高等师范院校植物学野外实践课研究.docx

高等师范院校植物学野外实践课研究摘要：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，能够培养学生把握野外工作的方法，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，讨论这一时间短、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、引入数字化教学平台、突出实习的特色内容、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，学生初次接触丰富多样的物种，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、人数诸多，以及在师范类院校中还涉及男、女生源比例不协调的问题。因而，在教学实践环节中，老师会面临很多客观且多变的问题，怎样在保障安全的前提下，完好地完成植物学野外实习的内容是每个老师面临的最大挑战。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，是国内很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中，植物学实习仅有4天包括半天的考核。学生在较短的时间内，仅能把握基本的工作方法和对于少数植物的识别，无法深化了解该地区所有的植物物种及分布特征。2内容多。根据传统的两界系统，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到达300多人，与其他学校相比，人数多。其中，女生占绝大多数，如2016级321人中，女生272人，占总人数的85%，男生49人，仅占总人数的15%。4专业老师缺乏。专业老师人数有限，以陕西师范大学为例，孢子植物实习指导老师34人，种子植物实习指导老师3人，每组学生约4050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后独生子女，特殊的成长环境，缺乏基本的野外生活常识，没有安全意识，经常会迷路或落伍，加上不能适应当地的饮食，穿着不合适爬山的鞋和衣物等，导致突发小事故不断。此外，由于秦岭深处人为干扰较少，实习地植被丰富，山沟路边草木茂盛，有的道路被灌丛覆盖，木桥腐朽失修，雨后路面湿滑，各种蜂窝数量急增，给深化山谷地区采样增加了难度。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、引入数字化信息平台、丰富考核方式，强调学生野外动手能力的培养，以期到达更好的实习效果。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分布中心4，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。种子植物中，有秦岭特有植物192种，中国特有植物到达了1428种，还分布着大量的国家珍稀濒危保护植物7。在长期的教学实践中，陕西师范大学利用秦岭地区物种多样性的独特优势，每年78月在不同区域进行植被垂直分布带、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太白山植被垂直分布带观察。秦岭植物种类丰富，北坡短而陡峭、海拔梯度变化大，并具有非常明显的垂直分布带谱。实习中，由于时间短，主要借助汽车、缆车到达高海拔区域。实习沿途中，随着海拔的明显变化，观察植被基带海拔8001000m、落叶栎林带海拔8002300m、桦木林带23002800m、针叶林带28003400m、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，介绍国家级保护植物独叶草KingdoniaunifloraBalf.f.etW.W.Sm、级保护植物太白红杉LarixchinensisBeissn.等的特征及分布区。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，分布的植物种类丰富多样。通过常见物种的采集、解剖、鉴定，进而稳固该类群的特征，举一反三，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，能够引导学生“找亲戚，哪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-sispilosulaFranch.Nannf.、石沙参AdenophorapolyanthaNakai、桔梗PlatycodongrandiflorusJacq.A.DC.等，一方面，运用比拟教学法8，从其特征入手，讲明不同种的特征及其药用价值，另一方面，讲明其构造上的类似性，讲明它们属于同科桔梗科的特征。把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、蝶形花科、蔷薇科、菊科、毛茛科、禾本科等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。实习地分布有很多古老、孑遗和特有物种，如独叶草、红豆杉TaxuschinensisPilgerRehd.、水青树Te-tracentronsinensisOliv.、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、分布信息、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，很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，确定感兴趣的题目，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、设计施行调查或者实验、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。由于野外实践中，大多数山路较为狭窄往往只能单人通行，假如实习小组人数太多，队伍的首尾距离相对较远，会存在安全隐患。针对人数太多问题，陕西师范大学的植物学实习分批进行，分别在7月上旬和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。因而，在野外实习中，尽可能将学生以56人为单位分组，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%，野外活动中，应发挥少数男生、体能较好的女生的作用，将他们分在不同小组中，在采集标本、背负工具、上山过河等经过中帮助同伴，有助于活动的安全进行。2.3引入数字化教学平台随着互联网的普及，一些人工智能植物识别APP，例如“花伴侣“形色等，能够通过图片的比对给出鉴定的物种名称，然而这些科普性质的软件往往只是看图识字，不能教会学生识别植物的规律，并不合适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经过中，结合在实习基地的现场教学，引入了数字化信息平台，学生的学习方式和场景多元化，不同教学形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手册）、（植物学野外实习指导）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，准确检索在科下面水平的检索，通过查阅（中国植物志）、（秦岭植物志），可以以结合（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，进行科下面分属、分种的检索。2野外实践教学和能力培养平台。学院拥有植物学野外实践的专业平台，包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中心的学习平台。前者的内容主要包括实习基地大概情况、野外工作方法、实习道路、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，学生能够通过网站学习相关的内容。后一个平台是实习队老师和实验中心老师通太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、物种资料常见物种不同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、分布、构造等图文并茂的介绍。学生能够在专业的实验室，通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，即可在虚拟的生境中，寻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、分布区域和三维立体构造。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，或翻看彩色植物手册看图识植物，囫囵吞枣，这样短时记忆后很快就遗忘。随着相机、手机的普及，学生拍照更为方便，有的直接拍照，查看植物识别的APP，不求甚解，对植物的认识仅停留在外表。陕西师范大学植物学的野外实习现场教学中，提倡学生本人采集图片，既能够在鉴定标本时作为参考，在实习结束后，学院还会组织各种实习图片的展览和比赛，或者选择主题明确、拍摄精巧的图片编著成实习手册，提升学生的学习兴趣。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、由整体到局部的观察和拍照，注意采集的三要素：1生长小环境。每种植物具有本人独特的生境，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照片，是乔木、灌木、草本，还是藤本，尽量附上参照物，能判定其株高等信息；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，具体完成拍照。不同器官的拍照角度和多少有不同要求，例如在叶的特征中，应采集到基生叶和茎生叶，叶腹面和反面特征；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能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察标本及其所属科名，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，翻着标本照片嘴里念念有词。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，有的施行多元化的考核方式1-2，即考试+考核+汇报+论文。陕西师范大学在实习的经过中，从多个环节考察植物学野外实习的效果，包括下面内容：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能否规范、完好、细致，例如能否记录了“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。考核学生能否学会采集不同对象如木本、草本、带有特征的枝条等、怎样压制大小不同的材料、怎样梳理修剪不同的标本等内容，应该注意的事项等，占考核的10%；3标本的鉴定和检索经过。考核对检索对象数量要求每人天天2个物种、构造的把握形态描绘、准确描绘花程式的书写、正确检索等，占考核的30%；4标本识别考试。采集实习地2030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熟悉实习道路鉴于学生人数多、不熟悉野外环境、缺乏基本的安全常识，因而，选择有不同代表物种、安全的实习道路尤为重要。陕西师范大学实习队每年出行前，会从下面几方面入手，选择适宜道路。1提早1个月的实地考察。随着退耕还林的施行，实习地的植被恢复迅速，山路路况复杂多变。每年实习前，学院主要带队老师深化实习地，考察当年的各条实习道路和基地的准备情况，做好应对措施，为野外实习的安全施行打好前站；2设定熟悉而且安全的实习道路。到达实习地后，专业老师在提早考察好的实习道路中，根据详细的天气和环境因素，选定固定、安全的实习道路，例如发现蜂窝后，在其附近标注明显的提醒标识字样，避免学生路过时惊扰蜂群，减少危险因素；3出发前的道路介绍。给学生具体介绍当天实习道路和特有植物，讲明时间安排、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，在实习的经过中，应发挥当地地域优势、结合定点和散点的实习地10、引入信息化的教学辅助平台、突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，为以后学习相关专业奠定坚实的基础。