白耀博　張旭東　曹丹　鳳舞劍　胡長(zhǎng)效

[摘? ? ? ? ? ?要]? 引入本學(xué)科最新研究成果到植物病理學(xué)課程，采用虛擬仿真動(dòng)畫的微課展示植物病原物知識(shí)點(diǎn)，形象生動(dòng)，明顯提升了教學(xué)效果，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。介紹虛擬仿真動(dòng)畫的內(nèi)容特點(diǎn)，分析教學(xué)實(shí)施后的教學(xué)效果并對(duì)教學(xué)實(shí)施中的不足之處進(jìn)行討論。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 虛擬仿真;微課;植物病理學(xué)

[中圖分類號(hào)]? G712? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號(hào)]? 2096-0603（2019）24-0068-02

植物病理學(xué)是高等農(nóng)業(yè)院校植物保護(hù)與檢疫技術(shù)專業(yè)的核心課程，我院自開(kāi)課以來(lái)每年教授高職高專學(xué)生達(dá)200人，同時(shí)課程服務(wù)于新型職業(yè)農(nóng)民等多項(xiàng)社會(huì)培訓(xùn)。本課程是研究微觀和宏觀世界客觀規(guī)律的科學(xué)，主要涉及真菌、細(xì)菌、病毒、線蟲引起的侵染性病害的病原物，寄主受害后的病理現(xiàn)象以及植物病害發(fā)生發(fā)展過(guò)程等。傳統(tǒng)的授課形式是以圖片、文字、聲音進(jìn)行課堂講授，輔以實(shí)驗(yàn)室的顯微觀察、田間發(fā)病調(diào)查，學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí)。但是，植物病害在年際間有很大的差異，尤其一些病害在某些年份不發(fā)生，其生活史及在田間的為害過(guò)程、發(fā)生流行特點(diǎn)無(wú)法用肉眼直接觀察到。這導(dǎo)致學(xué)生不能全面、系統(tǒng)地了解植物病害發(fā)生發(fā)展過(guò)程，影響制定病害防控措施，嚴(yán)重挫傷了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

虛擬仿真是計(jì)算機(jī)生成的現(xiàn)實(shí)世界或構(gòu)想世界的呈現(xiàn)，可借助視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等多通道近距離地創(chuàng)造現(xiàn)實(shí)，感受事實(shí)，可實(shí)現(xiàn)不同環(huán)境的情景化。[1]虛擬仿真教學(xué)是高等學(xué)校專業(yè)要求與網(wǎng)絡(luò)信息化高度結(jié)合的產(chǎn)物[2]。目前在多個(gè)學(xué)科廣泛應(yīng)用，以優(yōu)化教學(xué)流程。植物病理學(xué)課程若能模擬植物病害微觀世界來(lái)展示知識(shí)點(diǎn)，使抽象概念形象化、零散知識(shí)系統(tǒng)化，將最大限度地提高課程的吸引力?；诖耍覀円肓嗣绹?guó)植物病理協(xié)會(huì)出版社出版的植物病理學(xué)虛擬仿真系列動(dòng)畫，將素材再加工成微課的形式使用，探索新形式植物病理學(xué)課程的教學(xué)效果。

一、虛擬仿真系列動(dòng)畫簡(jiǎn)介

德國(guó)基爾大學(xué)植物病理研究所的Joseph Alexander Verreet教授一直致力于致病微生物的復(fù)雜生物生命周期的研究，聯(lián)合多學(xué)科專家包括自然科學(xué)工作者以及農(nóng)學(xué)、生物學(xué)、生態(tài)學(xué)等學(xué)科的學(xué)生等開(kāi)發(fā)出一系列植物病理學(xué)虛擬動(dòng)畫（見(jiàn)下表）。這一系列視頻用先進(jìn)的可視化技術(shù)以一種簡(jiǎn)單而生動(dòng)的方式解釋了各種真菌病原微生物的生命周期。這些視頻結(jié)合了真實(shí)的視頻和三維計(jì)算機(jī)動(dòng)畫，創(chuàng)造出一幅幅逼真的整體畫面，讓學(xué)習(xí)者對(duì)寄主與病原物在細(xì)胞水平上的相互作用關(guān)系有了更深、更持久的理解。因此，這種新開(kāi)發(fā)的媒介讓專業(yè)人士和業(yè)余愛(ài)好者都有濃厚的興趣。此系列出版物覆蓋了主要農(nóng)作物病害的一系列主題，短小精悍，其精美程度一經(jīng)推出就受到學(xué)習(xí)者的極大喜愛(ài)。伴隨著信息量豐富的旁白解說(shuō)，動(dòng)畫將極大地幫助學(xué)生掌握復(fù)雜的病害特點(diǎn)和新的科學(xué)術(shù)語(yǔ)。這些動(dòng)畫影片以其科學(xué)性、易讀性、藝術(shù)性的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)斬獲多項(xiàng)國(guó)際大獎(jiǎng)。

引入虛擬仿真系列動(dòng)畫內(nèi)容表

二、應(yīng)用效果

本課題組近五年來(lái)嘗試將引入的虛擬仿真動(dòng)畫制作成微課在植物病理學(xué)相關(guān)課程使用，具體操作如下。

1.結(jié)合當(dāng)前的多媒體素材，將虛擬仿真動(dòng)畫全部或者片斷整合成5～10分鐘系列主題微課，最后通過(guò)配音講解形成微課文件，將微課視頻統(tǒng)一上傳到超星公司的學(xué)習(xí)通在線開(kāi)放課程教學(xué)平臺(tái)供學(xué)生學(xué)習(xí)使用。

2.教師在教學(xué)平臺(tái)上同時(shí)上傳配套測(cè)試題，包括主觀題目的名詞解釋、填空題、簡(jiǎn)答題;客觀題目的選擇題，每次課程結(jié)束后學(xué)生在手機(jī)上在線答題，教師及時(shí)對(duì)答題相關(guān)數(shù)據(jù)做統(tǒng)計(jì)分析。

3.此外教師采用問(wèn)卷調(diào)查的方式對(duì)教學(xué)效果進(jìn)行調(diào)查。

統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，測(cè)試題中學(xué)生對(duì)名詞解釋題目的正確率從引入虛擬動(dòng)畫前的46.5%提高到了95.0%，從答題內(nèi)容來(lái)看，學(xué)生對(duì)名詞解釋中對(duì)應(yīng)到虛擬動(dòng)畫中的植物病原結(jié)構(gòu)與功能性題目如吸器、子囊孢子、假囊殼、游動(dòng)孢子囊等回答準(zhǔn)確;填空題的正確率從之前的52%提高到了84%，之前學(xué)生比較容易混淆的不同病原菌的有性孢子和無(wú)性孢子的形式在引入虛擬動(dòng)畫后學(xué)生有較好的區(qū)分度;此外，簡(jiǎn)答題是學(xué)生前幾年正確率較低的題目類型，主要考查病害的侵染過(guò)程、發(fā)病因素、防治措施等，學(xué)生普遍反映概念多、難理解，通過(guò)微課學(xué)習(xí)后答題的正確率從之前的34%提高到了72%。從題目“簡(jiǎn)述小麥白粉病的侵染循環(huán)”的答題內(nèi)容來(lái)看，學(xué)生普遍采用虛擬動(dòng)畫的演示過(guò)程描述歸納。選擇題保持著較高的正確率，從之前的71%提高到了85%。由此可見(jiàn)，使用虛擬動(dòng)畫的微課學(xué)習(xí)方式使抽象的知識(shí)形象化、直觀化，加深了學(xué)生對(duì)核心知識(shí)點(diǎn)的理解，大幅提高了植物病理學(xué)課程的教學(xué)效果。

問(wèn)卷調(diào)查的結(jié)果如下：根據(jù)對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解程度，分為充分理解（對(duì)教學(xué)內(nèi)容理解大于90%）、比較理解（50%～90%）、不太理解（50%以下）。近五年的數(shù)據(jù)顯示學(xué)生充分理解和比較理解的比例穩(wěn)定在85%以上，不太理解的人數(shù)顯著減少。題目“虛擬仿真動(dòng)畫對(duì)我?guī)椭艽蟆边x擇比例高達(dá)95%。對(duì)問(wèn)卷“對(duì)該課程興趣提高了”有75%的學(xué)生選擇“是”。問(wèn)卷“解決相關(guān)問(wèn)題的能力提高了”學(xué)生選擇“是”的比例占到了64%。這說(shuō)明與傳統(tǒng)的教學(xué)方式相比，基于虛擬動(dòng)畫的微課使學(xué)生對(duì)本課程的興趣明顯提高，同時(shí)幫助了學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用，養(yǎng)成植物保護(hù)管理的觀念。

三、討論

植物病理學(xué)是一門交叉性極強(qiáng)的綜合學(xué)科，涉及植物學(xué)、植物生理學(xué)、土壤學(xué)、遺傳學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)等學(xué)科，所以課程的知識(shí)體系龐雜，要求學(xué)生有良好的基礎(chǔ)知識(shí)。國(guó)內(nèi)的植物病理學(xué)課程講授主要使用大量的病害典型癥狀照片、病原物顯微形態(tài)和超微形態(tài)的圖片、病害的侵染循環(huán)圖[3]。胡小平、郝興安[4][5]等通過(guò)制作Flash動(dòng)畫展示主要農(nóng)作物病害病原物侵染過(guò)程，取得了良好的教學(xué)效果。但是這些素材很難做到學(xué)科間的知識(shí)融入和展示植物病害發(fā)生發(fā)展的系統(tǒng)過(guò)程。而引進(jìn)虛擬動(dòng)畫恰恰可以將多門課程的知識(shí)點(diǎn)采用三維動(dòng)畫的動(dòng)態(tài)模擬進(jìn)行展示，使學(xué)生理解并掌握更多的知識(shí)點(diǎn)，融會(huì)貫通。引進(jìn)的動(dòng)畫有三個(gè)特點(diǎn)：（1）這些動(dòng)畫既可以按照作物種類展示病害發(fā)生發(fā)展過(guò)程細(xì)節(jié)，也可以剪成片斷用在植物病理學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的穿插講授中。（2）該系列動(dòng)畫還可以模擬生理生化、信號(hào)傳導(dǎo)、識(shí)別機(jī)制等常規(guī)方法不能演示的內(nèi)容，如“小麥白粉病”動(dòng)畫片段中的寄主基因識(shí)別后誘導(dǎo)抗病性產(chǎn)生過(guò)敏性壞死反應(yīng)以及兩性菌絲通過(guò)核配形成閉囊殼的子囊、子囊孢子結(jié)構(gòu)。（3）本系列動(dòng)畫用三維視覺(jué)技術(shù)構(gòu)建植物病害微觀視野，效果逼真、顏色艷麗，其藝術(shù)性、趣味性吸引更多學(xué)生欣賞、收藏。

通過(guò)虛擬動(dòng)畫微課教學(xué)的總結(jié)與反饋，本課題組也發(fā)現(xiàn)實(shí)施過(guò)程中有以下不足：（1）虛擬系列動(dòng)畫涉及的病原物種類和作物病害種類無(wú)法滿足當(dāng)前教學(xué)的全部?jī)?nèi)容。目前引入資源包括真菌、病毒、線蟲三種類型的動(dòng)畫，但是細(xì)菌病害沒(méi)有涉及，國(guó)內(nèi)外也沒(méi)有制作比較好的替代動(dòng)畫，有待后續(xù)進(jìn)一步開(kāi)發(fā)。而虛擬動(dòng)畫中有一些病害在國(guó)內(nèi)不是主流病害，在農(nóng)作物病害部分沒(méi)必要展開(kāi)細(xì)講。（2）教師應(yīng)加強(qiáng)學(xué)習(xí)引導(dǎo)，及時(shí)檢測(cè)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。由于推送的微課學(xué)生可以在手機(jī)上隨時(shí)看，一些學(xué)生看后很久或者不看直接做題，削弱了知識(shí)的遷移鞏固。（3）本虛擬動(dòng)畫教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)的有效銜接還有待加強(qiáng)。通過(guò)虛擬仿真技術(shù)能夠全面動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)田間病害發(fā)生的規(guī)律及特征，但是在對(duì)田間病害進(jìn)行調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)發(fā)病時(shí)期、發(fā)病部位、發(fā)病條件、防治策略與實(shí)際的氣候環(huán)境、生長(zhǎng)條件有關(guān)，這對(duì)實(shí)際調(diào)查結(jié)果造成一定偏差。

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◎編輯 趙瑞峰