植物病理学实验教学资源的信息化探索

植物病理学实验教学资源的信息化探索

摘要:实验教学资源是实验课程顺利进行的物质基础,其合理配置在实验教学中具有重要的作用。仪器设备的合理配置和优化、实验标本信息化建设、中心网站与微信公众号的建立、大学生创新创业平台等的应用,改变了原有实验课堂的教学模式,提高了学生对植物病理学实验的学习兴趣及学习效率,增强了学生的学习主动性和创造能力,提高了实验的教学效果。

关键词:植物病理学实验;教学资源;信息化合理

配置植物病理学实验是围绕植物病害和病原开展的专业基础课,包括植物病害的症状识别、病征特征观察和各种病原微生物的形态特征观察,是高等农业院校植物保护及相关专业课程的重要组成部分。良好的实验教学效果是实践型人才培养的重要保证,因此一堂精彩绝伦且效果绝佳的实验课,不仅取决于专业教师的教学水平,也需要实验教学中心对实验课程教学资源的合理配置及应用。现以植物保护学院实验教学中心为例,探讨实验教学资源的建设和合理配置,以期对提高实验教学效果发挥更重要的作用。

1原有实验教学资源的利用情况

实验教学资源不仅包括实验教学仪器设备资源,还包括实验教师队伍、实验教学内容、实践教学基地以及实验课所用的实物资源等[1]。植物病理学实验课程是植物病理学理论学习与田间实践的中间环节,关系到田间实践的教学效果,对学生实验能力培养起到了重要作用,是其他教学环节无法取代的[2]。因此,培养高层次的科技人才,无论其继续深造还是就业,都必须强化其科学实验的能力培养。

1.1植物病理学实验原有课堂教学模式

原有的植物病理学实验实践性强,实验项目大多数为验证性实验,每次实验课所用的实物资源主要包括课本、实验指导、挂图、实物标本(盒装标本、玻片标本、腊叶标本和浸渍标本等)。原有的实验课堂模式是学生每人一台显微镜,对照挂图、课本和实验指导书等的症状及病原图,观察植物病害各种标本的病害症状,并通过刮、切、挑等手段将腊叶标本制作成临时玻片在显微镜下观察病原菌的形态特征,而实验课教师则在实验室中不停地巡回指导,帮助学生在显微镜下找到实验课中需要观察的病原菌形态,以达到学生的学习效果。这种“显微镜下的教学及教师的巡回指导”模式是一代一代传承,在实验教学中占有很重要的地位[3]。植物病理学实验以症状典型的散装标本为主,其标本的质量好坏直接关系到学生的实验教学效果,是植物病理学实验的重要物质基础。

1.2原有课堂教学模式存在的不足

植物病理学实验原有的课堂教学模式虽然在以往的实验教学中占有重要的地位,但也存在一些不足。一是实验教师的巡回指导方式增加了实验教师的工作量,因为教师不可能将学生观察的每一张玻片进行检查指导,这样学生所观察到的病原菌形态很难确定是不是实验课中要观察的病原菌,甚至造成学生的错误认识;二是学生实验课中做的效果较好、形态特征典型的玻片与学生和教师分享非常困难;三是随着学生数量的增加,标本消耗越来越大,而采集好的标本越来越困难;四是随着时间的推移,一些好的标本由于时间久,常会出现标本缺失、毁损,颜色、质地、形态等方面都会发生不同程度的变化,失去了作为标本的价值。

2实验教学资源的信息化建设

随着信息技术的发展,山东农业大学植物保护学院实验教学中心逐步将原有教学资源与信息化教学资源相结合,实现了原有实验教学资源与信息化资源的合理配置。

2.1建立高清数码互动实验室打造硬件信息化

2013—2017年,在各类资金项目的支持下,我校植物保护学院实验教学中心陆续建立了6个高清数码互动实验室,其中2个昆虫实验室、4个植物病理实验室。数码互动实验室改变了学生一人一显微镜的课堂教学模式,也改变了实验教师巡回式指导的教学方式,大大减少了教师的工作量。实验教师可以通过教师端的计算机实时同步显示课堂上32台显微镜的图像,了解每个学生的实验进展及显微镜下观察的病原菌是否正确,对每个学生及时进行指导,并能将学生制作的临时玻片中典型的病原菌形态通过大屏幕分享给全班学生。通过这种方式,激发了学生的实验兴趣,活跃了实验课的气氛。另外,将数码互动系统与植物病理学数字化标本库结合,把原有单一的静态教学模式转变为集图、声、视频及动画等为一体的动态多样立体化教学模式,使学生对植物病害的认识更直观生动。如学生观察地瓜茎线虫时,能在显微镜下观察到活的线虫,这种动态的标本激发了学生的实验兴趣,提高了学生的学习效果。高清数码互动实验室的应用,不仅减轻了实验课教师的工作负担,而且能够极大地提高学生的学习效果。

2.2实物标本信息化实现教学资源数字化

实物标本是高等农业院校植物保护专业不可或缺的重要物质基础,随着教学仪器设备的数字化,必然要求有相应的实物标本。植物病理学实验所用的实物标本主要有盒装标本、玻片标本、塑封标本及浸渍标本等。为了能更好地将实物标本数字化,实验教学中心以原有的实物标本为基础,通过信息技术建立了数字化实物标本库,并把这些资料上传到校园网及实验中心的服务器,实现了只要能够上网,学生和教师都可以远程在线查阅,随时随地学习和查阅资料的目的。

2.2.1玻片标本的信息化

植物病原玻片标本是植物病理学实验常用的实物标本之一,学生利用玻片标本在显微镜下可以观察到相应病害的病原菌形态。为方便教师和学生远程查阅玻片标本资源,适应高清数码互动系统授课的需要,将现有的永久玻片进行数字化处理。其方法主要有两种:一是针对玻片标本中病原菌形态,采用全方位数字切片扫描系统,将实验中心现有的植物病害玻片标本扫描,并进行无缝拼接,生成全视野数字化切片。从2012—2014年,历时2年,共建成拥有400余种病害的数字化切片库,并将其上传到校园网及实验中心的服务器。通过这种方法,学生和教师不再局限于实验室,可以随时随地通过服务器进行查询和学习,大大提高了教师的工作效率和学生的学习效率。相对于原有的玻片标本的保存和使用,数字化切片库保证了玻片标本的特征永久存在,解决了原有保存方法由于时间长久导致浮载剂挥发以及使用不当将玻片损毁、丢失等问题,使用更方便、应用更便捷。二是针对玻片标本标签的改进。玻片标本的制作通常使用7.5cm×2.5cm载玻片,其标签为2cm×2cm,原有的标签信息只包括病原菌名称、制作时间及制作人,学生想要了解更多的病原菌及病害的信息需要查询课本或实验指导书,学习效率低。为了使学生更全面地了解植物病害,实验中心将玻片标本添加了二维码标签。通过网络,学生用手机扫码,就可以全面详细地了解病害信息,包括症状特征、病原特征、发病规律、防治方法等。这样大大提高了学生的学习效率,激发了学生的学习积极性,提升了实验教学效果。

2.2.2盒装标本和浸渍标本的信息化

植物病理学实验主要是通过观察植物病害症状及病原菌形态进而对植物的发病特征有更进一步的认识,是理论学习的延伸。盒装标本和浸渍标本能给学生提供植物病害某个阶段典型的症状特征,其更接近于田间植物发病状况,但不能提供更多的病害信息。为有效地将课堂知识与田间实践相互印证,需要通过观察各种实物标本了解更多的病害信息,因此,通过“互联网+”建立了实物标本二维码获取信息通道,即在每种盒装标本和浸渍标本的标签处添加该种病害的二维码,学生可以通过扫描获取更多更全面的植物病害信息,包括病害症状、病原菌形态、发病规律及田间防治等信息。通过这种方式,学生能了解植物病害的连续性及动态性,拓宽了学生对植物病害的认识,可以更好地将实验课堂学习知识有效地运用于田间实景。另外,对实物标本制作进行了改进,将其制作成塑封添加二维码及病原图的标本,使用效果与盒装标本相同,但实物标本的类型更丰富。

2.2.3采用各种多媒体应用手段打造教学资源信息化环境

“互联网+”是现代教育改革的发展趋势,尤其在新型冠状病毒肺炎疫情防控期间,本着“停课不停学”的原则,网络授课已成为各个学校的主流教学模式。植物病理学实验课程的线上课程需要植物病害症状、病原菌形态等图片,实验教学中心将挂图、盒装标本及部分玻片病原菌拍成照片,上传至网络;任课教师及学生可以登录植保学院中心网站及微信公众号,查询和学习自己所需要的教学资料。通过应用各种多媒体学习方式,无论线上线下,打造了“只要想学,就时时处处都能学”的信息化教学环境。

2.3原有教学资源与数字化资源的合理配置及应用

良好的实验教学效果不仅来自专业教师的教学水平,实验教学资源的合理配置也至关重要。每一堂植物病理学实验都需要准备病害挂图、实物标本及一定的仪器设备等教学资源。只有这些资源合理配置再结合教师的课堂授课,才能达到最佳的实验教学效果。如挂图标本,分为黑白的病原菌形态图及彩色的植物病害症状图,一张病原菌图紧挨着其所致病害的症状图,学生在学习中才能一目了然,不至于张冠李戴,教师在讲解时也能更加深入。根据实验课程内容的要求,将添加二维码标签的盒装、浸渍标本及塑封标本与原有的标本合理搭配并应用到实验课堂。除此之外,结合高清互动数码系统,针对不同的知识点制作了微课资源及授课视频,将基本的实验操作进行了规范演示,突出了实验课程操作的重点和难点,充实了实验教学内容[4]。如孔令广老师制作的《植物病原真菌的组织分离法》及《植物病原菌的接种技术》的微课视频在普通植物病理学实验中得到了充分的体现[5]。

3提高实验技术人员专业管理素质

实验技术人员是实验教学资源的主要管理者,实验技术人员的专业素质和管理水平决定了实验室建设和管理工作的质量[5]。为了提高实验技术人员的管理水平,学校和学院采取多项措施,如参加新进设备的使用、管理及维护培训、外出参加实验设备交流会、到别的高等院校参观学习等等。通过学习和交流,开阔了实验技术人员的眼界,使他们更加了解新技术、新设备在教学中的使用,在实验室管理中能够多积累经验、多思考,从实验室建设、管理及教学改革等方面进行创新,从而提高实验室在教学、科研中的作用。

4校内实训基地信息化管理

实践教学是植物保护专业植物病理学课程的重要环节,校内实训基地是开展实践教学的重要依托,也是大学生创新创业的重要平台。山东农业大学植物保护学院校内实训基地设有病虫害观测及防治区、林木病虫害观测及防治区、菌物蘑菇培养区等。为加强实训基地的建设和管理,学院实行院长负责制,实行规范化管理,促进产学研深度融合,在服务实践教学工作的同时,兼顾科研、学生的第二课堂,并为大学生创新创业提供更好的平台。目前,植物保护学院校内实训基地新成立了创客中心,创新创业项目30余项,入驻大学生团队4个,参与学生300多人,如新农人团队涉及农学、园艺、动物科学等多个学院。近几年,创客中心团队稳定,规范管理,在各个团队的努力下,取得了良好的成绩,共获得全国及省部级大赛奖项12项,如2019年获得第一届全国大学生植物保护专业能力大赛特等奖。校内实训基地为大学生创新创业提供了良好的平台,也为学院在教学、科研和人才培养方面提供完善的设施和服务[6]。

5结语

实验教学效果是实验指导教师教学水平和实验教学资源合理配置及利用的一个综合体现。教学资源的合理配置和利用立足于创新型人才的培养,打破原有的教学模式和方法,应用“互联网+”,将原有的教学资源与数字技术结合,做到教学资源的优化配置与共享使用,使实验中心的各种教学资源达到“人尽其才,物尽其用”,这是现代办学理念和方向的重要体现。

作者:杨广玲 王霄燕 单位:山东农业大学植物保护学院 泰安市城市管理局园林绿化处