国家标本资源共享平台（NSII）在植物学实验教学中的应用

谢艳萍，吴晓敏，张兴旺

淮北师范大学 生命科学学院 资源植物生物学安徽省重点实验室，安徽 淮北 235000

植物学实验是学习植物形态解剖、植物生长发育、植物系统分类的一门学科，是全国高校中生物科学、生物技术、园艺、生态学、草业科学、植物保护、林业、农学、环境科学等专业必修的一门基础实践教学课程[1]。通过植物学实验的学习，让学生掌握植物学研究的基本方法，培养学生的动手能力和创新能力，为后续相关课程的学习打下坚实的基础[2]。掌握好植物学领域的理论知识和实验、实践技能，才能适应新时代植物学的发展和社会对植物学创新人才的需求[3]。

近年来，很多学者就植物学实验的教学内容、教学模式、考核方式、学生的学习态度以及植物学实验课程中存在的问题等进行了探讨，也提出了一些可行的方法和改良[4-7]。植物学实验一般采用室内观察标本、制作切片来增强学生的认知[8]。然而，当今在网络时代下成长起来的大学生的思维和学习特点发生了很大的改变，他们更善于通过网络、智能手机等渠道获取知识和信息，传统的教学方法越来越难以满足教学和学习要求[9,10]。加之近年来植物学学科的迅速发展，大量新理论、新知识和新技术不断涌现，而我们参考教材的更新速度远远比不上学科发展的速度，这就使得学生在进行后续的学习和深造时感到所学知识的陈旧和脱节[11,12]。基于植物学实验教学所面临的问题和挑战，我们将国家标本资源共享平台引入教学过程中，结合传统教学模式，以期形成更能适应学生的教学方法。

1 国家标本资源共享平台

国家标本资源共享平台（National Specimen Information Infrastructure，NSII）是随着我国生物多样性信息学的快速发展而发展起来的[13]。NSII 自2006 年开始建立，并于2013 年正式上线，是国家科技部认定并资助的国内最大的生物多样性数据共享平台，汇集了植物、动物、岩矿化石和极地资源等标本照片、名录、文献和图片信息等。在高度信息化的时代，NSII 又开展了很多的专题的建设[13]，如物种可视化专题、中国物种红色名录、极小种群（狭域分布）保护库、中国珍稀濒危植物图鉴、国家重点保护野生植物、植物精细解剖数据专题库、物种种子数据库、中国新物种数据库、图解植物学词典数据库、中国入侵植物、中国资源植物、中国芳香植物、植物教学科普视频等各种专题数据库。如何发挥如此庞大的标本数据和如此丰富的专题的优势，有效发挥其推动科学研究的作用也将是NSII 发展的重中之重[13]。

2 NSII 在植物学实验教学中的应用

NSII 如此丰富的专题数据库正好可以为植物学及植物学实验的教学提供海量的免费资源，弥补传统教材内容陈旧的不足，让学生获取到植物学学科的最新动态和成果。

2.1 NSII 在植物解剖教学方面的应用

植物解剖是植物学实验中一项很重要的技能，在我们的实验教学过程中，发现学生对植物解剖部分的术语难以理解和记忆，如果在实验过程中不能及时加深印象，学生将很难掌握这些术语的含义。NSII 中的图解植物学词典数据库资料来源于《图解植物学词典》一书[14]，涵盖了绝大部分在植物鉴定和描述中涉及的词汇，包括根、茎、叶、花、花序、果实等器官。每个词汇有中、英文释义及中、英文描述四部分内容，术语解释简明扼要，线描图特征明显，便于学生准确、直观地理解词义。数据库共有2 400 余条术语，并配以1 900 余幅精美的线描图，足够植物学实验教学使用。在标本教学资源共享平台中也可以直接输入搜索框查询术语。在实验过程中，当学生需要理解解剖术语的含义时，不仅仅能够通过查询教材，还能够随时使用NSII 平台的这项搜索功能，及时配合实验内容理解和记忆这些术语，获得较深刻的记忆。此外，NSII 目前有来自于西北农林科技大学校园和实习基地的42 个典型属的代表植物的营养器官和繁殖器官的精细解剖，并制作了反映该类群主要特征的图版，排版精美，对植物学实验课程有极大的促进和借鉴作用，也能培养学生的审美意识。

2.2 NSII 在植物分类学方面的应用

近几十年来，植物分类学发生了很大的变化，新分类群的陆续发表、新分类系统的产生都在给分类学注入新鲜的血液，但同时也带来了新的挑战。学生如果只知道教材中的分类系统，他们可能会在后续深造时对植物学的知识感到迷茫。NSII 中有专门的模块“植物科属种最新分类系统匹配工具”，可以批量查询物种的最新分类地位。其中，苔类、藓类和角苔则参考苔藓学界最新的分子系统学成果进行了调整，石松类和蕨类按PPGI 系统（2016），裸子植物按Christenhusz 系统（2011），被子植物按APG IV 系统（2016），这就能方便学生及时了解某些类群在分类地位上的变化。此外，NSII 对2000 年以来不同年份、不同省份发表的新物种都有详细的统计，并配有新物种分省地图，可以直观看出新物种的发表情况。

现今大学生虽然能熟练使用互联网，但是大多学生只知道利用百度搜索等主流的搜索引擎来检索某个物种，而得到的搜索结果通常参差不齐，其中还有些图片并不正确，这样就可能误导学生形成错误的认知。NSII 收录有近1 600 万张高质量的彩色照片，且这些图片基本上都经过了植物分类专业人员的鉴定，相比于百度搜索等的结果来说，具有较高的可信度，是教学活动中非常好的素材库。

我们在植物学实验课上还发现学生对室内进行的标本鉴定等兴趣比较低，而对野外实习兴趣很高，但是受到学时、季节的影响，室内的实验必不可少。NSII 的“植物达人秀”板块，可以对华北、东北、华东、华中、华南、西南、西北等7 个地区常见的植物进行识别挑战，这能够激发学生的学习兴趣和热情。

2.3 NSII 在标本制作规范性方面的应用

植物标本是植物教学和科研的一个重要手段，植物标本的制作是植物分类教学的主要内容之一，也是学生必须掌握的技能之一[15]。植物标本在整个教学过程中既是理论联系实际的重要桥梁，又是思政教育的载体[16,17]。NSII 目前收录有1 600 万余标本数据，670 万余张标本图片。这些标本图片都来自于全国高等院校或科研机构的标本馆的馆藏标本。在植物学实验课上，引导学生浏览NSII 的标本，有利于学生能够更加清楚标本的制作规范。

2.4 NSII 在交叉学科和扩展知识面的应用

随着我国的经济和科技发展逐渐进入更高的阶段，对于大学生的创新能力有了更高的要求[18]。而创新教育除了要有扎实的专业知识和创新思想以外，还需要具备更多的学科交叉知识，这也就意味着知识面越宽的学生可能会具备越强的创新能力。而NSII 集合了诸多功能于一身，其中的板块涉及国家重点保护野生植物、濒危野生植物、资源植物、芳香植物、油脂植物、盐生植物、水生植物、杂草、入侵植物、孑遗植物和化石标本、生物多样性监测和研究、极地植物等板块，可以拓宽植物学实验所能学到的知识。此外，网站首页也有国内外最新的研究动态、新书推荐等内容，非常有利于学生主动拓宽自己的知识面。

3 教学效果评价

以2020 级园艺专业66 人为研究对象，在植物学实验教学中引导学生使用NSII 平台，并辅以传统的教学方法，学期结束后，通过匿名调查问卷的方式调查学生的使用效果。问卷调查共包括5 项内容，每项内容分为“满意”、“基本满意”和“不满意”3个等级。问卷结果显示（表1），学生对于新的教学方式的满意度非常高，说明新的教学方式至少在本次所调查的5 项内容上发挥出了很好的效果。

表1 学生对新教学方法的满意度调查结果

4 结语

植物学实验是植物学课程的重要组成部分，其教学效果的好坏不仅影响学生对植物学理论知识的理解和掌握，而且影响学生综合能力的培养。现代信息化时代的技术和平台为传统教学提供了新的机遇，各种大数据也为大学生学习提供了大量的素材。NSII 就是我国生物多样性信息学快速发展的产物，收录了丰富的标本图片和信息，可以提供快捷的搜索功能和大量素材。且新时代的学生思维活跃、能更好更快地使用网络资源，对新知识的需求更高，应用NSII 开发的各种板块，既是对传统知识的巩固和加强，也是对传统知识的重要补充。将NSII 平台引入植物学实验教学可弥补传统教学方法的不足，激发学生的学习兴趣，并能有效提高学生的学习效率。此外，学生还可以通过自主学习一些交叉学科的知识，从而拓宽自己的知识面。