中外植物學(xué)教材的比較及其啟示

王 輝 易 華 姜在民

(西北農(nóng)林科技大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，陜西楊凌 712100)

在生物學(xué)領(lǐng)域，植物學(xué)是發(fā)展歷史較為悠久的一門經(jīng)典的基礎(chǔ)學(xué)科，是綜合性高等院校以及高等師范院校和高等農(nóng)林院校的生物類專業(yè)、植物生產(chǎn)類專業(yè)(包括農(nóng)學(xué)、植保、園藝、園林和草業(yè)等)的重要基礎(chǔ)課程之一。由于植物學(xué)課程具有重要性、基礎(chǔ)性和經(jīng)典性的特征，所以20世紀(jì)以來國內(nèi)外不斷有植物學(xué)教材問世，其中有重要影響的包括1982年出版的美國克朗奎斯特教授主編的《Basic Botany》[1]以及1984年出版的我國李揚(yáng)漢教授主編的《植物學(xué)》[2]。戴偉民和石志華[3]都曾對這2部教材的編排進(jìn)行了介紹和比較。

近40年來，植物學(xué)領(lǐng)域的研究進(jìn)展日新月異，植物學(xué)教材在國內(nèi)外也不斷推陳出新。為此，筆者選取2007年以來出版的7部國內(nèi)優(yōu)秀教材(包括3部普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材和4部“十二五”普通高等教育本科國家級規(guī)劃教材)[4-10]和5部國外知名度較高的教材[11-15]進(jìn)行了比較分析(詳見表1)，以期對我國高校植物學(xué)的課程建設(shè)和教材修訂提供參考。

表1 中外12部植物學(xué)教材基本情況的比較

一、中外植物學(xué)教材比較

(一)內(nèi)容和編排

1.國內(nèi)

目前我國的植物學(xué)教材主要分為兩大體系，即植物學(xué)體系和植物生物學(xué)體系。從總體上看，我國高校采用植物生物學(xué)體系的教材相對較少，多數(shù)教材依然采用的是植物學(xué)體系。

歷史較為悠久的植物學(xué)體系的教材，其內(nèi)容主要包括“植物形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能”和“植物類群”。在我國的4部《植物學(xué)》教材[4-6，9]中，這2部分篇幅的總占比都超過87%。此外，該體系的植物學(xué)教材中還會有適量的“植物起源與系統(tǒng)發(fā)育”“植物生態(tài)”等內(nèi)容。其中，在“植物類群”部分，高等農(nóng)林院校的教材與綜合性高等院校和高等師范院校的側(cè)重點(diǎn)有所不同。前者在被子植物分類部分的篇幅占比要大于植物其他基本類群部分，這與高等農(nóng)林院校相關(guān)專業(yè)對被子植物識別能力的要求更高有關(guān)。

隨著植物學(xué)領(lǐng)域科學(xué)研究的高速發(fā)展，我國高校開始意識到植物學(xué)體系很難反映當(dāng)代植物科學(xué)的進(jìn)展。于是，從20世紀(jì)90年代末開始，一些高校的植物學(xué)教材開始采用植物生物學(xué)體系[16-17]。從內(nèi)容上看，作為后起之秀的《植物生物學(xué)》教材[7-8，10]主要增加了“植物生理”相關(guān)內(nèi)容(篇幅占比為8.4%～21.5%)。與植物學(xué)體系相比，植物生物學(xué)體系更深刻的內(nèi)在變化在于體現(xiàn)了植物形態(tài)結(jié)構(gòu)及其功能和發(fā)育原理的系統(tǒng)性和完整性，特別是更強(qiáng)調(diào)植物體形成其結(jié)構(gòu)并實(shí)現(xiàn)其功能的內(nèi)在調(diào)控機(jī)制，這有利于學(xué)生完整、準(zhǔn)確地了解植物的整體性和生命本質(zhì)規(guī)律[18]。目前國內(nèi)采用植物生物學(xué)體系的教材相對較少，多數(shù)教材依然保留了植物學(xué)體系。

2.國外

實(shí)際上，目前國外的通識型植物學(xué)教材基本都是植物生物學(xué)體系，這種從植物學(xué)體系向植物生物學(xué)體系的轉(zhuǎn)變在20世紀(jì)90年代就已基本完成[19]。國外該類教材的主要內(nèi)容與我國的《植物生物學(xué)》教材基本一致，主要包括“植物形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能”“植物生理”“遺傳與進(jìn)化”“植物類群”“植物生態(tài)”等5部分，其中“植物形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能”和“植物類群”依然是篇幅占比(總占比為51.6%～66.1%)最高的2部分內(nèi)容。

3.國內(nèi)外比較

國內(nèi)外植物學(xué)教材在內(nèi)容和編排上的不同主要體現(xiàn)在以下3個(gè)方面。

第一，國外教材均有一定的篇幅用于介紹“遺傳與進(jìn)化原理”(篇幅占比為7.6%～19.2%)，主要內(nèi)容是微進(jìn)化，即種下居群水平基因頻率的變化；而國內(nèi)教材主要對“植物的起源”和“植物的系統(tǒng)發(fā)育(宏進(jìn)化)”有涉及(篇幅占比分別為3.1%～5.5%、11%，楊繼[7])，對“遺傳和微進(jìn)化原理”(篇幅占比僅分別為0%～2.5%、8.5%，楊繼[7])很少涉及。

第二，國外教材都將“遺傳與進(jìn)化”部分放在“植物類群”前面，遵循的邏輯是從微觀到宏觀、從進(jìn)化原理再到進(jìn)化產(chǎn)物——各種形形色色的植物；而國內(nèi)教材通常先介紹各個(gè)植物類群，然后回顧總結(jié)植物的起源和演化歷程。

第三，國外教材對植物類群中“被子植物分類”的內(nèi)容均有大幅壓縮，把介紹的重點(diǎn)放在“被子植物主要分支的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系”(均依據(jù)APG系統(tǒng)從低等到高等介紹主要分支的特征，有略有詳，如Mauseth[15]的教材較為詳細(xì))、“花部性狀的演化趨勢”以及“動植物協(xié)同演化(主要是傳粉者)”等內(nèi)容上，強(qiáng)調(diào)被子植物多樣性產(chǎn)生的原因和演化規(guī)律；而國內(nèi)教材中介紹常見科的主要特征和代表植物的傳統(tǒng)編寫方式在國外教材中已很少見，僅在Berg[11]的教材中可以見到12個(gè)與人類生活密切相關(guān)的科的內(nèi)容。

(二)插圖和圖版

筆者選取在國內(nèi)外教材中均占重要篇幅的“植物形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能”“植物類群”2部分的插圖和圖版進(jìn)行了比較分析。這2部分的圖片大致可分為4種，即墨線圖、模式圖(artwork)、光鏡/電鏡顯微照片、實(shí)物照片。國內(nèi)教材多為黑白印刷，插圖以墨線圖為主，輔以其他3種類型的圖片。由于黑白印刷質(zhì)量有限，光鏡/電鏡顯微照片、實(shí)物照片呈現(xiàn)的效果差強(qiáng)人意。為此，有些教材(如姜在民和賀學(xué)禮[4]、周云龍和劉全儒[10]編寫的教材)附以若干彩頁圖版，在一定程度上彌補(bǔ)了上述不足。而國外教材多為彩色印刷，墨線圖已經(jīng)較少出現(xiàn)，其他3種類型的圖片占主導(dǎo)。在國外教材中，模式圖的繪圖水平大都很高，圖片精致優(yōu)美。如Evert與Eichhorn[13]合編的教材聘請了專門的繪圖師(Rhonda Nass)，其參與了該教材若干版的修訂。

此外，隨著電子顯微鏡技術(shù)的飛速發(fā)展，國外教材中的電鏡顯微照片越來越多。例如，Bidlack與Jansky[12]合編的教材、Evert與Eichhorn[13]合編的教材在電鏡顯微照片的使用上表現(xiàn)優(yōu)異，已出現(xiàn)葉表皮毛、成熟花粉粒的外部形態(tài)等彩色電鏡顯微照片，其他圖片的清晰度和直觀性也都大大提高。近年來，國內(nèi)教材在彩色出版方面已有突破，尤以馬煒梁[5]編寫的教材和楊世杰等[8]編寫的教材更具代表性。馬煒梁[5]編寫的教材在“植物類群”部分使用了大量精美的植物解剖實(shí)物照片；楊世杰等[8]編寫的教材在“植物形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能”部分使用了許多質(zhì)量上乘的電鏡顯微照片，在“植物類群”部分使用了大量精美的植物解剖實(shí)物照片并附有花圖式。這些圖片絕大部分系作者原創(chuàng)，在國外教材中很少見到，體現(xiàn)了我國植物學(xué)教材建設(shè)的新高度。

(三)教法相關(guān)和資源拓展

1.與教法相關(guān)的編排

在與教法相關(guān)的編排方面，國內(nèi)外教材有一定的相似性。通常，每章章首都編排了內(nèi)容提要和學(xué)習(xí)目標(biāo)，每章結(jié)尾都編排了小結(jié)以及復(fù)習(xí)題、思考題或討論題。有的教材還列舉了重要名詞和拓展閱讀的文獻(xiàn)書籍等。另外，國外教材在章節(jié)正文中都插入了一些窗口(boxes)，用以補(bǔ)充閱讀材料和拓展視野。國內(nèi)教材也有類似的嘗試，如周云龍與劉全儒[10]合編的教材就邀請國內(nèi)相關(guān)專家撰寫了幾十個(gè)知識窗口，反映了植物科學(xué)不同領(lǐng)域的研究成果或進(jìn)展，涉及的內(nèi)容新且有特色。

在與教法相關(guān)的編排方面，國內(nèi)外教材的不同之處主要表現(xiàn)在以下2個(gè)方面。一方面，國外教材每章的起始頁都會有與本章內(nèi)容相關(guān)的植物照片(opener images)和相關(guān)的文字介紹，用于引發(fā)學(xué)生的好奇心。這些圖片通常很精美，文字也很有趣，極大地增強(qiáng)了教材的趣味性和可讀性。以Berg[11]的教材為例，在第3章“植物細(xì)胞”中，以傘藻屬(Acetabularia)藻類實(shí)物的照片起始，并配以文字引入傘藻經(jīng)典實(shí)驗(yàn)(研究細(xì)胞功能的重要模式生物)；在第9章“花、果實(shí)與種子”，以北美入侵植物豚草屬(Ambrosia)植物實(shí)物的照片起始，并配以文字引入豚草花粉引起人們過敏反應(yīng)的內(nèi)容，進(jìn)而再到蟲媒和風(fēng)媒植物花粉的不同特性等內(nèi)容。而國內(nèi)有些教材雖然有起始圖片，但沒有相關(guān)的文字介紹。另一方面，在教材的最后，國外教材都有附錄、詞匯表和索引；而國內(nèi)教材通常只有索引，有的教材會有詞匯表(如楊繼[7]、葉創(chuàng)興等[9]的教材)，但都很少有附錄。國外教材的附錄多種多樣，基本的附錄有度量單位換算表、地質(zhì)年代表、生物主要門類簡介等；較有特色的附錄有Bidlack & Jansky[12]教材中的“居家和花園園藝種植基本知識”，Mauseth[15]教材中的“植物學(xué)專業(yè)名詞發(fā)音指導(dǎo)”等。這些附錄具有一定的實(shí)用性和趣味性。

2.與資源拓展相關(guān)的編排

在與資源拓展相關(guān)的編排方面，目前國內(nèi)外教材都具有的顯著特點(diǎn)是以線上電子資源配合紙質(zhì)教材的出版，如國內(nèi)高等教育出版社的“數(shù)字課程”、國外McGraw-Hill Education的“McGraw-Hill Connect?”(配合Bidlack & Jansky[12]教材)等，這已成為世界范圍內(nèi)教材發(fā)行的主流趨勢。同時(shí)，國內(nèi)外都已將紙質(zhì)教材中與教法相關(guān)的編排放入了線上電子資源。例如：國內(nèi)將知識導(dǎo)圖、每章小結(jié)、拓展閱讀等以及教學(xué)視頻、教學(xué)課件、植物照片庫、自測題等作為線上電子資源，供學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)參考使用。其中較有特色的有葉創(chuàng)興等[9]、周云龍和劉全儒[10]的教材，在數(shù)字課程里都有“植物命名拉丁語”相關(guān)教程。同樣，國外教材配套的線上電子資源在提供給學(xué)生的學(xué)習(xí)資料中也有與教法相關(guān)的編排。

國內(nèi)外教材在資源拓展相關(guān)編排方面的不同之處在于：國外教材配套的線上電子資源中還有提供給教師使用的參考資料，如教師手冊(instructor’s manual)、題庫(test bank)、思考題參考答案、可供下載的教學(xué)課件、紙質(zhì)教材中所有插圖的電子版(PowerPoint格式或其他圖片格式)等。這些線上電子參考資料，如可用于課件制作的電子版高清插圖(附帶版權(quán)水印)，為教師使用紙質(zhì)教材提供了巨大便利。而這些在國內(nèi)教材及配套的線上電子資源中則較少出現(xiàn)。

二、博取中外之長，提高我國植物學(xué)教材質(zhì)量和課程教學(xué)水平

(一)增加科學(xué)方法的內(nèi)容，重視科學(xué)思維的培養(yǎng)

植物學(xué)是自然科學(xué)，無論是教材編寫還是課堂教學(xué)，都應(yīng)該體現(xiàn)其作為科學(xué)的本質(zhì)。實(shí)際上，國外的植物學(xué)教材在“緒論”里幾乎都有植物學(xué)的科學(xué)性(botany as a science)或科學(xué)方法(scientific method)的篇幅，會介紹植物學(xué)科學(xué)研究的一般過程，即“確定問題—提出假設(shè)(hypothesis)—做實(shí)驗(yàn)—分析結(jié)果—得出推論”。這在國內(nèi)教材中卻很少見。國內(nèi)教材由植物學(xué)體系轉(zhuǎn)為植物生物學(xué)體系后，教材的主干內(nèi)容其實(shí)已經(jīng)更能體現(xiàn)植物學(xué)作為科學(xué)的本質(zhì)了。但是，由于“植物形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能”“植物類群”兩大內(nèi)容在國內(nèi)教材中依然占主導(dǎo)，再加上多數(shù)高校的課程教學(xué)依然采用植物學(xué)體系，所以容易給學(xué)生留下“植物學(xué)是一門需要死記硬背的描述性課程”的印象。這就要求教師在教材編寫和課程教學(xué)中應(yīng)突出科學(xué)方法和科學(xué)思維。筆者認(rèn)為有以下3個(gè)可以努力的方向。

第一，要突出“觀察”和“描述”的重要性。實(shí)際上，植物學(xué)中的“植物形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能”“植物類群”兩大主導(dǎo)內(nèi)容都是以“觀察”和“描述”為基礎(chǔ)的，而“觀察”和“描述”正是科學(xué)實(shí)踐的重要方面。正如Berg[11]的教材中所提到的“observation and description are crucial aspects of the scientific process”。因此，教師在教材編寫中或許可以適當(dāng)增加顯微成像技術(shù)(國外教材在“植物細(xì)胞”章節(jié)中多有體現(xiàn)，但國內(nèi)教材僅楊世杰等[8]的教材有所提及)、植物染色切片技術(shù)的介紹，讓學(xué)生了解知識的來源；在課程教學(xué)中可以先引導(dǎo)學(xué)生觀察顯微照片或?qū)嵨镎掌缓笤俳o出模式圖并歸納總結(jié)植物形態(tài)特征，從而還原科學(xué)研究中的歸納推理過程(inductive reasoning)。

第二，在體現(xiàn)科學(xué)方法的教材內(nèi)容或課程內(nèi)容的教學(xué)中，要注重強(qiáng)調(diào)科學(xué)方法。例如，根冠中央?yún)^(qū)細(xì)胞的功能、花器官發(fā)育的ABC模型等內(nèi)容都非常適合結(jié)合科學(xué)實(shí)驗(yàn)開展教學(xué)。

第三，教材中的“植物類群”部分及其教學(xué)要突出“進(jìn)化”的思想。例如，前文所提到的國內(nèi)教材較少涉及的“微進(jìn)化”內(nèi)容，其實(shí)對學(xué)生正確建立物種概念很重要。如“植物分類學(xué)中的模式法vs居群觀”，Mauseth[15]的教材中就有“Species are populations，not types”相關(guān)內(nèi)容。

另外，以APG系統(tǒng)為代表的分子系統(tǒng)學(xué)方法，在當(dāng)代植物分類和系統(tǒng)學(xué)領(lǐng)域越來越受到重視，在植物學(xué)教材和教學(xué)中也應(yīng)予以充分體現(xiàn)。

(二)提高圖片質(zhì)量，促進(jìn)電子資源建設(shè)和共享

植物學(xué)的“植物形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能”和“植物類群”兩大主導(dǎo)內(nèi)容都是以專業(yè)術(shù)語描述植物，非常符合“百聞不如一見”的認(rèn)知規(guī)律[18]。受時(shí)節(jié)、地域和實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)條件的限制，植物學(xué)教學(xué)中的實(shí)物觀察不是很方便，所以高質(zhì)量的圖片在教學(xué)中的重要性不言而喻。但是，目前國內(nèi)教材多為黑白印刷，墨線圖為主的插圖編排不能完全滿足實(shí)際教學(xué)需要；同時(shí)，國內(nèi)的一些優(yōu)秀教材即便采用了彩色印刷，但使用的插圖并未實(shí)現(xiàn)電子資源的共享。因此，一方面，建議高校植物學(xué)任課教師可以根據(jù)教學(xué)需求自己拍攝高質(zhì)量的照片，積極建設(shè)校本教材。例如西北農(nóng)林科技大學(xué)植物學(xué)課程組自編的《植物學(xué)實(shí)驗(yàn)》[20]和《秦嶺火地塘植物圖鑒》[21]等，不僅采用了高質(zhì)量的彩色印刷，而且使用的圖片都具有自主知識產(chǎn)權(quán)，既豐富了植物學(xué)教材的素材，也受到植物愛好者的歡迎。另一方面，建議重視并推動植物學(xué)教材中圖片素材的電子資源共享。例如：周云龍和劉全儒[10]的教材在配套的數(shù)字課程里提供了可免費(fèi)獲取的教學(xué)課件，以供教師參考。這一做法有借鑒意義。

另外，出版電子書、多媒體課件、電子教案等以便于付費(fèi)購買，也是促進(jìn)植物學(xué)教材電子資源建設(shè)和共享的較好方案。目前，國外出版的教材，除了紙質(zhì)版之外，大都配有電子書版本(eBook)。對國內(nèi)教材而言，如果無法出版彩色印刷的紙質(zhì)教材，那么在配套的數(shù)字課程里開放相應(yīng)電子書的在線閱覽功能則是很好的彌補(bǔ)措施。例如：近年來，因新型冠狀病毒肺炎疫情的影響，國內(nèi)高校普遍開展了在線教學(xué)。在此背景下，北京師范大學(xué)動物學(xué)的數(shù)字課程云平臺實(shí)現(xiàn)了配套教材的在線閱覽功能，極大地助力了在線教學(xué)[22]。同時(shí)，國內(nèi)在多媒體課件、電子教案的出版方面也有積極嘗試，如高等教育出版社出版的由胡適宜教授和申家恒教授主編的《被子植物有性生殖圖說——形態(tài)與結(jié)構(gòu)》[23]，收錄高質(zhì)量顯微圖片195張，是非常優(yōu)秀的教學(xué)參考資料。

(三)注重更新知識，充實(shí)拓展閱讀的資料

科學(xué)技術(shù)永遠(yuǎn)都在發(fā)展，特別是當(dāng)代的科技發(fā)展更是突飛猛進(jìn)。這就要求高校的教材需要隨著科學(xué)技術(shù)和教育教學(xué)思想的發(fā)展而不斷地進(jìn)行修訂，以保持其科學(xué)性和先進(jìn)性。以筆者在比較研究中選取的12部國內(nèi)外高校植物學(xué)教材為例，在再版超過2次的教材中，國外教材的平均更新頻率為5年，國內(nèi)教材的平均更新頻率為7.3年，略慢于國外。但是，近年來國內(nèi)高校在及時(shí)更新教材知識方面一直在努力前行。例如，北京師范大學(xué)周云龍教授和劉全儒教授主編的《植物生物學(xué)》教材保持著5～7年進(jìn)行一次修訂的頻率，至今修訂版本已到第4版[10]。這為國內(nèi)高校的教材建設(shè)提供了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

另外，為學(xué)生提供較新的拓展閱讀目錄(文獻(xiàn)、書籍等)以及相關(guān)的網(wǎng)頁鏈接，有利于開拓學(xué)生眼界。在國外教材如Evert & Eichhorn[13]的教材等提供的分章拓展閱讀目錄中，大多都是教材再版周期內(nèi)(2008—2010年)在高水平期刊上發(fā)表的重要綜述文獻(xiàn)或相關(guān)書籍。這無論是對學(xué)生還是對教師都是重要的學(xué)習(xí)參考資料。國內(nèi)教材，如馬煒梁[5]的教材在其配套的數(shù)字課程里，也會提供分章拓展閱讀目錄，但多以中文期刊發(fā)表的重要中文綜述或相關(guān)書籍為主，并附有小段點(diǎn)評，而在教材再版周期內(nèi)(2009—2015年)發(fā)表的文章或書籍則較少。因此，建議國內(nèi)高校教師在教學(xué)和科研中注重多收集相關(guān)資料，如新近發(fā)表的綜述文章(包括中文和英文文章)、優(yōu)秀書籍以及相關(guān)的網(wǎng)頁鏈接等，并及時(shí)將其放在教材里或在線教學(xué)平臺上；同時(shí)在教學(xué)中適當(dāng)更新演示文稿，從而使學(xué)生認(rèn)識到植物學(xué)并不是一門靜態(tài)學(xué)科、其新的科學(xué)研究進(jìn)展充滿生機(jī)。

綜上所述，近年來我國高校的植物學(xué)教材建設(shè)已經(jīng)取得了長足進(jìn)步，出版了一些質(zhì)量上乘、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的精品教材。但是，通過與國外同類教材的比較，也發(fā)現(xiàn)了一些不足之處，尤其是在科學(xué)思維融入、電子資源建設(shè)、知識拓展更新方面還有提升的空間。為此，希望國內(nèi)同人攜手共同努力，出版更多更加優(yōu)秀的植物學(xué)教材，促進(jìn)我國高校植物學(xué)教學(xué)水平的不斷提高。

資助項(xiàng)目：西北農(nóng)林科技大學(xué)2019年校級規(guī)劃教材建設(shè)重點(diǎn)項(xiàng)目——《植物學(xué)》，項(xiàng)目編號：辦發(fā)[2019]9號。