基于在线开放课程的植物学实验课改革

李巧云　王雨晴　文誉龙　关欣

摘要：本文通过对传统植物学实验课和在线实验课的研究，分析了目前实验课所存在的问题，提出了改革方案。目的是加深学生对植物学理论知识的理解，引导学生掌握科学的实验技能，提高教学质量，从而培养学生的动手和创新能力。

关键词：植物学；实验课；在线；改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）29-0269-02

一、传统实验课存在的问题

植物学实验课的主要目的是培养学生掌握生物绘图、徒手切片等实验技能，以及创新能力。目前传统植物实验课主要有以下问题：①实验内容多，课时少。植物学实验课时总体偏少。正常情况下应开设12个实验，至少需要48学时，但目前压缩到36学时以下。一次实验的时间有限，不可能安排过多内容，因此，有些实验只能合并或砍掉，如制作永久石蜡切片实验。这对学生掌握实验技能有明显影响。②实验过程不能重复，预习和复习受限。传统的实验课，课前看不到实物，又缺乏直观录像，只能预习纸质的实验指导书，直接影响了实验效果。实验课一周一次，每次内容不同。课后学生不能重复实验过程，因而不能很好地总结实验操作中所犯错误，也不能很好地通过复习巩固所学实验内容和技能。③观察性验证实验多，创新实验少。从植物学的实验内容可以看出，观察性验证实验占一半。验证实验多，设计性和综合性实验少。一般观察性验证实验操作简单，环节少，所用时间少；创新性实验过程复杂，时间长，学生按时完成困难大。同时，实验合并后，一次实验内容较多，学生压力较大。④资源利用率低。实验设备有限（如实验室、显微镜数量），一次不能安排过多的学生。⑤实验时间、地点固定。传统的实验课必须按照规定的时间、地点进行，便于学校管理，统一调配实验室。如果遇到特殊情况需要调课，牵动面较大，调课十分困难。⑥学生被动学习，难以形成主动探索的氛围。传统实验按固定的脚本演练，时间紧、内容多，学生你追我赶，来不及思考。实验结束后不能回放、重复，难以形成探索的环境，学生只能按照老师的思维惯性完成实验作业。

二、在线开放课程的优势

随着因特网的迅速普及，各大院校都陆续建设了初步的网络硬件平台，教学由枯燥变得生动，新颖的教学方式激发了学生的学习兴趣，网络资源丰富了教学内容。网络教学有以下优势：①便于预习和复习，提高了学习效率。通过网络平台，老师能安排预习，使学生在实验课前了解实验的目的、要求、材料、方法、内容以及思考的问题，既可以减少课堂讲解时间，也能消除学生对实验以及仪器操作的陌生感，达到真正提高学生动手能力和实验水平的目的。在实验后，还可利用在线课程上的实验模块进行复习，巩固实验技能，这对实验课特别有效。②教学方式多样。网络课程可以设置丰富多彩的教学形式。可以根据实验特点有针对性地设置实验前预习、实验操作关键环节和试验后复习等内容，还可采用文本、图片、视频等不同表现形式。网络课程平台可容纳大量的课程资源，特别是实验视频，例如显微镜操作视频。学生在实验前，学习实验视频，了解实验过程，非常直观。不仅能增加学生的学习兴趣，而且还能使学生快速掌握仪器的操作，加深理解。③教学资源丰富。在传统的试验过程中，学生了解实验内容主要是通过实验指导书。由于一次实验时间有限，试验内容不可能过多。学生想扩展相关知识和技能十分困难。但在网络条件下，老师可根据需要添加实验内容，几乎不受限制。如实验图片库、名称解释卡片库、视频库、试题库等，由于资源丰富，学生可任意浏览，大大增加了对实验课的兴趣。④不受时间、地点的限制。目前已可将现实实验转化为虚拟实验，供学生们在线操作，不受时间、地点的限制，大大方便了实验教学过程。

三、基于在线开放课程下的植物学实验课改革方案

通过网络课程的建设，推进教育教学改革。我校也建设了植物学在线开放课程，包括六大模块。其中教学活动包括：答疑讨论、课程问卷、教学邮箱、个人资源、课程作業、在线测试、随堂建议。通过在线开放课程的建设和对实验课问题的研究，我们对植物学实验课教学方式的改革提出以下建议。

1.建设专门的网络植物学实验课程。建立网络开放实验课程，包括实验教学课件以及处理好的文档、图像、视频等。表1是已初步建设好的植物学实验课程资源。

2.完善在线开放实验课程课件，整合实验内容。提高植物学实践教学质量的核心是设计和建设网络教学内容。根据实验课教学目标，合理安排验证性实验和综合创新性实验的比例，重新编写实验课内容，与线下实验教学相结合。

（1）实验课内容模块化，实验技能系统化。将实验内容分为四个模块：实验基础技能模块，验证性实验模块，综合性试验模块，创新性实验模块。如表2。

（2）建设综合性创新性实验。综合性实验内容包括：①水生植物和旱生植物解剖结构的对比，形态描述；②校园植物的分类以及调查；③校园珍稀植物的调查以及形态结构分析；④校园池塘藻类植物以及水体污染状况调查等。学生可根据兴趣不同，在课前或者课间参加综合性实验。

在完成基本的验证性实验后，有兴趣的同学可参加创新性实验。创新性实验内容包括：①外来物种入侵与生物安全；②校园主要植物的形态结构描述；③植物分类、细胞分类、生化分类与分子标记比较与应用；④珍稀濒危植物的致危机制以及保护等。

（3）加强综合性创新性实验，培养学生动手能力。综合性实验旨在培养学生全面掌握实验技能，提升正确观察分析、解决问题的能力。例如在类群实验中，传统的实验步骤是老师将实验材料（如：黑根霉、眼虫藻、水绵、硅藻的永久装片和地木耳、池塘水等材料的临时装片以及试剂、蒸馏水等）准备好。按照实验步骤观察蓝藻、裸藻、绿藻、黑根霉、青霉、酵母菌、伞菌，以及壳状地衣、叶状地衣、支状地衣等。但在在线实验中，学生可根据实验内容分组自行准备实验材料，设计不同植物，观察其形态，还可增加对植物的形态结构的描述，增加动手环节。

3.将在线实验与传统实验结合。验证性实验多为观察实验，例如洋葱的表皮结构观察，马铃薯的淀粉粒观察，酵母菌出芽生殖观察等。可将一部分验证性实验放在网络上进行，减少线下验证性实验的比重，加大基础性实验操作和综合创新性实验的份量。

4.建设网上植物园、植物数据库，充分利用外部资源。我们已在线建设了校园植物园、植物数据库和图片库、中亚热带特色植物数据库。同时每周在线介绍一种植物，鼓励学生利用这些资源，加深对植物的了解。如：高校植物学网络课程、精品课程、植物园、植物学会网站等。利用这些链接，帮助学生学习。如：①植物学热点研究；②凤仙花属新的分类系统；③中科院昆明植物所在种子生物学中取得的研究性进展；④喜马拉雅高山姜科植物的演化；⑤蓝藻研究现状和进展等，让学生了解学科前沿。

四、结语

植物学在线开放实验课程，在时间与空间上延伸了传统实验，为教师提供了新的教学手段，为学生提供了一个新的实验学习空间。基于在线开放条件下的实验课程，以其丰富的资源，不仅可以培养学生的实验技能，及自主学习、独立发现和解决问题、提高创新思维的能力，同时有利于发展学生的个性，培养创新人才。

参考文献：

[1]崔晓峰.2008-2013年间植物生物学领域国内外重要研究进展比较[J].植物生理学报，2013，49（6）：515-539.

[2]杜凤国.“森林植物学”课程教学方法和模式的改革与实践[J].中国大学教学，2006，（7）：28-29.