基于物候期观测的“树木学”课程研究型实践教学的探讨——以山西农业大学为例

刘志红 葛丽萍 吴冰鑫 解 庆

(山西农业大学林学院，山西太谷 030801)

一、高校“树木学”课程教学的目标及特点

“树木学”课程教学目标是让学生能较为系统地掌握有关树木分类的基本知识，熟悉主要植物类群及其代表植物，尤其是构成我国主要地带森林植被和在科学研究、经济利用、生态及自然保护等方面具有重要价值的树木种类，培养学生具备野外鉴定树种的能力。

“树木学”课程教学注重培养学生的观察、创新能力，注重实践环节。在“树木学”课程理论教学开始的同时，同步开展物候期观测的实践，可以让学生按照物候期观察植物的形态变化，从而加深对植物形态术语的掌握。张宪智和康永祥[1]认为理论教学不必拘泥于教材的排列顺序，可以按照授课的实际情况进行灵活调整。

二、高校“树木学”课程教学存在的问题

以山西农业大学为例，“树木学”是林学院林学专业的必修课，在第四学期开设。按照“树木学”课程教学大纲，首先讲授各论部分的植物分类系统、分类依据(以形态学为主)、植物命名及检索表的编制和使用(以形态术语为基础)。因为这部分内容也是“植物学”课程讲授的内容，学生已经基本掌握，所以在“树木学”课程的教学中只安排了2个学时，主要是回顾以往学习过的知识。

但笔者在课下与学生交流时发现，仅用2个学时进行树木分类概述的讲解，并不能满足学生的学习要求。究其原因，“植物学”课程通常在第二学期开设，与“树木学”课程的学习时间相隔太久，按照大脑识别和遗忘的一般规律，学生对于该部分知识的遗忘度较高。此外，作为专业基础课，“植物学”课程知识点丰富，但学时较少，导致一些学生对于该部分内容掌握得不扎实，直接影响了后续课程“树木学”的教学效果。为了弥补这一不足，笔者在“树木学”课程教学中探索运用了研究型实践教学的模式。

三、研究型实践教学的内涵

研究型实践教学是一种有利于培养学生科研能力、创新能力和团队协作能力的实践教学模式。在研究型实践教学中，教师的个体化讲授转向与学生合作化研究，以引导学生开展科研探索为目的；而学生作为直接体验者经历了科学思考的全过程，能够充分体现学生学习的主动性[2-3]。研究型实践教学是培养学生观察能力、探索能力的重要手段，也是专业课程教学的重要环节[4-7]。研究型实践教学强调实验的综合性，注重培养学生的综合能力。

四、基于物候期观测的“树木学”课程研究型实践教学的探索

(一)研究型实践教学内容的设计

1.科学确定研究型实践教学的基础内容

物候期观测可以将植物的结构解剖和植物形态分类紧密联系起来，学生通过观测不同物候期的植物形态，可以加深对植物分类学中植物形态术语的理解。因为“树木学”是一门专业性较强的课程，具有大量的专业性词汇和知识点，有的学生第一眼看到众多的植物形态术语时，就产生了抵触心理，影响了学习的积极性和主动性。而开展物候期观测，可以按时间顺序，将众多的知识点分解成块，学生依时间顺序对树种的形态特征进行学习，这样学生面对纷繁复杂的形态术语时，就会有章可循了。学生首先要对植物进行观察，之后在教师的引导下进行思考，找出植物形态的异同，逐步掌握植物形态分类的基础知识，激发学生学习的积极性。基于物候期观测的“树木学”研究型实践教学的基础内容及其涉及的相关问题见表1。

表1 基于物候期观测的“树木学”研究型实践教学的基础内容及其涉及的相关问题

2.正确选择适用于研究型实践教学的观测树种

首先，为了调动学生学习的积极性，在开课伊始，教师允许学生自主选择观测树种。学生根据生活经验或自身的知识组成，从兴趣出发主动选择观测树种。有的学生受传统文化的影响，喜欢牡丹花，那他就会选择牡丹作为观察对象；有的学生家里种植过花椒，就会选择花椒树作为观测树种；有的学生发现玉兰树枝条的先端有个毛茸茸的结构，他想弄清楚这个结构是什么，那他就会选择玉兰树作为观测对象，以弄清玉兰花的形态变化。

其次，由授课教师提出与课程相关的选题，学生依据选题确定观测树种。例如，笔者设问，腥臭卫矛的臭味从何来，已经在学校度过一个春天的学生都会知道，校园里的这颗腥臭卫矛是全国唯一的一棵，全球也只有两棵，每当花开时节，便有强烈的刺激性气味，学生将腥臭卫矛作为观测对象，通过进一步观察花的结构会发现，花瓣中是没有异味的，腥臭卫矛也不结果实，那臭味是来自由花托变态形成的花盘吗？学生将分化成熟的腥臭卫矛花解剖成花瓣和花盘两部分，并分别放置于无异味且相对独立的环境中，此时会发现花盘结构散发出臭味，再进一步用体式显微镜观察花盘，可见分泌细胞，臭味正是通过此结构释放。

又如，贴梗海棠的正常花期是在每年的4月份，而在12月至次年1月非花期也会时有花朵零星开放的异常现象。笔者就此提出了贴梗海棠冬季花和在正常花期开的花在形态结构上有什么区别的问题，于是学生选择贴梗海棠作为观测树种。学生在正常花期观察记录花瓣、花萼、雄蕊、雌蕊等花的基本结构，之后再将其与冬季花的结构进行对比，从而找出它们之间是否存在形态结构上的差异，探究不同物候对贴梗海棠花结构的影响。通过对特殊现象的观察，加深了学生对贴梗海棠花基本结构的认识。丁香是山西农业大学的校花，校园里的丁香资源十分丰富。笔者提出如何为有效利用丁香资源选择最优树种的问题。因此学生选择紫丁香和白丁香为观测树种，以开花时长和香气为选择性状，于5—6月花期(是指从全树有5%的花瓣展开的初花期到残留5%以下花朵的开花末期)进行观察，通过对多株紫丁香、白丁香的开花天数、香气浓淡的观察记录，最终选出开花时间最长且香气浓郁的一株作为优树，为有效利用丁香资源奠定基础。

第三，通过研究型实践教学资源数据库选择观测树种。教师将历届学生在物候期观测的不同树种的数据记录下来，构建基于物候期观测的“树木学”研究型实践教学资源数据库，以保证教学资源的延续性，并供下届学生参考，下届学生也可以选择数据库中往届学生的选题进行延续性观察研究。例如，白蜡树和洋白蜡是形态相近的同属植物，往届学生观察了两树种的圆锥花序着生位置的区别，白蜡树花序顶生或腋生于枝梢，洋白蜡则生于去年的生枝条上。下届学生则选择继续观察白蜡树和洋白蜡果实的性状差异，发现白蜡树翅果匙形，洋白蜡翅果狭倒披针形，从而丰富了两树种的识别性状。

3.按照学习的一般规律安排研究型实践教学内容的顺序

对专业知识的学习应从最基本、最典型的现象入手，力求以点带面，从典型现象的学习中反映出基本的现象规律。研究型实践教学的开展也应遵循这一规律。如笔者在讲授叶脉类型这一知识点时，先让学生观察紫丁香叶片的叶脉分布特点，掌握羽状脉的特征；再通过观察色木槭叶片的叶脉分布特点，明晰掌状脉的特征；之后通过观察竹子的叶脉分布特点，了解平行脉的特征。在此基础上，笔者再进一步引导学生掌握叶脉特征与植物分类间的关系，如羽状脉和掌状脉是木兰纲树种(双子叶植物)叶脉的主要类型，而平行脉是百合纲树种(单子叶植物)叶脉的主要类型等。

(二)研究型实践教学的组织实施

1.小组合作研究

笔者将学生3～5人分成一个小组，如果小组成员过多，会影响学生的参与度，3～5人为一个小组，可以确保每个组员都能参与研究学习。小组长由学生推荐选出，小组长负责各组员的工作分工、研究工作的阶段性总结及问题反馈。研究型实践教学将在校园里开展，各小组充分利用校园植物，选出各自感兴趣的树种，每一个小组负责同一个属或科的几个树种或不同属却形态相近较难区分的几个树种，拍照记录树种在物候期各阶段的形态差异，并以形态特征为基础，深入思考找寻各种形态表现的科学解释，最后完成研究总结报告。小组合作研究的方式适合大学二年级的学生，此时他们还没有完全具备独自开展科研的能力，因此鼓励他们以小组合作的形式开展研究学习。

2.个人独立研究

个人独立研究是指学生在一定的时间内，独立开展观察研究活动，这种形式适合有一定科研基础的学生。

3.观察研究与定期讨论相结合

各小组成员或独立开展研究的学生将观察结果做成PPT，并定期进行汇报，与其他学生一起展开讨论。这种将观察研究与定期讨论相结合的教学方式可以敦促学生及时对观察结果进行深入思考和总结，及时解决观测中遇到的问题，以便为下一步的观察研究奠定良好的基础。

在用于汇报的PPT中，内容应包括学生在物候期观察中获得了什么知识、发现了什么有趣的现象、这些现象能否用专业知识进行解释等内容。各小组或个人在汇报完成后，其他学生提出问题，由汇报的学生进行解答。与学生直接向授课教师提问的方式相比，向自己熟悉的同学提问会显得更加自如，也更加放得开，交流得更加深刻。对于那些汇报小组不能解释的问题，教师鼓励学生通过查阅相关书籍、文献资料等方式去探寻答案。如果问题仍无法解决，授课教师会引导学生进行深入观察研究，逐步揭开问题的答案。

例如，在汇报时，有的学生对山茱萸的叶脉类型产生了疑问。因山茱萸叶脉多表现为弧形，以往学生习惯地将其描述为弧形脉，而弧形脉多指单子叶植物的一种叶脉类型，属于平行脉。而山茱萸则为双子叶植物，因此学生认为将山茱萸的叶脉描述为弧形侧脉或侧脉呈弧形更为恰当，应属于网状脉的一种。笔者对这一结论给予了肯定。通过讨论得出的正确结论，会给学生留下深刻的印象，同时通过汇报讨论还锻炼了学生的语言表达能力，激发了学生的好奇心，使他们化被动接受为主动思考。

(三)适合研究型实践教学特点的课程考核方式的实践

针对研究型实践教学的特点，笔者确立了新的考核形式，包括了期末成绩占70%、平时成绩占15%、观察实践成绩占15%。其中，平时成绩包括课堂表现、出勤率等，观察实践成绩包括学生在物候期观测实践中的表现、PPT制作的质量、阶段性讨论的效果和最后提交的实践报告等。新的考核方式可以将学习任务或学习压力前移，并分散到学习的整个过程中，避免了学生为了通过考试临时突击用功的弊端。同时，新的考核方式加大了对学生能力的考核，鼓励学生利用碎片化时间，进行主动的观察、认知和思考。

五、基于物候期观测的“树木学”课程研究型实践教学取得的成效

(一)调动了学生学习的积极性

研究型实践教学的开展，极大地激发了学生学习的积极性。“树木学”上课时间是在春季学期，当课程结束时，一些木犀科和蔷薇科的树种可以完成萌芽期、展叶期、开花期、结果期的整个过程，但有些树种才刚刚进入开花期，甚至还未到开花期，因此，后续的观察研究完全靠学生自主开展。有的学生在假期旅行或其他活动中遇到感兴趣的树种，会通过网络发送树种的照片给教师进行咨询；有的学生会基于树种的物候观察，提出问题、探讨解决问题的方法，部分学生还以此完成了本科毕业论文的设计。林学1502班的问宇翔就是以腥臭卫矛为观察对象，围绕腥臭卫矛结果率几乎为零这一现象展开研究，并完成了毕业论文。他通过查阅现有的资料得出：由于引栽地与原产地的生境不同，因而不能满足果实发育的需要，从而导致腥臭卫矛在引栽地有极低的结果率[8]，那么生境的改变究竟影响了结果进程中的哪个环节呢？他以此为论题，从影响受精作用的因素入手，分别检测了腥臭卫矛的花粉活力和柱头的可授性，发现腥臭卫矛的花粉活力极低，因而解释了腥臭卫矛结果率低的自然现象。

(二)提升了学生的专业认知能力

通过与学生交流探讨，学生普遍认为将树种的物候期观察与树木学实践相结合，有助于对课程理论知识的理解。在学习各论部分时，尤其是树种生物学特性时，对形态特征的反应更迅速。学生从课程开始时对每一性状的专业描述都需要翻看形态学术语，到课程结束时对专业描述有快速反映，极大提高了对树种的识别和特征描述能力。

(三)促进任课教师不断优化教学方案

授课教师将学生在实践教学中提出的问题集中起来，记录在册，并在下一次的实践教学中着重讲解与之相关的知识点，同时根据实践教学的开展情况，不断优化教学内容，调整教学方案，以满足学生的学习需要，实现了教学相长的目标。

基于物候期观测的“树木学”课程研究型实践教学，以培养学生自主性和创新性为原则，遵循时间序列，与理论课同步进行，充分体现了“树木学”课程的特色，是对理论课和实验课教学的有益补充。

资助项目：山西省2018年高等学校教学改革创新项目“山西农业大学校园树木综合数据库建设──提升校园树木在树木学类课程实践教学中的作用”，项目编号J2018076。