高等農業院校植物學信息化教學模式的創新與實踐
——以沈陽農業大學為例

邵美妮，曲波，苗青，李楠，范海延，崔娜，劉明超

（沈陽農業大學，遼寧沈陽 110866）

近年來，教育部連續印發多項關于教育與信息化深度融合的文件，如《教育信息化十年發展規劃（2011—2020年）》，倡導信息技術應與教育、教學全面深度融合[1]；《教育信息化2.0行動計劃》明確指出“持續推動信息技術與教育深度融合，促進兩個方面水平提高，促進教育信息化從融合應用向創新發展的高階演進，信息技術和智能技術深度融入教育全過程，推動改進教學、優化管理、提升績效”[2]；《中國教育現代化2035》指出“統籌建設一體化智能化教學、管理與服務平臺”“創新教育服務業態，建立數字教育資源共建共享機制”[3]。運用現代信息技術，構建優質高效教學資源，優化教育過程，培養學生的信息素養，促進教育現代化進程，成為本科教學的必然趨勢[4]。

沈陽農業大學于1952年建校之初即開設植物學課程，每年有24個專業、超過1 500名學生選課，是農學、園藝、植保、生物、林學等專業的基礎課程，具有體系完整、內容豐富和實踐性強的特點[5]。近年來現代信息技術在教師和學生中的廣泛應用已經成為常態。植物學相關課程包括理論教學、實驗教學和分類實習等，主要授課對象為大一新生。為了使學生認識自然界中植物的多樣性，了解每種植物的生活環境，使植物學抽象的原理具體化，在教學過程中，深入分析大學生學習現狀，結合植物學科的課程特點，遵循“技術設計為教學設計服務”的原則，堅持“能實不虛，以虛補實”的建設思路，構建適合高等農業院校的植物學科“三結合一體系”的教學模式。

1 現代信息技術與植物學科本科教學融合方面存在不足

1.1 傳統植物學教學模式仍然占據主要地位，教學理念亟待改變

目前，雖然多數教師在植物學教學過程中應用了現代信息技術，但采用的仍然是傳統的“以教師為中心”的課堂教學模式，并沒有改變傳統教學的本質。在傳統教學理念的影響下，部分教師對新型信息技術重視不足；也有部分教師沒有真正掌握新的教學理念，盡管在教學中使用了現代信息技術，但是沒有充分發揮其作用[6]。

1.2 重理論、輕實踐，實驗過程多驗證性，缺乏創新

植物學科是一門實踐性很強的學科，實體教學中存在“做不了、做不好、做不全、排不進”等多重問題。比如在多年的野外教學實習中遇到了很多困難：植物生長受季節的影響比較大，野外實習會遇到惡劣天氣，學生安全性存在隱患等，實踐教學停滯不前。同時植物學課程的特殊性，如植物組織系統空間分布、連接方式不易觀察、單次看的顯微切片不能表達完整的生長過程等，通過幾次驗證性的實驗不能有效加深學生對植物學知識的理解，亟須通過現代信息技術手段的應用滿足教學要求[7]。

1.3 開展課程資源建設，但缺乏有效的推廣

近幾年，我校植物學科在課程建設方面也有良好的表現，《植物學》課程2001年被評為遼寧省普通高等學校省級優秀課程，2007年評為遼寧省精品課，2015年評為遼寧省精品資源共享課，2020年被評為遼寧省線上線下混合式一流課程；植物學實驗2020年被評為遼寧省虛擬仿真一流課程。但是由于缺乏統一的頂層設計和有效的應用推廣措施，導致在線課程資源使用人數少的情況依舊存在，如植物學跨校修讀每學期人數不足100。教師和學生不能充分利用在線學習平臺開展教學活動，一方面造成了在線課程資源的浪費，另一方面沒有充分發揮在線課程資源對課堂教學的補充作用。

2 現代信息技術與植物學科“三結合一體系”的教學模式的構建與實踐

經過多年的課程建設，植物學課程充分利用現代信息技術，通過采取線上與線下相結合、虛擬與現實相結合、理論與實踐相結合的教學模式，形成一套理論、實驗、實習立體交叉的植物學科教學體系，共享優質資源，變革學習方式，推進現代信息技術與本科教學深度融合，促進了植物學科教學組織模式和教學模式的創新，構建了適合高等農業院校的植物學科“三結合一體系”的教學模式。

2.1 線上和線下相結合

植物學理論課程采用線上、線下混合式教學模式，包含課堂講授、在線學習、在線測試、翻轉課堂、小組討論、師生互動6個教學環節，突出學生的主體地位[8，9]。理論部分40學時，內容包括植物細胞和組織形態，植物營養器官（根、莖和葉）解剖結構、植物的繁殖器官（花、果實和種子）、植物的基本類群等。線上課堂除了講解教學內容，還可以在平臺設置評論區，師生互動；線下采取翻轉課堂、主題討論等教學活動總結教學重難點，課后通過QQ群個別化指導答疑。注重強化第一課堂主陣地作用，課程中融入教書育人案例，激發學生熱愛農業、學習農業、從事農業工作的志向。

2.2 理論與實踐相結合

基于微信小程序的植物學實驗教學輔助系統有助于鞏固植物學課程的理論知識。實驗部分32學時，內容包括顯微鏡的使用、植物制片技術、植物繪圖等，通過課前講解、演示實驗過程、指導學生操作等環節完成。學生可以反復觀看視頻，加深對知識的理解，真正達到“做中學，做中教”。

2.3 虛擬與現實相結合

基于虛擬實景的植物分類學實習教學系統有助于增強學生對植物學知識的感性認識[10]。實踐部分有8學時，內容包括常見植物種類識別以及植物形態結構與環境的適應。實習前學生通過系統熟悉實習路線。系統內教學內容資源豐富，植物分類介紹界面詳細展示植物的各部分形態，并且對植物的應用做了說明，每一個植物介紹都配有語音講解，增強虛擬系統的沉浸感。課程組在開發虛擬教學系統的同時，通過懸掛樹木銘牌，對系統內所有木本植物進行了身份識別，通過掃二維碼可實現隨時隨地現場自主學習，真正達到虛實結合。

3 現代信息技術應用于植物學科教學中的實施成效

3.1 重視課程資源建設，提升師生信息素養

3.1.1 重視教材建設，編寫符合信息化教學的新形態教材

課程組自編《植物學》《植物學實驗技術》《高等植物分類學野外實習指導》等集理論、實驗、實習為一體的配套教材，將信息化技術貫穿于課程中，改變教師面面俱到的講授模式，增強學生自主學習的能力。

3.1.2 豐富課內教學資源和課外擴充性資料

為適應現代化教學的需求，課題組不斷豐富線上教學PPT課件、教案和講稿、教學視頻、糾錯視頻等；拓展課外資源如植物圖片庫、視頻庫等；學生課后利用《基于虛擬實景的植物學分類實習教學系統》《基于微信小程序的植物學實驗教學輔助系統》自主學習，拓展知識面。

3.1.3 重視實踐教學，虛實結合，促進學生主動學習

課程組利用多年實習經驗研發了基于虛擬實景的植物學分類實習的教學輔助系統，并對校園所有木本植物進行了二維碼身份識別，充分體現現實-虛擬-現實資源互補的獨特優勢，最大限度地利用現代信息技術彌補野外實習的不足。應用現代信息技術，改進實習教學方法，豐富教學手段，調動學生積極性，真正體現了實習這一教學環節的重要作用。

3.2 搭建網絡平臺，促進教學資源共享

3.2.1 建立沈陽農業大學植物標本的電子信息檔案

參加科技部國家科技基礎條件平臺項目“國家標本資源共享平臺植物子平臺”，目前已完成了2萬多份標本的收集、鑒定、拍攝、編輯工作。

3.2.2 2018年加入全國高校植物網聯盟，建立沈陽農業大學植物校園網

承擔“沈陽農業大學校園植物網的構建和人才培養”項目，組建沈陽農業大學仙客來植物社團，推動植物知識的科普宣傳。

3.2.3 加強跨校合作交流

借助遼寧省植物學資源共享平臺，與省內3所高校合作跨校修讀學分；2018年獲批遼寧省資源建設與共享項目1項，2019年《基于虛擬實景的植物學分類實習教學項目》被推薦為遼寧省虛擬仿真實驗教學項目。

4 結語

經過多年的建設與實踐，植物學科已經構建一套適合高等農業院校的信息化的理論、實驗、實習立體交叉的植物學科教學體系。線上線下混合式理論教學、理論與實踐相結合的實驗教學、虛擬與現實相結合的實踐教學，拓展了國內生物學教學模式的新思路。

我們將繼續深入推動現代信息技術與植物學教學深度融合，在以后的工作中重點以實際應用為導向，加強頂層規劃設計，提升師生信息素養，推進植物學信息化教學，進一步提高高校教學水平和人才培養質量。