基于物候期觀測的“樹木學”課程研究型實踐教學的探討
——以山西農業大學為例

劉志紅 葛麗萍 吳冰鑫 解 慶

(山西農業大學林學院，山西太谷 030801)

一、高校“樹木學”課程教學的目標及特點

“樹木學”課程教學目標是讓學生能較為系統地掌握有關樹木分類的基本知識，熟悉主要植物類群及其代表植物，尤其是構成我國主要地帶森林植被和在科學研究、經濟利用、生態及自然保護等方面具有重要價值的樹木種類，培養學生具備野外鑒定樹種的能力。

“樹木學”課程教學注重培養學生的觀察、創新能力，注重實踐環節。在“樹木學”課程理論教學開始的同時，同步開展物候期觀測的實踐，可以讓學生按照物候期觀察植物的形態變化，從而加深對植物形態術語的掌握。張憲智和康永祥[1]認為理論教學不必拘泥于教材的排列順序，可以按照授課的實際情況進行靈活調整。

二、高校“樹木學”課程教學存在的問題

以山西農業大學為例，“樹木學”是林學院林學專業的必修課，在第四學期開設。按照“樹木學”課程教學大綱，首先講授各論部分的植物分類系統、分類依據(以形態學為主)、植物命名及檢索表的編制和使用(以形態術語為基礎)。因為這部分內容也是“植物學”課程講授的內容，學生已經基本掌握，所以在“樹木學”課程的教學中只安排了2個學時，主要是回顧以往學習過的知識。

但筆者在課下與學生交流時發現，僅用2個學時進行樹木分類概述的講解，并不能滿足學生的學習要求。究其原因，“植物學”課程通常在第二學期開設，與“樹木學”課程的學習時間相隔太久，按照大腦識別和遺忘的一般規律，學生對于該部分知識的遺忘度較高。此外，作為專業基礎課，“植物學”課程知識點豐富，但學時較少，導致一些學生對于該部分內容掌握得不扎實，直接影響了后續課程“樹木學”的教學效果。為了彌補這一不足，筆者在“樹木學”課程教學中探索運用了研究型實踐教學的模式。

三、研究型實踐教學的內涵

研究型實踐教學是一種有利于培養學生科研能力、創新能力和團隊協作能力的實踐教學模式。在研究型實踐教學中，教師的個體化講授轉向與學生合作化研究，以引導學生開展科研探索為目的；而學生作為直接體驗者經歷了科學思考的全過程，能夠充分體現學生學習的主動性[2-3]。研究型實踐教學是培養學生觀察能力、探索能力的重要手段，也是專業課程教學的重要環節[4-7]。研究型實踐教學強調實驗的綜合性，注重培養學生的綜合能力。

四、基于物候期觀測的“樹木學”課程研究型實踐教學的探索

(一)研究型實踐教學內容的設計

1.科學確定研究型實踐教學的基礎內容

物候期觀測可以將植物的結構解剖和植物形態分類緊密聯系起來，學生通過觀測不同物候期的植物形態，可以加深對植物分類學中植物形態術語的理解。因為“樹木學”是一門專業性較強的課程，具有大量的專業性詞匯和知識點，有的學生第一眼看到眾多的植物形態術語時，就產生了抵觸心理，影響了學習的積極性和主動性。而開展物候期觀測，可以按時間順序，將眾多的知識點分解成塊，學生依時間順序對樹種的形態特征進行學習，這樣學生面對紛繁復雜的形態術語時，就會有章可循了。學生首先要對植物進行觀察，之后在教師的引導下進行思考，找出植物形態的異同，逐步掌握植物形態分類的基礎知識，激發學生學習的積極性。基于物候期觀測的“樹木學”研究型實踐教學的基礎內容及其涉及的相關問題見表1。

表1 基于物候期觀測的“樹木學”研究型實踐教學的基礎內容及其涉及的相關問題

2.正確選擇適用于研究型實踐教學的觀測樹種

首先，為了調動學生學習的積極性，在開課伊始，教師允許學生自主選擇觀測樹種。學生根據生活經驗或自身的知識組成，從興趣出發主動選擇觀測樹種。有的學生受傳統文化的影響，喜歡牡丹花，那他就會選擇牡丹作為觀察對象；有的學生家里種植過花椒，就會選擇花椒樹作為觀測樹種；有的學生發現玉蘭樹枝條的先端有個毛茸茸的結構，他想弄清楚這個結構是什么，那他就會選擇玉蘭樹作為觀測對象，以弄清玉蘭花的形態變化。

其次，由授課教師提出與課程相關的選題，學生依據選題確定觀測樹種。例如，筆者設問，腥臭衛矛的臭味從何來，已經在學校度過一個春天的學生都會知道，校園里的這顆腥臭衛矛是全國唯一的一棵，全球也只有兩棵，每當花開時節，便有強烈的刺激性氣味，學生將腥臭衛矛作為觀測對象，通過進一步觀察花的結構會發現，花瓣中是沒有異味的，腥臭衛矛也不結果實，那臭味是來自由花托變態形成的花盤嗎？學生將分化成熟的腥臭衛矛花解剖成花瓣和花盤兩部分，并分別放置于無異味且相對獨立的環境中，此時會發現花盤結構散發出臭味，再進一步用體式顯微鏡觀察花盤，可見分泌細胞，臭味正是通過此結構釋放。

又如，貼梗海棠的正常花期是在每年的4月份，而在12月至次年1月非花期也會時有花朵零星開放的異常現象。筆者就此提出了貼梗海棠冬季花和在正常花期開的花在形態結構上有什么區別的問題，于是學生選擇貼梗海棠作為觀測樹種。學生在正常花期觀察記錄花瓣、花萼、雄蕊、雌蕊等花的基本結構，之后再將其與冬季花的結構進行對比，從而找出它們之間是否存在形態結構上的差異，探究不同物候對貼梗海棠花結構的影響。通過對特殊現象的觀察，加深了學生對貼梗海棠花基本結構的認識。丁香是山西農業大學的校花，校園里的丁香資源十分豐富。筆者提出如何為有效利用丁香資源選擇最優樹種的問題。因此學生選擇紫丁香和白丁香為觀測樹種，以開花時長和香氣為選擇性狀，于5—6月花期(是指從全樹有5%的花瓣展開的初花期到殘留5%以下花朵的開花末期)進行觀察，通過對多株紫丁香、白丁香的開花天數、香氣濃淡的觀察記錄，最終選出開花時間最長且香氣濃郁的一株作為優樹，為有效利用丁香資源奠定基礎。

第三，通過研究型實踐教學資源數據庫選擇觀測樹種。教師將歷屆學生在物候期觀測的不同樹種的數據記錄下來，構建基于物候期觀測的“樹木學”研究型實踐教學資源數據庫，以保證教學資源的延續性，并供下屆學生參考，下屆學生也可以選擇數據庫中往屆學生的選題進行延續性觀察研究。例如，白蠟樹和洋白蠟是形態相近的同屬植物，往屆學生觀察了兩樹種的圓錐花序著生位置的區別，白蠟樹花序頂生或腋生于枝梢，洋白蠟則生于去年的生枝條上。下屆學生則選擇繼續觀察白蠟樹和洋白蠟果實的性狀差異，發現白蠟樹翅果匙形，洋白蠟翅果狹倒披針形，從而豐富了兩樹種的識別性狀。

3.按照學習的一般規律安排研究型實踐教學內容的順序

對專業知識的學習應從最基本、最典型的現象入手，力求以點帶面，從典型現象的學習中反映出基本的現象規律。研究型實踐教學的開展也應遵循這一規律。如筆者在講授葉脈類型這一知識點時，先讓學生觀察紫丁香葉片的葉脈分布特點，掌握羽狀脈的特征；再通過觀察色木槭葉片的葉脈分布特點，明晰掌狀脈的特征；之后通過觀察竹子的葉脈分布特點，了解平行脈的特征。在此基礎上，筆者再進一步引導學生掌握葉脈特征與植物分類間的關系，如羽狀脈和掌狀脈是木蘭綱樹種(雙子葉植物)葉脈的主要類型，而平行脈是百合綱樹種(單子葉植物)葉脈的主要類型等。

(二)研究型實踐教學的組織實施

1.小組合作研究

筆者將學生3～5人分成一個小組，如果小組成員過多，會影響學生的參與度，3～5人為一個小組，可以確保每個組員都能參與研究學習。小組長由學生推薦選出，小組長負責各組員的工作分工、研究工作的階段性總結及問題反饋。研究型實踐教學將在校園里開展，各小組充分利用校園植物，選出各自感興趣的樹種，每一個小組負責同一個屬或科的幾個樹種或不同屬卻形態相近較難區分的幾個樹種，拍照記錄樹種在物候期各階段的形態差異，并以形態特征為基礎，深入思考找尋各種形態表現的科學解釋，最后完成研究總結報告。小組合作研究的方式適合大學二年級的學生，此時他們還沒有完全具備獨自開展科研的能力，因此鼓勵他們以小組合作的形式開展研究學習。

2.個人獨立研究

個人獨立研究是指學生在一定的時間內，獨立開展觀察研究活動，這種形式適合有一定科研基礎的學生。

3.觀察研究與定期討論相結合

各小組成員或獨立開展研究的學生將觀察結果做成PPT，并定期進行匯報，與其他學生一起展開討論。這種將觀察研究與定期討論相結合的教學方式可以敦促學生及時對觀察結果進行深入思考和總結，及時解決觀測中遇到的問題，以便為下一步的觀察研究奠定良好的基礎。

在用于匯報的PPT中，內容應包括學生在物候期觀察中獲得了什么知識、發現了什么有趣的現象、這些現象能否用專業知識進行解釋等內容。各小組或個人在匯報完成后，其他學生提出問題，由匯報的學生進行解答。與學生直接向授課教師提問的方式相比，向自己熟悉的同學提問會顯得更加自如，也更加放得開，交流得更加深刻。對于那些匯報小組不能解釋的問題，教師鼓勵學生通過查閱相關書籍、文獻資料等方式去探尋答案。如果問題仍無法解決，授課教師會引導學生進行深入觀察研究，逐步揭開問題的答案。

例如，在匯報時，有的學生對山茱萸的葉脈類型產生了疑問。因山茱萸葉脈多表現為弧形，以往學生習慣地將其描述為弧形脈，而弧形脈多指單子葉植物的一種葉脈類型，屬于平行脈。而山茱萸則為雙子葉植物，因此學生認為將山茱萸的葉脈描述為弧形側脈或側脈呈弧形更為恰當，應屬于網狀脈的一種。筆者對這一結論給予了肯定。通過討論得出的正確結論，會給學生留下深刻的印象，同時通過匯報討論還鍛煉了學生的語言表達能力，激發了學生的好奇心，使他們化被動接受為主動思考。

(三)適合研究型實踐教學特點的課程考核方式的實踐

針對研究型實踐教學的特點，筆者確立了新的考核形式，包括了期末成績占70%、平時成績占15%、觀察實踐成績占15%。其中，平時成績包括課堂表現、出勤率等，觀察實踐成績包括學生在物候期觀測實踐中的表現、PPT制作的質量、階段性討論的效果和最后提交的實踐報告等。新的考核方式可以將學習任務或學習壓力前移，并分散到學習的整個過程中，避免了學生為了通過考試臨時突擊用功的弊端。同時，新的考核方式加大了對學生能力的考核，鼓勵學生利用碎片化時間，進行主動的觀察、認知和思考。

五、基于物候期觀測的“樹木學”課程研究型實踐教學取得的成效

(一)調動了學生學習的積極性

研究型實踐教學的開展，極大地激發了學生學習的積極性。“樹木學”上課時間是在春季學期，當課程結束時，一些木犀科和薔薇科的樹種可以完成萌芽期、展葉期、開花期、結果期的整個過程，但有些樹種才剛剛進入開花期，甚至還未到開花期，因此，后續的觀察研究完全靠學生自主開展。有的學生在假期旅行或其他活動中遇到感興趣的樹種，會通過網絡發送樹種的照片給教師進行咨詢；有的學生會基于樹種的物候觀察，提出問題、探討解決問題的方法，部分學生還以此完成了本科畢業論文的設計。林學1502班的問宇翔就是以腥臭衛矛為觀察對象，圍繞腥臭衛矛結果率幾乎為零這一現象展開研究，并完成了畢業論文。他通過查閱現有的資料得出：由于引栽地與原產地的生境不同，因而不能滿足果實發育的需要，從而導致腥臭衛矛在引栽地有極低的結果率[8]，那么生境的改變究竟影響了結果進程中的哪個環節呢？他以此為論題，從影響受精作用的因素入手，分別檢測了腥臭衛矛的花粉活力和柱頭的可授性，發現腥臭衛矛的花粉活力極低，因而解釋了腥臭衛矛結果率低的自然現象。

(二)提升了學生的專業認知能力

通過與學生交流探討，學生普遍認為將樹種的物候期觀察與樹木學實踐相結合，有助于對課程理論知識的理解。在學習各論部分時，尤其是樹種生物學特性時，對形態特征的反應更迅速。學生從課程開始時對每一性狀的專業描述都需要翻看形態學術語，到課程結束時對專業描述有快速反映，極大提高了對樹種的識別和特征描述能力。

(三)促進任課教師不斷優化教學方案

授課教師將學生在實踐教學中提出的問題集中起來，記錄在冊，并在下一次的實踐教學中著重講解與之相關的知識點，同時根據實踐教學的開展情況，不斷優化教學內容，調整教學方案，以滿足學生的學習需要，實現了教學相長的目標。

基于物候期觀測的“樹木學”課程研究型實踐教學，以培養學生自主性和創新性為原則，遵循時間序列，與理論課同步進行，充分體現了“樹木學”課程的特色，是對理論課和實驗課教學的有益補充。

資助項目：山西省2018年高等學校教學改革創新項目“山西農業大學校園樹木綜合數據庫建設──提升校園樹木在樹木學類課程實踐教學中的作用”，項目編號J2018076。