國家標本資源共享平臺（NSII）在植物學實驗教學中的應用

謝艷萍，吳曉敏，張興旺

淮北師范大學 生命科學學院 資源植物生物學安徽省重點實驗室，安徽 淮北 235000

植物學實驗是學習植物形態(tài)解剖、植物生長發(fā)育、植物系統(tǒng)分類的一門學科，是全國高校中生物科學、生物技術(shù)、園藝、生態(tài)學、草業(yè)科學、植物保護、林業(yè)、農(nóng)學、環(huán)境科學等專業(yè)必修的一門基礎(chǔ)實踐教學課程[1]。通過植物學實驗的學習，讓學生掌握植物學研究的基本方法，培養(yǎng)學生的動手能力和創(chuàng)新能力，為后續(xù)相關(guān)課程的學習打下堅實的基礎(chǔ)[2]。掌握好植物學領(lǐng)域的理論知識和實驗、實踐技能，才能適應新時代植物學的發(fā)展和社會對植物學創(chuàng)新人才的需求[3]。

近年來，很多學者就植物學實驗的教學內(nèi)容、教學模式、考核方式、學生的學習態(tài)度以及植物學實驗課程中存在的問題等進行了探討，也提出了一些可行的方法和改良[4-7]。植物學實驗一般采用室內(nèi)觀察標本、制作切片來增強學生的認知[8]。然而，當今在網(wǎng)絡時代下成長起來的大學生的思維和學習特點發(fā)生了很大的改變，他們更善于通過網(wǎng)絡、智能手機等渠道獲取知識和信息，傳統(tǒng)的教學方法越來越難以滿足教學和學習要求[9,10]。加之近年來植物學學科的迅速發(fā)展，大量新理論、新知識和新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，而我們參考教材的更新速度遠遠比不上學科發(fā)展的速度，這就使得學生在進行后續(xù)的學習和深造時感到所學知識的陳舊和脫節(jié)[11,12]。基于植物學實驗教學所面臨的問題和挑戰(zhàn)，我們將國家標本資源共享平臺引入教學過程中，結(jié)合傳統(tǒng)教學模式，以期形成更能適應學生的教學方法。

1 國家標本資源共享平臺

國家標本資源共享平臺（National Specimen Information Infrastructure，NSII）是隨著我國生物多樣性信息學的快速發(fā)展而發(fā)展起來的[13]。NSII 自2006 年開始建立，并于2013 年正式上線，是國家科技部認定并資助的國內(nèi)最大的生物多樣性數(shù)據(jù)共享平臺，匯集了植物、動物、巖礦化石和極地資源等標本照片、名錄、文獻和圖片信息等。在高度信息化的時代，NSII 又開展了很多的專題的建設(shè)[13]，如物種可視化專題、中國物種紅色名錄、極小種群（狹域分布）保護庫、中國珍稀瀕危植物圖鑒、國家重點保護野生植物、植物精細解剖數(shù)據(jù)專題庫、物種種子數(shù)據(jù)庫、中國新物種數(shù)據(jù)庫、圖解植物學詞典數(shù)據(jù)庫、中國入侵植物、中國資源植物、中國芳香植物、植物教學科普視頻等各種專題數(shù)據(jù)庫。如何發(fā)揮如此龐大的標本數(shù)據(jù)和如此豐富的專題的優(yōu)勢，有效發(fā)揮其推動科學研究的作用也將是NSII 發(fā)展的重中之重[13]。

2 NSII 在植物學實驗教學中的應用

NSII 如此豐富的專題數(shù)據(jù)庫正好可以為植物學及植物學實驗的教學提供海量的免費資源，彌補傳統(tǒng)教材內(nèi)容陳舊的不足，讓學生獲取到植物學學科的最新動態(tài)和成果。

2.1 NSII 在植物解剖教學方面的應用

植物解剖是植物學實驗中一項很重要的技能，在我們的實驗教學過程中，發(fā)現(xiàn)學生對植物解剖部分的術(shù)語難以理解和記憶，如果在實驗過程中不能及時加深印象，學生將很難掌握這些術(shù)語的含義。NSII 中的圖解植物學詞典數(shù)據(jù)庫資料來源于《圖解植物學詞典》一書[14]，涵蓋了絕大部分在植物鑒定和描述中涉及的詞匯，包括根、莖、葉、花、花序、果實等器官。每個詞匯有中、英文釋義及中、英文描述四部分內(nèi)容，術(shù)語解釋簡明扼要，線描圖特征明顯，便于學生準確、直觀地理解詞義。數(shù)據(jù)庫共有2 400 余條術(shù)語，并配以1 900 余幅精美的線描圖，足夠植物學實驗教學使用。在標本教學資源共享平臺中也可以直接輸入搜索框查詢術(shù)語。在實驗過程中，當學生需要理解解剖術(shù)語的含義時，不僅僅能夠通過查詢教材，還能夠隨時使用NSII 平臺的這項搜索功能，及時配合實驗內(nèi)容理解和記憶這些術(shù)語，獲得較深刻的記憶。此外，NSII 目前有來自于西北農(nóng)林科技大學校園和實習基地的42 個典型屬的代表植物的營養(yǎng)器官和繁殖器官的精細解剖，并制作了反映該類群主要特征的圖版，排版精美，對植物學實驗課程有極大的促進和借鑒作用，也能培養(yǎng)學生的審美意識。

2.2 NSII 在植物分類學方面的應用

近幾十年來，植物分類學發(fā)生了很大的變化，新分類群的陸續(xù)發(fā)表、新分類系統(tǒng)的產(chǎn)生都在給分類學注入新鮮的血液，但同時也帶來了新的挑戰(zhàn)。學生如果只知道教材中的分類系統(tǒng)，他們可能會在后續(xù)深造時對植物學的知識感到迷茫。NSII 中有專門的模塊“植物科屬種最新分類系統(tǒng)匹配工具”，可以批量查詢物種的最新分類地位。其中，苔類、蘚類和角苔則參考苔蘚學界最新的分子系統(tǒng)學成果進行了調(diào)整，石松類和蕨類按PPGI 系統(tǒng)（2016），裸子植物按Christenhusz 系統(tǒng)（2011），被子植物按APG IV 系統(tǒng)（2016），這就能方便學生及時了解某些類群在分類地位上的變化。此外，NSII 對2000 年以來不同年份、不同省份發(fā)表的新物種都有詳細的統(tǒng)計，并配有新物種分省地圖，可以直觀看出新物種的發(fā)表情況。

現(xiàn)今大學生雖然能熟練使用互聯(lián)網(wǎng)，但是大多學生只知道利用百度搜索等主流的搜索引擎來檢索某個物種，而得到的搜索結(jié)果通常參差不齊，其中還有些圖片并不正確，這樣就可能誤導學生形成錯誤的認知。NSII 收錄有近1 600 萬張高質(zhì)量的彩色照片，且這些圖片基本上都經(jīng)過了植物分類專業(yè)人員的鑒定，相比于百度搜索等的結(jié)果來說，具有較高的可信度，是教學活動中非常好的素材庫。

我們在植物學實驗課上還發(fā)現(xiàn)學生對室內(nèi)進行的標本鑒定等興趣比較低，而對野外實習興趣很高，但是受到學時、季節(jié)的影響，室內(nèi)的實驗必不可少。NSII 的“植物達人秀”板塊，可以對華北、東北、華東、華中、華南、西南、西北等7 個地區(qū)常見的植物進行識別挑戰(zhàn)，這能夠激發(fā)學生的學習興趣和熱情。

2.3 NSII 在標本制作規(guī)范性方面的應用

植物標本是植物教學和科研的一個重要手段，植物標本的制作是植物分類教學的主要內(nèi)容之一，也是學生必須掌握的技能之一[15]。植物標本在整個教學過程中既是理論聯(lián)系實際的重要橋梁，又是思政教育的載體[16,17]。NSII 目前收錄有1 600 萬余標本數(shù)據(jù)，670 萬余張標本圖片。這些標本圖片都來自于全國高等院?；蚩蒲袡C構(gòu)的標本館的館藏標本。在植物學實驗課上，引導學生瀏覽NSII 的標本，有利于學生能夠更加清楚標本的制作規(guī)范。

2.4 NSII 在交叉學科和擴展知識面的應用

隨著我國的經(jīng)濟和科技發(fā)展逐漸進入更高的階段，對于大學生的創(chuàng)新能力有了更高的要求[18]。而創(chuàng)新教育除了要有扎實的專業(yè)知識和創(chuàng)新思想以外，還需要具備更多的學科交叉知識，這也就意味著知識面越寬的學生可能會具備越強的創(chuàng)新能力。而NSII 集合了諸多功能于一身，其中的板塊涉及國家重點保護野生植物、瀕危野生植物、資源植物、芳香植物、油脂植物、鹽生植物、水生植物、雜草、入侵植物、孑遺植物和化石標本、生物多樣性監(jiān)測和研究、極地植物等板塊，可以拓寬植物學實驗所能學到的知識。此外，網(wǎng)站首頁也有國內(nèi)外最新的研究動態(tài)、新書推薦等內(nèi)容，非常有利于學生主動拓寬自己的知識面。

3 教學效果評價

以2020 級園藝專業(yè)66 人為研究對象，在植物學實驗教學中引導學生使用NSII 平臺，并輔以傳統(tǒng)的教學方法，學期結(jié)束后，通過匿名調(diào)查問卷的方式調(diào)查學生的使用效果。問卷調(diào)查共包括5 項內(nèi)容，每項內(nèi)容分為“滿意”、“基本滿意”和“不滿意”3個等級。問卷結(jié)果顯示（表1），學生對于新的教學方式的滿意度非常高，說明新的教學方式至少在本次所調(diào)查的5 項內(nèi)容上發(fā)揮出了很好的效果。

表1 學生對新教學方法的滿意度調(diào)查結(jié)果

4 結(jié)語

植物學實驗是植物學課程的重要組成部分，其教學效果的好壞不僅影響學生對植物學理論知識的理解和掌握，而且影響學生綜合能力的培養(yǎng)?，F(xiàn)代信息化時代的技術(shù)和平臺為傳統(tǒng)教學提供了新的機遇，各種大數(shù)據(jù)也為大學生學習提供了大量的素材。NSII 就是我國生物多樣性信息學快速發(fā)展的產(chǎn)物，收錄了豐富的標本圖片和信息，可以提供快捷的搜索功能和大量素材。且新時代的學生思維活躍、能更好更快地使用網(wǎng)絡資源，對新知識的需求更高，應用NSII 開發(fā)的各種板塊，既是對傳統(tǒng)知識的鞏固和加強，也是對傳統(tǒng)知識的重要補充。將NSII 平臺引入植物學實驗教學可彌補傳統(tǒng)教學方法的不足，激發(fā)學生的學習興趣，并能有效提高學生的學習效率。此外，學生還可以通過自主學習一些交叉學科的知識，從而拓寬自己的知識面。