信息技术与园林树木学课程教学深度融合的路径与方法

傅欣蕾，张 鑫，高曼莉，陈珠艳

(安徽林业职业技术学院 资源与环境系，安徽 合肥230031)

现代信息技术已渗透到社会生活、经济发展的方方面面，高校的教育方式与学生的学习方式也发生了重大变革。国家教育部发布的《教育信息化十年发展规划（2011-2020 年）》（以下简称《规划》）指出“教育信息化充分发挥信息技术优势，注重信息技术与教育的全面深度融合”，“以教育信息化带动教育现代化，促进教育的创新与变革，是加快从教育大国向教育强国迈进的重大战略抉择”[1]。园林树木学作为园林相关专业的基础课和必修课，实现与信息技术的深度融合是教育信息化、现代化变革的必然要求。

1 信息技术与课程教学深度融合的内涵

在《规划》发布以前，传统提法是实现信息技术与课程教学的“整合”。从“整合”到“深度融合”的转变，是从仅将信息技术作为辅助工具应用于改进教学手段、教学方法这类进化式的修修补补，转变为实现由技术支撑的重大结构性变革[2]。

结合我国教育学家何克抗对“深度融合”的阐释，本研究中信息技术与课程教学的深度融合是指：教师通过信息化教学资源的运用，组织开展以学生为主体的学习活动，使传统以教师为中心的教学结构向以学生为中心的教学结构转变，实现教学质量的显著提升。

2 园林树木学的课程特点

园林树木学是园林、风景园林、观赏园艺等专业的基础课，是园林规划设计、园林植物栽培、病虫害防治等专业核心课的重要支撑，是一门以服务园林建设为宗旨，系统研究园林树木的形态特征、地理分布、植物学习性、园林应用的科学。

2.1 树种繁多，知识点颗粒化程度高

据统计原产我国的木本植物约8000余种，随着城市园林建设水平的提高，越来越多的乡土树种被开发应用于城市园林，外来优秀木本植物的引种工作也日臻成熟，这使得城市园林树木资源更加丰富，课程培养要求也相应提高。目前高等院校园林树木学的参考教材多以陈有民[3]、闫双喜[4]、庄雪影[5]、卓丽环[6]、臧德奎[7]等主编的版本为主，涉及到的树木种类数量从377 到2106 种不等[8]。北京林业大学教学大纲要求学生至少掌握400种树木的识别方法、地理分布与习性；浙江农林大学的教学目标是使学生熟识300 种以上的常见树木；东北林业大学要求学生掌握我国主要园林树种200-240 种；高职院校的教学目标设置相对较低，但也要求识别150 种以上树种，掌握其习性及园林应用的方法。可以看出，园林树木种类繁多，要求识记的内容庞杂，知识点颗粒化程度高。

2.2 树木时空变化性强，教学限制因素多

园林树木受多种环境因子影响，地域性鲜明；树木是动态变化的有机体，会随季节变换产生不同的景观效果，季相性明显；树木的生长周期长，从幼年到成年也可能会表现出截然不同的性状。园林树木的时空变化给城市园林带来了丰富的景观效果，也给课程教学增加了难度。各高校为顺应园林树木的时空变异特点，大都采用了理论与实践相结合的教学方法，为观察树木的季相变化，一些高校还将一学期的课程分散到两学期进行，尽管在课程改革上做出了诸多努力，但尚未完全打破时空界限，学生也无法在有限的时空范围内识记上百种树木。

3 信息技术与园林树木学课程教学深度融合的路径与方法

不少高校都在进行信息化教学改革，但很多改革中的信息技术仅是作为辅助教学的工具，本质上仍是以教师为中心的传统教学模式，并未通过信息化教学资源的应用，凸显学生的主体地位，信息技术在教学质量的提升方面显得可有可无[9]。深度融合的目标是以信息技术变革教学结构、创新教学模式，实现教学质量的提升，近年来广受欢迎的“翻转课堂”就是实现深度融合的例子之一。翻转课堂是在课前以学生自学的形式完成知识的传授，课上通过考核、探讨，指导实验、实训等方式实现知识的内化，而信息技术的应用正是“翻转”得以实现的契机[10]。在不同程度上运用翻转课堂模式教学，可以弥补传统园林树木学课程教学的局限，笔者结合园林树木学的课程教学实践，提出了信息技术与园林树木学课程教学深度融合的可行路径。

3.1 优质教学资源的运用

在“互联网+教育”的时代背景下，近年来，国家大力助推线上优质教学资源的构建，立项建设了一批慕课、教学资源库、资源共享课。这些教学资源多以知识点进行资源组建，实现了知识的颗粒化，打破了时空界限，与园林树木学的课程特点相契合。

现已在中国大学MOOC 国家精品课程在线学习平台上发布的园林树木学课程有北京林业大学的《树木学》、华中农业大学的《园林树木学》，在国家职业教育专业教学资源库园林技术专业分库中，与园林树木学相关的课程有江苏农林职业技术学院的《园林植物识别》，由于授课院校和教师不同，3门课程的教学内容各有侧重、互为补充。课前教师可根据教学计划布置学习任务，学生完成相应章节的课程学习，而平台提供的讨论、知识点测试等互动功能亦可作为辅教工具，教师还可将从平台获取的学情监测数据，以及是否获得平台发放的课程结业证书等作为学生课程考核的重要项目。

2020 年，为响应教育部“停课不停教、停课不停学”的号召，各高校积极开展线上教学，以此为契机，未来将会有更多的优质教学资源被创建和共享，在全国乃至世界范围，实现教育资源共享已成必然。

3.2 显微网络互动教学系统的应用

显微网络互动教学系统可将显微镜观察到的成果投射于电脑屏幕，由网络传输技术实现师生互动[11]。配备该系统的数字化教室需安装教师机、学生机和体式显微镜等硬件，可作为树木学、植物学、病虫害防治等专业课的教学场所。

3.2.1 改革考核方式、实现互动探讨

在配备了网络互动教学系统的数字化教室，教师可根据教学内容，在教师端发布以选择、判断为主要题型的随堂练习，并能实时获得学生学习效果的反馈，及时调整教学内容。

而如编写若干树种的分类检索表这类没有固定答案的开放式问题，则可以使用系统的讨论组功能实现考核与互动。教师可实时掌握讨论情况，选出有代表性的答案发布给全体学生，其他同学则可利用学生端的互动教学软件发表不同观点。

3.2.2 观察细部形态，建立图片资源库

树木的识别是在对其形态结构细致观察的基础上进行的，亲缘关系较远的树种外形一般差异较大，可凭肉眼观察辨识；而对于同科同属的近缘树种，甚至同一种的不同种下等级，植物的形态差异往往体现在花的结构、小枝或叶片是否具毛等细节上，松属植物的辨别更会精细到维管束、树脂道等显微结构。这些细微的形态差异常因不易肉眼观察而被学生忽略，成为仅停留于纸面的“知识”，无法内化。

借助显微网络互动教学系统，学生可清晰观察采集到的树木样品的细部形态，并在学生端显示屏上缩放、编辑。教师可由教师端掌握学生的实验态度、进程，及时发现问题，对有困难的学生给予一对一指导；学生通过学生端亦能观测其他同学的实验结果，自我调整[12]。

系统还可收集学生拍摄或实验所得的优秀图片，形成由学生直接参与构建的校本图片资源库，资源库的不断扩充也是学生发现、学习和内化知识的过程[13]。

3.3 实行虚拟仿真实验教学

虚拟仿真实验教学是对虚拟现实、人机交互、多媒体、数据库、网络通讯等信息化技术的综合应用，使学生能在虚拟构建的仿真环境中开展实验，达到教学效果[14]，运用于园林树木学的课程教学，能带领学生“走出教室”，以别样的学习体验帮助学生理解和运用知识。

3.3.1 三维树模展示树木的植物学习性

园林树木的时空变异性强，想要了解树木生长的动态过程，及其对环境因子的响应，需要长期、细致、全面的观察，这在传统教学的有限学时里，几乎是不可完成的任务。而通过虚拟仿真技术可以实现对树木的三维建模，树模在保证外观真实感的同时，还能模拟树木的动态生长、与环境的交互关系，也即树木的植物学习性[15]。

学生可以控制键盘和鼠标，多角度感受树木形态结构随时间发生的改变；而随着光、温、水分和土壤因子的变化，树木对环境因子的反馈也能以其树叶数量、叶色及整体长势状况的形式被观察。安装了CAVE沉浸式仿真系统的实验室还可以通过环幕和三通道投影仪，创造沉浸式的虚拟环境，使学生身临其境地感受树木[16]。相比于说教式的理论教学，虚拟仿真实验教学可凭借真实的体验感达到强化记忆的目的；对比传统实地参观式的实践教学，该教学模式又打破了时空界限，以高效的方式向学生展现多树种的习性。

3.3.2 虚拟场景体验树木的园林应用

树木的园林应用是园林树木学教学的重要内容，利用三维建模软件与虚拟仿真平台可以构建极具真实感的虚拟场景，将书本上“可孤植、丛植、群植”等宽泛的文字性描述直观地呈现出来，这为没有规划设计基础的低年级学生学习树木的园林应用提供了便利。

教师可根据教学需要，与企业共建经典中外园林、植物配植优秀案例等园林场景，以CAVE系统全面呈现，再通过系统配备的红外跟踪传感器，采集观察者位置、移动方式、视线角度等信息,实时调整展示场景，使展示内容随观察者的移动而改变,提供完全沉浸式的交互体验[17]，学生通过在虚拟场景里漫游，切身感受园林树木之美，将理论知识形象化。由于缺乏制图知识，让低年级学生独立完成植物种植设计难度很大，但借助虚拟仿真技术，他们就能配合高年级学生参与到更多项目的种植设计中去。具体可由高年级绘制AutoCAD 方案图纸，导入SketchUp 三维建模，使用Lumion 等软件调整光线、材质、场景，再通过虚拟仿真平台呈现出来[18]，低年级学生可基于正在学习的树木学知识和主体沉浸式感受，为方案的种植设计提供建议。虚拟仿真实验教学以真实的体验感、互动的参与感实现了传统教学无法比拟的教学效果。

3.4 移动端应用软件的使用

户外实践学习是树木学教学中不可缺少的环节，大量移动端应用软件的出现给园林树木学的实践教学提供了新思路。

3.4.1 植物识别软件提高树种识别效率

形色、Leafsnap、花伴侣、微软识花等移动端植物识别软件的出现，为学生鉴别树种提供了便利。对于实践中不认识、未掌握的树种，学生可通过手机拍照的方式将图片上传至识别软件，软件根据植物器官的特征进行数据比对，获得分析结果[19]。因拍摄角度、开发方专业背景等原因，软件的鉴定结果常不够稳定，而这也恰恰为学生的探究式学习提供了机会，学生可一一比对软件所提供的相似植物，筛选出可能性最大的树种，当对识别结果存疑时，可与教师、同学分析探讨，确定了种名的植物照片可用于校本图片资源库的扩充。识别软件自带的定位功能也使教师在户外实践课上能更快速地找到需要重点讲解的树木。

3.4.2 二维码生成与扫描软件提升学生参与度

为增强学生实践教学的参与度，教师可令学生分组调查校园树木，在确定种名及其他树种信息后，通过二维码生成软件编辑树木信息，打印制作简易电子名片悬于树体，在其后的一段时间内，供全校师生手机扫码识读。基于二维码的容错能力，扫码者可随时向制作人提出改进意见，共同完善树木的电子名片。对于公认的优秀电子名片，由学校统一制作成永久二维码铭牌，添加图片、语音、树木每年生长状况等信息，统一管理。

随着越来越多移动端应用软件的出现，传统教育的围墙被逐渐打破，一种随时随地能学习、人人可学习的新型教学环境正逐步营建。

4 结 语

信息技术与园林树木学课程教学的深度融合打破了教学的时空壁垒，符合学生的认知规律，促进了教学结构的根本性变革。在“互联网+教育”的时代背景下，必须抓住机遇，坚持对未来教师技能的培养，未来实验实训中心的建设，未来教育理念的创新，以此推动我国高等教育信息化、现代化建设。