中外植物學教材的比較及其啟示

王 輝 易 華 姜在民

(西北農林科技大學生命科學學院，陜西楊凌 712100)

在生物學領域，植物學是發展歷史較為悠久的一門經典的基礎學科，是綜合性高等院校以及高等師范院校和高等農林院校的生物類專業、植物生產類專業(包括農學、植保、園藝、園林和草業等)的重要基礎課程之一。由于植物學課程具有重要性、基礎性和經典性的特征，所以20世紀以來國內外不斷有植物學教材問世，其中有重要影響的包括1982年出版的美國克朗奎斯特教授主編的《Basic Botany》[1]以及1984年出版的我國李揚漢教授主編的《植物學》[2]。戴偉民和石志華[3]都曾對這2部教材的編排進行了介紹和比較。

近40年來，植物學領域的研究進展日新月異，植物學教材在國內外也不斷推陳出新。為此，筆者選取2007年以來出版的7部國內優秀教材(包括3部普通高等教育“十一五”國家級規劃教材和4部“十二五”普通高等教育本科國家級規劃教材)[4-10]和5部國外知名度較高的教材[11-15]進行了比較分析(詳見表1)，以期對我國高校植物學的課程建設和教材修訂提供參考。

表1 中外12部植物學教材基本情況的比較

一、中外植物學教材比較

(一)內容和編排

1.國內

目前我國的植物學教材主要分為兩大體系，即植物學體系和植物生物學體系。從總體上看，我國高校采用植物生物學體系的教材相對較少，多數教材依然采用的是植物學體系。

歷史較為悠久的植物學體系的教材，其內容主要包括“植物形態結構與功能”和“植物類群”。在我國的4部《植物學》教材[4-6，9]中，這2部分篇幅的總占比都超過87%。此外，該體系的植物學教材中還會有適量的“植物起源與系統發育”“植物生態”等內容。其中，在“植物類群”部分，高等農林院校的教材與綜合性高等院校和高等師范院校的側重點有所不同。前者在被子植物分類部分的篇幅占比要大于植物其他基本類群部分，這與高等農林院校相關專業對被子植物識別能力的要求更高有關。

隨著植物學領域科學研究的高速發展，我國高校開始意識到植物學體系很難反映當代植物科學的進展。于是，從20世紀90年代末開始，一些高校的植物學教材開始采用植物生物學體系[16-17]。從內容上看，作為后起之秀的《植物生物學》教材[7-8，10]主要增加了“植物生理”相關內容(篇幅占比為8.4%～21.5%)。與植物學體系相比，植物生物學體系更深刻的內在變化在于體現了植物形態結構及其功能和發育原理的系統性和完整性，特別是更強調植物體形成其結構并實現其功能的內在調控機制，這有利于學生完整、準確地了解植物的整體性和生命本質規律[18]。目前國內采用植物生物學體系的教材相對較少，多數教材依然保留了植物學體系。

2.國外

實際上，目前國外的通識型植物學教材基本都是植物生物學體系，這種從植物學體系向植物生物學體系的轉變在20世紀90年代就已基本完成[19]。國外該類教材的主要內容與我國的《植物生物學》教材基本一致，主要包括“植物形態結構與功能”“植物生理”“遺傳與進化”“植物類群”“植物生態”等5部分，其中“植物形態結構與功能”和“植物類群”依然是篇幅占比(總占比為51.6%～66.1%)最高的2部分內容。

3.國內外比較

國內外植物學教材在內容和編排上的不同主要體現在以下3個方面。

第一，國外教材均有一定的篇幅用于介紹“遺傳與進化原理”(篇幅占比為7.6%～19.2%)，主要內容是微進化，即種下居群水平基因頻率的變化；而國內教材主要對“植物的起源”和“植物的系統發育(宏進化)”有涉及(篇幅占比分別為3.1%～5.5%、11%，楊繼[7])，對“遺傳和微進化原理”(篇幅占比僅分別為0%～2.5%、8.5%，楊繼[7])很少涉及。

第二，國外教材都將“遺傳與進化”部分放在“植物類群”前面，遵循的邏輯是從微觀到宏觀、從進化原理再到進化產物——各種形形色色的植物；而國內教材通常先介紹各個植物類群，然后回顧總結植物的起源和演化歷程。

第三，國外教材對植物類群中“被子植物分類”的內容均有大幅壓縮，把介紹的重點放在“被子植物主要分支的系統發育關系”(均依據APG系統從低等到高等介紹主要分支的特征，有略有詳，如Mauseth[15]的教材較為詳細)、“花部性狀的演化趨勢”以及“動植物協同演化(主要是傳粉者)”等內容上，強調被子植物多樣性產生的原因和演化規律；而國內教材中介紹常見科的主要特征和代表植物的傳統編寫方式在國外教材中已很少見，僅在Berg[11]的教材中可以見到12個與人類生活密切相關的科的內容。

(二)插圖和圖版

筆者選取在國內外教材中均占重要篇幅的“植物形態結構與功能”“植物類群”2部分的插圖和圖版進行了比較分析。這2部分的圖片大致可分為4種，即墨線圖、模式圖(artwork)、光鏡/電鏡顯微照片、實物照片。國內教材多為黑白印刷，插圖以墨線圖為主，輔以其他3種類型的圖片。由于黑白印刷質量有限，光鏡/電鏡顯微照片、實物照片呈現的效果差強人意。為此，有些教材(如姜在民和賀學禮[4]、周云龍和劉全儒[10]編寫的教材)附以若干彩頁圖版，在一定程度上彌補了上述不足。而國外教材多為彩色印刷，墨線圖已經較少出現，其他3種類型的圖片占主導。在國外教材中，模式圖的繪圖水平大都很高，圖片精致優美。如Evert與Eichhorn[13]合編的教材聘請了專門的繪圖師(Rhonda Nass)，其參與了該教材若干版的修訂。

此外，隨著電子顯微鏡技術的飛速發展，國外教材中的電鏡顯微照片越來越多。例如，Bidlack與Jansky[12]合編的教材、Evert與Eichhorn[13]合編的教材在電鏡顯微照片的使用上表現優異，已出現葉表皮毛、成熟花粉粒的外部形態等彩色電鏡顯微照片，其他圖片的清晰度和直觀性也都大大提高。近年來，國內教材在彩色出版方面已有突破，尤以馬煒梁[5]編寫的教材和楊世杰等[8]編寫的教材更具代表性。馬煒梁[5]編寫的教材在“植物類群”部分使用了大量精美的植物解剖實物照片；楊世杰等[8]編寫的教材在“植物形態結構與功能”部分使用了許多質量上乘的電鏡顯微照片，在“植物類群”部分使用了大量精美的植物解剖實物照片并附有花圖式。這些圖片絕大部分系作者原創，在國外教材中很少見到，體現了我國植物學教材建設的新高度。

(三)教法相關和資源拓展

1.與教法相關的編排

在與教法相關的編排方面，國內外教材有一定的相似性。通常，每章章首都編排了內容提要和學習目標，每章結尾都編排了小結以及復習題、思考題或討論題。有的教材還列舉了重要名詞和拓展閱讀的文獻書籍等。另外，國外教材在章節正文中都插入了一些窗口(boxes)，用以補充閱讀材料和拓展視野。國內教材也有類似的嘗試，如周云龍與劉全儒[10]合編的教材就邀請國內相關專家撰寫了幾十個知識窗口，反映了植物科學不同領域的研究成果或進展，涉及的內容新且有特色。

在與教法相關的編排方面，國內外教材的不同之處主要表現在以下2個方面。一方面，國外教材每章的起始頁都會有與本章內容相關的植物照片(opener images)和相關的文字介紹，用于引發學生的好奇心。這些圖片通常很精美，文字也很有趣，極大地增強了教材的趣味性和可讀性。以Berg[11]的教材為例，在第3章“植物細胞”中，以傘藻屬(Acetabularia)藻類實物的照片起始，并配以文字引入傘藻經典實驗(研究細胞功能的重要模式生物)；在第9章“花、果實與種子”，以北美入侵植物豚草屬(Ambrosia)植物實物的照片起始，并配以文字引入豚草花粉引起人們過敏反應的內容，進而再到蟲媒和風媒植物花粉的不同特性等內容。而國內有些教材雖然有起始圖片，但沒有相關的文字介紹。另一方面，在教材的最后，國外教材都有附錄、詞匯表和索引；而國內教材通常只有索引，有的教材會有詞匯表(如楊繼[7]、葉創興等[9]的教材)，但都很少有附錄。國外教材的附錄多種多樣，基本的附錄有度量單位換算表、地質年代表、生物主要門類簡介等；較有特色的附錄有Bidlack & Jansky[12]教材中的“居家和花園園藝種植基本知識”，Mauseth[15]教材中的“植物學專業名詞發音指導”等。這些附錄具有一定的實用性和趣味性。

2.與資源拓展相關的編排

在與資源拓展相關的編排方面，目前國內外教材都具有的顯著特點是以線上電子資源配合紙質教材的出版，如國內高等教育出版社的“數字課程”、國外McGraw-Hill Education的“McGraw-Hill Connect?”(配合Bidlack & Jansky[12]教材)等，這已成為世界范圍內教材發行的主流趨勢。同時，國內外都已將紙質教材中與教法相關的編排放入了線上電子資源。例如：國內將知識導圖、每章小結、拓展閱讀等以及教學視頻、教學課件、植物照片庫、自測題等作為線上電子資源，供學生學習時參考使用。其中較有特色的有葉創興等[9]、周云龍和劉全儒[10]的教材，在數字課程里都有“植物命名拉丁語”相關教程。同樣，國外教材配套的線上電子資源在提供給學生的學習資料中也有與教法相關的編排。

國內外教材在資源拓展相關編排方面的不同之處在于：國外教材配套的線上電子資源中還有提供給教師使用的參考資料，如教師手冊(instructor’s manual)、題庫(test bank)、思考題參考答案、可供下載的教學課件、紙質教材中所有插圖的電子版(PowerPoint格式或其他圖片格式)等。這些線上電子參考資料，如可用于課件制作的電子版高清插圖(附帶版權水印)，為教師使用紙質教材提供了巨大便利。而這些在國內教材及配套的線上電子資源中則較少出現。

二、博取中外之長，提高我國植物學教材質量和課程教學水平

(一)增加科學方法的內容，重視科學思維的培養

植物學是自然科學，無論是教材編寫還是課堂教學，都應該體現其作為科學的本質。實際上，國外的植物學教材在“緒論”里幾乎都有植物學的科學性(botany as a science)或科學方法(scientific method)的篇幅，會介紹植物學科學研究的一般過程，即“確定問題—提出假設(hypothesis)—做實驗—分析結果—得出推論”。這在國內教材中卻很少見。國內教材由植物學體系轉為植物生物學體系后，教材的主干內容其實已經更能體現植物學作為科學的本質了。但是，由于“植物形態結構與功能”“植物類群”兩大內容在國內教材中依然占主導，再加上多數高校的課程教學依然采用植物學體系，所以容易給學生留下“植物學是一門需要死記硬背的描述性課程”的印象。這就要求教師在教材編寫和課程教學中應突出科學方法和科學思維。筆者認為有以下3個可以努力的方向。

第一，要突出“觀察”和“描述”的重要性。實際上，植物學中的“植物形態結構與功能”“植物類群”兩大主導內容都是以“觀察”和“描述”為基礎的，而“觀察”和“描述”正是科學實踐的重要方面。正如Berg[11]的教材中所提到的“observation and description are crucial aspects of the scientific process”。因此，教師在教材編寫中或許可以適當增加顯微成像技術(國外教材在“植物細胞”章節中多有體現，但國內教材僅楊世杰等[8]的教材有所提及)、植物染色切片技術的介紹，讓學生了解知識的來源；在課程教學中可以先引導學生觀察顯微照片或實物照片，然后再給出模式圖并歸納總結植物形態特征，從而還原科學研究中的歸納推理過程(inductive reasoning)。

第二，在體現科學方法的教材內容或課程內容的教學中，要注重強調科學方法。例如，根冠中央區細胞的功能、花器官發育的ABC模型等內容都非常適合結合科學實驗開展教學。

第三，教材中的“植物類群”部分及其教學要突出“進化”的思想。例如，前文所提到的國內教材較少涉及的“微進化”內容，其實對學生正確建立物種概念很重要。如“植物分類學中的模式法vs居群觀”，Mauseth[15]的教材中就有“Species are populations，not types”相關內容。

另外，以APG系統為代表的分子系統學方法，在當代植物分類和系統學領域越來越受到重視，在植物學教材和教學中也應予以充分體現。

(二)提高圖片質量，促進電子資源建設和共享

植物學的“植物形態結構與功能”和“植物類群”兩大主導內容都是以專業術語描述植物，非常符合“百聞不如一見”的認知規律[18]。受時節、地域和實驗實習條件的限制，植物學教學中的實物觀察不是很方便，所以高質量的圖片在教學中的重要性不言而喻。但是，目前國內教材多為黑白印刷，墨線圖為主的插圖編排不能完全滿足實際教學需要；同時，國內的一些優秀教材即便采用了彩色印刷，但使用的插圖并未實現電子資源的共享。因此，一方面，建議高校植物學任課教師可以根據教學需求自己拍攝高質量的照片，積極建設校本教材。例如西北農林科技大學植物學課程組自編的《植物學實驗》[20]和《秦嶺火地塘植物圖鑒》[21]等，不僅采用了高質量的彩色印刷，而且使用的圖片都具有自主知識產權，既豐富了植物學教材的素材，也受到植物愛好者的歡迎。另一方面，建議重視并推動植物學教材中圖片素材的電子資源共享。例如：周云龍和劉全儒[10]的教材在配套的數字課程里提供了可免費獲取的教學課件，以供教師參考。這一做法有借鑒意義。

另外，出版電子書、多媒體課件、電子教案等以便于付費購買，也是促進植物學教材電子資源建設和共享的較好方案。目前，國外出版的教材，除了紙質版之外，大都配有電子書版本(eBook)。對國內教材而言，如果無法出版彩色印刷的紙質教材，那么在配套的數字課程里開放相應電子書的在線閱覽功能則是很好的彌補措施。例如：近年來，因新型冠狀病毒肺炎疫情的影響，國內高校普遍開展了在線教學。在此背景下，北京師范大學動物學的數字課程云平臺實現了配套教材的在線閱覽功能，極大地助力了在線教學[22]。同時，國內在多媒體課件、電子教案的出版方面也有積極嘗試，如高等教育出版社出版的由胡適宜教授和申家恒教授主編的《被子植物有性生殖圖說——形態與結構》[23]，收錄高質量顯微圖片195張，是非常優秀的教學參考資料。

(三)注重更新知識，充實拓展閱讀的資料

科學技術永遠都在發展，特別是當代的科技發展更是突飛猛進。這就要求高校的教材需要隨著科學技術和教育教學思想的發展而不斷地進行修訂，以保持其科學性和先進性。以筆者在比較研究中選取的12部國內外高校植物學教材為例，在再版超過2次的教材中，國外教材的平均更新頻率為5年，國內教材的平均更新頻率為7.3年，略慢于國外。但是，近年來國內高校在及時更新教材知識方面一直在努力前行。例如，北京師范大學周云龍教授和劉全儒教授主編的《植物生物學》教材保持著5～7年進行一次修訂的頻率，至今修訂版本已到第4版[10]。這為國內高校的教材建設提供了可借鑒的經驗。

另外，為學生提供較新的拓展閱讀目錄(文獻、書籍等)以及相關的網頁鏈接，有利于開拓學生眼界。在國外教材如Evert & Eichhorn[13]的教材等提供的分章拓展閱讀目錄中，大多都是教材再版周期內(2008—2010年)在高水平期刊上發表的重要綜述文獻或相關書籍。這無論是對學生還是對教師都是重要的學習參考資料。國內教材，如馬煒梁[5]的教材在其配套的數字課程里，也會提供分章拓展閱讀目錄，但多以中文期刊發表的重要中文綜述或相關書籍為主，并附有小段點評，而在教材再版周期內(2009—2015年)發表的文章或書籍則較少。因此，建議國內高校教師在教學和科研中注重多收集相關資料，如新近發表的綜述文章(包括中文和英文文章)、優秀書籍以及相關的網頁鏈接等，并及時將其放在教材里或在線教學平臺上；同時在教學中適當更新演示文稿，從而使學生認識到植物學并不是一門靜態學科、其新的科學研究進展充滿生機。

綜上所述，近年來我國高校的植物學教材建設已經取得了長足進步，出版了一些質量上乘、具有自主知識產權的精品教材。但是，通過與國外同類教材的比較，也發現了一些不足之處，尤其是在科學思維融入、電子資源建設、知識拓展更新方面還有提升的空間。為此，希望國內同人攜手共同努力，出版更多更加優秀的植物學教材，促進我國高校植物學教學水平的不斷提高。

資助項目：西北農林科技大學2019年校級規劃教材建設重點項目——《植物學》，項目編號：辦發[2019]9號。