建立“形态-结构-功能”联系观提升药用植物显微形态教学

程铭恩，彭华胜

安徽中医药大学药学院 (合肥 230012)

药用植物学是中药学、中药资源学专业的基础课程，是中药鉴定学、中药资源学、药用植物生态学和药用植物栽培学等专业课的重要基础。根据新一轮人才培养方案，药用植物学课程体系根据形态、结构和分类系统三部分相应地分为药用植物形态学、药用植物解剖学和药用植物分类学三大教学模块。虽然教材设置了这三个模块，实际上它们紧密相连。对于初学者而言，药用植物形态与分类部分，与日常接触的实物联系紧密，运用实物教学可取得非常好的教学效果[1]。

而药用植物学显微形态解剖部分，主要涉及微观世界的观察，由于技术手段不能满足学生随时随地应用观察，导致其对课程中涉及的微观领域认知存在一定难度。因此，教师如何在药用植物学课程中的显微解剖部分引导学生建立宏观与微观相联系的认知观，激发学习兴趣，显得尤为必要。

安徽中医药大学设置的药用植物学课程为国家中医药管理局重点学科，建有显微数码互动实验平台、药用植物园和黄山野外实习基地等。在课程教学改革中，课程组积极探索整体联系法[2- 4]，开展实物教学，将药用植物个体形态、显微结构与组织功能结合起来，构建“形态-结构-功能”关联性，引导学生建立微观与宏观的联系，提升药用植物学显微形态解剖部分的学习效果。

1 理论教学中构建药用植物“形态-结构-功能”联系观

1.1 以显微结构中的植物器官为主线建立联系观

1.1.1 根状茎

在教学过程中，植物的根状茎内部构造特点是讲授重难点。在介绍内部结构之前，教师先根据植物黄连的实物展示，与学生共同来分析。

从形态方面观察，根据器官有节和节间的特征判断，属于茎；茎的外部应具有叶，内部应具有髓；但是由于长期生长于地下，叶常退化为鳞叶，而且有根。

从内部结构观察，在其次生结构的横切面上，应该有茎的次生结构典型特征：周皮、皮层、次生韧皮部、形成层、次生木质部和髓，但作为长期生长于地下的根状茎，有鳞叶和叶迹维管束，根迹维管束等。

从器官功能特点观察，黄连的根状茎支持功能比较弱，贮藏功能比较强。因此，其具有不发达的次生木质部，并且具有比较发达的次生韧皮部、髓和宽广的髓射线。

掌握了双子叶植物根状茎的“形态-结构-功能”特点，单子叶植物根状茎鸢尾的“形态-结构-功能”就迎刃而解了。同样，根、茎的异常结构，通过观察何首乌、牛膝、商陆等中药材实物的断面性状，可帮助学生直观了解其内部结构、生长特点和贮藏功能。日常生活中的红薯也是异常结构，异常形成层的特点导致其生长速度快，大量的薄壁细胞保障其贮藏功能。

1.1.2 根的初生结构

在药用植物学形态的模块教学中，植物根的初生结构的发生是初学者的难点。

毛茛和百部分别是双子叶植物和单子叶植物根初生结构代表植物，但是很多学生并不认识毛茛和百部，没有感官认知。因此，教师可采集新鲜的毛茛或百部(也可将药材复水)为观察材料，让学生先了解这些根的形态特点，然后徒手切片分发给学生，引导学生先用肉眼直接观察横切片的大小和特征，再过渡到PPT中的显微图片，通过先宏观再微观的过程，将植物形态的整体观与内部结构统一起来。

1.1.3 根和根状茎的对比教学

教学过程中，教师通过对新鲜胡萝卜根、石斛茎作徒手切片，再结合显微照片，由实物开始引入到显微，以了解双子叶植物根、单子叶植物茎的形态特点及其与结构和功能的相关性。学生虽然都认识胡萝卜与萝卜，但是实际上他们很少做过断面观察。通过胡萝卜与萝卜的切片，比较观察两者断面差异，就明白了胡萝卜根中次生韧皮部占的面积很大，萝卜则是次生木质部面积很大，这有助于理解不同植物根中次生结构特点。教师通过对一段具有心材的木段实物展示，讲解木质茎的结构、年轮以及心材与边材，教学效果优于仅用图片的教学。

双子叶植物根的初生结构与次生结构的区别，如果仅以显微图片进行归纳，学生常常停留在微观记忆的层面，笔者将毛茛的根与胡萝卜的根比较，再联系两者结构特征与相应功能，两者的形态、结构与功能上的异同就一目了然了。

1.2 以显微结构中的植物组织为主线建立联系观

在药用植物组织的教学模块中，笔者以一株已经抽薹的油菜为实物案例，系统地讲解植物的六大组织在植株体上的分布区域及其对应功能，帮助学生建立将书本中零散介绍组织的知识统一于一株鲜活植株的完整观。

每个组织又以典型的药用植物为案例，以具体组织分布部位的功能特点为导线，将形态特征与功能联系起来，再分析显微结构的特点。如厚角组织与厚壁组织是学习难点，用新鲜的薄荷茎作为实物，茎的四个棱角主要起支持作用，又伴随茎的生长而增粗，因此这个部位的组织既支持又能生长，其横切面厚角组织的加厚不是局部加厚。

先让学生认识药用植物的实物形态，再逐渐引入到内部结构及其功能，这样的顺序教学，可帮助学生将原本割裂的模块进行有机的联系。如运用日常中的割韭菜、“雨后春笋”、花生的地上开花与地下结果，讲解居间分生组织部位与特点；苹果的果皮与乔木的树皮，讲解表皮与周皮的特点。腺毛与非腺毛部分，则由金银花的实物让学生自己感受触摸的毛绒和闻到的香气，再观察微距拍摄的腺毛与非腺毛、扫描电镜下的特征，逐渐过渡到显微镜下的结构，让学生由外向内学习腺毛与非腺毛的特征。

1.3 以显微结构中植物细胞为主线建立联系观

植物的细胞是药用植物学理论学习的第一章，也是进入药用植物学习具体内容的开端。“兴趣是最好的老师”，在细胞的内容学习中，教师要促进学生建立日常所见的实物与微观的联系，激发其学习兴趣。例如，在细胞的导入部分，通过苎麻的纤维和西瓜的瓜瓤，构建学生对细胞的大小和功能认知。再如，通过日常的洋葱表皮细胞和梨石细胞，把实物照片、显微结构和其功能联系起来。如金银花花蕾表皮细胞含有腺毛和非腺毛、表皮细胞，先通过实物有了一定的了解，再观察扫描电镜图片，让学生进一步学习细胞表面的超微观特征，以及透射电镜了解细胞内部的超微观特征，最后结合荧光显微镜教师讲解其内所含化学成分不同，构建微观下的细胞“形态-结构-功能”关联性。

2 从“形态-结构-功能”联系观促进自主实验学习

实验教学是学生利用实验环境自我实践学习的机会。除教学大纲规定的实验内容外，积极鼓励学生自己准备各类材料，利用实验室条件开展自主实验。

器官的组织结构学习中，教师鼓励大家自己采挖药用植物。如根，采集的有麦冬、萱草、桔梗等；茎则有多种草本植物茎或木本植物幼嫩茎。通过徒手切片，显微数码学习平台分享和了解多种药用植物断面特征，促进学生学习不同药用植物的器官及其内部结构，对器官及其组织的功能有新的了解。

叶的气孔、毛茸学习中，由于学生积极采集了不同种类植物，实验中了解到气孔轴式远超过教材所介绍的类型，各类毛茸的外部形态和显微特征差异，可以引导学生对全草或叶类药材鉴别的兴趣。

3 扩展药用植物“形态-结构-功能”的研究

野外见习，学生可以见到种类丰富、形态多样的药用植物，这为扩展药用植物的形态与结构的关系提供了非常好的机会。

一些药用植物的形态及结构与其所含的次生代谢产物、药用功能密切相关。如金丝桃科金丝桃属植物具有两类腺点，一种是透明的分泌囊，一种是黑色的分泌细胞团，教师将同属的地耳草、赶山鞭、蜜腺小连翘等进行比较，结合西北大学胡正海教授团队研究成果，讲解透明的分泌囊中积累挥发油，不含有金丝桃素，黑色的分泌细胞团则积累金丝桃素，而金丝桃素具有抗抑郁、抗阿尔茨海默病等方面的神经药理活性。分泌细胞团的体积越大、密度越高的植物或器官中金丝桃素含量越高，这为金丝桃属植物的资源利用或品种选育提供了依据。

再如，补骨脂植物体内具有分泌腔和腺毛两种分泌结构，尤其是果壁的表皮细胞层中含有丰富的分泌腔，分泌腔中含有补骨脂素和异补骨脂素类物质。古代本草以补骨脂的果实入药，正是选择了补骨脂素和异补骨脂素类物质最丰富的药用部位，揭示了古代本草的魅力。

类似的还有防己科植物青藤中青藤碱主要贮存于茎的皮层细胞和维管形成层附近的射线细胞中，不同直径茎中的青藤碱积累不同，直径1cm以上的茎藤应是青藤的适宜采收部位。

五倍子和木天蓼等药材的性状特殊，是昆虫寄生于植物特定器官发育形成所致，其含有丰富次生代谢产物。认识到这两味特殊药材的性状与结构发育的关系，可为今后学习药用植物栽培学奠定良好的基础。

建立药用植物“形态-结构-药用功能”的联系观，有助于学生了解药用部位。如牡丹根中次生韧皮部发达，具有较厚的根皮，富含大量的丹皮酚，因此丹皮以根皮入药；类似的还有五加皮、地骨皮、桑白皮等。尤其是乌药的根系中有两种类型的根，一类是膨大的纺锤形块根，一类是非膨大的根。纺锤形块根，含有大量的木薄壁细胞，较强的贮藏功能富集了丰富的次生代谢成分，是法定的入药部位，而非膨大的根则不是。市场上常用非膨大的根混充乌药的鉴别就迎刃而解了。

4 介绍植物仿生学进展促进运用“形态-结构-功能”联系观

近年来，植物结构仿生学受到很多学科领域的关注，尤其在工业设计、建设设计等方面有很多应用研究[5]。通过药用植物解剖部分的“形态-结构-功能”联系观，有助于理解植物结构仿生学的研究进展。

在授课过程中，教师通过一些植物仿生学的研究案例，促进学生对植物结构与形态的思考。如借鉴植物叶脉的形态开展板壳结构加强筋设计、质子交换膜燃料电池流场板设计[6]；借鉴植物叶片气孔高效扩散效应和选择性通透的一系列特征,研究锌空气电池在不同环境下的失水情况和覆盖仿生叶片对其失水和工作的影响[7]；借鉴变态根和侧根开展建筑仿生[8]；借鉴草酸钙晶体在植物体内合成的途径与累积，开展人类病理结石的抑制研究[9]。

教师通过介绍仿生学研究进展，拓展学生知识面，激发学生认识到学习药用植物学的前景，促进今后运用“形态-结构-功能”联系观。

5 体会

近年来，教育部中药学教学指导委员会对中药学专业人才的培养提出了“传承有特色、创新有基础、服务有能力”的专业理念。药用植物学作为中药专业的核心课程、专业基础课程，既是对古代医药学家认药能力的继承，也是现代中药专业学科体系中的启蒙课程[10]。

通过实物，积极引导学生建立药用植物“形态-结构-功能”的联系观，是对《黄帝内经》“有诸内必形诸外”思想的继承；将药用植物的外在性状和内部的显微结构与其功能紧密联系，是中医药整体观的继承。

另一方面，随着学科的发展，组织化学在药用植物学科中已经取得了丰硕的科研成果，在教学中教师应积极介绍学科前沿动态，不仅呼应了“形态-结构-功能”的联系观，而且可激发学生探究中药奥秘的兴趣。教学团队紧密围绕学习能力的培养，积极选择生活中常见植物，构建药用植物“形态-结构-功能”的联系观，激发学生学习兴趣和热情，提升药用植物解剖部分教学效果。