智慧教育新生態下植物學教學模式探索與實踐

摘" 要：植物學是高等院校生物與農林類專業的核心專業基礎課，該課程覆蓋面廣、實踐性強，通常包括理論、實驗與實習3個教學環節。在智慧教育快速發展的新生態下，各種數字化技術與教學平臺引入，尤其是近年新冠感染疫情防控的大背景，植物學教學面臨前所未有的挑戰。河南農業大學植物學教學團隊實踐基于“課堂面授+MOOC+超星學習通”等平臺的混合式理論教學、師-生-管理者“三位一體”保障實驗教學質量提高，以及“學生自主學習的任務驅動式+集中式帶教”實習模式，通過完善考核評價體系，實施全課程育人，順利解決疫情干擾下教學任務執行難的問題，有效提高教學質量和學生綜合能力，并厚植學習主體的家國情懷。該文介紹教學團隊近年來在植物學各教學環節的改革實踐與探索，以期為國內同行在植物學課程建設與人才培養方面提供參考。

關鍵詞：智慧教育；植物學；混合式教學；課程建設；人才培養

中圖分類號：G642" " " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2096-9902（2023）21-0116-05

Abstract： Botany is the core professional basic course of biology， agriculture and forestry in colleges and universities. This course covers a wide range of areas and is highly practical， including three teaching processes： theory， experiment and practice. In the new ecological environment of rapid development of intelligent education， with the introduction of various digital technologies and teaching platforms， especially in the context of epidemic prevention and control in recent years， botany teaching is faced with unprecedented challenges. The botany teaching team of Henan Agricultural University implemented the blended theoretical teaching based on the platforms of \"face-to-faceclassroom teaching + MOOC+ Chaoxing Learning Platform\"， the teacher-student-manager\"unity\"for ensuring the improvement of experimental teaching quality， and the practice model of \"task-driven autonomous learningplus centralized teaching and direction\". By perfecting the examination and evaluation system toimplement all-course education， the university solved the problem of difficult implementation of teaching tasks under the interference of COVID-19 epidemic， thus effectively improving the teaching quality and students' comprehensive ability， meanwhile cultivating the familial and national feelings of the learners. This paper introduces the reform practice and exploration of the teaching team in various aspects of botany teaching in recent years， in order to provide a reference for domestic counterparts in botany curriculum construction and personnel training.

Keywords： smart education; Botany; mixed teaching; curriculum construction; talent training

現代信息技術為高等教育的發展注入了新動力，基于智慧教育的多樣化綜合學習體系，是構建多元化高等教育體系的必由之路[1-2]。智慧教育依靠數字化應用實現精準、科學與高效，是面對面交流的傳統教育的延伸，二者相互融合，互為補充。隨著各種數字化技術與教學平臺的引入，尤其在新冠感染疫情防控大背景下，傳統課堂教學模式已不能滿足當代高等教育的需要，線上線下多樣化的混合式教學模式勢不可擋地在各類高校被廣泛應用[2-3]。

植物學是高等院校生物與農林類本科生入校后接觸的第一門專業基礎課，該課程覆蓋面廣、實踐性強，通常包括理論、實驗與實習3個教學環節。通過本課程的學習，要求學生掌握植物六大器官的形態、結構和功能特點，個體發育過程，植物分類原理及應用，逐步理解植物體結構與功能的統一，認識植物與環境的相互關系，為后續相關專業課程提供支撐。河南是農業大省，也是植物資源大省。河南農業大學致力于培養一大批懂農業、愛農村、愛農民的卓越人才，而作為農林類核心專業基礎課，植物學課程的教學質量直接關系到河南省“三農”人才的培養。河南農業大學植物學課程教學團隊（以下簡稱“教學團隊”）授課對象涉及全校7個學院17個專業55個班級的1 500余名學生。近年來，教學團隊在人才培養、教學改革和社會服務等方面進行了有益探索，基于此，植物學課程被評為學校疫情防控期間線上教學優秀課程（農大教[2020]12號）和河南省本科教育線上教學優秀課程（教高[2020]265號），并先后獲批河南省高等學校優秀基層教學組織和省一流課程（線上線下混合式）建設。為支撐上述建設，教學團隊基于“課堂面授+MOOC+超星學習通”等平臺開展理論教學；通過“師”提高教學質量，“生”養成良好實驗習慣，“管理者”加強實驗室建設、適時更新設備保障實驗教學質量；實施“學生自主學習的任務驅動式”結合校園“集中帶教式”實習模式，通過過程性和終結性評價結合的考核體系，實施全課程育人，順利解決疫情干擾下教學任務執行難的問題，有效提高了教學質量和學生綜合能力，厚植學生的文化自信和家國情懷（具體如圖1所示）。本文就教學團隊近年來在植物學各教學環節的探索與實踐作以介紹，以供交流。

1" 基于“課堂面授+MOOC+超星學習通”等平臺的植物學理論教學實踐

植物學理論課程內容龐雜，植物種類繁多、六大器官結構各具特點，又由于季節性的限制，課堂學習不便及時與實物實踐銜接，傳統理論授課易出現知識點理解不深、掌握不扎實，以至在隨后的分類章節及后續課程存在疑惑較多的現象[2]。如何保障植物學理論授課質量，培養學生學習興趣，疫情防控大背景下，對教師授課方法與組織能力提出更高的要求。教學團隊根據植物學課程自身特點探索設計的基于MOOC資源、超星學習通APP與騰訊會議直播等平臺開展線上教學，通過精心設計教學全過程，主要是在線建課、布置學習任務、課前互動、在線直播、學情監管及學情檢測等方面，跟進學生學習的全過程，并根據學情反饋適時調整教學方式方法，充分實施以“學生”為中心的教學理念，培養學生的自主學習、獨立思考、解決問題和團隊協作能力，取得了較好的教學效果，具體實踐如下。

教學團隊在中國大學MOOC平臺建設SPOC學校專有課程，從課程介紹、章節設計到課程視頻均精心設計，每個小節視頻插入隨機測試問題，章節結束設置單元測驗，同時在討論區根據學生反饋就重點問題開展討論。植物學在線課程的錄播由團隊多位教師精心準備、高質量合力完成。同時，結合超星學習通APP平臺，通過設置課前簽到、課后隨堂筆記提交等環節強化監督在線學習情況。此外，不定期在學習通班級群展示優秀作業，鼓勵學生相互借鑒。針對學生反饋的重難點，每周進行騰訊會議直播答疑，及時解決在線學習遇到的問題，線上直播形式真正實現了學生人人都在“第一排”的效果。與此同時，學生普遍反映較難理解的問題，在MOOC討論區發布，教學團隊授課涉及的全校7個學院17個專業55個班級的本科生均可參與討論，團隊的十幾位教師在線答疑。理論課程學習階段遇到的其他問題，任課老師通過班級微信群或QQ群與學生溝通解決。針對個別學有余力的學生，任課教師提供MOOC平臺篩選出的其他高校優質教學資源，如國家級精品開放課程等，供其學習過程中參考。最后，利用MOOC平臺的統計功能，定期查看學情與成績統計等實時數據，及時了解學生學習狀況，給予不積極的學生督促與預警；同時結合導出數據，進行教學大數據分析，及時調整教學進度和策略，最終順利完成教學任務。在學情檢測環節發現學生任務完成情況良好，主要體現在：①學習通課堂簽到及時，無故缺課情況基本不存在；②MOOC學習視頻的觀看數量和時長均達到要求；③學習通布置的隨堂筆記提交及時，單元測試作業完成良好。這些考核情況最后按不同比例體現在學生最終成績上。

綜上，線上授課方式靈活多樣，可同時開展MOOC資源自學、超星學習通簽到及隨堂作業筆記提交、騰訊會議重難點直播答疑、同課程不同院系學生間的互動討論等，實現資源共享、適時互動溝通，從而提升學習主體的積極性與學習效果，培養其自主學習的習慣。同時，線上授課也可提高教育管理者和師生的信息化能力，不同地域教師可通過共享平臺相互學習、促進教師教學能力的提高與創新。

2" 智慧教育新生態下植物學實踐教學的探索

2.1" 植物學實驗教學的探索

植物學實踐教學包括實驗和實習兩部分。植物學實驗是植物學教學的必要組成部分，是學生鞏固和驗證理論知識，提高觀察、獨立操作和實踐創新等能力的極其重要環節[4-5]。植物學實驗內容廣，但課時有限，課程團隊按照“突出重點、壓縮一般、刪除重復、強化實驗技能、加強綜合性和設計性實訓”的原則，將實驗設置分為驗證性、技能性、綜合性與設計性4個層次進行。壓縮與中學重復的內容，如顯微鏡的使用、有絲分裂過程的觀察等，注重學生觀察、繪圖及徒手切片等實驗技能的培養。實驗前，督促學生復習理論課程的相關內容，預習實驗教材，熟悉實驗原理、方法與步驟。實驗中，引導學生培養獨立思考和創新的能力，例如淀粉粒的觀察和檢驗實驗，通常刮取少許馬鈴薯塊莖汁液制作臨時裝片，而部分學生將馬鈴薯塊莖做徒手切片，實驗中觀察到多個薄壁細胞內分布有大量淀粉顆粒，加深理解了淀粉粒是細胞內代謝產物的概念。

實驗室建設是實驗教學的基礎支撐，是保障實驗教學質量、培養學生實踐與創新能力的重要平臺。教學團隊所屬的植物學實驗室應用數字切片掃描與應用系統，建立數字切片庫，授課無須調試示范鏡，大大降低實體示范玻片的使用率，有效保護了優質典型玻片，實現教學資源的長久使用。數碼顯微互動系統目前已較為廣泛地應用于國內高校實驗教學[5]。結合數字切片掃描與應用系統，教師使用數碼顯微互動系統的“教學示范”功能，學生通過其座位的電腦屏幕近距離觀看，避免傳統教學因屏幕遠而導致細微結構觀察不清楚的問題。同時，學生的顯微觀察能夠通過共有界面接受教師的指導，實現圖像共享，增強師生間的互動，加深學生對實驗操作和多媒體教學設備的興趣。遺憾的是，數碼顯微互動系統在教學團隊的實驗室暫無配備，這就需要學校管理部門克服困難，盡早落實。此外，系統分類部分關于植物科屬特征，教學團隊根據當地植物的生長期適時將學生帶進校園或市內公園現場講授，增進師生了解的同時，學生對知識點的理解更加形象，從而激發其學習熱情，促進理論與實踐的融合共進。再者，第一次實驗課，向學生明確考核制度。考評涵蓋課前理論知識的預習準備、實驗操作、發現與解決問題、實驗報告及出勤情況等，側重平時成績，重點考察學習態度、實驗操作技能與結果分析能力。實踐證明，評定標準明確、評定方式靈活是課程團隊實驗教學質量提高不可或缺的舉措。

植物學實驗是一項復雜精細的工作。對于課程學生，實驗前認真準備，實驗中細致觀察規范操作，實驗結束及時總結討論，養成良好的實驗習慣，是培養科學態度和創新能力的基礎；對于任課教師，合理設置實驗內容和科學考評方式；對于學校管理部門，提高對傳統學科的重視，加強實驗室建設，適時更新實驗設備，從而“三位一體”保障實驗教學質量的提升。

2.2" 植物學實習教學模式的探索

植物學實習有助于培養學生的觀察比較、調查和協作能力，是重要的實踐教學環節。傳統植物學實習通常包括校園見習和野外實習兩部分，多采用集中帶教模式，在相對固定的時間和地點開展實踐教學[3]。隨著高校專業和課程建設的發展、野外安全及生態環境的變化，集中帶教的實習模式面臨不少新問題，如人員集中與疫情防控；實習基地多為景區開放區域，安全隱患日益凸顯；常見的草本、灌木等經多輪次采挖，標本收集困難；山區路程遠、天氣炎熱，師生體能負擔重，影響實習的效果等[3]。針對疫情影響及現有實習模式的局限，學生多元化學習途徑的涌現等新形勢，教學團隊在執行教學大綱的前提下，將“以教師為中心”的集中帶教模式調整為以學生分散自主學習的任務驅動式教學，實行線上線下混合式植物學實習。原來一周的線下集中實習調整為由返校前4天自主實習和返校后3天線下校園附近集中實習構成。

自主實習階段，團隊教師進行集體備課，討論確定實習方案。對可能遇到的植物種類提前進行整理，熟悉相應軟件，做好教學預案。其次，進行實習動員，以家鄉植物為主題，讓學生明確實習的目的和意義；引導學生提前熟悉實習需用的軟件，了解具體要求和安排。根據不同居住環境分組，通過組內實習過程的互動，達到盡可能多了解不同區域植物的目的。同時，向學生明確返校前線上實習的主要任務是以小組形式完成各自家鄉植物名錄、實習視頻和中期匯報，個人形式完成花、果實的解剖圖和終結性考核。學生采集居住地周邊的植物，利用手機功能記錄其生境和主要特征，結合花伴侶、形色等軟件初步鑒別。學生以小組形式線上開展植物形態特點、鑒別特征及功能等的討論，協同完成植物名錄的整理，指導教師全程參與，指導鑒定并歸納總結。檢索表的使用與編制、標本的采集與制作，在植物形態特點的學習討論中結合實例穿插進行。根據課程反饋，任課教師適時組織學生以小組形式通過騰訊會議等平臺集中匯報，針對名錄整理不完善、實習中遇到的其他常見問題統一點評，督促學生提高效率，促使小組間相互了解進度，以便于教學進度的統一。返校后的線下集中實習主要在校園內進行。針對自主實習過程辨識不準確、特征描述有困難等較為集中的問題，在校園開展集中式教學，鞏固植物標本的采集和制作方法，實地鍛煉學生的操作能力。結合課堂理論及前期線上實習情況，在校園內沿路講授，現場分析植物形態特征，推演其所隸屬的科屬，介紹其學名來源和功用等。實習結束匯總校園植物名錄，并從中選取10～15種編制檢索表。校園豐富的植物資源為植物學實習教學提供良好的素材，校內植物種類的調查，也可使校園植物信息化教學平臺進一步得到完善[6]。

線上線下混合式實習評價可由70％過程性和30％終結性評價兩部分構成。形成性評價將學生的學習態度、參與程度及互動學習中的創新精神、實踐能力納入考核，主要包括小組植物名錄、階段匯報、個人植物結構圖與形態描述成績；終結性考核以識別植物的科屬為主，重點考查學生理論和基本分類鑒別能力的掌握情況。上述混合式實習結果顯示，學生能較好地掌握120種以上植物科屬的識別與歸屬，結合花、果實的解剖和形態描述，能夠較扎實地掌握理論知識點。植物名錄編制、小組視頻匯報等環節有助于培養學生的團隊精神和協作意識；小組匯報不僅能反映組內學習和作業完成情況，也能促進各組間相互了解與學習，督促指導教師進行有針對性的教學。但也存在一定的問題。一是采用線上實習模式，教師面對一些不熟悉的植物種類存在一定的壓力和挑戰；學生習慣于聽從指導教師的安排，但在“主人翁”實習模式下，一部分學生無所適從，如名錄整理進展慢、形態描述機械照搬等。二是在線實時教學軟件的限制，部分同學網絡信號較差，個別教師對軟件不夠熟悉等。

綜上，線上實習過程，學生對家鄉植物調查辨識，能夠增進對家鄉風土人情的了解；標本采集走訪過程，可實地體會家鄉環境、經濟及生活水平的變化，從而更加熱愛家鄉，擁護黨的領導，認同社會主義核心價值觀，有效實現課程育人。此外，較于基地集中帶教實習，混合式實習有利于生態環境及植物多樣性的保護，充實植物學信息化教學資源庫，促進植物學課程建設。因此，線上線下混合式實習有效解決了疫情背景下實習教學工作難開展的狀況，采用以學生自主學習的任務驅動式實習，促進學生主動參與，發揮其主觀能動性，從而全面提升識別鑒定與實踐操作的技能。

3" 實施全課程育人，厚植學習主體的文化自信與家國情懷

大學的基本職能是人才培養、科學研究與社會服務[7-8]。除了教書和育人相統一、言傳和身教相統一、學術自由和學術規范相統一，教師還要做到潛心問道和關注社會相統一。如何上好植物學的一堂課，短期看，需要精心備課、精心導入和組織教學；長期看，教學和科研工作良好銜接，使兩者相輔相成、相互促進，是豐富專業知識儲備，上好植物學課程的有效途徑之一。教學是對知識的傳承，對科研具有促進作用，只有具備系統、扎實的專業知識才能產生創新的思想；科研工作緊接研究前沿，能夠及時對知識進行補充和更替，進而激發學生的學習興趣。例如，講到裸子植物——銀杏科銀杏，要求學生利用圖書館數字化資源等各種途徑提前查閱有關銀杏的資料，作者根據教學實際并結合多年豐富的資源植物化學教學與科研工作經驗，讓學生充分認識銀杏這種裸子植物的魅力。銀杏（Ginkgo biloba L.）落葉喬木，葉呈扇形，長枝散生，短枝簇生；球花單性，雌雄異株；種子核果狀，橢圓至近球形。銀杏為銀杏科唯一生存的種類，是現存種子植物中最古老的孑遺植物，也是活化石植物，存世3 500余年仍枝葉繁茂果實累累，被列為中國四大長壽觀賞樹種（松、柏、槐及銀杏）。銀杏是中華文化和文明的使者，大約唐朝開始傳入朝鮮和日本，而后于18世紀相繼傳入歐洲和美洲，進而遍布全球。銀杏由于具有多種原始性狀，對研究裸子植物系統發育、古植物區系、古地理及第四紀冰川氣候有重要價值。此外，銀杏富含黃酮和萜內酯類等活性組分，在中國具有歷史悠久的藥食兼用價值。近些年，在中國、美國及日本等國家，銀杏葉提取物制成制劑銷售已成主流趨勢。白果是銀杏的干燥成熟種子，是我國傳統的藥食同源食材，中國每年生產白果總量占全球90%以上[9]。白果富含蛋白質、氨基酸、維生素、微量元素、黃酮類、萜內酯類及多糖類等營養及功能成分，具有預防或治療呼吸系統疾病（鎮咳、平喘、祛痰）、保護心腦血管（改善血液循環、預防動脈硬化），以及增強免疫、抗病毒、抗氧化及抗腫瘤等多種醫療和保健作用。同時，白果內含有少量氰苷，一定條件下可分解為毒性很強的氫氰酸，加熱后毒性減小。因此，白果應熟食，生食易引起中毒，且量不宜過多，大量攝入會導致震顫、嘔吐、驚厥甚至死亡。對白果進行有效脫毒、開發創新性產品成為白果產業目前的重點發展方向。我國銀杏資源豐富，產量大，豐富銀杏產業結構層次、深加工高附加值產品，如銀杏藥物，開拓高端化妝品和生物飼料等是未來的戰略重點[9]。通過上述知識拓展，加深學生理解掌握裸子植物的分類地位、形態學描述術語，了解銀杏的成分功效、社會開發利用現狀、發展潛力及存在問題等，增強學生的學習興趣、專業認同感及后續從事本專業相關工作的信心。

課程思政是傳統教書育人理念的拓展，對高校落實立德樹人的根本任務，發揮好課堂主渠道作用及高校人才培養目標的實現具有重要意義[10]。教學團隊根據多年的植物學教學實踐經驗，通過梳理授課環節，挖掘植物學教學中蘊含的思政內容和切入點，踐行課程育人。“春雨驚春清谷天，夏滿芒夏暑相連。秋處露秋寒霜降，冬雪雪冬小大寒。”這是對中華傳統文化二十四節氣的描述。在實習環節，授課教師結合傳統文化知識，考核學生分類知識應用于生活的能力。引導學生通過查閱網絡文字、圖片或視頻媒介，個人完成二十四節氣遇見生命綻放調查表（表1）。通過調查比較，掌握基本分類鑒別知識的同時，了解植物的生長習性、開花特點及生境，踐行美育教育，提升人文素養。蠟梅科蠟梅，花期在12月至次年2月，冬至到大寒；豆科合歡花期在6—7月，芒種到小暑；錦葵科木芙蓉花期在8—10月，木槿花期在7—10月，木樨科的桂花花期在9—10月，等等。另外，植物也代表城市的文化特征，木芙蓉是成都市花，菊花是開封市花，牡丹是洛陽市花，山茶花是重慶市花，長沙市花為杜鵑花，西安市花為石榴花，上海市花為白玉蘭，茉莉花為福州市花，等等。藍花楹綻放，藍色花海唯美迷人，但其喜暖濕畏寒霜，適宜在我國南方地區生長。通過二十四節氣遇見生命綻放的調查，學生掌握常見科屬重要識別特征及開花習性的同時，拓展了解我國重要城市的文化特征，感受祖國大好河山的魅力，增強對中華傳統文化的理解。

4" 結束語

混合教學模式通過智慧教育平臺運用于高校教學活動，讓學生更好地掌握學習主控權，立足于自身基礎，自主科學調配學習時間與方式，對高校學生的多層次個性化學習是有益的。筆者所在教學團隊根據植物學課程自身特點，探索實踐的以信息化教學工具（包括各種在線學習平臺、互動直播教學軟件和社交工具等）為載體，以學生自主學習為中心的任務驅動式模式，在植物學理論、實驗和實習各教學環節跟進學生學習全過程，根據學情反饋適時調整教學方式方法，促進了學習主體獨立思考、團隊協作和解決問題能力及良好學習習慣的培養，順利完成教學大綱任務，并取得了較好的教學效果。隨著高等教育改革和雙一流建設的不斷推進，教學團隊將繼續把握智慧教育趨勢和優勢，優化智慧課堂教學模式，建立多元化的評價考核體系，借助外部約束，提高學生自律意識，進一步提升線上線下混合式教學的效果。

參考文獻：

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