly Csikszentmihalyi描述了人类进行活动的一种状态，指出当人完全被活动情景所吸引就会进入一种沉浸状态，处于该状态的人会无视其他事物的存
沉浸式教学模式有以下4点最为显著的特征，这些特征也是沉浸式教学能够有效介入到相关专业教学过程的基础。
场景虚拟化不仅仅是简单地突破了空间限制，更重要的是为学习者提供了沉浸式体验的学习环境。虚拟现实技术（VR）、增强现实技术（AR）和混合现实技术（MR）三者统称为扩展现实技术（XR），计算机技术的不断进步为沉浸式体验提供了必要支
情景智能化特征主要体现在教学资源智能化和情景动态模拟智能化两个方面。沉浸式教学是智能时代的产物，其教学资源具备显著的智能化特征。在大数据、智能计算和智能传感器等软硬件支持下构建出来的沉浸式教学资源库更加具有多元化和交互性的特征，极大地丰富了教学过程与教学内容间的联系。而基于大数据和智能计算的情景动态模拟，能够准确展示既定事件触发作用下事物的发展规律，帮助学生快速直观地掌握相关知识。
沉浸式教学主张在教学过程中师生角色的平等。所谓的平等并不是消除了教师的主体角色，而是改变了教师作为教学活动主体的功能定位，使教师从传统教学模式中的知识灌输者转变为沉浸式教学环境的设计者、学生学习的引导者和学生价值观的引领者。同时，学生也将被视为教学的主体，学生是沉浸式教学环境的体验者，来自学生群体的教学反馈有助于教学环境的改进。因此，学生也是学习的投入
沉浸式教学模式主要由教学准备、教学设计、教学实施、效果分析，以及支持系统建设5个板块内容组成，如
图1 沉浸式教学模式架构图
第一，在教学目标的指导下，根据教材内容、调研结果、文献资料，以及其他网络资源构建教学资源库。由于风景园林专业对生态系统实践认知的需求，基于实地调查收集的调研结果对于教学资源库的构建相当重要。第二，可根据教学资源库储备情况和教学支持系统软硬件条件，开展教学设计，主要包括模块化的教学内容设计、教学活动形式、教学效果考评体系，以及作业设计等。第三，依托由扩展现实技术（XR）、人工智能技术（AI）、体感技术，以及大数据技术等搭建的支持系统，基于教学资源库和教学设计，开展沉浸式教学场景和相关知识点的情景模拟。第四，在支持系统（V）的支撑下，按照教学设计实施教学活动，包括沉浸式教学体验、课堂练习和交流讨论等。教学实施过程中，运用支持系统中的人工智能技术（AI）等采集学习数据作为教学过程评价的依据。第五，根据支持系统采集的过程数据和学生的交流反馈情况，对照教学目标设定，开展教学效果分析，分析结果用于对教学模式各环节的优化调整。
在形成了沉浸式教学模式架构的基础上，本研究将结合生态学课程的主要特点，重点针对教学目标定位、教学内容设计、教学实施过程，以及教学模式优化等方面展开进一步论述。
生态学课程沉浸式教学的目标定位：在保证知识传播的准确性与正确性基础上，通过沉浸式教学方式使生态学基本原理得到生动而具体地呈现，从而促使学生更加积极主动地参与到学习过程中，帮助其快速而准确地理解生态学基础知识，并掌握相关知识在景观规划设计中的应用技巧与方法。
在风景园林专业生态学课程的沉浸式教学过程中，可根据教学内容设置三大教学模块，如
图2 风景园林专业生态学课程的沉浸式教学模块组成
主要涵盖从个体到种群，再到群落和生态系统的基础生态学理论知识，景观结构及其组分、“景观格局-过程-功能内在联系”等景观生态学基本原理。该模块设计目的在于帮助学生系统建立生态学知识体系结构，了解景观规划设计如何通过对环境条件的影响作用于自然生态系统或景观结构，进而实现相应生态功能。
生态认知实习是风景园林专业学生准确直观了解自然生态系统的重要途径，也是开展生态设计的重要基础。沉浸式教学中的认知实习模块将有效克服时间和场所对认知活动的限制。具体内容包括对河流、湖泊、森林、草地等自然生态系统的认知，与景观规划设计直接相关的自然植物群落结构的认知、环境条件特征的认知，以及人工化生态景观（如植物景观）功能感知等内容。此外，认知实习模块也可作为野外实地认知的模拟训练环节，以改善实地学习的效果。
该阶段主要是充分利用虚拟现实技术（VR）、增强现实技术（AR）等开展教学活动的过程。教师以身示范，引导学生掌握正确操作步骤，并能根据教学目标和学习内容选择相应场景，借助智能技术进行演绎和归纳，进而实现深度学习目的。学生则根据自身状态并结合生活经验增强沉浸式体验学习效果，就学习过程中遇到的疑惑进行交流讨论。同时，教师可通过同步练习方式增加学生对知识点的理解，及时了解学生的学习状态。在该阶段，支持系统（V）还将利用体感技术、人工智能、大数据技术等对学生的语言表情、肢体动作进行捕捉和记录，从而为学习过程的精准评价提供数据支撑。
教学过程和教学效果的多元评价是对沉浸式教学模式进一步优化的重要依据，参考相关沉浸式教学效果评价方
教学过程评价中的数据除了来源于问卷调查、交流反馈等传统方式，还借助人工智能技术（AI）和大数据分析等多元化手段，以判断学生沉浸体验状态。同时，通过交流反馈等方式了解学生对虚拟教学场景的沉浸体验程度和接受度，是否存在对虚拟场景的不适等反应，或者是否受虚拟场景视觉感染的影响而分散学习注意力，进一步提高评价结果的客观性与准确性。教学效果评价主要是将作业与课程结业考试作为检验教学效果的重要依据之一，判断学生对重要知识点的掌握情况。同时，教师应根据学生学习效果情况，反思是否恰当地运用了智能技术，是否达到了相应教学目标，进而对教学设计、场景呈现、交流互动等进行完善，促进沉浸式教学模式的不断优化。
虽然沉浸式教学模式在生态学课程建设中有着诸多优势和广阔应用前景，但是就目前而言，尚存在大量需要进一步优化完善的空间。
第一，沉浸式教学模式作为一个新事物，在教学软硬件支持系统方面还不够成熟。有学习者在佩戴增强现实设备进行学习过程中，由于三维画面旋转可能造成头晕、恶心等症
第二，沉浸式教学模式能够通过虚拟现实技术（VR）、增强现实技术（AR）等为学习者提供强大的视觉感染力。这是其核心优势，但也可能成为影响其发展的缺陷。因为，过度的视觉感染将分散学生的注意力，从而对知识点掌握和课堂秩序均产生影响。建议在实践过程中注重对生态学基本原理的准确高效传播，避免一味追求视觉效果的多样化呈现。
第三，生态学专业知识的沉浸式教学不止是对虚拟场景的沉浸体验，更重要的是在体验过程中实现对专业知识的正确呈现和准确传播。这也是生态学课程沉浸式教学应关注的核心问题。通常情况下，生态学专业知识掌握在教师手中，而教学支持系统中各种扩展现实技术往往掌握在计算机相关专业人才手中。针对此问题，建议可以从以下方面进行完善：（1）经验丰富的生态学专业教师或生态学家应充分参与到沉浸式教学资源的准备和教学支持系统的建构过程中；（2）推进教学软件简易互动操作模块的开发。同时，加强对生态学专业教师的沉浸式教学技能培养，以实现专业知识的准确传播。
第四，沉浸式教学资源整理和支持系统的构建、维护都是工程量巨大的任务，若单靠个别教师或教学团队，完成难度较大。建议组建跨地区和跨专业的团队，既有助于提高工作效率，又为教师之间的教学经验分享提供了重要的交流平台，对于沉浸式教学模式的建设具有积极推动作用。
基于沉浸式体验的风景园林专业生态学课程教学模式具有场景虚拟化、情景智能化、角色平等化、过程互动性等显著特征，有利于将抽象的生态学理论知识具体化，并以生动直观的形式呈现，能够有效提高学生学习主动性和学习效率。科学合理的教学准备、教学设计、教学实施、效果分析，以及支持系统建设的沉浸式教学将形成良性循环发展，能够有效弥补风景园林专业生态学课程在传统教学中的不足，是一种极具潜力且应用前景广阔的教学模式。
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