哥伦比亚大学第二生物圈中心的教育项目(RickBruska等)(精)

1、環境教育季刊(42)：20-24 2000年6月哥倫比亞大學第二生物圈中心的教育項目Rick Bruska等1哥倫比亞大學第二生物圈中心的教育項目Rick Bruska, Debbie Colod ner, Joe Patterso n林光輝(柯淵譯)美國哥倫比亞大學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 西 校 園 第二 生物 圈 中 心 開 創 性 地 利用 其 特 殊的地 理 位置 和 學 科 優勢 提 供 全 新的 學 習機

2、會。 這 種學 習 遵 循 該校 地 球 研 究所 的宗 旨 ：綜 合自然 和 社會科學的 知識，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 提 供 多學 科 的 解決方 案 。 我 們所 有 的教 程 根 據 這一 宗 旨而 設計 ， 充 分 利用 美 國西 南 地 區 豐富 的自 然 景觀 和 社 會 背景 ， 為學 習 提 供 優越 的 學 習 舞台 。 第 二 生物 圈 中心 的 校園 ，由 於 毗 鄰 墨西 哥 國 境 線， 兩 個新 立的 跨 國界 聯 合 國 生物 圈 保 護 區，Cortez海以及 亞歷桑 那州北部 壯麗山川， 為

3、 我們 的學 生 提供 了 一 種 獨特 的 學 習 環境 。 第二 生 物 圈 中心 校 園 的 地理 位 置 本 身也因為緊挨亞歷桑那州南部的大天島(Great SkyIslands)而 更 具 特 色。當 然 ， 第 二生 物 圈大 溫室 本 身 尤 為奇 特 ， 能 為 學 生 提供他 們 在 別處 無 法 體 驗到 的 想 像 力和 經歷。 我 們 教 學的 美 好 前 景來 自 不 可 媲美 的 地理 環 境 和 哥倫 比 亞 大 學高 標 準的 學術 水 平。 就 是 這 些跨 學 科 教 程， 特殊 地 理位 置 和高 水 平 學 術的 綜 合 ， 使我 們 的 學 生在 這

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

5、0年6月哥倫比亞大學第二生物圈中心的教育項目Rick Bruska等3環境教育季刊（42）：67-76 2000年6月貝類生物指標在環境變遷及污染評估上的應用 趙大衛： 科學 方 法 ， 數據 分 析 ， 團體 工 作 ， 野外 工 作， 跨 學 科 交流 ， 系 統 思維 和 系 統模擬 ， 以及 口 頭 書 面表 達 。 學 生在 一 系列 的學 習 單元 中 學 習 這些 技 能 ， 以便 了解 以 下幾 個 概念 ：1、地 球 是 一 個封 閉 的 ， 複 雜的 ， 動 態的 和 可適 應 的 系 統；2、通 過 人類的活 動 ，我們不斷 增加對地 球輔助 系 統 （ 如大 氣 ， 水

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

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

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

9、強化 學 程 。每學 期 定 員20-25名 學 生，合 計 哥 倫 比 亞大 學 整 個學 期 的 學 分（ 即16學 分 ）。 本學 程 從1999年 秋季 學 期（ 九 至 十 二月 ）開 辦，主 要 利用 我 們 自 己的 天 文 望 遠鏡以 及 圖 森附 近 的大 型 專 業 望遠 鏡 在 荒 漠清 朗 夜 空 進行 星 球觀 測 。 學 程是 為 天 文學主 修 和 愛 探險 的 文科 主 修 學 生設 計 的 ，滿足 他 們 在 星體 下學習天文學的興趣，讓他們充分體驗 宇宙 學 期 的經 歷 。和 一般 學 院 一 樣， 宇 宙 學 期包 含 選課 ， 考試 及 學 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 生學 習天 文 學提 供 了 優 越的 條 件 ， 使宇 宙學 期 比任 何 大學 或 學 院 的學 程 更 富 智力 ， 更 需 團體 合 作， 更 加 樸 實， 也 更 加強調 以 研 究 為基 礎 。從 歷 史 的 角度 來 看 ，我們 可 以 把 這個 學 程 與 本 世 紀 四 十 年4代 的Los Almos本 科 教 育相 媲 美 ， 只是 不是 關 於殺 傷 力 巨 大的 武 器；也 可 以 和 十六 世 紀 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 期 開 辦 的 宇 宙 學期 中 ，我 們 一 共 開設 了 六 門 課： 地 球 ，月亮 與行星 （3學分），太陽 系之外 （3學分） ，恆 星天 文 物理學（3學 分），太陽 系天 文 物理學（3學分），觀察天文學（3-6學分） ，天 文學與科技 史專題（3-6學分 ）。還 有 一 門野 外課 ： 西南 地 區 自 然學 （1學 分 ）。 另 外，學 生 還 可選 修 地 球 學期 的 任 一 門課 （3學分）。第 二生 物 圈 校 園內 已 有 的 天文 望 遠鏡 包 括：一 台24英 寸 的Ritchey-Chretin天 文

12、望遠 鏡，六 台8-14英 寸 的Schmidt Cassegrain天 文 望 遠鏡 ，數 台8-17英寸 的Dob- sonians天 文望 遠 鏡，一 台5英 寸 的 折 射鏡 和 數台4英 寸 的折 射 鏡 。 大多 這 些 天 文望 遠鏡由 計 算 機 控制 ， 其 中 有一 些 還 是 機器 人 控制 的 ， 能 執行 一 系 列 操作 指 令 。大型 天 文望 遠 鏡 一 般用 於 學 生 的研 究 課題 ，但 也 用於 做 星 體 直接 觀 測 。 所有 學生 有 機會 學 習直 接 觀 測 和攝 影 觀 測 的技 能 以 及 利用CCD照 相 機 現代 數 碼技 術 。四、夏

13、期學程哥 倫比 亞 大 學 的第 二 生 物 圈校 園 不斷 增 加夏 期 學 程。公 元2000年 夏 期 將有三 種 有 關地 球 系 統 的田 間 學 校 。這 些 學程 教育 學 生如 何 以 整 合的 觀 點 了 解自 然景 觀 。不 像 大多 別 的 田 間學 程 只 集 中在 礦 石 ， 植物 或 者野 生 生 物 的一 個 方 面 ，第 二 生 物 圈夏 期 學程 讓 學 生 學習 所 有 這一切 。 無 與 倫比 的 地質 和 生 態 資源 離 校園 只有 一 天 的 車程 。學 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 行 小 課題 活 動 。 這些 夏期 學 程對 所 有本 科 主 修 學生 開 放 ， 有一 些 還 接 受有 限 數目 的 高 年 級中 學 生 。一）地球系統野外學校第一班：面對生態系統這 個為 期 六 周 的學 程 強 調 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 ， 現在 和 未 來 的田 間 方法 。為 了 達到 對 地 球 生物 圈 的 全 面了 解 ，我 們必 須 教育

15、 我 們 的 學生 思 考 整 個地 球 ，而 不是 把 他們 對 地 球 系統 的 探 索 限制 在某 個 學科 或 大學 的 某 個 系。 要 求 學 生們 以 整 合 的和 跨 學科 的 態 度 認知 每 一 野外點 。 通 過 模擬 和 作圖 等 活 動 來增 進 系統 思維 。 目 的 是讓 學 生接 觸 盡 可 能多 的工 具 和理 論 ， 而 不是 培 養對 少 數 專 題的 掌 握 。環境教育季刊(42)：20-24 2000年6月哥倫比亞大學第二生物圈中心的教育項目Rick Bruska等5環境教育季刊(42)：67-76 2000年6月貝類生物指標在環境變遷及污染評估上的應

16、用 趙大衛學 生們 學 習 現 代生 態 系 統 以及 它 們的 原 初系 統 。 從 結構 簡 單 的 現代 系 統 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 系 統 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 大 峽 谷 ，硅 化 木 森 林等 處 化 石 或其 它 遺 留 物的 重 組， 把 現 代 生態 系 統 與由寒 武 紀 到 第四 紀 之間 的 古 生 態系 統 進行 比較 。 聯 係 概念 強 調生 態 系 統 的動

17、態以 及 每個 生 態 系 統和 碳 循環 的 生 態 與地 質 進 化 之間 的 相 互 關係 。 野外 旅 行 和整個 學 程 是 統一 在 一 起 的。學 。第 二 個 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 。 學生 們 將 這 一微 觀 生物 圈 的 物 理， 化 學 ，生物 ， 工 程 和社 會 方面 作 全 面 的了 解 。第 三個 課 題 各 用一 天

18、的時 間 到 三 個野 外點，包 括萊 蒙 山(Mt. Lemmon)， 薩 比諾 峽 谷(Sabino Canyon) 和Buenos Aires野 生 保 護 區。要 求 每 個小 組 為三 個 野 外 點之 一 提 出 一個 可 持 續 七代 人 即 約200年 居住 的 管 理方案 。(二)地球系統野外學校第二班： 生態管理策略在 這個 為 期 四 周的 學 習 中 ，學 生 們利 用 第二 生 物 圈 及其 周 圍 景 觀探 索 如何 監測 和 管理 生 命 系 統 。 這 個 學 程把某 一 田 間環 境 和第 二 生 物 圈的 創 建 與經營 所 獲 取 的經 驗 結合 到 一

19、塊 ，其 目 的在 於更 加 認 識 人類 和 他們 所 經 營 的生 命系 統 之間 的 相 互 關係 。 人類 不 時 地 在改 變 著 整 個地 球 的 環 境， 因 此這 個 學程 以期 教 育 學 生們 在 他 們 未來 一 生中 做任 何 決策 時 均 能 考慮 到 環 境 這一 要 素。整 個 學 程強 調 監 測 和經 營 生 態 系統 所必須 具 備 的 團體 工 作 技 能。 學 生 們 探索 社 會結 構 如 何 影響 到 人 類 對自 然 生命 群體 的 感性 認 識 以 及管 理 方 式 。這 個學 程 的 核 心是 三 個 小 組專 案 課題 第一 個 課題探索 第

20、 二生物圈 校園的生態6(三)夏期生物多樣性學院這個為期 五 周的 學 程 開設 於1999年 的夏季，計 劃2000年夏 季 繼續 招 生。學 程 的對象 是 大 學 高年 級 理 科 學生 和 研 究 生，特 別是 生 命 科 學， 地 球 科 學和 環 境 研究主 修 的學 生 。 夏 期生 物 多 樣 性學 院 講授 所有 對 生物 多 樣 性 有興 趣 的 人 必須 具備 的 關鍵 技 能。 這 些 實 用技 能 包 括 田間 採 樣 和 評估 方 法， 分 類 學 和系 統 發生 學分 析 以 及 生物 多 樣性 數 據 庫 整理 。這 個 強化 學 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