高等农业院校植物学信息化教学模式的创新与实践——以沈阳农业大学为例

邵美妮，曲波，苗青，李楠，范海延，崔娜，刘明超

（沈阳农业大学，辽宁沈阳 110866）

近年来，教育部连续印发多项关于教育与信息化深度融合的文件，如《教育信息化十年发展规划（2011—2020年）》，倡导信息技术应与教育、教学全面深度融合[1]；《教育信息化2.0行动计划》明确指出“持续推动信息技术与教育深度融合，促进两个方面水平提高，促进教育信息化从融合应用向创新发展的高阶演进，信息技术和智能技术深度融入教育全过程，推动改进教学、优化管理、提升绩效”[2]；《中国教育现代化2035》指出“统筹建设一体化智能化教学、管理与服务平台”“创新教育服务业态，建立数字教育资源共建共享机制”[3]。运用现代信息技术，构建优质高效教学资源，优化教育过程，培养学生的信息素养，促进教育现代化进程，成为本科教学的必然趋势[4]。

沈阳农业大学于1952年建校之初即开设植物学课程，每年有24个专业、超过1 500名学生选课，是农学、园艺、植保、生物、林学等专业的基础课程，具有体系完整、内容丰富和实践性强的特点[5]。近年来现代信息技术在教师和学生中的广泛应用已经成为常态。植物学相关课程包括理论教学、实验教学和分类实习等，主要授课对象为大一新生。为了使学生认识自然界中植物的多样性，了解每种植物的生活环境，使植物学抽象的原理具体化，在教学过程中，深入分析大学生学习现状，结合植物学科的课程特点，遵循“技术设计为教学设计服务”的原则，坚持“能实不虚，以虚补实”的建设思路，构建适合高等农业院校的植物学科“三结合一体系”的教学模式。

1 现代信息技术与植物学科本科教学融合方面存在不足

1.1 传统植物学教学模式仍然占据主要地位，教学理念亟待改变

目前，虽然多数教师在植物学教学过程中应用了现代信息技术，但采用的仍然是传统的“以教师为中心”的课堂教学模式，并没有改变传统教学的本质。在传统教学理念的影响下，部分教师对新型信息技术重视不足；也有部分教师没有真正掌握新的教学理念，尽管在教学中使用了现代信息技术，但是没有充分发挥其作用[6]。

1.2 重理论、轻实践，实验过程多验证性，缺乏创新

植物学科是一门实践性很强的学科，实体教学中存在“做不了、做不好、做不全、排不进”等多重问题。比如在多年的野外教学实习中遇到了很多困难：植物生长受季节的影响比较大，野外实习会遇到恶劣天气，学生安全性存在隐患等，实践教学停滞不前。同时植物学课程的特殊性，如植物组织系统空间分布、连接方式不易观察、单次看的显微切片不能表达完整的生长过程等，通过几次验证性的实验不能有效加深学生对植物学知识的理解，亟须通过现代信息技术手段的应用满足教学要求[7]。

1.3 开展课程资源建设，但缺乏有效的推广

近几年，我校植物学科在课程建设方面也有良好的表现，《植物学》课程2001年被评为辽宁省普通高等学校省级优秀课程，2007年评为辽宁省精品课，2015年评为辽宁省精品资源共享课，2020年被评为辽宁省线上线下混合式一流课程；植物学实验2020年被评为辽宁省虚拟仿真一流课程。但是由于缺乏统一的顶层设计和有效的应用推广措施，导致在线课程资源使用人数少的情况依旧存在，如植物学跨校修读每学期人数不足100。教师和学生不能充分利用在线学习平台开展教学活动，一方面造成了在线课程资源的浪费，另一方面没有充分发挥在线课程资源对课堂教学的补充作用。

2 现代信息技术与植物学科“三结合一体系”的教学模式的构建与实践

经过多年的课程建设，植物学课程充分利用现代信息技术，通过采取线上与线下相结合、虚拟与现实相结合、理论与实践相结合的教学模式，形成一套理论、实验、实习立体交叉的植物学科教学体系，共享优质资源，变革学习方式，推进现代信息技术与本科教学深度融合，促进了植物学科教学组织模式和教学模式的创新，构建了适合高等农业院校的植物学科“三结合一体系”的教学模式。

2.1 线上和线下相结合

植物学理论课程采用线上、线下混合式教学模式，包含课堂讲授、在线学习、在线测试、翻转课堂、小组讨论、师生互动6个教学环节，突出学生的主体地位[8，9]。理论部分40学时，内容包括植物细胞和组织形态，植物营养器官（根、茎和叶）解剖结构、植物的繁殖器官（花、果实和种子）、植物的基本类群等。线上课堂除了讲解教学内容，还可以在平台设置评论区，师生互动；线下采取翻转课堂、主题讨论等教学活动总结教学重难点，课后通过QQ群个别化指导答疑。注重强化第一课堂主阵地作用，课程中融入教书育人案例，激发学生热爱农业、学习农业、从事农业工作的志向。

2.2 理论与实践相结合

基于微信小程序的植物学实验教学辅助系统有助于巩固植物学课程的理论知识。实验部分32学时，内容包括显微镜的使用、植物制片技术、植物绘图等，通过课前讲解、演示实验过程、指导学生操作等环节完成。学生可以反复观看视频，加深对知识的理解，真正达到“做中学，做中教”。

2.3 虚拟与现实相结合

基于虚拟实景的植物分类学实习教学系统有助于增强学生对植物学知识的感性认识[10]。实践部分有8学时，内容包括常见植物种类识别以及植物形态结构与环境的适应。实习前学生通过系统熟悉实习路线。系统内教学内容资源丰富，植物分类介绍界面详细展示植物的各部分形态，并且对植物的应用做了说明，每一个植物介绍都配有语音讲解，增强虚拟系统的沉浸感。课程组在开发虚拟教学系统的同时，通过悬挂树木铭牌，对系统内所有木本植物进行了身份识别，通过扫二维码可实现随时随地现场自主学习，真正达到虚实结合。

3 现代信息技术应用于植物学科教学中的实施成效

3.1 重视课程资源建设，提升师生信息素养

3.1.1 重视教材建设，编写符合信息化教学的新形态教材

课程组自编《植物学》《植物学实验技术》《高等植物分类学野外实习指导》等集理论、实验、实习为一体的配套教材，将信息化技术贯穿于课程中，改变教师面面俱到的讲授模式，增强学生自主学习的能力。

3.1.2 丰富课内教学资源和课外扩充性资料

为适应现代化教学的需求，课题组不断丰富线上教学PPT课件、教案和讲稿、教学视频、纠错视频等；拓展课外资源如植物图片库、视频库等；学生课后利用《基于虚拟实景的植物学分类实习教学系统》《基于微信小程序的植物学实验教学辅助系统》自主学习，拓展知识面。

3.1.3 重视实践教学，虚实结合，促进学生主动学习

课程组利用多年实习经验研发了基于虚拟实景的植物学分类实习的教学辅助系统，并对校园所有木本植物进行了二维码身份识别，充分体现现实-虚拟-现实资源互补的独特优势，最大限度地利用现代信息技术弥补野外实习的不足。应用现代信息技术，改进实习教学方法，丰富教学手段，调动学生积极性，真正体现了实习这一教学环节的重要作用。

3.2 搭建网络平台，促进教学资源共享

3.2.1 建立沈阳农业大学植物标本的电子信息档案

参加科技部国家科技基础条件平台项目“国家标本资源共享平台植物子平台”，目前已完成了2万多份标本的收集、鉴定、拍摄、编辑工作。

3.2.2 2018年加入全国高校植物网联盟，建立沈阳农业大学植物校园网

承担“沈阳农业大学校园植物网的构建和人才培养”项目，组建沈阳农业大学仙客来植物社团，推动植物知识的科普宣传。

3.2.3 加强跨校合作交流

借助辽宁省植物学资源共享平台，与省内3所高校合作跨校修读学分；2018年获批辽宁省资源建设与共享项目1项，2019年《基于虚拟实景的植物学分类实习教学项目》被推荐为辽宁省虚拟仿真实验教学项目。

4 结语

经过多年的建设与实践，植物学科已经构建一套适合高等农业院校的信息化的理论、实验、实习立体交叉的植物学科教学体系。线上线下混合式理论教学、理论与实践相结合的实验教学、虚拟与现实相结合的实践教学，拓展了国内生物学教学模式的新思路。

我们将继续深入推动现代信息技术与植物学教学深度融合，在以后的工作中重点以实际应用为导向，加强顶层规划设计，提升师生信息素养，推进植物学信息化教学，进一步提高高校教学水平和人才培养质量。