手機(jī)APP在生態(tài)學(xué)課程教學(xué)中的應(yīng)用

李鈺　李斌　蔡進(jìn)　蒲海霞　陳帥

摘 要：隨著全球氣候變化趨勢(shì)的加劇，《巴黎協(xié)定》各締約國(guó)紛紛制定了“碳中和”戰(zhàn)略，我國(guó)作為世界最大的能源消費(fèi)國(guó)和碳排放國(guó)，實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)任重道遠(yuǎn);2021年聯(lián)合國(guó)《生物多樣性公約》締約方大會(huì)第十五次會(huì)議（COP15）在昆明舉行。在當(dāng)前時(shí)代背景下，生態(tài)環(huán)境保護(hù)實(shí)踐和生態(tài)學(xué)理論研究倍受各界重視，高校生態(tài)學(xué)課程的教學(xué)也急需不斷改革創(chuàng)新。傳統(tǒng)生態(tài)學(xué)課程的教學(xué)方式比較單一化，以課堂理論教學(xué)為主，以野外調(diào)研為輔，學(xué)生的主動(dòng)認(rèn)知仍然不夠。手機(jī)APP功能的不斷完善，尤其是植物識(shí)別APP的推陳出新和不斷升級(jí)，給生態(tài)學(xué)專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)提供了新的視角和便捷的途徑，比如微信識(shí)物、花伴侶、植物智等APP。學(xué)生通過(guò)在生活中使用手機(jī)APP進(jìn)行物種的識(shí)別和生物多樣性的計(jì)算，鞏固課堂理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，促進(jìn)對(duì)生物多樣性和碳循環(huán)的直觀感受。生態(tài)學(xué)課程教學(xué)方式的改革創(chuàng)新可以培養(yǎng)出更加優(yōu)秀的專業(yè)人才，為我國(guó)的生物多樣性保護(hù)行動(dòng)提供源源不斷的智慧力量。

關(guān)鍵詞：生態(tài)學(xué) 手機(jī)APP 植物種類 教學(xué)改革

1 生態(tài)學(xué)課程教學(xué)改革背景

碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)是黨中央、國(guó)務(wù)院做出的重大戰(zhàn)略決策，是以綠色低碳發(fā)展為核心的生態(tài)文明建設(shè)，是中國(guó)人民追求更美好生活的新期待，也是中國(guó)進(jìn)入新發(fā)展階段實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展、創(chuàng)新發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)在需求。作為世界最大的能源消費(fèi)國(guó)和碳排放國(guó)，要在2060年實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)，就需要政府、企業(yè)、個(gè)人等社會(huì)各界共同參與進(jìn)來(lái)。作為人才培養(yǎng)基地的高等院校，其生態(tài)學(xué)課程的教育教學(xué)也必須與國(guó)家的碳中和發(fā)展道路緊密結(jié)合起來(lái)，因?yàn)樯鷳B(tài)學(xué)是研究生物與生物之間，生物與環(huán)境之間相互關(guān)系的一門應(yīng)用性和實(shí)踐性非常強(qiáng)的學(xué)科，是專門研究氣候變化與碳循環(huán)的學(xué)科。

生態(tài)學(xué)和生態(tài)文明關(guān)系密切，是生態(tài)文明建設(shè)的重要理論基礎(chǔ)，在構(gòu)建生態(tài)文明社會(huì)中具有不可或缺的作用。生態(tài)學(xué)屬于自然科學(xué)，生態(tài)文明則是人類社會(huì)物質(zhì)和精神的總和，屬于文化倫理形態(tài)[1]。生態(tài)學(xué)是農(nóng)林類和環(huán)境類專業(yè)的主干課程，是一門以理論與實(shí)踐相結(jié)合的學(xué)科[2]。生態(tài)學(xué)有悠久的發(fā)展歷史和廣泛的研究對(duì)象。基礎(chǔ)生態(tài)學(xué)內(nèi)容包括個(gè)體生態(tài)學(xué)、種群生態(tài)學(xué)、群落生態(tài)學(xué)、生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)，關(guān)注的目標(biāo)越來(lái)越廣泛。其中，群落生態(tài)學(xué)中的生物多樣性一節(jié)和生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)中的碳循環(huán)是重點(diǎn)內(nèi)容，因?yàn)樘贾泻蛻?zhàn)略和生物多樣性保護(hù)是在全球氣候變化和生物多樣性喪失的背景下，各個(gè)國(guó)家必須重視起來(lái)并付諸行動(dòng)。我們國(guó)家作為能源消費(fèi)大國(guó)、碳排放大國(guó)和生物多樣性大國(guó)，尤其重視生態(tài)環(huán)境保護(hù)行動(dòng)和生態(tài)學(xué)理論研究[3]。作為理論基礎(chǔ)的生態(tài)學(xué)課程也比任何時(shí)期都要被重視。為了不斷提升生態(tài)學(xué)課程教學(xué)效果和提升生態(tài)學(xué)專業(yè)學(xué)生的專業(yè)能力，生態(tài)學(xué)課程的教學(xué)改革刻不容緩。

2 生態(tài)學(xué)課程教學(xué)現(xiàn)狀

目前生態(tài)學(xué)課程的理論教學(xué)手段形式單一化，在教學(xué)過(guò)程中存在對(duì)種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)的描述較為抽象、物種難以辨認(rèn)等問(wèn)題，難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，所學(xué)習(xí)的理論知識(shí)與實(shí)踐相脫離[4]。單純的課堂理論教學(xué)方式往往信息量大、速度較快，學(xué)生存在所學(xué)知識(shí)記憶不全、對(duì)所講內(nèi)容的系統(tǒng)性把握不好等問(wèn)題，從而影響了學(xué)習(xí)的效果。教學(xué)方式以理論講授為主，如文字描述或者多媒體展示等傳統(tǒng)教學(xué)方式，知識(shí)的被動(dòng)灌輸造成學(xué)生缺乏主動(dòng)思考，仍然與中學(xué)時(shí)期的學(xué)習(xí)狀態(tài)類似，而大學(xué)生還需要培養(yǎng)的是發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、思考問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，這就要求老師必須發(fā)揮一定的啟發(fā)作用，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自發(fā)的學(xué)習(xí)活動(dòng)[5]。因此，通過(guò)理論與實(shí)踐相結(jié)合，讓學(xué)生觀察身邊的動(dòng)植物是非常便捷有效的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，可鞏固理論課所學(xué)的知識(shí)。此外，采集和制作植物標(biāo)本也是鞏固理論課知識(shí)的另一種途徑。隨著手機(jī)APP的質(zhì)量不斷提高、功能不斷豐富、應(yīng)用更加便捷，使其可作為一個(gè)較好的學(xué)習(xí)輔助工具應(yīng)用到實(shí)踐教學(xué)中去，發(fā)揮引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的作用。比如近幾年推出的微信識(shí)物功能、花伴侶、植物智等，均可以識(shí)別植物，甚至動(dòng)物的種類，這為學(xué)生主動(dòng)參與生態(tài)學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)提供了一個(gè)便捷的途徑。

3 生態(tài)學(xué)課程教學(xué)改革措施

3.1 改革措施總體介紹

手機(jī)是當(dāng)代所有大學(xué)生都具備的通訊工具，隨著手機(jī)不斷更新?lián)Q代，各種APP不斷出現(xiàn)，功能越來(lái)越全面，滿足了用戶的各類需求。其中對(duì)動(dòng)植物的識(shí)別也是熱愛(ài)大自然或者從事相關(guān)專業(yè)研究人員用到的功能，因而手機(jī)輔助教學(xué)具有較強(qiáng)的可行性和必要性[6]。目前，有眾多手機(jī)APP可用于識(shí)別動(dòng)植物種類，并且準(zhǔn)確度越來(lái)越高，如微信識(shí)物功能、花伴侶、標(biāo)本伴侶、苔蘚伴侶、曉草APP、植物智等智能識(shí)別軟件。微信是手機(jī)用戶使用最普遍的軟件之一，其中的掃描識(shí)物功能面向所有的微信用戶，使用簡(jiǎn)單快捷，基本可以識(shí)別大部分的植物種類，是比較普遍、大眾化的物種識(shí)別軟件?；ò閭H軟件是由中國(guó)科學(xué)院植物科學(xué)數(shù)據(jù)中心運(yùn)用植物數(shù)據(jù)中心的彩色照片和物種信息等數(shù)據(jù)，研發(fā)出的可識(shí)別5000余種植物的一款比較專業(yè)化的軟件。標(biāo)本伴侶、苔蘚伴侶、曉草APP、植物智等分別針對(duì)不同類群的植物進(jìn)行識(shí)別，這些軟件單獨(dú)或組合運(yùn)用足以滿足學(xué)生識(shí)別日常生活中常見(jiàn)植物種類的需求。另外，中國(guó)生物志庫(kù)（https：//species.sciencereading.cn/biology/v/biologicalIndex/122.html）、中國(guó)植物志（http：//www.iplant.cn/frps2019/）、中國(guó)國(guó)家標(biāo)本資源平臺(tái)（http：//www.nsii.org.cn/2017/home.php）、中國(guó)數(shù)字植物標(biāo)本館（https：//www.cvh.ac.cn/）、中國(guó)動(dòng)物主題數(shù)據(jù)庫(kù)（http：//zoology.especies.cn/）等網(wǎng)站有詳細(xì)的動(dòng)植物種的性狀、系統(tǒng)發(fā)育、分布地等信息可供查詢使用，這些數(shù)據(jù)資料的獲取可以為學(xué)生詳細(xì)了解身邊的動(dòng)植物提供途徑，有興趣的學(xué)生可以根據(jù)資料開(kāi)展基礎(chǔ)的科學(xué)研究，鍛煉簡(jiǎn)單的科研能力，為未來(lái)的科研學(xué)習(xí)打基礎(chǔ)。

基于以上資源，老師可以給學(xué)生布置課外作業(yè)，要求學(xué)生識(shí)別校園里的幾種植物，并描述其關(guān)鍵信息，并在課堂上向大家展示，然后學(xué)生之間互相打分，作為一項(xiàng)平時(shí)成績(jī)。這樣既可以督促學(xué)生用心去觀察身邊的動(dòng)植物，還可以通過(guò)互相之間的分享，讓每個(gè)人認(rèn)識(shí)常見(jiàn)的動(dòng)植物種類，建立起對(duì)生物多樣性的主觀印象。另外，學(xué)生學(xué)習(xí)完生物多樣性一節(jié)內(nèi)容后，可以識(shí)別校園的動(dòng)植物種類，記錄每個(gè)物種的數(shù)量，計(jì)算校園內(nèi)或某個(gè)區(qū)域內(nèi)的各種生物多樣性指數(shù)，并查閱當(dāng)?shù)氐纳锒鄻有再Y料，對(duì)比生物多樣性的大小，可以作為校園綠化的數(shù)據(jù)支持，從而達(dá)到自主學(xué)習(xí)目的，也讓學(xué)生獨(dú)立完成一個(gè)解決問(wèn)題的過(guò)程，達(dá)到理論到實(shí)踐、實(shí)踐反哺于理論的效果。

3.2 教學(xué)改革實(shí)踐方法

生態(tài)學(xué)課程課堂教學(xué)講授到種群和生物多樣性內(nèi)容時(shí)，老師課前提早給學(xué)生布置在校園內(nèi)選擇感興趣的動(dòng)植物并拍攝、識(shí)別的作業(yè)，即用各種手機(jī)APP進(jìn)行物種識(shí)別，對(duì)比不同APP的識(shí)別結(jié)果，以比較不同APP識(shí)別動(dòng)植物結(jié)果的可靠性，給學(xué)生充足的時(shí)間完成作業(yè)。學(xué)生收到老師布置的作業(yè)，在課余時(shí)間尋找自己感興趣的動(dòng)植物，用各種手機(jī)APP進(jìn)行識(shí)別并拍攝照片，然后在網(wǎng)站上查詢物種的詳細(xì)信息，用 Word 文件形式整理信息，并附上所拍攝的照片及拍攝時(shí)間、地點(diǎn)和作者。老師課堂上講授完種群和生物多樣性部分的理論知識(shí)后，學(xué)生展示自己的作業(yè)成果，向大家做講解，通過(guò)互相打分，作為此次作業(yè)的分?jǐn)?shù)，并向老師提交自己的電子版作業(yè)。

生態(tài)學(xué)理論課程教學(xué)時(shí)長(zhǎng)為一個(gè)學(xué)期，持續(xù)四個(gè)月，在這期間植物會(huì)經(jīng)歷不同的生活史階段，其物候期會(huì)發(fā)生變化，植物外在形態(tài)也截然不同，老師可以讓學(xué)生每隔半個(gè)月或者一個(gè)月時(shí)間拍攝同一種植物的照片，按照時(shí)間順序整理并進(jìn)行對(duì)比，觀察植物特征的變化，學(xué)生可以切身、直觀地感受植物生長(zhǎng)過(guò)程的變化[7]。另外，讓學(xué)生觀察動(dòng)植物種所在地的環(huán)境條件，了解其對(duì)環(huán)境的適應(yīng)特征，回憶實(shí)際中動(dòng)植物的表現(xiàn)與課堂所學(xué)知識(shí)中的哪些知識(shí)相關(guān)。從而熟悉和加深對(duì)動(dòng)植物的習(xí)性和生物學(xué)特性的理解，實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)的全面、深入理解與掌握。

需要注意的是，拍攝動(dòng)植物照片與普通照片的拍攝方法存在差異，老師可以提醒學(xué)生提前自學(xué)或者向?qū)I(yè)人士請(qǐng)教拍攝動(dòng)植物照片的方法，從而拍出更加專業(yè)、有價(jià)值的照片，不僅在課堂上可以向大家展示、分享，還可以整理成冊(cè)，用于動(dòng)植物圖庫(kù)的建設(shè)，甚至用于科學(xué)研究。在用手機(jī)拍攝動(dòng)植物生態(tài)學(xué)照片過(guò)程中，存在一些問(wèn)題值得關(guān)注?？赡懿煌氖謾C(jī)APP對(duì)同一個(gè)動(dòng)植物種的識(shí)別結(jié)果不同，這種情況可以對(duì)動(dòng)植物拍照然后由老師判斷其種類，進(jìn)而可以對(duì)比出不同APP之間的準(zhǔn)確性，之后可以向APP反映識(shí)別錯(cuò)誤的結(jié)果，以促進(jìn)其進(jìn)一步優(yōu)化、更新。此外，在拍攝并識(shí)別動(dòng)植物種時(shí)需要提醒學(xué)生注意對(duì)有毒或易引發(fā)過(guò)敏的動(dòng)植物種的防范，對(duì)這類動(dòng)植物種，應(yīng)避免用手直接觸碰[8]。

4 教學(xué)改革的優(yōu)勢(shì)

與傳統(tǒng)的生態(tài)學(xué)課程教學(xué)方式相比，通過(guò)手機(jī)APP識(shí)別日常生活中不認(rèn)識(shí)的動(dòng)植物，能夠促進(jìn)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握與實(shí)踐應(yīng)用，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情，提升學(xué)生思考問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的基礎(chǔ)科研能力，具有多方面的教學(xué)優(yōu)勢(shì)。另外，手機(jī)是學(xué)生必備的通訊工具，隨時(shí)隨身攜帶，識(shí)別動(dòng)植物種快捷、高效，而各種專業(yè)資源網(wǎng)站公開(kāi)、免費(fèi)，可以查詢到詳細(xì)的動(dòng)植物種的信息，有助于加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，拓展專業(yè)知識(shí)，提升綜合素質(zhì)。

4.1 提升學(xué)生理論知識(shí)掌握水平

雖然在課堂教學(xué)過(guò)程中，老師會(huì)向?qū)W生展示一些動(dòng)植物種的圖片，但是圖片與實(shí)際的動(dòng)植物在顏色與大小上往往有差異，尤其是植物花的味道是其一個(gè)重要的性狀，但是課堂上無(wú)法展示[9]。對(duì)動(dòng)植物進(jìn)行拍照并用手機(jī)APP識(shí)別，可以進(jìn)行近距離、多方位、多生活史階段的全面觀察，有利于為學(xué)生提供直觀、感性的認(rèn)識(shí)，提高學(xué)生對(duì)動(dòng)植物種類的識(shí)別能力。與野外考察等傳統(tǒng)實(shí)踐方式相比，尋找并識(shí)別日常生活中的動(dòng)植物種對(duì)時(shí)間、環(huán)境和地點(diǎn)的要求較少，操作簡(jiǎn)單、耗時(shí)較少，具有較高的可行性和靈活度，對(duì)學(xué)生和教師雙方而言均為極其便捷的教學(xué)形式。

4.2 提高學(xué)生學(xué)習(xí)主觀能動(dòng)性

由于時(shí)間限制和疫情的影響，組織學(xué)生開(kāi)展生態(tài)學(xué)野外實(shí)習(xí)工作比較困難，而生態(tài)學(xué)課程又是一門與現(xiàn)實(shí)中大自然緊密聯(lián)系的課程，純理論學(xué)習(xí)枯燥且脫離實(shí)際，達(dá)不到很好的教學(xué)效果。在這一背景下，學(xué)生通過(guò)自己發(fā)現(xiàn)動(dòng)植物，利用手機(jī)APP進(jìn)行物種識(shí)別，查詢動(dòng)植物種的詳細(xì)資料，在課堂上匯報(bào)、分享和討論，通過(guò)互相評(píng)分得出成績(jī)，無(wú)疑是一種很好的理論聯(lián)系實(shí)際的方式，能較大提高學(xué)生對(duì)動(dòng)植物種的熟悉程度及識(shí)別能力。這種學(xué)習(xí)方式可以使學(xué)生能主動(dòng)參與到學(xué)習(xí)過(guò)程中，并獲得直觀體驗(yàn)，激發(fā)科學(xué)研究的靈感和興趣，從而充分發(fā)揮學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的主觀能動(dòng)性[10]。

4.3 豐富教學(xué)內(nèi)容，開(kāi)拓學(xué)生視野

教材的更新速度較慢，近年的科學(xué)研究結(jié)果不能在其中得到充分體現(xiàn)，導(dǎo)致學(xué)生所學(xué)知識(shí)仍然是多年前的研究結(jié)果，學(xué)習(xí)內(nèi)容單調(diào)且滯后。學(xué)生利用互聯(lián)網(wǎng)瀏覽相關(guān)的專業(yè)網(wǎng)站，可以及時(shí)了解科學(xué)研究動(dòng)態(tài)，拓寬專業(yè)視野。在信息時(shí)代，教學(xué)的目的已經(jīng)不再是簡(jiǎn)單地給學(xué)生講授教材上的內(nèi)容，更重要的是如何教會(huì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，掌握學(xué)習(xí)的主動(dòng)權(quán)，養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣，實(shí)現(xiàn)自我發(fā)展。

5 結(jié)語(yǔ)

在國(guó)家實(shí)施“碳中和”戰(zhàn)略的時(shí)代背景下，作為講授生物多樣性和碳循環(huán)的課程，生態(tài)學(xué)課程教學(xué)的重要性進(jìn)一步凸顯。生態(tài)學(xué)是一門內(nèi)容非常豐富的課程，理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)必須緊密結(jié)合。在傳統(tǒng)課堂教學(xué)的基礎(chǔ)上，結(jié)合手機(jī)APP，讓學(xué)生對(duì)日常生活中的動(dòng)植物進(jìn)行拍攝并識(shí)別，查詢物種詳細(xì)資料，在課堂進(jìn)行匯報(bào)、分享和交流，可以提升學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握水平、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)和科研興趣，提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，為疫情時(shí)期的野外實(shí)踐提供了新的途徑，是一種極具優(yōu)勢(shì)的新型教學(xué)方式。

資助項(xiàng)目：重慶工商大學(xué)教育教改研究項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)：212049。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李紅琴. 生態(tài)文明背景下的高等師范院校生態(tài)學(xué)的教學(xué)改革. 科技視界， 2021（09）： 23-24.

[2] 鄒繼穎，劉輝，董春欣，陳立波，沈士彬，翦英紅，孫艷，李萬(wàn)海. 新工科視閾下環(huán)境科學(xué)專業(yè)課教學(xué)融合課程思政的改革與實(shí)踐——以《生態(tài)學(xué)》為例. 吉林化工學(xué)院學(xué)報(bào)， 2021， 38（06）： 10-13.

[3] 郭得鋒，楊鳳葉，胡衛(wèi)星. 碳中和背景下能動(dòng)專業(yè)的教學(xué)改革. 決策探索（中）， 2020， 12： 95.

[4] 艾尼瓦爾·吐米爾，袁禎燕，吳衛(wèi). 生物科學(xué)專業(yè)生態(tài)學(xué)實(shí)踐教學(xué)體系的改革與探索. 吉林省教育學(xué)院學(xué)報(bào)， 2021， 37（07）： 105-108.

[5] 孫丙華.生態(tài)學(xué)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)實(shí)踐教學(xué)體系研究. 南寧師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）， 2021， 38（02）： 166-170.

[6] 李霞. 淺談手機(jī)APP在《機(jī)械制造基礎(chǔ)》課堂教學(xué)中的應(yīng)用. 內(nèi)燃機(jī)與配件， 2021， 19： 243-244.

[7] 李超越，劉韓天，林濤，繆展鵬，瑪青. 浙江省山茱萸花序發(fā)育及花芽分化物候期的觀察研究. 農(nóng)村經(jīng)濟(jì)與科技， 2021， 32（14）： 47-49.

[8] 閆路娜. 野外實(shí)習(xí)應(yīng)警惕植物“殺手”.生物學(xué)通報(bào)， 2012， 47（04）： 4-6.

[9] 孫緣緣，曹夕佳，紀(jì)雯涓，顧亭亭，李詩(shī)雨，何祝清. 手機(jī)拍攝昆蟲(chóng)生態(tài)照片在昆蟲(chóng)學(xué)教學(xué)改革中的應(yīng)用. 高校生物學(xué)教學(xué)研究， 2021， 11（02）： 32-36.

[10] 劉春揚(yáng)，柯采茶，劉云路. 基于手機(jī)輔助教學(xué)的混合式教學(xué)模式在公共基礎(chǔ)課的研究與實(shí)踐——以醫(yī)用高等數(shù)學(xué)課程為例. 大學(xué)， 2021（31）： 73-75.