高等農(nóng)業(yè)院校植物學(xué)信息化教學(xué)模式的創(chuàng)新與實(shí)踐
——以沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)為例

邵美妮，曲波，苗青，李楠，范海延，崔娜，劉明超

（沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)，遼寧沈陽(yáng) 110866）

近年來，教育部連續(xù)印發(fā)多項(xiàng)關(guān)于教育與信息化深度融合的文件，如《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011—2020年）》，倡導(dǎo)信息技術(shù)應(yīng)與教育、教學(xué)全面深度融合[1]；《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》明確指出“持續(xù)推動(dòng)信息技術(shù)與教育深度融合，促進(jìn)兩個(gè)方面水平提高，促進(jìn)教育信息化從融合應(yīng)用向創(chuàng)新發(fā)展的高階演進(jìn)，信息技術(shù)和智能技術(shù)深度融入教育全過程，推動(dòng)改進(jìn)教學(xué)、優(yōu)化管理、提升績(jī)效”[2]；《中國(guó)教育現(xiàn)代化2035》指出“統(tǒng)籌建設(shè)一體化智能化教學(xué)、管理與服務(wù)平臺(tái)”“創(chuàng)新教育服務(wù)業(yè)態(tài)，建立數(shù)字教育資源共建共享機(jī)制”[3]。運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)，構(gòu)建優(yōu)質(zhì)高效教學(xué)資源，優(yōu)化教育過程，培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)，促進(jìn)教育現(xiàn)代化進(jìn)程，成為本科教學(xué)的必然趨勢(shì)[4]。

沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)于1952年建校之初即開設(shè)植物學(xué)課程，每年有24個(gè)專業(yè)、超過1 500名學(xué)生選課，是農(nóng)學(xué)、園藝、植保、生物、林學(xué)等專業(yè)的基礎(chǔ)課程，具有體系完整、內(nèi)容豐富和實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)[5]。近年來現(xiàn)代信息技術(shù)在教師和學(xué)生中的廣泛應(yīng)用已經(jīng)成為常態(tài)。植物學(xué)相關(guān)課程包括理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)和分類實(shí)習(xí)等，主要授課對(duì)象為大一新生。為了使學(xué)生認(rèn)識(shí)自然界中植物的多樣性，了解每種植物的生活環(huán)境，使植物學(xué)抽象的原理具體化，在教學(xué)過程中，深入分析大學(xué)生學(xué)習(xí)現(xiàn)狀，結(jié)合植物學(xué)科的課程特點(diǎn)，遵循“技術(shù)設(shè)計(jì)為教學(xué)設(shè)計(jì)服務(wù)”的原則，堅(jiān)持“能實(shí)不虛，以虛補(bǔ)實(shí)”的建設(shè)思路，構(gòu)建適合高等農(nóng)業(yè)院校的植物學(xué)科“三結(jié)合一體系”的教學(xué)模式。

1 現(xiàn)代信息技術(shù)與植物學(xué)科本科教學(xué)融合方面存在不足

1.1 傳統(tǒng)植物學(xué)教學(xué)模式仍然占據(jù)主要地位，教學(xué)理念亟待改變

目前，雖然多數(shù)教師在植物學(xué)教學(xué)過程中應(yīng)用了現(xiàn)代信息技術(shù)，但采用的仍然是傳統(tǒng)的“以教師為中心”的課堂教學(xué)模式，并沒有改變傳統(tǒng)教學(xué)的本質(zhì)。在傳統(tǒng)教學(xué)理念的影響下，部分教師對(duì)新型信息技術(shù)重視不足；也有部分教師沒有真正掌握新的教學(xué)理念，盡管在教學(xué)中使用了現(xiàn)代信息技術(shù)，但是沒有充分發(fā)揮其作用[6]。

1.2 重理論、輕實(shí)踐，實(shí)驗(yàn)過程多驗(yàn)證性，缺乏創(chuàng)新

植物學(xué)科是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，實(shí)體教學(xué)中存在“做不了、做不好、做不全、排不進(jìn)”等多重問題。比如在多年的野外教學(xué)實(shí)習(xí)中遇到了很多困難：植物生長(zhǎng)受季節(jié)的影響比較大，野外實(shí)習(xí)會(huì)遇到惡劣天氣，學(xué)生安全性存在隱患等，實(shí)踐教學(xué)停滯不前。同時(shí)植物學(xué)課程的特殊性，如植物組織系統(tǒng)空間分布、連接方式不易觀察、單次看的顯微切片不能表達(dá)完整的生長(zhǎng)過程等，通過幾次驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)不能有效加深學(xué)生對(duì)植物學(xué)知識(shí)的理解，亟須通過現(xiàn)代信息技術(shù)手段的應(yīng)用滿足教學(xué)要求[7]。

1.3 開展課程資源建設(shè)，但缺乏有效的推廣

近幾年，我校植物學(xué)科在課程建設(shè)方面也有良好的表現(xiàn)，《植物學(xué)》課程2001年被評(píng)為遼寧省普通高等學(xué)校省級(jí)優(yōu)秀課程，2007年評(píng)為遼寧省精品課，2015年評(píng)為遼寧省精品資源共享課，2020年被評(píng)為遼寧省線上線下混合式一流課程；植物學(xué)實(shí)驗(yàn)2020年被評(píng)為遼寧省虛擬仿真一流課程。但是由于缺乏統(tǒng)一的頂層設(shè)計(jì)和有效的應(yīng)用推廣措施，導(dǎo)致在線課程資源使用人數(shù)少的情況依舊存在，如植物學(xué)跨校修讀每學(xué)期人數(shù)不足100。教師和學(xué)生不能充分利用在線學(xué)習(xí)平臺(tái)開展教學(xué)活動(dòng)，一方面造成了在線課程資源的浪費(fèi)，另一方面沒有充分發(fā)揮在線課程資源對(duì)課堂教學(xué)的補(bǔ)充作用。

2 現(xiàn)代信息技術(shù)與植物學(xué)科“三結(jié)合一體系”的教學(xué)模式的構(gòu)建與實(shí)踐

經(jīng)過多年的課程建設(shè)，植物學(xué)課程充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)，通過采取線上與線下相結(jié)合、虛擬與現(xiàn)實(shí)相結(jié)合、理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)模式，形成一套理論、實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)立體交叉的植物學(xué)科教學(xué)體系，共享優(yōu)質(zhì)資源，變革學(xué)習(xí)方式，推進(jìn)現(xiàn)代信息技術(shù)與本科教學(xué)深度融合，促進(jìn)了植物學(xué)科教學(xué)組織模式和教學(xué)模式的創(chuàng)新，構(gòu)建了適合高等農(nóng)業(yè)院校的植物學(xué)科“三結(jié)合一體系”的教學(xué)模式。

2.1 線上和線下相結(jié)合

植物學(xué)理論課程采用線上、線下混合式教學(xué)模式，包含課堂講授、在線學(xué)習(xí)、在線測(cè)試、翻轉(zhuǎn)課堂、小組討論、師生互動(dòng)6個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，突出學(xué)生的主體地位[8，9]。理論部分40學(xué)時(shí)，內(nèi)容包括植物細(xì)胞和組織形態(tài)，植物營(yíng)養(yǎng)器官（根、莖和葉）解剖結(jié)構(gòu)、植物的繁殖器官（花、果實(shí)和種子）、植物的基本類群等。線上課堂除了講解教學(xué)內(nèi)容，還可以在平臺(tái)設(shè)置評(píng)論區(qū)，師生互動(dòng)；線下采取翻轉(zhuǎn)課堂、主題討論等教學(xué)活動(dòng)總結(jié)教學(xué)重難點(diǎn)，課后通過QQ群個(gè)別化指導(dǎo)答疑。注重強(qiáng)化第一課堂主陣地作用，課程中融入教書育人案例，激發(fā)學(xué)生熱愛農(nóng)業(yè)、學(xué)習(xí)農(nóng)業(yè)、從事農(nóng)業(yè)工作的志向。

2.2 理論與實(shí)踐相結(jié)合

基于微信小程序的植物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)輔助系統(tǒng)有助于鞏固植物學(xué)課程的理論知識(shí)。實(shí)驗(yàn)部分32學(xué)時(shí)，內(nèi)容包括顯微鏡的使用、植物制片技術(shù)、植物繪圖等，通過課前講解、演示實(shí)驗(yàn)過程、指導(dǎo)學(xué)生操作等環(huán)節(jié)完成。學(xué)生可以反復(fù)觀看視頻，加深對(duì)知識(shí)的理解，真正達(dá)到“做中學(xué)，做中教”。

2.3 虛擬與現(xiàn)實(shí)相結(jié)合

基于虛擬實(shí)景的植物分類學(xué)實(shí)習(xí)教學(xué)系統(tǒng)有助于增強(qiáng)學(xué)生對(duì)植物學(xué)知識(shí)的感性認(rèn)識(shí)[10]。實(shí)踐部分有8學(xué)時(shí)，內(nèi)容包括常見植物種類識(shí)別以及植物形態(tài)結(jié)構(gòu)與環(huán)境的適應(yīng)。實(shí)習(xí)前學(xué)生通過系統(tǒng)熟悉實(shí)習(xí)路線。系統(tǒng)內(nèi)教學(xué)內(nèi)容資源豐富，植物分類介紹界面詳細(xì)展示植物的各部分形態(tài)，并且對(duì)植物的應(yīng)用做了說明，每一個(gè)植物介紹都配有語(yǔ)音講解，增強(qiáng)虛擬系統(tǒng)的沉浸感。課程組在開發(fā)虛擬教學(xué)系統(tǒng)的同時(shí)，通過懸掛樹木銘牌，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)所有木本植物進(jìn)行了身份識(shí)別，通過掃二維碼可實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地現(xiàn)場(chǎng)自主學(xué)習(xí)，真正達(dá)到虛實(shí)結(jié)合。

3 現(xiàn)代信息技術(shù)應(yīng)用于植物學(xué)科教學(xué)中的實(shí)施成效

3.1 重視課程資源建設(shè)，提升師生信息素養(yǎng)

3.1.1 重視教材建設(shè)，編寫符合信息化教學(xué)的新形態(tài)教材

課程組自編《植物學(xué)》《植物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)》《高等植物分類學(xué)野外實(shí)習(xí)指導(dǎo)》等集理論、實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)為一體的配套教材，將信息化技術(shù)貫穿于課程中，改變教師面面俱到的講授模式，增強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。

3.1.2 豐富課內(nèi)教學(xué)資源和課外擴(kuò)充性資料

為適應(yīng)現(xiàn)代化教學(xué)的需求，課題組不斷豐富線上教學(xué)PPT課件、教案和講稿、教學(xué)視頻、糾錯(cuò)視頻等；拓展課外資源如植物圖片庫(kù)、視頻庫(kù)等；學(xué)生課后利用《基于虛擬實(shí)景的植物學(xué)分類實(shí)習(xí)教學(xué)系統(tǒng)》《基于微信小程序的植物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)輔助系統(tǒng)》自主學(xué)習(xí)，拓展知識(shí)面。

3.1.3 重視實(shí)踐教學(xué)，虛實(shí)結(jié)合，促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)

課程組利用多年實(shí)習(xí)經(jīng)驗(yàn)研發(fā)了基于虛擬實(shí)景的植物學(xué)分類實(shí)習(xí)的教學(xué)輔助系統(tǒng)，并對(duì)校園所有木本植物進(jìn)行了二維碼身份識(shí)別，充分體現(xiàn)現(xiàn)實(shí)-虛擬-現(xiàn)實(shí)資源互補(bǔ)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，最大限度地利用現(xiàn)代信息技術(shù)彌補(bǔ)野外實(shí)習(xí)的不足。應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)，改進(jìn)實(shí)習(xí)教學(xué)方法，豐富教學(xué)手段，調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，真正體現(xiàn)了實(shí)習(xí)這一教學(xué)環(huán)節(jié)的重要作用。

3.2 搭建網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，促進(jìn)教學(xué)資源共享

3.2.1 建立沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)植物標(biāo)本的電子信息檔案

參加科技部國(guó)家科技基礎(chǔ)條件平臺(tái)項(xiàng)目“國(guó)家標(biāo)本資源共享平臺(tái)植物子平臺(tái)”，目前已完成了2萬(wàn)多份標(biāo)本的收集、鑒定、拍攝、編輯工作。

3.2.2 2018年加入全國(guó)高校植物網(wǎng)聯(lián)盟，建立沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)植物校園網(wǎng)

承擔(dān)“沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)校園植物網(wǎng)的構(gòu)建和人才培養(yǎng)”項(xiàng)目，組建沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)仙客來植物社團(tuán)，推動(dòng)植物知識(shí)的科普宣傳。

3.2.3 加強(qiáng)跨校合作交流

借助遼寧省植物學(xué)資源共享平臺(tái)，與省內(nèi)3所高校合作跨校修讀學(xué)分；2018年獲批遼寧省資源建設(shè)與共享項(xiàng)目1項(xiàng)，2019年《基于虛擬實(shí)景的植物學(xué)分類實(shí)習(xí)教學(xué)項(xiàng)目》被推薦為遼寧省虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目。

4 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過多年的建設(shè)與實(shí)踐，植物學(xué)科已經(jīng)構(gòu)建一套適合高等農(nóng)業(yè)院校的信息化的理論、實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)立體交叉的植物學(xué)科教學(xué)體系。線上線下混合式理論教學(xué)、理論與實(shí)踐相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)、虛擬與現(xiàn)實(shí)相結(jié)合的實(shí)踐教學(xué)，拓展了國(guó)內(nèi)生物學(xué)教學(xué)模式的新思路。

我們將繼續(xù)深入推動(dòng)現(xiàn)代信息技術(shù)與植物學(xué)教學(xué)深度融合，在以后的工作中重點(diǎn)以實(shí)際應(yīng)用為導(dǎo)向，加強(qiáng)頂層規(guī)劃設(shè)計(jì)，提升師生信息素養(yǎng)，推進(jìn)植物學(xué)信息化教學(xué)，進(jìn)一步提高高校教學(xué)水平和人才培養(yǎng)質(zhì)量。