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        高等师范院校植物学野外实践课研究

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        摘要:植物学野外实习是认识植物界的实践活动,具有鲜明的地域特色,通过标本的采集、物种的鉴定等环节,能够培养学生掌握野外工作的方法,了解植物与环境之间的关系。以陕西师范大学生物学专业的秦岭野外实践教学为例,?#25945;?#36825;一时间短、人数多、内容庞杂的课程在新时期教学改革与创新背景下面临的问题和挑战,并提出充分利用地域优势、引入数?#21482;?#25945;学?#25945;ā?#31361;出实习的特色内容、分组实习等相应的对策。

        关键词:植物学野外实践课程

        特色植物学野外实习是认识植物界的实践活动,也是植物学教学中一个不可替代的环节。在野外,学生初次接触丰?#27426;?#26679;的物种,眼花缭乱,不知该认识哪种植物?识别植物有什么规律可循?不同于课堂教学,野外教学面临环境复杂、时间有限、知识面广、人数众多,以及在师范类院校中还涉及?#23567;?#22899;生源比例不协调的问题。因此,在教学实践环节?#26657;?#25945;师会面临很多客观且多变的问题,如何在保?#20064;?#20840;的前提下,完整地完成植物学野外实习的内容是每个教师面临的最大挑战。

        1植物学野外实践教学新时期面临的主要问题

        1)时间短。定点、短期的实习,是国内许多高等师范院校的现状[1-2]。在陕西师范大学为期2周的生物学综合野外实习?#26657;?#26893;物学实习仅有4天(包括半天的考核)。学生在较短的时间内,仅能掌握基本的工作方法和?#26434;?#23569;数植物的识别,无法深入了解该地区所有的植物物种及?#26893;?#29305;征。

        2)内容多。按照传统的两界系统,广义的植物界涉及藻类、菌类、苔藓植物、蕨类植物和种子植物,野外实习涉及到每个不同的植物类群;此外,为了丰富和扩展教学内容,常融合了植物生态学、药用植物学、传粉生物学等相近学科的知识。实习的环节多而复杂,包括野外安全知识、标本的采集和压制方法、物种的鉴定方法、实习地常见植物类群特征、植物和环境的关系,教学内容过于庞杂分散[3]。

        3)学生人数多、性别比例不协调。近5年来,陕西师范大学生物学专业学生每年的实习人数均达到300多人,与其他学校相比,人数多。其?#26657;?#22899;生占绝大多数,如2016级321人?#26657;?#22899;生272人,占总人数的85%,男生49人,仅占总人数的15%。4)专业教师不足。专业教师人数有限,以陕西师范大学为例,孢子植物实习指导教师3~4人,种子植物实习指导教师3人,每组学生约40~50人,教学效果不佳。5)学生对野外环境了解少。近年来,学生生源多数是“90后”独生?#20248;?#29305;殊的成长环境,缺乏基本的野外生活常识,没有安全意识,经常会迷路或掉队,?#30001;喜?#33021;适应当地的饮?#24120;?#31359;着不适合爬山的鞋和衣物等,导致?#29615;?#23567;事?#20160;欢稀?#27492;外,由于秦岭深处人为干扰较少,实习地植?#29615;?#23500;,山沟路边草木茂盛,有的道路?#36824;?#19995;覆盖,木桥腐朽失修,雨后?#35775;?#28287;滑,各种蜂窝数?#32771;?#22686;,给深入山谷地区采样增加了难?#21462;?

        2陕西师范大学植物学野外实践教学特色及策略

        针对师范院校植物学野外实践人数多(尤其是女生多)、内容多、时间短、学生对环境了解少等问题,充分利用地域优势、引入数?#21482;?#20449;息?#25945;ā?#20016;富考核方式,强调学生野外动手能力的培养,以期达到更好的实习效果。

        2.1充分利用地域优势

        秦岭的动、植物资源非常丰富,是我国重要的生物基因库和世界生物多样性丰富的典型代表区域之一,植被景观分界明显,是我国特有植物的重要?#26893;賈行模?],共有苔藓植物79科202属581种,石松类和蕨类植物27科75属319种[5],种子植物164科1052属3839种[6]。种子植物?#26657;?#26377;秦岭特有植物192种,中国特有植物达到了1428种,还?#26893;?#30528;大量的国家珍稀濒危保护植物[7]。在长期的教学实践?#26657;?#38485;西师范大学利用秦岭地区物种多样性的独特优势,每年7—8月在不同区域进行植被垂直?#26893;?#24102;、物种鉴定及常见类群认识、特有植物(包括珍稀濒危植物)等内容的野外实习。1)太?#21672;?#26893;被垂直?#26893;?#24102;观察。秦岭植物种类丰富,北坡短而?#30422;汀?#28023;拔梯度变化大,并具有非常明显的垂直?#26893;?#24102;谱。实习?#26657;?#30001;于时间短,主要借助汽车、缆车到达高海拔区域。实习沿途?#26657;?#38543;着海拔的明显变化,观察植被基带(海拔800~1000m)、落叶栎林带(海拔800~2300m)、桦木林带(2300~2800m)、针叶林带(2800~3400m)、高山灌丛草甸带(3400m以上)的特征及其变化,认识每个植被带的主要代表植物,介绍国家Ⅰ级保护植物独叶草(KingdoniaunifloraBalf.f.etW.W.Sm)、Ⅱ级保护植物太白红杉(LarixchinensisBeissn.)等的特征及?#26893;?#21306;。2)实习基地的植物物种鉴定和常见类群的认识。2007年以来,陕西师范大学建立了以宁陕县旬阳坝为主的生物学野外实习基地,旬阳坝位于秦岭腹地,距离西安138km,海拔约1300m,植被覆盖度高,?#26893;?#30340;植物种类丰?#27426;?#26679;。通过常见物种的采集、解剖、鉴定,从而巩固该类群的特征,举?#29615;?#19977;,了解不同类群之间的差异,重点讲解该地区特有植物、常见植物、药用作物、外来入侵植物、栽培植物等;同时,可以引导学生“找亲戚?#20445;?#21738;几个采集的植物有较近的亲缘关系,为什么?介绍一些当地的主要药用植物,例如党参[Codonop-sispilosula(Franch.)Nannf.]、石沙参(AdenophorapolyanthaNakai)、桔梗[Platyco-dongrandiflorus(Jacq.)A.DC.]等,?#29615;?#38754;,运用比较教学法[8],从其特征入手,说明不同种的特征及其药用价值,另?#29615;?#38754;,说明其结构上的相似性,说明它们属于同科(桔梗科)的特征。掌握实习地常见科的识别特征,以种子植物为例,总结包括唇形科、蝶?#20301;?#31185;、蔷薇科、菊科、毛茛科、禾?#31350;?#31561;常见科的重点识别特征,以唇形科植物为例,可总结出“茎四棱、叶对生、轮伞花序、花唇形、二强雄蕊、子房四深裂、4个小坚果”等特征。3)珍稀濒危植物及特有植物的认识。实习地?#26893;?#26377;许多古老、孑遗和特有物种,如独叶草、红豆杉[Taxuschinensis(Pilger)Rehd.]、水青树(Te-tracentronsin-ensisOliv.)、连香树(CercidiphyllumjaponicumSieb.etZucc.)、庙台槭(AcermiaotaienseP.C.Tsoong)、太白红杉等,介绍其独有的特征、分类地位、?#26893;?#20449;息、现状及保护措施。4)围绕实习地植物的科研小项目。为了提高学生的科研能力,许多高校都开展了围绕实习基地的专项调查(小课题)[1]。学生通过实习期间的学习,?#33539;ǜ行?#36259;的题目,题目可自拟,例如“实习基地珍稀濒危植物资源及保护现状调查”“旬阳坝外来入侵物种的调查”“旬阳坝药用植物资源及开发利用现状调查”等,然后收集材料、设计(实施)调查或者实验、获得的数据分析处理、总结,提升学生从事科研活动的能力。

        2.2分组实习

        植物学野外实践教学是大一的课程,每个年级约300人,女生占有绝大多数。由于野外实践?#26657;?#22823;多数山?#26041;?#20026;狭窄往往只能单人通?#26657;?#22914;果实习小组人数过多,队伍的首尾距离相对较远,会存在安全隐患。针对人数过多问题,陕西师范大学的植物学实习分批进?#26657;?#20998;别在7?#24459;?#26092;和8月中旬进行实习,每次约150人,分为5个大组(每组约30人)。有关实验结果表明,分组学习(实习)能发挥学生学习的主动性[8]。因此,在野外实习?#26657;?#23613;可能将学生以5~6人为单?#29615;?#32452;,选择责任心强、吃苦耐劳、野外适应能力强、积极热情的学生为小组长,既有合作又有分工。同时,由于女生约占总人数的85%,野外活动?#26657;?#24212;发?#30001;?#25968;男生、体能较好的女生的作用,将他们分在不同小组?#26657;?#22312;采集标本、背负工具、上山过河等过程中帮助同伴,有助于活动的安全进?#23567;?

        2.3引入数?#21482;?#25945;学?#25945;?/strong>

        随着互联网的普及,一些人工智能植物识别APP,例如“花伴侣”“形色”等,可以通过图片的比对给出鉴定的物种名称,?#27426;?#36825;些科普性?#23454;?#36719;件往往只是看图识字,不能教会学生识别植物的规律,并不适合生物学专业学生的学习。陕西师范大学在植物学野外实践教学的过程?#26657;?#32467;合在实习基地的现场教学,引入了数?#21482;?#20449;息?#25945;ǎ?#23398;生的学习方式和场景多元化,不同教学模式的结合提高了植物学野外实践的教学效率。1)野外实习基地的实习环节。配备了专业的植物检索工具书,例如除《中国植物志》、《秦岭植物志》外,还有教研组编著的《秦岭植物学野外实习?#26893;帷貳ⅰ?#26893;物学野外实习指导》[3]。初步检索参考《植物学野外实习指导》鉴定到科级分类单元,精确检索(在科以下水平的检索),通过查阅《中国植物志》、《秦岭植物志》,也可以结合《中国植物志》电子版或《中国植物志》微信版等专业网站和软件,进行科以下分属、?#31181;?#30340;检索。2)野外实践教学和能力培养?#25945;ā?#23398;院拥有植物学野外实践的专业?#25945;ǎ?#21253;括国家理科人才培养基地(生物学)野外实践教学基地和国家级生物学虚拟仿真实验?#34892;?#30340;学习?#25945;ā?#21069;者的内容主要包括实习基地概况、野外工作方法、实习路线、实习地植被类型、常见植物、珍稀濒危植物图片,以及现场教学视频,并附有往届学生野外实习的成果展示(图片、小论文),学生可以通过网站学习相关的内容。后一个?#25945;?#26159;实习队教师和实验?#34892;?#25945;师通过多次实地采集不同季节实习地的影像数据,整合图像资料、植被资料、物种资料(常见物?#26893;?#21516;器官的三维立体构建),建立了虚拟生境下物种的发现和识别程序,并且有其生物学特征、?#26893;肌?#32467;构等图文并茂的介绍。学生可以在专业的实?#27117;遥?#36890;过本人账号进入模拟场景(根据5个不同的植被垂直带谱划分的场景,例如针叶林带场景、高山灌丛草甸带场景),即可在虚拟的生境?#26657;?#23547;找该植被类型中的特有植物,点击观察对象的图片,即可显示其主要生物学特征、生境、?#26893;?#21306;域和三维立体结构。

        2.4强化野外观察、解剖和拍照

        认识植物,不仅仅需要知道它的名称,而且需要知道它与众不同的特征。有的学生在野外只喜欢记植物的名字,或翻看彩色植物?#26893;?#30475;图识植物,囫囵吞枣,这样短时?#19988;?#21518;很快就遗忘。随着相机、?#21482;?#30340;普及,学生拍照更为方便,有的直?#20248;?#29031;,查看植物识别的APP,不求甚解,对植物的认识仅停留在表面。陕西师范大学植物学的野外实习现场教学?#26657;?#25552;倡学生?#32422;?#37319;集图片,既可以在鉴定标本时作为参考,在实习结束后,学院?#22815;?#32452;织各种实习图片的展览和比赛,或者选择主题明确、拍摄精美的图片编著成实习?#26893;幔?#25552;升学生的学习兴趣。在野外进行拍照时,要求学生要从专业角度出发,对观察对象进行由远及近、由整体到?#26893;?#30340;观察和拍照,注意采集的三要素:1)生长小环境。每种植物具有?#32422;?#29420;特的生境,应该先观察生长环境,周围的伴生植物等信息;2)全身照。拍照时,要有一张观察植株的整体?#25484;?#26159;乔木、灌木、草本,还是藤本,尽量附?#21916;握?#29289;,能判断其株高等信息;3)“花容叶貌”的特写。在观察器官特征,从茎、叶、节、花、果实等细节入手,详细完成拍照。不同器官的拍?#25112;?#24230;和多少有不同要求,例如在叶的特征?#26657;?#24212;采集到基生叶和茎生叶,?#38497;?#38754;和背面特征;例如花的特征,应包括顶面观和侧面观,不同花器官的形态等特征细节,例如唇形科植物雄蕊是否伸出花冠筒等特征。

        2.5丰富考核方式

        以前的考核大多仅考查标本及其所属科名,单一的考核方式,学生容易死记硬背,不注意观察和归类学习,翻着标本?#25484;?#22068;里念念有词。近年来,各高等院校的考核方式日趋多样,有的考察野外实地操作和标本图片制作[9],有的实施多元化的考核方式[1-2],即考试+考核+汇报+论文。陕西师范大学在实习的过程?#26657;?#20174;多个环节考察植物学野外实习的效果,包括以下内容:1)植物野外采集记录。主要考核学生对采集标本的信息记录是否规范、完整、细致,例如是否记录了“有特殊气味、卷须、乳汁、花色”等,占考核的10%;2)标本的采集和压制。考核学生是否学会采集不同对象(如木本、草本、带有特征的枝条等)、如何压制大小不同的材料、如?#38382;?#29702;修剪不同的标本等内容,应该注意的事项等,占考核的10%;3)标本的鉴定?#22270;?#32034;过程。考核对检索对象数量(要求每人每天2个物种)、结构的掌握(形态描述)、准确描述(花程式的书写)、正确检索等,占考核的30%;4)标本识别考试。采集实习地20~30种常见植物,编号后,让学生写出其名称及所属的科名,占考核的50%。

        2.6熟悉实习路线

        鉴于学生人数多、不熟悉野外环境、缺乏基本的安全常识,因此,选择有不同代表物种、安全的实习路线尤为重要。陕西师范大学实习?#29992;?#24180;出行前,会从以下几方面入手,选择?#40092;?#36335;线。1)提前1个月的实地考察。随着退耕还林的实施,实习地的植被?#25351;?#36805;速,山路路况复杂多变。每年实习前,学院主要带队教师深入实习地,考察当年的各条实习路线和基地的?#24613;盖?#20917;,做好应对措施,为野外实习的安全实施打好前站;2)设定熟悉而?#37326;?#20840;的实习路线。到达实习地后,专业教师在提前考察好的实习路线?#26657;?#26681;据具体的天气和环境因素,选定固定、安全的实习路线,例如发现蜂窝后,在其附近标注明显的提醒标识字样,避免学生路过?#26412;?#25200;蜂群,减少危险因素;3)出发前的路线介绍。给学生详细介绍当天实习路线和特有植物,说明时间安排、分组情况和实习任务。通过对高等师范院校生物学专业植物学野外实践的分析,在实习的过程?#26657;?#24212;发挥当地地域优势、结合定点和散点的实习地[10]、引入信息化的教学辅助?#25945;ā?#31361;出植物学野外实习的特色内容、丰富考核方式,使这一实习课程得到较好的效果,为?#38498;?#23398;习相关专业奠定坚实的基础。

        参考文献

        [1]冯富娟,陶雷,穆立蔷,等.植物学创新式野外实习教学的实践与成效.实验科学与技术,2014,33(7):198.

        [2]徐勤松,戴传超,路遥,等.基于创新能力培养的植物学野外实习模块构建.实验科学与技术,2016,14(1):171.

        [3]张小卉,肖娅萍.植物学野外实习指导.?#26412;?科学出版社,2017.[4]周灵国,陈旭.秦岭?#20197;?西安:陕西旅游出版社,2009.

        [5]郭晓思,徐养鹏.秦岭植物志:2卷:石松类和蕨类植物.?#26412;?科学出版社,2013.

        [6]李思锋,黎斌.秦岭植物志增补.?#26412;?科学出版社,2013.

        [7]朱志红,李金钢.生态学野外实习指导.?#26412;?科学出版社,2014.

        [8]罗火林,杨柏云,罗丽萍,等.植物学多维教学方法的探索与实践.高校生物学教学研究(电子版),2015,5(4):20.

        [9]覃玲玲,刘新.植物学相关课程考核方式的教学?#25945;?教育教学论坛,2014(30):141.

        [10]李新华.德国大学植物学野外实践教学的案例分析及其启示.实?#27117;?#30740;究与探索,2013,32(4):176.

        作者:张小卉 康菊清 肖娅萍 单位:陕西师范大学生命科学学院

        天津师范大学学报责任编辑:?#24222;?nbsp;   阅读:人次
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