基于物候期觀測的“樹木學(xué)”課程研究型實踐教學(xué)的探討
——以山西農(nóng)業(yè)大學(xué)為例

劉志紅 葛麗萍 吳冰鑫 解 慶

(山西農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，山西太谷 030801)

一、高?！皹淠緦W(xué)”課程教學(xué)的目標及特點

“樹木學(xué)”課程教學(xué)目標是讓學(xué)生能較為系統(tǒng)地掌握有關(guān)樹木分類的基本知識，熟悉主要植物類群及其代表植物，尤其是構(gòu)成我國主要地帶森林植被和在科學(xué)研究、經(jīng)濟利用、生態(tài)及自然保護等方面具有重要價值的樹木種類，培養(yǎng)學(xué)生具備野外鑒定樹種的能力。

“樹木學(xué)”課程教學(xué)注重培養(yǎng)學(xué)生的觀察、創(chuàng)新能力，注重實踐環(huán)節(jié)。在“樹木學(xué)”課程理論教學(xué)開始的同時，同步開展物候期觀測的實踐，可以讓學(xué)生按照物候期觀察植物的形態(tài)變化，從而加深對植物形態(tài)術(shù)語的掌握。張憲智和康永祥[1]認為理論教學(xué)不必拘泥于教材的排列順序，可以按照授課的實際情況進行靈活調(diào)整。

二、高校“樹木學(xué)”課程教學(xué)存在的問題

以山西農(nóng)業(yè)大學(xué)為例，“樹木學(xué)”是林學(xué)院林學(xué)專業(yè)的必修課，在第四學(xué)期開設(shè)。按照“樹木學(xué)”課程教學(xué)大綱，首先講授各論部分的植物分類系統(tǒng)、分類依據(jù)(以形態(tài)學(xué)為主)、植物命名及檢索表的編制和使用(以形態(tài)術(shù)語為基礎(chǔ))。因為這部分內(nèi)容也是“植物學(xué)”課程講授的內(nèi)容，學(xué)生已經(jīng)基本掌握，所以在“樹木學(xué)”課程的教學(xué)中只安排了2個學(xué)時，主要是回顧以往學(xué)習(xí)過的知識。

但筆者在課下與學(xué)生交流時發(fā)現(xiàn)，僅用2個學(xué)時進行樹木分類概述的講解，并不能滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)要求。究其原因，“植物學(xué)”課程通常在第二學(xué)期開設(shè)，與“樹木學(xué)”課程的學(xué)習(xí)時間相隔太久，按照大腦識別和遺忘的一般規(guī)律，學(xué)生對于該部分知識的遺忘度較高。此外，作為專業(yè)基礎(chǔ)課，“植物學(xué)”課程知識點豐富，但學(xué)時較少，導(dǎo)致一些學(xué)生對于該部分內(nèi)容掌握得不扎實，直接影響了后續(xù)課程“樹木學(xué)”的教學(xué)效果。為了彌補這一不足，筆者在“樹木學(xué)”課程教學(xué)中探索運用了研究型實踐教學(xué)的模式。

三、研究型實踐教學(xué)的內(nèi)涵

研究型實踐教學(xué)是一種有利于培養(yǎng)學(xué)生科研能力、創(chuàng)新能力和團隊協(xié)作能力的實踐教學(xué)模式。在研究型實踐教學(xué)中，教師的個體化講授轉(zhuǎn)向與學(xué)生合作化研究，以引導(dǎo)學(xué)生開展科研探索為目的；而學(xué)生作為直接體驗者經(jīng)歷了科學(xué)思考的全過程，能夠充分體現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性[2-3]。研究型實踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、探索能力的重要手段，也是專業(yè)課程教學(xué)的重要環(huán)節(jié)[4-7]。研究型實踐教學(xué)強調(diào)實驗的綜合性，注重培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。

四、基于物候期觀測的“樹木學(xué)”課程研究型實踐教學(xué)的探索

(一)研究型實踐教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計

1.科學(xué)確定研究型實踐教學(xué)的基礎(chǔ)內(nèi)容

物候期觀測可以將植物的結(jié)構(gòu)解剖和植物形態(tài)分類緊密聯(lián)系起來，學(xué)生通過觀測不同物候期的植物形態(tài)，可以加深對植物分類學(xué)中植物形態(tài)術(shù)語的理解。因為“樹木學(xué)”是一門專業(yè)性較強的課程，具有大量的專業(yè)性詞匯和知識點，有的學(xué)生第一眼看到眾多的植物形態(tài)術(shù)語時，就產(chǎn)生了抵觸心理，影響了學(xué)習(xí)的積極性和主動性。而開展物候期觀測，可以按時間順序，將眾多的知識點分解成塊，學(xué)生依時間順序?qū)浞N的形態(tài)特征進行學(xué)習(xí)，這樣學(xué)生面對紛繁復(fù)雜的形態(tài)術(shù)語時，就會有章可循了。學(xué)生首先要對植物進行觀察，之后在教師的引導(dǎo)下進行思考，找出植物形態(tài)的異同，逐步掌握植物形態(tài)分類的基礎(chǔ)知識，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性?；谖锖蚱谟^測的“樹木學(xué)”研究型實踐教學(xué)的基礎(chǔ)內(nèi)容及其涉及的相關(guān)問題見表1。

表1 基于物候期觀測的“樹木學(xué)”研究型實踐教學(xué)的基礎(chǔ)內(nèi)容及其涉及的相關(guān)問題

2.正確選擇適用于研究型實踐教學(xué)的觀測樹種

首先，為了調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，在開課伊始，教師允許學(xué)生自主選擇觀測樹種。學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗或自身的知識組成，從興趣出發(fā)主動選擇觀測樹種。有的學(xué)生受傳統(tǒng)文化的影響，喜歡牡丹花，那他就會選擇牡丹作為觀察對象；有的學(xué)生家里種植過花椒，就會選擇花椒樹作為觀測樹種；有的學(xué)生發(fā)現(xiàn)玉蘭樹枝條的先端有個毛茸茸的結(jié)構(gòu)，他想弄清楚這個結(jié)構(gòu)是什么，那他就會選擇玉蘭樹作為觀測對象，以弄清玉蘭花的形態(tài)變化。

其次，由授課教師提出與課程相關(guān)的選題，學(xué)生依據(jù)選題確定觀測樹種。例如，筆者設(shè)問，腥臭衛(wèi)矛的臭味從何來，已經(jīng)在學(xué)校度過一個春天的學(xué)生都會知道，校園里的這顆腥臭衛(wèi)矛是全國唯一的一棵，全球也只有兩棵，每當花開時節(jié)，便有強烈的刺激性氣味，學(xué)生將腥臭衛(wèi)矛作為觀測對象，通過進一步觀察花的結(jié)構(gòu)會發(fā)現(xiàn)，花瓣中是沒有異味的，腥臭衛(wèi)矛也不結(jié)果實，那臭味是來自由花托變態(tài)形成的花盤嗎？學(xué)生將分化成熟的腥臭衛(wèi)矛花解剖成花瓣和花盤兩部分，并分別放置于無異味且相對獨立的環(huán)境中，此時會發(fā)現(xiàn)花盤結(jié)構(gòu)散發(fā)出臭味，再進一步用體式顯微鏡觀察花盤，可見分泌細胞，臭味正是通過此結(jié)構(gòu)釋放。

又如，貼梗海棠的正?；ㄆ谑窃诿磕甑?月份，而在12月至次年1月非花期也會時有花朵零星開放的異?，F(xiàn)象。筆者就此提出了貼梗海棠冬季花和在正?；ㄆ陂_的花在形態(tài)結(jié)構(gòu)上有什么區(qū)別的問題，于是學(xué)生選擇貼梗海棠作為觀測樹種。學(xué)生在正常花期觀察記錄花瓣、花萼、雄蕊、雌蕊等花的基本結(jié)構(gòu)，之后再將其與冬季花的結(jié)構(gòu)進行對比，從而找出它們之間是否存在形態(tài)結(jié)構(gòu)上的差異，探究不同物候?qū)N梗海棠花結(jié)構(gòu)的影響。通過對特殊現(xiàn)象的觀察，加深了學(xué)生對貼梗海棠花基本結(jié)構(gòu)的認識。丁香是山西農(nóng)業(yè)大學(xué)的?；ǎ@里的丁香資源十分豐富。筆者提出如何為有效利用丁香資源選擇最優(yōu)樹種的問題。因此學(xué)生選擇紫丁香和白丁香為觀測樹種，以開花時長和香氣為選擇性狀，于5—6月花期(是指從全樹有5%的花瓣展開的初花期到殘留5%以下花朵的開花末期)進行觀察，通過對多株紫丁香、白丁香的開花天數(shù)、香氣濃淡的觀察記錄，最終選出開花時間最長且香氣濃郁的一株作為優(yōu)樹，為有效利用丁香資源奠定基礎(chǔ)。

第三，通過研究型實踐教學(xué)資源數(shù)據(jù)庫選擇觀測樹種。教師將歷屆學(xué)生在物候期觀測的不同樹種的數(shù)據(jù)記錄下來，構(gòu)建基于物候期觀測的“樹木學(xué)”研究型實踐教學(xué)資源數(shù)據(jù)庫，以保證教學(xué)資源的延續(xù)性，并供下屆學(xué)生參考，下屆學(xué)生也可以選擇數(shù)據(jù)庫中往屆學(xué)生的選題進行延續(xù)性觀察研究。例如，白蠟樹和洋白蠟是形態(tài)相近的同屬植物，往屆學(xué)生觀察了兩樹種的圓錐花序著生位置的區(qū)別，白蠟樹花序頂生或腋生于枝梢，洋白蠟則生于去年的生枝條上。下屆學(xué)生則選擇繼續(xù)觀察白蠟樹和洋白蠟果實的性狀差異，發(fā)現(xiàn)白蠟樹翅果匙形，洋白蠟翅果狹倒披針形，從而豐富了兩樹種的識別性狀。

3.按照學(xué)習(xí)的一般規(guī)律安排研究型實踐教學(xué)內(nèi)容的順序

對專業(yè)知識的學(xué)習(xí)應(yīng)從最基本、最典型的現(xiàn)象入手，力求以點帶面，從典型現(xiàn)象的學(xué)習(xí)中反映出基本的現(xiàn)象規(guī)律。研究型實踐教學(xué)的開展也應(yīng)遵循這一規(guī)律。如筆者在講授葉脈類型這一知識點時，先讓學(xué)生觀察紫丁香葉片的葉脈分布特點，掌握羽狀脈的特征；再通過觀察色木槭葉片的葉脈分布特點，明晰掌狀脈的特征；之后通過觀察竹子的葉脈分布特點，了解平行脈的特征。在此基礎(chǔ)上，筆者再進一步引導(dǎo)學(xué)生掌握葉脈特征與植物分類間的關(guān)系，如羽狀脈和掌狀脈是木蘭綱樹種(雙子葉植物)葉脈的主要類型，而平行脈是百合綱樹種(單子葉植物)葉脈的主要類型等。

(二)研究型實踐教學(xué)的組織實施

1.小組合作研究

筆者將學(xué)生3～5人分成一個小組，如果小組成員過多，會影響學(xué)生的參與度，3～5人為一個小組，可以確保每個組員都能參與研究學(xué)習(xí)。小組長由學(xué)生推薦選出，小組長負責(zé)各組員的工作分工、研究工作的階段性總結(jié)及問題反饋。研究型實踐教學(xué)將在校園里開展，各小組充分利用校園植物，選出各自感興趣的樹種，每一個小組負責(zé)同一個屬或科的幾個樹種或不同屬卻形態(tài)相近較難區(qū)分的幾個樹種，拍照記錄樹種在物候期各階段的形態(tài)差異，并以形態(tài)特征為基礎(chǔ)，深入思考找尋各種形態(tài)表現(xiàn)的科學(xué)解釋，最后完成研究總結(jié)報告。小組合作研究的方式適合大學(xué)二年級的學(xué)生，此時他們還沒有完全具備獨自開展科研的能力，因此鼓勵他們以小組合作的形式開展研究學(xué)習(xí)。

2.個人獨立研究

個人獨立研究是指學(xué)生在一定的時間內(nèi)，獨立開展觀察研究活動，這種形式適合有一定科研基礎(chǔ)的學(xué)生。

3.觀察研究與定期討論相結(jié)合

各小組成員或獨立開展研究的學(xué)生將觀察結(jié)果做成PPT，并定期進行匯報，與其他學(xué)生一起展開討論。這種將觀察研究與定期討論相結(jié)合的教學(xué)方式可以敦促學(xué)生及時對觀察結(jié)果進行深入思考和總結(jié)，及時解決觀測中遇到的問題，以便為下一步的觀察研究奠定良好的基礎(chǔ)。

在用于匯報的PPT中，內(nèi)容應(yīng)包括學(xué)生在物候期觀察中獲得了什么知識、發(fā)現(xiàn)了什么有趣的現(xiàn)象、這些現(xiàn)象能否用專業(yè)知識進行解釋等內(nèi)容。各小組或個人在匯報完成后，其他學(xué)生提出問題，由匯報的學(xué)生進行解答。與學(xué)生直接向授課教師提問的方式相比，向自己熟悉的同學(xué)提問會顯得更加自如，也更加放得開，交流得更加深刻。對于那些匯報小組不能解釋的問題，教師鼓勵學(xué)生通過查閱相關(guān)書籍、文獻資料等方式去探尋答案。如果問題仍無法解決，授課教師會引導(dǎo)學(xué)生進行深入觀察研究，逐步揭開問題的答案。

例如，在匯報時，有的學(xué)生對山茱萸的葉脈類型產(chǎn)生了疑問。因山茱萸葉脈多表現(xiàn)為弧形，以往學(xué)生習(xí)慣地將其描述為弧形脈，而弧形脈多指單子葉植物的一種葉脈類型，屬于平行脈。而山茱萸則為雙子葉植物，因此學(xué)生認為將山茱萸的葉脈描述為弧形側(cè)脈或側(cè)脈呈弧形更為恰當，應(yīng)屬于網(wǎng)狀脈的一種。筆者對這一結(jié)論給予了肯定。通過討論得出的正確結(jié)論，會給學(xué)生留下深刻的印象，同時通過匯報討論還鍛煉了學(xué)生的語言表達能力，激發(fā)了學(xué)生的好奇心，使他們化被動接受為主動思考。

(三)適合研究型實踐教學(xué)特點的課程考核方式的實踐

針對研究型實踐教學(xué)的特點，筆者確立了新的考核形式，包括了期末成績占70%、平時成績占15%、觀察實踐成績占15%。其中，平時成績包括課堂表現(xiàn)、出勤率等，觀察實踐成績包括學(xué)生在物候期觀測實踐中的表現(xiàn)、PPT制作的質(zhì)量、階段性討論的效果和最后提交的實踐報告等。新的考核方式可以將學(xué)習(xí)任務(wù)或?qū)W習(xí)壓力前移，并分散到學(xué)習(xí)的整個過程中，避免了學(xué)生為了通過考試臨時突擊用功的弊端。同時，新的考核方式加大了對學(xué)生能力的考核，鼓勵學(xué)生利用碎片化時間，進行主動的觀察、認知和思考。

五、基于物候期觀測的“樹木學(xué)”課程研究型實踐教學(xué)取得的成效

(一)調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性

研究型實踐教學(xué)的開展，極大地激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性?！皹淠緦W(xué)”上課時間是在春季學(xué)期，當課程結(jié)束時，一些木犀科和薔薇科的樹種可以完成萌芽期、展葉期、開花期、結(jié)果期的整個過程，但有些樹種才剛剛進入開花期，甚至還未到開花期，因此，后續(xù)的觀察研究完全靠學(xué)生自主開展。有的學(xué)生在假期旅行或其他活動中遇到感興趣的樹種，會通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送樹種的照片給教師進行咨詢；有的學(xué)生會基于樹種的物候觀察，提出問題、探討解決問題的方法，部分學(xué)生還以此完成了本科畢業(yè)論文的設(shè)計。林學(xué)1502班的問宇翔就是以腥臭衛(wèi)矛為觀察對象，圍繞腥臭衛(wèi)矛結(jié)果率幾乎為零這一現(xiàn)象展開研究，并完成了畢業(yè)論文。他通過查閱現(xiàn)有的資料得出：由于引栽地與原產(chǎn)地的生境不同，因而不能滿足果實發(fā)育的需要，從而導(dǎo)致腥臭衛(wèi)矛在引栽地有極低的結(jié)果率[8]，那么生境的改變究竟影響了結(jié)果進程中的哪個環(huán)節(jié)呢？他以此為論題，從影響受精作用的因素入手，分別檢測了腥臭衛(wèi)矛的花粉活力和柱頭的可授性，發(fā)現(xiàn)腥臭衛(wèi)矛的花粉活力極低，因而解釋了腥臭衛(wèi)矛結(jié)果率低的自然現(xiàn)象。

(二)提升了學(xué)生的專業(yè)認知能力

通過與學(xué)生交流探討，學(xué)生普遍認為將樹種的物候期觀察與樹木學(xué)實踐相結(jié)合，有助于對課程理論知識的理解。在學(xué)習(xí)各論部分時，尤其是樹種生物學(xué)特性時，對形態(tài)特征的反應(yīng)更迅速。學(xué)生從課程開始時對每一性狀的專業(yè)描述都需要翻看形態(tài)學(xué)術(shù)語，到課程結(jié)束時對專業(yè)描述有快速反映，極大提高了對樹種的識別和特征描述能力。

(三)促進任課教師不斷優(yōu)化教學(xué)方案

授課教師將學(xué)生在實踐教學(xué)中提出的問題集中起來，記錄在冊，并在下一次的實踐教學(xué)中著重講解與之相關(guān)的知識點，同時根據(jù)實踐教學(xué)的開展情況，不斷優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，調(diào)整教學(xué)方案，以滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需要，實現(xiàn)了教學(xué)相長的目標。

基于物候期觀測的“樹木學(xué)”課程研究型實踐教學(xué)，以培養(yǎng)學(xué)生自主性和創(chuàng)新性為原則，遵循時間序列，與理論課同步進行，充分體現(xiàn)了“樹木學(xué)”課程的特色，是對理論課和實驗課教學(xué)的有益補充。

資助項目：山西省2018年高等學(xué)校教學(xué)改革創(chuàng)新項目“山西農(nóng)業(yè)大學(xué)校園樹木綜合數(shù)據(jù)庫建設(shè)──提升校園樹木在樹木學(xué)類課程實踐教學(xué)中的作用”，項目編號J2018076。