陳發(fā)軍， 陳文年， 付偉麗

(1. 內(nèi)江師范學院 生命科學學院，四川 內(nèi)江 641100；2. 四川省高等學校特色農(nóng)業(yè)資源研究與利用重點實驗室, 四川 內(nèi)江 641100)

基于典型特征和圖片識別的自主可持續(xù)性植物分類學習模式

陳發(fā)軍1,2， 陳文年1,2， 付偉麗1

(1. 內(nèi)江師范學院 生命科學學院，四川 內(nèi)江 641100；2. 四川省高等學校特色農(nóng)業(yè)資源研究與利用重點實驗室, 四川 內(nèi)江 641100)

植物分類學習是生物相關專業(yè)的基礎實踐環(huán)節(jié)，對學生科學素養(yǎng)和實踐能力的培養(yǎng)至關重要。在分析植物實習現(xiàn)狀和主要問題的基礎上，認為可利用資源缺乏和學習方式局限是關鍵制約因素。提出了建立有針對性的電子資源學習平臺，選擇植物典型特征并通過圖片辨識鑒定活體植物種類，從而使學生能夠自主地、可持續(xù)地進行植物分類學習，提高學習效率和教學質(zhì)量。

植物實習；圖片識別；實踐教學；自主學習

植物分類是植物學及其相關專業(yè)的基本內(nèi)容，是后續(xù)深入學習的保證和基礎。植物實習實踐教學作為重要的植物分類知識學習環(huán)節(jié)，對生物素養(yǎng)、實踐能力、科學興趣和人文素質(zhì)的培養(yǎng)意義重大[1-3]。在中國高校中，綜合、農(nóng)林和師范院校的許多專業(yè)都開設有植物實習環(huán)節(jié)，內(nèi)容多以植物分類鑒定、標本制作等為主，且在不斷豐富[4-5]。但傳統(tǒng)的植物分類學習方式存在一定的局限性，同時面臨自然植被退化和實習時間緊張等難題，有必要借助現(xiàn)代工具開發(fā)高效而有針對性的學習模式，提高植物分類教學效果[5-6]。本文在總結高校植物實習現(xiàn)狀和分析現(xiàn)存問題的基礎上，結合當前實踐教學要求和發(fā)展方向，構建了聯(lián)系戶外活體植物和圖片資料，基于植物典型鑒定特征的自主可持續(xù)性植物分類學習模式，以期為高校生物學相關專業(yè)植物分類學習提供理念和方法上的參考。

1 植物分類實習現(xiàn)狀

針對生物相關專業(yè)學生植物分類基礎薄弱，而后續(xù)學習對專業(yè)綜合能力要求較高等特點，近年來，各大高校對實習環(huán)節(jié)非常重視，國家也有專項基金支持相關實踐平臺建設[7]。針對傳統(tǒng)植物實踐過程中存在的問題，在教學資源、教學模式及學生能力培養(yǎng)等方面進行了研究和改革。如西北農(nóng)林科技大學投入了大量人力物力進行實習基地建設，充分利用秦嶺地區(qū)豐富的植物資源，同時使實習實踐環(huán)節(jié)更加穩(wěn)定有效[3]。一些大學在多個具代表性的地區(qū)建立了野外實習基地，且實習持續(xù)時間較長。部分高校重視對校園和周邊植物資源的利用，試行以校園、周邊地區(qū)和野外基地共同組成教學場所，擴展了定點實習的模式[4]。浙江大學、復旦大學等高校已在天目山開展了聯(lián)合實習，強化實習指導教師隊伍，增加相關資源和豐富實習內(nèi)容，取得了很好的效果[7]。

教學方式上，北方民族大學探索了以花期等關鍵特征為主線的植物分類學習，提高了實用性和學生興趣[8]。國外高校對植物實踐環(huán)節(jié)也十分重視，以雜草管理和生態(tài)恢復等實際問題為導向組織教學活動，有助于綜合能力的培養(yǎng)[9]。

2 植物分類學習問題分析

植物實習實踐環(huán)節(jié)盡管已經(jīng)普遍開展，但是仍然存在較多的問題[4-5]。主要體現(xiàn)在以下幾個方面：1)傳統(tǒng)的實習中，教師講授仍是實習的主要形式，學生往往被動接受，過程不夠生動。2)植物分類體系復雜、對實踐能力和經(jīng)驗積累要求較高。同時，由于多數(shù)學生剛接觸植物學知識，依靠自然分類系統(tǒng)的特征有效地進行自主、探索性學習較為困難。3)多數(shù)參考資料缺乏地區(qū)針對性，難以將書本內(nèi)容與實際環(huán)境中的活體植物對象聯(lián)系。因此，學習方式多以記憶為主，對學生能力的培養(yǎng)有限。4)由于經(jīng)費和教學計劃的原因，植物實習時間一般較短，缺乏持久學習，容易遺忘知識和技能。5)多數(shù)情況下，實習基地離學校所在城市有一定距離，基地資源的后續(xù)利用不便。6)植物實習過程中需要采集標本以加深認識或進行實踐訓練，但這會對生態(tài)環(huán)境造成一定影響；部分珍稀植物和園林栽培植物禁止采集，又對教學效果產(chǎn)生不利影響。

以上問題的焦點主要集中在學習方式和學習資源方面，并且這些方面是密切聯(lián)系的，需要協(xié)調(diào)地加以解決才能有效提高植物分類學習效果。實踐教學提倡學生在過程中的主動參與，掌握學習和實際操作能力。植物分類學習需要一定的時間，在掌握了重要鑒定特征和識別一定數(shù)量物種之后，學習會變的越來越容易，興趣增強。因此，需要在前期用較簡單的方法在實踐中掌握和認識部分植物，在此基礎上進行更細致和廣泛地學習。目前，傳統(tǒng)分類學正向形象化、數(shù)字化、特征提取與識別等方向發(fā)展，可擴展相關的學習和應用方式[10-11]。

綜上，植物分類學習需要擴展植物實踐環(huán)節(jié)的內(nèi)容，豐富可利用資源，探尋理論與實踐相結合的有效學習方法，設法提供條件開展自主性、探索性學習，培養(yǎng)學生實踐能力和環(huán)境意識。

3 自主可持續(xù)性學習模式的構建與運用

3.1 新學習模式的主要內(nèi)容及作用

3.1.1 完善植物學教學體系

在遠郊基地實習的基礎上，與近郊實習相結合，增加真正以學生為主體的持續(xù)學習部分，使基礎實踐環(huán)節(jié)質(zhì)量得到保障。突出學校、城市綠地及周邊地區(qū)植物資源的重要性，這些植物容易觀察到，且可反復強化學習，以它們?yōu)閷ο蟮闹参锓诸悓W習可以持續(xù)整個大學學習階段。

3.1.2 構建有效的教學資源平臺

表1 植物分類學習電子資源包的組成

教學資源上，實習內(nèi)容多以活體植物為對象，以檢索表等為參考資料，戶外和資料容易脫節(jié)且使用難度大。部分圖鑒使用較方便，但并非針對學校所在區(qū)域編制。為更好地將戶外觀察與室內(nèi)鑒定結合起來，該模式中需構建專門的電子教學資源，充分發(fā)揮圖片簡單直觀的優(yōu)點。電子資源包具體分為4個方面：植物圖片、索引表、文字描述資料和主要活體植物定位圖示(表1)。該資源包盡量使用簡單的方法實現(xiàn)所需功能，拷貝后方便攜帶，可直接在任意電腦上使用。分以下步驟完成：1)對選定區(qū)域范圍內(nèi)的植物資源進行調(diào)查，明確主要植物種類并編目，記錄可觀察到某種植物的地點。2)篩選典型鑒定特征，包括具有觀賞性或特殊性的易于觀察和識別的特征，利用數(shù)碼相機拍攝植物多角度照片。3)同時，整理主要植物詳細分類識別特征，以及園林、醫(yī)藥等價值。4)將植物圖片依據(jù)識別特征進行分類管理，給每張照片加上唯一名字或標簽，可通過picasa等圖片管理軟件進行查找。5)為同種植物的所有圖片建立可查詢的對應關系，方便鑒定和確認植物種類；并為每種植物建立與文字資料、活體植物位置的聯(lián)系，實現(xiàn)方便的搜索和查詢。

3.1.3 改變傳統(tǒng)學習方法

在教學資源構建完成后，教師以引導和激勵學習為主，參與學生的學習過程而不是全程講解。改變學生被動學習的局面，以環(huán)境問題和應用實踐等為導向，利用活體植物資源和電子資源包進行自主性學習，培養(yǎng)探索精神和實踐能力。在某項以植物分類學習為主要內(nèi)容的任務完成后，指導教師可給予總結和建議；在一定時間后可進行適當評估，以反饋學習效果。

3.2 植物分類自主學習的案例分析

在該學習模式中，學生可利用已有的植物學知識和經(jīng)驗在電子資源包的幫助下進行自主分類學習。例如，當學生在校園中發(fā)現(xiàn)一種不知名的開花植物，觀察到的主要特征為：白色的大型單朵著生的花，高大樹木。希望查到它的分類地位，同時了解其應用價值等資料。已有信息主要是花的特征：白色、大型、單花；此外還有植物的生活型，為高大喬木。首先，利用圖片管理軟件找到花的圖片庫，進一步搜索到命名為“白色花”的圖片庫，可以在縮放圖模式下瀏覽圖片，也可再進一步搜索標簽為“大型”、“單花”的圖片，從而找到與戶外觀察一致的圖片并查詢到其植物名。但有時可能會出現(xiàn)多種植物，如白玉蘭和荷花玉蘭都滿足上述花的特征。這種情況下，打開檢索表，搜索并找到與花圖片關聯(lián)的其它圖片，比對株型、葉片等特征，可知荷花玉蘭為高大喬木。這一環(huán)節(jié)也可以通過其他圖片資料顯示的分類特征進一步確認植物種類，提高準確性。最后，在描述資料庫中找到該種植物的詳細特征及其他信息；還可進一步查詢周圍還生長有該種植物的地方。

表2 具有植物圖片信息的主要網(wǎng)站

根據(jù)個人獲取信息的差異，可靈活使用電子資源包。如可以從果實的特征出發(fā)，也可從特殊的葉片出發(fā)查找，還可以從某個熟悉的地點出發(fā)，快速比對圖片和活體植物從而識別已導入圖庫中的植物種類。同時，可結合已有資源進行查詢和確認，表2是國內(nèi)科研院所建立的主要圖庫資源網(wǎng)站。教學和實習過程中，可以采用問題或任務引導的方式，如編目某小區(qū)綠化植物，調(diào)查秋季開花植物種類等等。分小組進行，明確要求并給予適當指導，這樣可以更好地培養(yǎng)學生思考和實踐能力。

4 小結

植物分類知識的學習依賴于實習環(huán)節(jié)，但該過程面臨有效的可利用資源缺乏、學習短暫而不持續(xù)和初學者基礎薄弱等突出問題。該模式從教學體系、資源平臺和學習方法三方面考慮，著力于高效地進行物種鑒定和經(jīng)驗積累。構建了學習資源平臺，解決實習過程中資源缺乏，附近資源利用不充分的問題；針對初期學習困難的問題，以關鍵識別特征和圖片的形式呈現(xiàn)給學生，這有助于解決學生學習效率低、興趣不高等問題。在此基礎上，設置任務情景，以學生為主體，改變學習方法，在較長的時間范圍內(nèi)有效開展自主探索性植物分類學習。

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The independent and sustainable study pattern of plant taxonomy based on representative characteristics and picture cognition

CHEN Fa-jun1,2, CHEN Wen-nian1,2, FU Wei-li1

(1. College of Life Sciences, Neijiang Normal University, Neijiang 641100；2. Key Laboratory of Regional Characteristic Agricultural Resources, Department of Education, Neijiang 641100, China)

Studying of plant classification is basic and practical part of some specialty on biology, it is very important for improving scientific quality and practice capacity. Lack of available resource and limit of study mode were considered to be main restrictive factors, based on the analysis of botany practice status and problems. The students can independently and continually study plant taxonomy by filtrating representative characteristics and identify pictures with the help of a special electronic tool. This study pattern will be good for study efficiency and teaching quality.

botany practice; picture cognition; practice teaching; active study

2014-03-03；

2014-08-22

內(nèi)江師范學院教改項目(JG201333-259)；內(nèi)江師范學院重點建設學科項目(2012)

陳發(fā)軍，碩士，講師，主要從事植物學的教學和研究，E-mail：cfjbio@163.com。

Q944; G642.44

C

2095-1736(2015)01-0110-03

doi∶10.3969/j.issn.2095-1736.2015.01.110