劉 歡，方強(qiáng)恩，曹文俠，趙桂琴

（甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院/ 草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點實驗室/ 中美草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究中心，甘肅蘭州 730070）

“植物分類學(xué)”是高等農(nóng)林院校開設(shè)的一門實踐性很強(qiáng)的核心課程，實驗教學(xué)更是許多專業(yè)提高學(xué)生理論理解和實踐能力的重要環(huán)節(jié)[1]。與理論教學(xué)不同，實驗教學(xué)強(qiáng)調(diào)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力，同時需要完善的實驗室、儀器設(shè)備、實驗材料、實踐教學(xué)基地等硬件設(shè)施，通過單一的“數(shù)字化慕課”或網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)形式難以實現(xiàn)[2]，而傳統(tǒng)的“植物分類學(xué)實驗”教學(xué)也存在一定局限性，植物實驗材料多樣性低，且受季節(jié)、地域、植物器官生長的漸次性和周期性等多因素的限制。因此，從“植物分類學(xué)實驗”課程可持續(xù)發(fā)展的角度看，信息技術(shù)與教育教學(xué)活動的恰當(dāng)融合勢在必行。為此，對甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)科學(xué)專業(yè)“植物分類學(xué)實驗”課程“線上+線下”混合式教學(xué)模式的構(gòu)建進(jìn)行分析探索，通過對“植物分類學(xué)實驗”教學(xué)的重點知識與技能的知識點進(jìn)行“數(shù)字化”、“碎片化”整理，構(gòu)建與慕課、微課、翻轉(zhuǎn)課堂等教學(xué)新方法相配套的在線實驗教學(xué)平臺、實驗教學(xué)內(nèi)容體系、考核體系，形成“傳統(tǒng)課堂+數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)+綜合實踐”的多元互動教學(xué)方式，使教學(xué)資源向靈活的時空性、生態(tài)性發(fā)展，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣并有效地提高教學(xué)效果。

1 “植物分類學(xué)實驗”課程教學(xué)模式現(xiàn)狀

隨著國家“山水林田湖草”一體化的進(jìn)程，草牧業(yè)的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)價值體現(xiàn)日益明顯，任繼周等[3]曾經(jīng)指出“一旦失去了認(rèn)識植物的能力，無異斬斷了飼用植物的命脈”。可見，草牧業(yè)的發(fā)展需要更多具備植物分類學(xué)知識的實踐應(yīng)用型專業(yè)人才。甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)“植物分類學(xué)實驗”作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課程單獨(dú)開設(shè)，教學(xué)目標(biāo)要求學(xué)生接觸大量的標(biāo)本及新鮮的植物材料，結(jié)合植物及各器官圖片，通過理論聯(lián)系實際更具體地辨識常見植物的科、屬，掌握植物根、莖、葉、花、果等形態(tài)特征，進(jìn)一步加深對書本上理論知識和重難點的理解；同時，實驗課程幫助學(xué)生訓(xùn)練植物形態(tài)解剖、植物標(biāo)本的制作及鑒定、植物識別等基本實驗技能及方法，培養(yǎng)其科研思維與創(chuàng)新能力，進(jìn)一步提升綜合素質(zhì)。

在數(shù)字化教學(xué)方式還未蓬勃發(fā)展前，我國各高校的教學(xué)方式多為以教師、書本或課件為中心的傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式，實驗課也常常是理論課后的輔助驗證式教學(xué)，存在授課及考核方式單一、教材創(chuàng)新度不夠、實驗教學(xué)場地和環(huán)境局限等問題。課堂上觀察的植物臘葉標(biāo)本，由于長時間保存，很多失去了植物的明顯鑒定特征；盡管指導(dǎo)老師授課課件中有豐富、精美的圖片素材，也有帶領(lǐng)學(xué)生認(rèn)識校園植物的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，但教學(xué)材料的完善度仍然受季節(jié)、植物分布等“時空”條件的限制；另外，由于“植物分類學(xué)”內(nèi)容繁雜、概念抽象，學(xué)生被動接受面對面的垂直“灌輸式”內(nèi)容，很難將繁多的植物種類和形態(tài)特征知識要點與野外的植物物種多樣性聯(lián)系起來，獲得的分類學(xué)知識難以內(nèi)化成知識體系和自身技能，這種單一的模式難以激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣，也不利于培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問題和創(chuàng)新能力。為此，筆者所在教學(xué)團(tuán)隊逐漸開展網(wǎng)絡(luò)在線教學(xué)平臺的建設(shè)、微課視頻及慕課等數(shù)字化資源的搜集、過程化考核方式的改革等新教學(xué)模式的構(gòu)建與探索。

2 “植物分類學(xué)實驗”課程數(shù)字化與傳統(tǒng)課堂混合教學(xué)模式的構(gòu)建

2.1 “植物分類學(xué)實驗”教學(xué)內(nèi)容的數(shù)字化與碎片化

“植物分類學(xué)實驗”的終極目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生自主完成植物資源調(diào)查與物種鑒別的能力，圍繞此教學(xué)目標(biāo)，結(jié)合“互聯(lián)網(wǎng)+”在“植物分類學(xué)實驗”教學(xué)模式的有機(jī)融入，應(yīng)對“植物分類學(xué)實驗”教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行“數(shù)字化”與“模塊化”，甚至“碎片化”的重新編排。課程設(shè)置7個大實驗，17個重點知識模塊，共計32學(xué)時(表1)。其中教學(xué)方式以教師的室外實踐指導(dǎo)為主，實驗室引導(dǎo)學(xué)生動手為輔，穿插線上教學(xué)任務(wù)的布置，其余幾次不占學(xué)時的實驗以課外興趣小組的形式開展，后續(xù)還將輔助一周的野外教學(xué)實習(xí)加深學(xué)生對理論、實驗內(nèi)容的實踐應(yīng)用。數(shù)字化與傳統(tǒng)課堂混合教學(xué)模式在實驗?zāi)K的設(shè)計上也實現(xiàn)了基礎(chǔ)及綜合技能、探究及驗證性研究等不同類型、不同層次的搭配，優(yōu)化了以驗證性實驗為主的傳統(tǒng)實驗教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

表1 “植物分類學(xué)實驗”教學(xué)內(nèi)容及模塊類型Table 1 Teaching content and module types in the “Plant Taxonomy Experiment”course

根據(jù)教學(xué)內(nèi)容將相關(guān)教學(xué)模塊和知識點制作成“數(shù)字虛擬標(biāo)本庫、微課視頻、慕課等”數(shù)字化資源，教師會針對知識重點提前錄制清晰的微課視頻，并將這些資源加載至學(xué)校“植物分類學(xué)實驗”課程在線教學(xué)平臺，或利用微信公眾號等網(wǎng)絡(luò)平臺進(jìn)行推送，讓學(xué)生利用PC、平板、智能手機(jī)等網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備，通過“植物分類學(xué)”在線實驗教學(xué)平臺進(jìn)行觀摩和學(xué)習(xí)，完成對課前知識點的預(yù)習(xí)和對課后重點難點的復(fù)習(xí)，這既解決了植物生長季節(jié)性與課程安排時效性的矛盾，也使學(xué)生在實驗室開展“植物解剖操作”時不再迷茫，實現(xiàn)了實驗教學(xué)“時空”范圍的靈活延伸。

2.2 使用慕課、APP及其他信息平臺開展“翻轉(zhuǎn)課堂”式實驗教學(xué)

翻轉(zhuǎn)課堂譯自“Inverted Classroom”，意為顛倒調(diào)整課堂內(nèi)外的時間，由學(xué)生主動把控主要教學(xué)環(huán)節(jié)[4-5]。慕課(MOOC)是一種“以學(xué)生為中心”開展翻轉(zhuǎn)課堂的有效學(xué)習(xí)方式，學(xué)生可以在課前使用慕課自主預(yù)習(xí)和小測試，提前了解教學(xué)內(nèi)容的重點、難點，使學(xué)生有針對性、靈活地復(fù)習(xí)和預(yù)習(xí)，加深學(xué)生對課程知識體系的理解記憶[6]。此外，實踐教學(xué)中還能夠恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用App輔助教學(xué)，如“花伴侶”和“形色”這幾款植物科研單位聯(lián)合科技公司開發(fā)的優(yōu)秀的植物識別App軟件，可以幫助學(xué)生鑒定識別植物，識別植物種類在4000～11000種。App識別精度約為80%[7]，雖不能替代教師的作用，但恰當(dāng)運(yùn)用則能使教學(xué)內(nèi)容直觀易懂。因此，使用慕課、網(wǎng)絡(luò)直播、APP及其他信息平臺開展“翻轉(zhuǎn)課堂”式“植物分類學(xué)實驗”教學(xué)可以幫助學(xué)生從單純的知識型學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變成為知識、能力和技能等多元化的學(xué)習(xí)，使教學(xué)效果反饋直接，信息互動迅速便捷，更能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和實驗的教學(xué)效果；同時還可提高教學(xué)時空性，擺脫教育資源和地域的限制，在缺少應(yīng)急預(yù)案和教學(xué)資源的情況下，可及時滿足教學(xué)需求。

例如在被子植物形態(tài)學(xué)分類基礎(chǔ)知識的觀察、描述與解剖等實驗教學(xué)中，或是在識別薔薇科、十字花科、禾本科、木犀科等園林常見科、屬、種時，要求學(xué)生提前觀看相關(guān)內(nèi)容的慕課，或由教師在在線平臺或微信推送相關(guān)視頻，進(jìn)行預(yù)習(xí)；學(xué)生分組走入戶外(公園、校園、植物園)，對某一科植物葉片、花部、果實標(biāo)本及實物進(jìn)行觀察及解剖，并根據(jù)調(diào)查結(jié)果提交實驗報告或葉片貼畫作品；也可利用App輔助教學(xué)軟件及已掌握知識，拍攝植物照片，分類和鑒定植物，翻轉(zhuǎn)課堂上分組討論、交流，由教師在實驗室中通過對已有植物標(biāo)本的歸類和觀察，進(jìn)行詳細(xì)講解和錯誤修正，最后帶領(lǐng)學(xué)生在實踐現(xiàn)場識別，加深印象。學(xué)生在自然界中，輕松愉快地完成對植物形態(tài)結(jié)構(gòu)組成“細(xì)微”特征的觀察，既提升了學(xué)習(xí)興趣、科研素養(yǎng)和創(chuàng)新意識，也加深了學(xué)生對植物形態(tài)特征描述術(shù)語異同性的理解和掌握。

2.3 “植物分類學(xué)實驗”THEOL在線教學(xué)平臺的構(gòu)建

網(wǎng)絡(luò)課程的建設(shè)是推進(jìn)高校教育教學(xué)改革的必要手段，甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)不斷推進(jìn)各課程的THEOL網(wǎng)絡(luò)在線教育綜合平臺建設(shè)，“植物分類學(xué)實驗”課程也在其中。教師通過“甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)在線教育綜合平臺”發(fā)布學(xué)習(xí)資料、布置學(xué)習(xí)任務(wù)、進(jìn)行小測驗，并通過平臺或QQ、微信學(xué)習(xí)群開展在線互動教學(xué)。在線教學(xué)平臺的建設(shè)與更新包括上傳實驗教學(xué)大綱、單元教學(xué)重點PPT、文檔、圖像、視頻、教學(xué)任務(wù)導(dǎo)圖等基本資料；教師錄制實驗教學(xué)微視頻，并實時推送至在線交流教學(xué)平臺；建立校園植物、天祝高山草原站野生植物及西北常見草類植物圖片識別庫，同傳實驗安排及方案、實驗報告、實習(xí)作品及植物名錄、教師指導(dǎo)記錄等；擴(kuò)展諸如植物紀(jì)錄片、科普視頻、慕課網(wǎng)址等豐富有趣的課外資源。

依托THEOL 網(wǎng)絡(luò)在線教育平臺，輔以網(wǎng)絡(luò)直播、慕課和課外信息數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用，突出引導(dǎo)式教學(xué)方式，結(jié)合傳統(tǒng)實驗課堂和室外實踐基地的綜合式教學(xué)，“植物分類學(xué)實驗”數(shù)字化與傳統(tǒng)課堂混合教學(xué)模式展示出多方位、多元化的特點(圖1)。在線平臺教師端主要有教學(xué)管理和課程建設(shè)2個端口，教學(xué)管理中包括教師信息、課程通知、選課學(xué)生管理(學(xué)生學(xué)習(xí)次數(shù)和學(xué)習(xí)時長的統(tǒng)計、學(xué)生成績)、任課教師管理、郵件答疑(接受學(xué)生的郵件，并在線答疑)；課程建設(shè)端口則為學(xué)生學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容，包括課程基本信息、單元學(xué)習(xí)，每一單元模塊下有單元導(dǎo)學(xué)(課程單元重點預(yù)覽、微課視頻)、單元作業(yè)、學(xué)習(xí)資源(慕課資源、試題庫、課外資源)、答疑討論和單元活動(在線測試、課程問卷)等幾部分。同時，學(xué)生可以借助網(wǎng)絡(luò)平臺，對教學(xué)情況進(jìn)行互動與反饋、評價，以便教師及時了解學(xué)生學(xué)習(xí)動態(tài)和修正教學(xué)方法。

圖1 “植物分類學(xué)實驗”數(shù)字化與傳統(tǒng)課堂混合教學(xué)流程圖Figure1 Flow chart for mixed digitization and traditional classroom teaching used in the “Plant Taxonomy Experiment”course

2.4 “植物分類學(xué)實驗”混合教學(xué)模式考核評價指標(biāo)體系的重構(gòu)

依據(jù)“植物分類學(xué)實驗”教學(xué)大綱，結(jié)合線上教學(xué)平臺，將“植物分類學(xué)實驗”考核評價指標(biāo)體系進(jìn)一步細(xì)化，分為5個模塊進(jìn)行過程化考核(表2)，力求全面評價學(xué)生對知識和技能的掌握及綜合能力。這5個模塊的考核目標(biāo)各有側(cè)重，如線上表現(xiàn)可以通過已搭建的網(wǎng)絡(luò)教育在線平臺考核學(xué)生的課前預(yù)習(xí)、線上討論、線上測驗和作業(yè)完成情況，反映學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力及對知識鞏固的程度；出勤次數(shù)也由線上和線下出勤綜合考評學(xué)生的紀(jì)律、規(guī)則遵守和實驗態(tài)度；綜合實踐則通過學(xué)生對常見植物和標(biāo)本的識別，以及對校園植物調(diào)查報告和幻燈匯報情況，綜合考察學(xué)生識別和描述植物的能力、資源調(diào)查及報告撰寫能力，此部分內(nèi)容尤為重要，占到考核成績的30%；團(tuán)隊活動模塊則是通過學(xué)生分組完成標(biāo)本采集和制作，以及翻轉(zhuǎn)課堂小組討論及PPT 匯報的成績評定學(xué)生的標(biāo)本制作技能及團(tuán)隊協(xié)作能力；基礎(chǔ)實驗通過考核學(xué)生在實驗課堂使用實驗器械的規(guī)范性，完成各科植物檢索表的制作及植物解剖結(jié)構(gòu)的繪圖質(zhì)量，以及隨堂問答植物基本形態(tài)特征及術(shù)語等情況，檢驗學(xué)生在解剖鏡的使用、應(yīng)用和編制檢索表、使用規(guī)范的形態(tài)術(shù)語描述植物等分類基礎(chǔ)實驗技能方面的掌握程度。實踐證明，該綜合評價體系能夠較為準(zhǔn)確、全面客觀地反映學(xué)生的實驗技能、實驗態(tài)度、知識掌握程度，并使學(xué)生在輕松的學(xué)習(xí)過程中完成實驗考核。

表2 “植物分類學(xué)實驗”教學(xué)過程化考核綜合評價體系Table 2 Comprehensive evaluation system for the “Plant Taxonomy Experiment”teaching process

2.5 “植物分類學(xué)實驗”混合教學(xué)模式教學(xué)效果

為全面評價“植物分類學(xué)實驗”課程混合教學(xué)模式的效果，從“植物分類學(xué)實驗”混合教學(xué)與單一線下傳統(tǒng)教學(xué)共同關(guān)注的3個主要教學(xué)目標(biāo)出發(fā)，分別以2020和2017年度本校草業(yè)科學(xué)專業(yè)學(xué)生(人數(shù)相當(dāng))學(xué)習(xí)該課程綜合表現(xiàn)為參考依據(jù)進(jìn)行探討(表3)。從成績來看，混合教學(xué)下學(xué)生期末筆試成績稍低，究其原因發(fā)現(xiàn)極個別學(xué)生對線上學(xué)習(xí)的自主性及重視性不夠，導(dǎo)致對基礎(chǔ)理論知識的掌握不夠牢固，使年級平均成績降低，而實際上，混合教學(xué)下70～90分的學(xué)生人數(shù)及成績均稍高于傳統(tǒng)教學(xué)；且混合教學(xué)過程化考核的綜合成績大幅度高于傳統(tǒng)教學(xué)，說明學(xué)生對各項實踐技能的掌握有明顯提高。學(xué)生通過混合教學(xué)完成的植物調(diào)查報告中突顯了其自主學(xué)習(xí)及設(shè)計實驗的能力及寫作、總結(jié)、幻燈制作等綜合能力的提高；多數(shù)學(xué)生能夠輕松識別60個以上的常見植物，并能制作精美的植物標(biāo)本；此外，學(xué)生對植物解剖結(jié)構(gòu)繪圖及植物檢索表使用等植物分類學(xué)知識與技能均能直觀形象的掌握。野外實習(xí)中超過63%的學(xué)生能夠表現(xiàn)出優(yōu)異的觀察能力、團(tuán)隊協(xié)作能力和創(chuàng)新思維能力，可見學(xué)生在探究式的學(xué)習(xí)方法中強(qiáng)化感性認(rèn)知，更加突出了植物識別的能力。通過對混合教學(xué)的滿意度問卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)，73.25%的學(xué)生認(rèn)為混合教學(xué)模式更為有效。數(shù)字化線上教學(xué)及翻轉(zhuǎn)課堂大大提高了學(xué)生參與課堂討論的頻度，學(xué)生就平時及綜合實驗所觀察到的現(xiàn)象與老師探討互動次數(shù)增加，并能夠主動提出問題和解決問題，對學(xué)習(xí)植物分類學(xué)的興趣、主觀能動性和自信心均有明顯的提升。

表3 “植物分類學(xué)實驗”混合教學(xué)與傳統(tǒng)課堂教學(xué)的教學(xué)效果比較Table3 Teaching effect comparison between mixed teaching and traditionalclassroom teaching in the “Plant Taxonomy Experiment”course

教學(xué)實踐表明，“植物分類學(xué)實驗”課程混合教學(xué)在提高學(xué)生綜合實踐能力、激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力、加強(qiáng)知識內(nèi)化率等方面均取得良好的效果。然而，混合教學(xué)并非一勞永逸的模式，個別學(xué)生認(rèn)為線上自主實驗內(nèi)容較難，主動學(xué)習(xí)能力參差不齊，這些不足需要教師加強(qiáng)個性化指導(dǎo)和互動，不斷更新完善微視頻、圖片庫、習(xí)題庫等教學(xué)資源，優(yōu)化教學(xué)方式，鞏固課程團(tuán)隊建設(shè)，保障整體教學(xué)效果。

3 結(jié)語

將數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)平臺與理論課堂有機(jī)結(jié)合，構(gòu)建“交互式”、“立體式”的混合教學(xué)模式，圍繞網(wǎng)絡(luò)、實驗室(教學(xué)、科研場所)和室外(植物生長地)開展“植物分類學(xué)實驗”教學(xué)，實施“過程與結(jié)果并重”的考核內(nèi)容與評價體系，實現(xiàn)“以學(xué)生為中心、以教師為主導(dǎo)”的教育理念，有效促進(jìn)了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和創(chuàng)新性，培養(yǎng)了其綜合實踐能力，滿足了數(shù)字化時代對實驗教學(xué)的需求，也保證了教學(xué)質(zhì)量。