基于在線開放課程的植物學實驗課改革

李巧云　王雨晴　文譽龍　關欣

摘要：本文通過對傳統植物學實驗課和在線實驗課的研究，分析了目前實驗課所存在的問題，提出了改革方案。目的是加深學生對植物學理論知識的理解，引導學生掌握科學的實驗技能，提高教學質量，從而培養學生的動手和創新能力。

關鍵詞：植物學；實驗課；在線；改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）29-0269-02

一、傳統實驗課存在的問題

植物學實驗課的主要目的是培養學生掌握生物繪圖、徒手切片等實驗技能，以及創新能力。目前傳統植物實驗課主要有以下問題：①實驗內容多，課時少。植物學實驗課時總體偏少。正常情況下應開設12個實驗，至少需要48學時，但目前壓縮到36學時以下。一次實驗的時間有限，不可能安排過多內容，因此，有些實驗只能合并或砍掉，如制作永久石蠟切片實驗。這對學生掌握實驗技能有明顯影響。②實驗過程不能重復，預習和復習受限。傳統的實驗課，課前看不到實物，又缺乏直觀錄像，只能預習紙質的實驗指導書，直接影響了實驗效果。實驗課一周一次，每次內容不同。課后學生不能重復實驗過程，因而不能很好地總結實驗操作中所犯錯誤，也不能很好地通過復習鞏固所學實驗內容和技能。③觀察性驗證實驗多，創新實驗少。從植物學的實驗內容可以看出，觀察性驗證實驗占一半。驗證實驗多，設計性和綜合性實驗少。一般觀察性驗證實驗操作簡單，環節少，所用時間少；創新性實驗過程復雜，時間長，學生按時完成困難大。同時，實驗合并后，一次實驗內容較多，學生壓力較大。④資源利用率低。實驗設備有限（如實驗室、顯微鏡數量），一次不能安排過多的學生。⑤實驗時間、地點固定。傳統的實驗課必須按照規定的時間、地點進行，便于學校管理，統一調配實驗室。如果遇到特殊情況需要調課，牽動面較大，調課十分困難。⑥學生被動學習，難以形成主動探索的氛圍。傳統實驗按固定的腳本演練，時間緊、內容多，學生你追我趕，來不及思考。實驗結束后不能回放、重復，難以形成探索的環境，學生只能按照老師的思維慣性完成實驗作業。

二、在線開放課程的優勢

隨著因特網的迅速普及，各大院校都陸續建設了初步的網絡硬件平臺，教學由枯燥變得生動，新穎的教學方式激發了學生的學習興趣，網絡資源豐富了教學內容。網絡教學有以下優勢：①便于預習和復習，提高了學習效率。通過網絡平臺，老師能安排預習，使學生在實驗課前了解實驗的目的、要求、材料、方法、內容以及思考的問題，既可以減少課堂講解時間，也能消除學生對實驗以及儀器操作的陌生感，達到真正提高學生動手能力和實驗水平的目的。在實驗后，還可利用在線課程上的實驗模塊進行復習，鞏固實驗技能，這對實驗課特別有效。②教學方式多樣。網絡課程可以設置豐富多彩的教學形式。可以根據實驗特點有針對性地設置實驗前預習、實驗操作關鍵環節和試驗后復習等內容，還可采用文本、圖片、視頻等不同表現形式。網絡課程平臺可容納大量的課程資源，特別是實驗視頻，例如顯微鏡操作視頻。學生在實驗前，學習實驗視頻，了解實驗過程，非常直觀。不僅能增加學生的學習興趣，而且還能使學生快速掌握儀器的操作，加深理解。③教學資源豐富。在傳統的試驗過程中，學生了解實驗內容主要是通過實驗指導書。由于一次實驗時間有限，試驗內容不可能過多。學生想擴展相關知識和技能十分困難。但在網絡條件下，老師可根據需要添加實驗內容，幾乎不受限制。如實驗圖片庫、名稱解釋卡片庫、視頻庫、試題庫等，由于資源豐富，學生可任意瀏覽，大大增加了對實驗課的興趣。④不受時間、地點的限制。目前已可將現實實驗轉化為虛擬實驗，供學生們在線操作，不受時間、地點的限制，大大方便了實驗教學過程。

三、基于在線開放課程下的植物學實驗課改革方案

通過網絡課程的建設，推進教育教學改革。我校也建設了植物學在線開放課程，包括六大模塊。其中教學活動包括：答疑討論、課程問卷、教學郵箱、個人資源、課程作業、在線測試、隨堂建議。通過在線開放課程的建設和對實驗課問題的研究，我們對植物學實驗課教學方式的改革提出以下建議。

1.建設專門的網絡植物學實驗課程。建立網絡開放實驗課程，包括實驗教學課件以及處理好的文檔、圖像、視頻等。表1是已初步建設好的植物學實驗課程資源。

2.完善在線開放實驗課程課件，整合實驗內容。提高植物學實踐教學質量的核心是設計和建設網絡教學內容。根據實驗課教學目標，合理安排驗證性實驗和綜合創新性實驗的比例，重新編寫實驗課內容，與線下實驗教學相結合。

（1）實驗課內容模塊化，實驗技能系統化。將實驗內容分為四個模塊：實驗基礎技能模塊，驗證性實驗模塊，綜合性試驗模塊，創新性實驗模塊。如表2。

（2）建設綜合性創新性實驗。綜合性實驗內容包括：①水生植物和旱生植物解剖結構的對比，形態描述；②校園植物的分類以及調查；③校園珍稀植物的調查以及形態結構分析；④校園池塘藻類植物以及水體污染狀況調查等。學生可根據興趣不同，在課前或者課間參加綜合性實驗。

在完成基本的驗證性實驗后，有興趣的同學可參加創新性實驗。創新性實驗內容包括：①外來物種入侵與生物安全；②校園主要植物的形態結構描述；③植物分類、細胞分類、生化分類與分子標記比較與應用；④珍稀瀕危植物的致危機制以及保護等。

（3）加強綜合性創新性實驗，培養學生動手能力。綜合性實驗旨在培養學生全面掌握實驗技能，提升正確觀察分析、解決問題的能力。例如在類群實驗中，傳統的實驗步驟是老師將實驗材料（如：黑根霉、眼蟲藻、水綿、硅藻的永久裝片和地木耳、池塘水等材料的臨時裝片以及試劑、蒸餾水等）準備好。按照實驗步驟觀察藍藻、裸藻、綠藻、黑根霉、青霉、酵母菌、傘菌，以及殼狀地衣、葉狀地衣、支狀地衣等。但在在線實驗中，學生可根據實驗內容分組自行準備實驗材料，設計不同植物，觀察其形態，還可增加對植物的形態結構的描述，增加動手環節。

3.將在線實驗與傳統實驗結合。驗證性實驗多為觀察實驗，例如洋蔥的表皮結構觀察，馬鈴薯的淀粉粒觀察，酵母菌出芽生殖觀察等。可將一部分驗證性實驗放在網絡上進行，減少線下驗證性實驗的比重，加大基礎性實驗操作和綜合創新性實驗的份量。

4.建設網上植物園、植物數據庫，充分利用外部資源。我們已在線建設了校園植物園、植物數據庫和圖片庫、中亞熱帶特色植物數據庫。同時每周在線介紹一種植物，鼓勵學生利用這些資源，加深對植物的了解。如：高校植物學網絡課程、精品課程、植物園、植物學會網站等。利用這些鏈接，幫助學生學習。如：①植物學熱點研究；②鳳仙花屬新的分類系統；③中科院昆明植物所在種子生物學中取得的研究性進展；④喜馬拉雅高山姜科植物的演化；⑤藍藻研究現狀和進展等，讓學生了解學科前沿。

四、結語

植物學在線開放實驗課程，在時間與空間上延伸了傳統實驗，為教師提供了新的教學手段，為學生提供了一個新的實驗學習空間。基于在線開放條件下的實驗課程，以其豐富的資源，不僅可以培養學生的實驗技能，及自主學習、獨立發現和解決問題、提高創新思維的能力，同時有利于發展學生的個性，培養創新人才。

參考文獻：

[1]崔曉峰.2008-2013年間植物生物學領域國內外重要研究進展比較[J].植物生理學報，2013，49（6）：515-539.

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