刘 欢，方强恩，曹文侠，赵桂琴

（甘肃农业大学草业学院/ 草业生态系统教育部重点实验室/ 中美草地畜牧业可持续发展研究中心，甘肃兰州 730070）

“植物分类学”是高等农林院校开设的一门实践性很强的核心课程，实验教学更是许多专业提高学生理论理解和实践能力的重要环节[1]。与理论教学不同，实验教学强调学生的动手能力和创新能力，同时需要完善的实验室、仪器设备、实验材料、实践教学基地等硬件设施，通过单一的“数字化慕课”或网络实验教学形式难以实现[2]，而传统的“植物分类学实验”教学也存在一定局限性，植物实验材料多样性低，且受季节、地域、植物器官生长的渐次性和周期性等多因素的限制。因此，从“植物分类学实验”课程可持续发展的角度看，信息技术与教育教学活动的恰当融合势在必行。为此，对甘肃农业大学草业科学专业“植物分类学实验”课程“线上+线下”混合式教学模式的构建进行分析探索，通过对“植物分类学实验”教学的重点知识与技能的知识点进行“数字化”、“碎片化”整理，构建与慕课、微课、翻转课堂等教学新方法相配套的在线实验教学平台、实验教学内容体系、考核体系，形成“传统课堂+数字化网络+综合实践”的多元互动教学方式，使教学资源向灵活的时空性、生态性发展，激发学生自主学习的兴趣并有效地提高教学效果。

1 “植物分类学实验”课程教学模式现状

随着国家“山水林田湖草”一体化的进程，草牧业的生态、经济价值体现日益明显，任继周等[3]曾经指出“一旦失去了认识植物的能力，无异斩断了饲用植物的命脉”。可见，草牧业的发展需要更多具备植物分类学知识的实践应用型专业人才。甘肃农业大学“植物分类学实验”作为一门专业基础课程单独开设，教学目标要求学生接触大量的标本及新鲜的植物材料，结合植物及各器官图片，通过理论联系实际更具体地辨识常见植物的科、属，掌握植物根、茎、叶、花、果等形态特征，进一步加深对书本上理论知识和重难点的理解；同时，实验课程帮助学生训练植物形态解剖、植物标本的制作及鉴定、植物识别等基本实验技能及方法，培养其科研思维与创新能力，进一步提升综合素质。

在数字化教学方式还未蓬勃发展前，我国各高校的教学方式多为以教师、书本或课件为中心的传统课堂教学模式，实验课也常常是理论课后的辅助验证式教学，存在授课及考核方式单一、教材创新度不够、实验教学场地和环境局限等问题。课堂上观察的植物腊叶标本，由于长时间保存，很多失去了植物的明显鉴定特征；尽管指导老师授课课件中有丰富、精美的图片素材，也有带领学生认识校园植物的实践教学环节，但教学材料的完善度仍然受季节、植物分布等“时空”条件的限制；另外，由于“植物分类学”内容繁杂、概念抽象，学生被动接受面对面的垂直“灌输式”内容，很难将繁多的植物种类和形态特征知识要点与野外的植物物种多样性联系起来，获得的分类学知识难以内化成知识体系和自身技能，这种单一的模式难以激发学生自主学习的兴趣，也不利于培养学生分析、解决问题和创新能力。为此，笔者所在教学团队逐渐开展网络在线教学平台的建设、微课视频及慕课等数字化资源的搜集、过程化考核方式的改革等新教学模式的构建与探索。

2 “植物分类学实验”课程数字化与传统课堂混合教学模式的构建

2.1 “植物分类学实验”教学内容的数字化与碎片化

“植物分类学实验”的终极目标是培养学生自主完成植物资源调查与物种鉴别的能力，围绕此教学目标，结合“互联网+”在“植物分类学实验”教学模式的有机融入，应对“植物分类学实验”教学内容进行“数字化”与“模块化”，甚至“碎片化”的重新编排。课程设置7个大实验，17个重点知识模块，共计32学时(表1)。其中教学方式以教师的室外实践指导为主，实验室引导学生动手为辅，穿插线上教学任务的布置，其余几次不占学时的实验以课外兴趣小组的形式开展，后续还将辅助一周的野外教学实习加深学生对理论、实验内容的实践应用。数字化与传统课堂混合教学模式在实验模块的设计上也实现了基础及综合技能、探究及验证性研究等不同类型、不同层次的搭配，优化了以验证性实验为主的传统实验教学，激发学生的学习兴趣。

表1 “植物分类学实验”教学内容及模块类型Table 1 Teaching content and module types in the “Plant Taxonomy Experiment”course

根据教学内容将相关教学模块和知识点制作成“数字虚拟标本库、微课视频、慕课等”数字化资源，教师会针对知识重点提前录制清晰的微课视频，并将这些资源加载至学校“植物分类学实验”课程在线教学平台，或利用微信公众号等网络平台进行推送，让学生利用PC、平板、智能手机等网络终端设备，通过“植物分类学”在线实验教学平台进行观摩和学习，完成对课前知识点的预习和对课后重点难点的复习，这既解决了植物生长季节性与课程安排时效性的矛盾，也使学生在实验室开展“植物解剖操作”时不再迷茫，实现了实验教学“时空”范围的灵活延伸。

2.2 使用慕课、APP及其他信息平台开展“翻转课堂”式实验教学

翻转课堂译自“Inverted Classroom”，意为颠倒调整课堂内外的时间，由学生主动把控主要教学环节[4-5]。慕课(MOOC)是一种“以学生为中心”开展翻转课堂的有效学习方式，学生可以在课前使用慕课自主预习和小测试，提前了解教学内容的重点、难点，使学生有针对性、灵活地复习和预习，加深学生对课程知识体系的理解记忆[6]。此外，实践教学中还能够恰当地运用App辅助教学，如“花伴侣”和“形色”这几款植物科研单位联合科技公司开发的优秀的植物识别App软件，可以帮助学生鉴定识别植物，识别植物种类在4000～11000种。App识别精度约为80%[7]，虽不能替代教师的作用，但恰当运用则能使教学内容直观易懂。因此，使用慕课、网络直播、APP及其他信息平台开展“翻转课堂”式“植物分类学实验”教学可以帮助学生从单纯的知识型学习转变成为知识、能力和技能等多元化的学习，使教学效果反馈直接，信息互动迅速便捷，更能提高学生的学习兴趣和实验的教学效果；同时还可提高教学时空性，摆脱教育资源和地域的限制，在缺少应急预案和教学资源的情况下，可及时满足教学需求。

例如在被子植物形态学分类基础知识的观察、描述与解剖等实验教学中，或是在识别蔷薇科、十字花科、禾本科、木犀科等园林常见科、属、种时，要求学生提前观看相关内容的慕课，或由教师在在线平台或微信推送相关视频，进行预习；学生分组走入户外(公园、校园、植物园)，对某一科植物叶片、花部、果实标本及实物进行观察及解剖，并根据调查结果提交实验报告或叶片贴画作品；也可利用App辅助教学软件及已掌握知识，拍摄植物照片，分类和鉴定植物，翻转课堂上分组讨论、交流，由教师在实验室中通过对已有植物标本的归类和观察，进行详细讲解和错误修正，最后带领学生在实践现场识别，加深印象。学生在自然界中，轻松愉快地完成对植物形态结构组成“细微”特征的观察，既提升了学习兴趣、科研素养和创新意识，也加深了学生对植物形态特征描述术语异同性的理解和掌握。

2.3 “植物分类学实验”THEOL在线教学平台的构建

网络课程的建设是推进高校教育教学改革的必要手段，甘肃农业大学不断推进各课程的THEOL网络在线教育综合平台建设，“植物分类学实验”课程也在其中。教师通过“甘肃农业大学在线教育综合平台”发布学习资料、布置学习任务、进行小测验，并通过平台或QQ、微信学习群开展在线互动教学。在线教学平台的建设与更新包括上传实验教学大纲、单元教学重点PPT、文档、图像、视频、教学任务导图等基本资料；教师录制实验教学微视频，并实时推送至在线交流教学平台；建立校园植物、天祝高山草原站野生植物及西北常见草类植物图片识别库，同传实验安排及方案、实验报告、实习作品及植物名录、教师指导记录等；扩展诸如植物纪录片、科普视频、慕课网址等丰富有趣的课外资源。

依托THEOL 网络在线教育平台，辅以网络直播、慕课和课外信息数据库的应用，突出引导式教学方式，结合传统实验课堂和室外实践基地的综合式教学，“植物分类学实验”数字化与传统课堂混合教学模式展示出多方位、多元化的特点(图1)。在线平台教师端主要有教学管理和课程建设2个端口，教学管理中包括教师信息、课程通知、选课学生管理(学生学习次数和学习时长的统计、学生成绩)、任课教师管理、邮件答疑(接受学生的邮件，并在线答疑)；课程建设端口则为学生学习的主要内容，包括课程基本信息、单元学习，每一单元模块下有单元导学(课程单元重点预览、微课视频)、单元作业、学习资源(慕课资源、试题库、课外资源)、答疑讨论和单元活动(在线测试、课程问卷)等几部分。同时，学生可以借助网络平台，对教学情况进行互动与反馈、评价，以便教师及时了解学生学习动态和修正教学方法。

图1 “植物分类学实验”数字化与传统课堂混合教学流程图Figure1 Flow chart for mixed digitization and traditional classroom teaching used in the “Plant Taxonomy Experiment”course

2.4 “植物分类学实验”混合教学模式考核评价指标体系的重构

依据“植物分类学实验”教学大纲，结合线上教学平台，将“植物分类学实验”考核评价指标体系进一步细化，分为5个模块进行过程化考核(表2)，力求全面评价学生对知识和技能的掌握及综合能力。这5个模块的考核目标各有侧重，如线上表现可以通过已搭建的网络教育在线平台考核学生的课前预习、线上讨论、线上测验和作业完成情况，反映学生自主学习能力及对知识巩固的程度；出勤次数也由线上和线下出勤综合考评学生的纪律、规则遵守和实验态度；综合实践则通过学生对常见植物和标本的识别，以及对校园植物调查报告和幻灯汇报情况，综合考察学生识别和描述植物的能力、资源调查及报告撰写能力，此部分内容尤为重要，占到考核成绩的30%；团队活动模块则是通过学生分组完成标本采集和制作，以及翻转课堂小组讨论及PPT 汇报的成绩评定学生的标本制作技能及团队协作能力；基础实验通过考核学生在实验课堂使用实验器械的规范性，完成各科植物检索表的制作及植物解剖结构的绘图质量，以及随堂问答植物基本形态特征及术语等情况，检验学生在解剖镜的使用、应用和编制检索表、使用规范的形态术语描述植物等分类基础实验技能方面的掌握程度。实践证明，该综合评价体系能够较为准确、全面客观地反映学生的实验技能、实验态度、知识掌握程度，并使学生在轻松的学习过程中完成实验考核。

表2 “植物分类学实验”教学过程化考核综合评价体系Table 2 Comprehensive evaluation system for the “Plant Taxonomy Experiment”teaching process

2.5 “植物分类学实验”混合教学模式教学效果

为全面评价“植物分类学实验”课程混合教学模式的效果，从“植物分类学实验”混合教学与单一线下传统教学共同关注的3个主要教学目标出发，分别以2020和2017年度本校草业科学专业学生(人数相当)学习该课程综合表现为参考依据进行探讨(表3)。从成绩来看，混合教学下学生期末笔试成绩稍低，究其原因发现极个别学生对线上学习的自主性及重视性不够，导致对基础理论知识的掌握不够牢固，使年级平均成绩降低，而实际上，混合教学下70～90分的学生人数及成绩均稍高于传统教学；且混合教学过程化考核的综合成绩大幅度高于传统教学，说明学生对各项实践技能的掌握有明显提高。学生通过混合教学完成的植物调查报告中突显了其自主学习及设计实验的能力及写作、总结、幻灯制作等综合能力的提高；多数学生能够轻松识别60个以上的常见植物，并能制作精美的植物标本；此外，学生对植物解剖结构绘图及植物检索表使用等植物分类学知识与技能均能直观形象的掌握。野外实习中超过63%的学生能够表现出优异的观察能力、团队协作能力和创新思维能力，可见学生在探究式的学习方法中强化感性认知，更加突出了植物识别的能力。通过对混合教学的满意度问卷调查发现，73.25%的学生认为混合教学模式更为有效。数字化线上教学及翻转课堂大大提高了学生参与课堂讨论的频度，学生就平时及综合实验所观察到的现象与老师探讨互动次数增加，并能够主动提出问题和解决问题，对学习植物分类学的兴趣、主观能动性和自信心均有明显的提升。

表3 “植物分类学实验”混合教学与传统课堂教学的教学效果比较Table3 Teaching effect comparison between mixed teaching and traditionalclassroom teaching in the “Plant Taxonomy Experiment”course

教学实践表明，“植物分类学实验”课程混合教学在提高学生综合实践能力、激发学生的创造力、加强知识内化率等方面均取得良好的效果。然而，混合教学并非一劳永逸的模式，个别学生认为线上自主实验内容较难，主动学习能力参差不齐，这些不足需要教师加强个性化指导和互动，不断更新完善微视频、图片库、习题库等教学资源，优化教学方式，巩固课程团队建设，保障整体教学效果。

3 结语

将数字化网络平台与理论课堂有机结合，构建“交互式”、“立体式”的混合教学模式，围绕网络、实验室(教学、科研场所)和室外(植物生长地)开展“植物分类学实验”教学，实施“过程与结果并重”的考核内容与评价体系，实现“以学生为中心、以教师为主导”的教育理念，有效促进了学生的学习主动性和创新性，培养了其综合实践能力，满足了数字化时代对实验教学的需求，也保证了教学质量。