北大植物生物学教学大纲

植物生物学教学大纲植物生物学(PlantBiology)是生物科学类学生必修的一门主干基础课，包括课堂教学、实验教学和野外教学实习。植物生物学以植物为主要研究对象，从不同层次（生态系统、生物群落、居群、个体、器官、组织、细胞、分子）研究植物体的形态、结构和功能，研究植物生长发育的生理与生化基础，研究植物与环境之间的相互联系及相互作用，研究植物多样性产生和发展的过程与机制，从而揭示植物个体发育和系统发育过程中的基本规律，以有助于人类更好地了解自然、利用自然、保护自然。植物生物学并非把植物学各分支学科的知识简单地拼接在一起，而是强调在组织和安排教学内容时，要把各个领域的知识有机地结合在一起，以植物个体发育和系统发育的过程为线索，从生长发育和系统演化的动态角度组织素材进行教学，引导学生从不同层面全面理解和掌握植物生命活动的基本规律。植物生物学发展早期是一门描述性的学科，即从不同层次、不同角度对植物的形态结构、生物发育的特点及其与环境的关系进行静态的描述，并根据侧重点的不同，分成许多不同的分支学科，包括：植物形态学（PlantMorphology）、植物解剖学（PlantAnatomy）、植物胚胎学（PlantEmbryology）、植物分类学（PlantTaxonomy）、植物生理学（PlantPhysiology）和植物生态学（PlantEcology）等等。进入20世纪，伴随着自然科学，特别是生物科学各分支学科的发展，植物生物学的内容也得到极大的丰富和发展，并从静态的观察描述逐步发展到实验研究的阶段，逐步接触到植物生命活动的内在联系和本质问题。近代植物生物学的研究成果促使人们对一些经典的基本概念和基本理论进行必要的修正，同时也提出了一些新的概念、新的理论和方法，使植物生物学的理论框架日臻完善。北大生物系开设植物学类课程已有很长的历史，老一辈植物学家张景钺、李继桐、李正理、曹宗巽、吴相钰、胡适宜、高信曾和汪劲武等为北大植物生物学教学体系的建立作出了重要贡献，并出版了一系列教材，包括：植物学、植物系统学、植物解剖学、植物胚胎学、植物生理学和种子植物分类学等，在国内产生很大影响。从上世纪90年代开始，我们根据学科发展动态，重新调整课程设置，突破植物学不同分支学科的界限，陆续整合了植物形态解剖学、植物系统学、植物胚胎学、植物生理学和植物生态学等课程，在国内率先开设了植物生物学。植物生物学并非把植物学各分支学科的知识简单地拼接在一起，而是强调在组织和安排教学内容时，要把各个领域的知识有机地结合在一起，以植物个体发育和系统发育的过程为线索，从生长发育和系统演化的动态角度组织素材进行教学，引导学生从不同层面全面理解和掌握植物生命活动的基本规律。比如：植物与环境的关系以往常常作为独立的一章，但事实上，在植物个体发育过程中环境因素时时刻刻都在发挥作用，植物也正是在不断适应环境的过程中发展进化的，因此，我们把有关环境作用的知识完全融合在介绍植物生长发育和系统演化的过程中，不作为独立的一部分，以给学生展示一个相互联系、充满生机的植物世界。在调整课程设置的同时，我们运用现代的观点重新审视、选择和组织传统的教学内容，精简了传统植物学教科书中大量有关器官形态结构以及类群的描述，淘汰了一些旧的说法和观点，更新了知识概念，同时根据现代植物生物学的理论框架，增加了一些以前被忽视、然而却很重要的前沿研究领域，如：植物生长发育的调控机制、植物与环境的关系、植物遗传变异和进化的机制等；并在重点介绍基本概念和基本理论的同时，尽可能通过介绍国内外植物科学的发展动态，引导学生了解植物生物学的发展状况和存在的问题，跟踪学科发展的前沿，开阔眼界。在教学过程中，我们认为要求学生掌握的基本知识和基本概念在教材及其它教学参考书中都有，学生应该学会自己去找、去看；教师在课堂上的任务不是把有关的内容复述一遍，而是要指导学生如何去找、如何去看、如何理解和运用这些知识。一句话，要重过程而不是内容本身。因此，我们通常一开学就把教学大纲发给学生，要求学生按期完成课本阅读和辅助阅读，上课不是来听老师复述内容，而是来参加分析和讨论。比如：在植物形态结构部分，以往都是从静态的角度加以描述和介绍，这样学生就很难发现其中存在的问题；如今，在讲解这部分内容时，我们首先引入发育的概念，然后从动态发育的角度介绍各部分组织和器官的形成过程，以及它们的主要结构特点，这样学生很自然地就会提出为什么同样是来自分生组织的细胞，但在不同部位就会分化成不同的器官？为什么同一种器官在不同类群植物中会有不同的结构特点？当这些问题提出来后，我们就和同学一起讨论对这些问题应该从哪些方面去分析，并引导学生如何把这些问题或推论转化为可检验的假设，如何设计一些实验去进行检验和论证，也就是要努力引导学生学会发现问题，并探讨解决问题的方法和途径。实验教学是植物生物学教学的一个重要环节，以往绝大部分植物学实验都是老师预先准备了材料，然后要求学生对照实验讲义上的描述对比观察，其结果无异于验证一下教师或课本上讲的内容是否与实际材料吻合，缺乏让学生独立观察、独立思考和自主设计实验的机会。针对这些问题，我们所做的第一步工作就是改写实验讲义，在新编《植物生物学实验》教材中，我们删除了绝大部分有关观察结果的描述和介绍，改用提出问题和要求学生回答问题的形式提示学生应着重观察哪些内容、应该观察到哪些结果、以及从哪些方面对观察结果进行分析和解释，目的是要进一步促进对学生独立观察和独立分析问题能力的培养；我们目前正在进行的第二步改革是把该课程的实验分为基础实验和自选实验两部分，基础实验占实验教学课时的2/3，统一安排；自选实验则让学生根据自己的兴趣在不同方向自主选择1-2个实验，自主设计，自主操作和观察，以加强对学生基本素质和能力的培养，并尽可能调动学生学习的主动性和积极性。在组织教学的过程中，我们将课堂讲授与实验教学及野外教学实习有机地结合在一起，各有分工和侧重，把大量描述性的内容（如：不同植物类群的科属特征）直接放到实验或实习教学中，不再在课堂上讲授，这样既节省了学时，减少了重复，同时又充分发挥了不同教学形式的特点和优势，在提高教学效率的同时，使有关内容的教学变得更直观、生动，改善了教学效果。教学实习作为教学的一个重要环节，近几年一直不断地得到加强和改进，目前已做到几乎每一个实习小组都能配备有GPS卫星定位系统、对讲机和笔记本电脑等，并要求每个实习小组在实习结束时都要提供一份正式的实习报告，用以进行交流和考核。在考核方式上，我们将课堂考试分成两大块，其中：每月有一次PopQuiz或递交一份简短的讨论报告，内容主要是要求学生运用所学的知识对一些实际问题进行分析，很多问题并没有什么标准答案，关键是要促进学生进行独立的思考，每次报告或Quiz记10分，每学期进行四次；期末考试占60分，着重考察学生对基本概念的掌握情况。实验课则作为独立的课程进行考核。1.授课学时安排按每学期17周51学时安排教学，其中：单周每周两次（星期三3—4节，星期五1—2节）双周每周一次（星期三3—4节）2.教学进度安排周次学时教学内容12绪论—植物在自然界的作用，地球上植物的产生，植物与植物生物学，以及如何学习植物生物学。12植物体的基本结构单位—细胞，包括植物细胞的形态、结构、组成，重点掌握植物细胞特有的形态、结构特征以及植物细胞特有的细胞器。22植物细胞的周期和增殖，重点介绍植物细胞分裂的方式、细胞周期的调控以及细胞凋亡的概念及其生物学意义。32植物细胞的分化与组织形成，包括细胞分化的概念与影响因素、植物组织的类型、功能以及植物的组织系统，重点掌握植物组织形态、结构和功能之间的相互关系。32原核植物及真核藻类植物，重点介绍原核植物的产生及其在生命进化史中的意义，以及真核藻类的主要类群，掌握原核生物与真核生物的区别与联系，了解不同真核藻类的形态、结构、及其生活史特点。42真菌类植物的概念、范围及其主要代表类群，重点掌握真菌植物的主要特征，包括它们的形态、结构、繁殖方式和生活史。第6章：中国21世纪初可持续发展之路52高等植物中苔藓和蕨类植物的特征及其代表植物，重点掌握苔藓和蕨类植物在适应陆生生境过程中所表现出的形态和结构特征。62高等植物中种子植物的概念及其主要类群，重点介绍裸子植物不同类群的形态和结构特征，掌握裸子植物进一步适应陆生环境的适应性特征。72种子植物根的形态、结构及其发育，包括种子植物根系的类型、根的初生生长和初生结构、次生生长和次生结构和侧根的发生。重点掌握根尖分区和成熟区的结构和侧根的起源。72种子植物根的形态、结构及其发育，包括种子植物根系的类型、根的初生生长和初生结构、次生生长和次生结构和侧根的发生。重点掌握根尖分区和成熟区的结构和82种子植物叶片的形态结构与发育，强调双子叶植物和单子叶植物叶片结构上的差异；被子植物花的形态与结构，重点介绍雄蕊群、花药结构、雌蕊群和蓼型胚囊。92被子植物的双受精过程与胚胎发育，以及被子植物种子和果实的形态与结构。92水势的概念和植物细胞的水势，蒸腾作用及其调节，植物对水分的吸收和水分在植物体内的运输。102溶质跨膜运动的原理，植物体对矿质元素的吸收与运输和植物体内有机物质的转运。112植物的呼吸作用，包括植物呼吸作用类型、呼吸底物的降解、底物水平磷酸化和氧化磷酸化作用。112光合作用的概念和光反应，主要讲授光合色素的种类、光系统、光合电子传递以及光合磷酸化作用122光合作用的暗反应，重点讲授Calvin循环、以及C3植物与C4植物光合作用的特征性区别。132植物激素的种类、作用和植物的营养生长。132植物的生殖生长，重点讲授光周期和低温对植物开花的影响、植物的传粉与授精、胚胎发育及其控制。142环境因子对植物生长发育的影响和控制——植物物候、生活型与生态型、传粉、生殖分配与生殖对策、植物的运动及植物对不良环境的适应。152植物生态适应策略的多样性。152植物的变异与进化——植物进化的基础、植物的变异式样及其影响因素。162植物物种形成与种系发生——植物居群的隔离与分化、植物物种形成的模式、植物演化的式样、速率与趋势。172植物多样性及其在自然界的分布——植物多样性的分类、植物的分布区与植物区系。172植物与人类的生存和发展——人类利用植物的历史与发展方向、合理利用植物资源。考核方式：1.课堂考试（1）每月有一次PopQuiz或递交一份简短的讨论报告，内容主要是要求运用所学的知识对一些实际问题进行分析，每次报告或Quiz记10分，每学期进行四次；（2）期末考试占60分，着重考察对基本概念的掌握情况。2.实验课考核实验课作为独立的课程进行考核。