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摘要：通識教育是一種自由、通達的教育，同時也是一種重視文明、拓寬基礎(chǔ)和培養(yǎng)高端人才的教育。它是對核心教育課程和專業(yè)教育課程的有力補充。在重視綜合型和高素質(zhì)人才培養(yǎng)的今天，各高校在本科生課程中不斷設(shè)置和增加通選課，開展通識教育。文章綜述了高校通識教育中植物進化所開設(shè)的課程類型，以及在此基礎(chǔ)上提出了植物進化的教學(xué)設(shè)計。文章結(jié)果對植物進化在通識教育課程中提高學(xué)生綜合對比分析能力以及培養(yǎng)學(xué)生的辯證發(fā)展眼光有很大幫助。文章為我國的教育教學(xué)實踐提供植物進化的設(shè)計案例，為大學(xué)教師甚至中學(xué)教師提供了教學(xué)參考資料。

關(guān)鍵詞：大學(xué)教育；植物進化；教學(xué)設(shè)計；通識教育

通識教育（GeneralEducation）是教育的一種。它的目標是在現(xiàn)代多元化的社會中，為受教育者提供通行于不同人群之間的共有知識和價值觀[1]。在我國，通識教育的思想源遠流長，《中庸》提到，做學(xué)問應(yīng)“博學(xué)之，審問之，慎思之，明辨之，篤行之”。《周易》主張“君子以多識前言往行”。《論衡》指出“博覽古今為通人”“讀書千篇以上，萬卷以下，弘揚雅言，審定文牘，以教授為師者，通人也”。古人認為博學(xué)多識就可達到出神入化，融會貫通。通識教育可產(chǎn)生通才，即博覽群書，知自然人文，知古今之事，博學(xué)多識，通權(quán)達變，通情達理，兼?zhèn)涠喾N才能的人[2]。中國教育學(xué)會會長顧明遠主編的《教育大辭典》中將通識教育闡述為大學(xué)生在高等教育階段，均應(yīng)接受有關(guān)共同內(nèi)容的教育[3]。眾多全球知名的大學(xué)都在教育中利用通識教育試圖增加學(xué)生知識的廣度與深度，拓展學(xué)生視野，使學(xué)生兼?zhèn)淙宋乃仞B(yǎng)與科學(xué)素養(yǎng)，把學(xué)生培養(yǎng)成“全面發(fā)展的人”[4]。當前，我國已進入中國特色社會主義的新時代，強調(diào)建設(shè)生態(tài)文明社會，即：以人與自然、人與人、人與社會和諧共生、良性循環(huán)、全面發(fā)展、持續(xù)繁榮為基本宗旨的文化倫理形態(tài)。樹立和踐行“綠水青山就是金山銀山”的理念。堅持節(jié)約資源和保護環(huán)境基本國策[5]。提出了同心打造人類命運共同體的重要思想，各國要有共同利益觀、可持續(xù)發(fā)展觀和全球治理觀。相對專業(yè)課程，通識課程正好具有培養(yǎng)學(xué)生新時代意識的獨特優(yōu)勢。利用課程培養(yǎng)出具有生態(tài)素養(yǎng)、環(huán)境意識和人類命運共同體意識的綜合性人才。植物進化指的是隨著地球上自然地理環(huán)境的變遷，植物界自身在矛盾中不斷的運動和發(fā)展。在學(xué)科上，它兼顧地理科學(xué)和生命科學(xué)。植物進化的講解使學(xué)生對科學(xué)探索與技術(shù)創(chuàng)新模塊和生命關(guān)懷與生態(tài)環(huán)境模塊進行深刻理解，同時可培養(yǎng)學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展理念。當前在國內(nèi)通識教育中，與植物進化相聯(lián)系的課程有生命的起源與進化、人類與生態(tài)文明、生命科學(xué)與健康教育、地球歷史及其生命的奧秘等，大致有近10門課程。在國內(nèi)所有高校內(nèi)，基本上都有開設(shè)與植物進化有關(guān)的通識課程。但各高校課程設(shè)置、授課方式均存在較大差異。同時，我們檢索相關(guān)論文后發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段高校教師發(fā)表與植物進化相關(guān)的教學(xué)研究數(shù)量較少。本文以大學(xué)通識課程中的植物進化為對象，設(shè)計教學(xué)方式，講授植物進化五大階段的所處時期、代表植物的分類及其特點、植物生長繁殖方式、植物與人類之間的關(guān)系等相關(guān)方面，對比分析它們之間生長環(huán)境、植物體和繁殖方式等方面的差異。最后，總結(jié)出進化的規(guī)律。此教學(xué)設(shè)計利用講授法和比較法，利于發(fā)揮教師的主體作用，調(diào)動學(xué)生積極性，有利于科學(xué)思維與能力的培養(yǎng)，提高學(xué)生科學(xué)分析問題、解決問題的能力。本文提出的植物進化教學(xué)設(shè)計可以為各高校開展與植物進化相關(guān)的通識課程提供一個教學(xué)模板。

一、教學(xué)設(shè)計

（一）教學(xué)目標

教學(xué)目標是教學(xué)將使學(xué)生發(fā)生何種變化的明確表述，是指在教學(xué)活動中所期待學(xué)生得到的學(xué)習結(jié)果。在教學(xué)過程中，教學(xué)目標起著十分重要的作用。教學(xué)活動以教學(xué)目標為導(dǎo)向，且始終圍繞實現(xiàn)教學(xué)目標而進行[6]。本文認為，通識教育中開展植物進化的教學(xué)目標主要包括以下3點：

1.認知目標

了解植物進化的五大階段；了解藻類、裸蕨、蕨類、裸子和被子植物的主要特點；了解植物進化關(guān)系。

2.技能目標

通過對比各類植物的特點，提高學(xué)生的觀察能力和綜合比較分析能力。3.思想情感目標通過課程學(xué)習，激發(fā)學(xué)生對生物科學(xué)的求知欲及探索科學(xué)知識的興趣，同時培養(yǎng)學(xué)生用發(fā)展的眼光看待事物，樹立一種長遠的眼光，認清事物發(fā)展的總趨勢是前進的、上升的。

（二）教學(xué)重難點

本文認為，通識教育中植物進化的教學(xué)重點為植物進化各個階段各類群植物的形態(tài)結(jié)構(gòu)、生活習性、生殖方式和主要特征比較和分析。教學(xué)難點為引導(dǎo)學(xué)生觀察五類植物特點的不同，闡述植物進化規(guī)律。

（三）新課導(dǎo)入

生物學(xué)家拉馬克和達爾文提出生物進化的理論，他們認為，所有的生物都不是上帝創(chuàng)造的，而是進化來的，進化所需要的時間是極長的；復(fù)雜的生物是由簡單的生物進化來的，無論是植物或動物，都按一定的自然順序進化，由簡單到復(fù)雜，由低級到高級；進化是樹狀的，不但向上發(fā)展，而且向各個方面發(fā)展，進化無時無刻不在[7]。本文由此對植物進化進行導(dǎo)入，學(xué)習植物進化各階段的特點，探究演化規(guī)律。

二、教學(xué)講授環(huán)節(jié)

（一）植物進化五大進化階段

植物是能夠進行光合作用，將無機物轉(zhuǎn)化為有機物并獨立生活的一類自養(yǎng)型生物。植物可以通過光合作用吸收空氣中的二氧化碳并產(chǎn)生氧氣，為自身和其他生物提供能量來源。但在大約46億年前，地球是熾熱的，充斥著有毒的氣體，沒有生命存在。距今35億年前，為了獲取穩(wěn)定的太陽能源，地球上開始出現(xiàn)光合細菌，之后經(jīng)過上億年的發(fā)展，出現(xiàn)藍藻，此后出現(xiàn)真核藻類，并發(fā)展到高等植物。截止到今天，地球上已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有50余萬種植物?？偟膩碚f，植物進化的歷程是從低等到高等，從簡單到復(fù)雜，從水生到陸生的。根據(jù)植物界演化總規(guī)律，可以把植物的進化之路分為五大步：依次是藻類植物時代、裸蕨植物時代、蕨類植物時代、裸子植物時代和被子植物時代。根據(jù)有機體的結(jié)構(gòu)完善程度，將植物分為兩大類：低等植物和高等植物。低等植物的植物體是單細胞或多細胞，沒有根莖葉的分化，包括細菌、藻類和真菌，主要生活在水中和潮濕地區(qū)。高等植物的植物體有組織和器官分化，有多細胞的生殖器官，包括苔蘚、裸蕨、蕨類植物和種子植物。

1.菌藻類時代

從35億年前開始到4億年前（志留紀晚期）近30億年的時間，地球上的植物僅為原始的低等菌類和藻類。其中從35～15億年間為細菌和藍藻獨霸的時期，常將這一時期稱為細菌-藍藻時代。從15億年前開始出現(xiàn)紅藻、綠藻等真核藻類。藻類植物起源于32億年前的前寒武紀，直到大約6億年前的寒武紀，藻類為地球上唯一的綠色植物，這一時期為“藻類植物時代”。種類繁多的藻類是植物界的低等類型，藻類植物約有3萬種，主要分布于淡水或海水中，沒有根莖葉等器官的分化，可以進行光合作用產(chǎn)生氧氣，單細胞藻類依靠細胞分裂生殖，多細胞藻類主要靠孢子進行無性繁殖，僅有極少數(shù)以合子為基礎(chǔ)的有性生殖。藻類植物分為淡水藻類和海洋藻類兩種，淡水藻類有多細胞的水綿和單細胞的衣藻等，海洋藻類分為紫菜、海帶、石花菜、鹿角菜等等。藻類包括藍藻門、裸藻門、甲藻門、金藻門、黃藻門、硅藻門、綠藻門、紅藻門、褐藻門等，紫菜便屬于紅藻門，海帶屬于褐藻門。藻類植物大小差異較大，小則幾微米，大則百米有余。在數(shù)億年的時間里，藻類植物從原核藻類發(fā)展到真核藻類，原核藻類如藍藻，沒有細胞核，無性孢子繁殖；真核藻類有很多種類，如綠藻門、裸藻門、輪藻門、金藻門、褐藻門和紅藻門等等，可以通過有性和無性孢子繁殖[8-9]。

2.裸蕨植物時代

裸蕨為4億年前一些綠藻演化出的原始高等陸生維管植物，在距今3.9～3.7億年前的早、中泥盆紀盛極一時，它們經(jīng)歷了約3千萬年向陸地擴展的時間，并開始朝著適應(yīng)各種陸生環(huán)境的方向發(fā)展分化，廣布全球，是當時陸生植物的優(yōu)勢種，這一時期為“裸蕨植物時代”，直到距今3.6億年的晚泥盆紀才趨于絕滅。它們是一種體型矮小、結(jié)構(gòu)簡單的植物，因莖軸暴露，故名裸蕨，主要依靠孢子生殖，以及少數(shù)為有性生殖，它們雖無真根，也無葉子，但體內(nèi)已具維管組織，又長出了假根，不但有利于水分和養(yǎng)分的吸收及運輸，而且加強了植物體的支持和固著能力，使得可以生活在陸地上。苔蘚植物在泥盆紀時出現(xiàn)，是一群小型的高等植物，沒有真根和維管組織的分化，多生于陰濕環(huán)境中，主要依靠孢子生殖，以及少數(shù)為有性生殖。苔蘚植物分為苔綱、蘚綱和角苔綱，全世界約有23000種，但是沒有形成陸生植被的優(yōu)勢類群，只是植物界進化中的一個側(cè)支?，F(xiàn)存苔蘚植物起源有兩種假說，一方面可能起源于綠藻，一方面可能起源于裸蕨植物。裸蕨植物大致可分為三種類型，即瑞尼蕨型、工蕨型和裸蕨型。瑞尼蕨型植物的典型代表是瑞尼蕨，它是一群構(gòu)造簡單的小型草本植物。孢子體沒有地上部分與地下部分的明顯分化，地下長著絲狀假根，這些特征，和現(xiàn)代蕨類植物完全一致；工蕨型的代表植物是工蕨，它地上和地下部分的區(qū)別尚不明顯，也無根、莖、葉的分化，長在地面的擬根莖部分；裸蕨型植物的代表為裸蕨，它的主軸比較粗壯，并常呈假單軸式的分枝[10]。裸蕨植物在植物進化中的地位是十分重要的。根據(jù)其化石地層的古老性和形態(tài)結(jié)構(gòu)的原始性，無論是古代還是現(xiàn)代生活的維管植物或是高等植物都起源于裸蕨植物。因此，裸蕨植物代表了植物系統(tǒng)演化過程中最初的陸生植物或最原始的高等植物[11]。

3.蕨類植物時代

蕨類植物是進化水平最高的孢子植物，在晚泥盆紀出現(xiàn)，并于早二疊紀滅亡。在泥盆紀晚期，大氣中的含氧量已達到現(xiàn)在的10%，地球的外層已有了一層臭氧層，可以阻擋紫外線的直接輻射，這些條件都對生物的陸地生活極為有利。這時，在植物界中由裸蕨植物的某些類型逐漸演變成為具有根、莖、葉分化的蕨類植物，在隨后的石炭紀和二疊紀早期大量發(fā)育，十分興旺，個體常常是木本大樹，構(gòu)成了當時獨特的蕨類植物森林。所以這一時期也稱為蕨類植物時代。現(xiàn)存蕨類植物約12000種，現(xiàn)存蕨類植物在中國植物志分類系統(tǒng)中分為木賊綱、蕨綱、水韭綱、石松綱和裸蕨綱。木賊綱又稱為節(jié)蕨綱，出現(xiàn)于早泥盆紀，在晚泥盆紀到早石炭紀時與石松綱構(gòu)成陸地植被主要物種，之后大部分種類滅絕。蕨綱分布于世界各地，熱帶和亞熱帶最多，代表植物有觀音座蓮。水韭綱植物生活在水邊或水底，遍布溫帶地區(qū)。石松綱是小型至大型蕨類，土生，廣布全球。裸蕨綱是目前所知最古老最原始的陸生高等植物，植物體都比較矮小，主要生活在濱海的潮濕低地[8]。蕨類植物跟苔蘚植物相比，具有根莖葉的分化，有專門運輸物質(zhì)的輸導(dǎo)組織；蕨類植物不開花也不結(jié)種子，葉子背面有褐色隆起，為孢子囊群，每個孢子囊中有很多孢子，孢子是一種生殖細胞，成熟后從囊中釋放出來，在溫暖潮濕的地方萌發(fā)與生長。蕨類植物的生活史包括孢子體和配子體兩個世代，孢子體產(chǎn)生孢子，是無性生殖，然后孢子發(fā)育成配子體，配子體產(chǎn)生精子和卵細胞，受精后再發(fā)育成孢子體，是有性生殖。因此蕨類植物是無性生殖和有性生殖交替進行的[9]。

4.裸子植物時代

裸子植物最早出現(xiàn)約在34500萬年至39500萬年之間的古生代泥盆紀，由于許多蕨類植物不適應(yīng)當時環(huán)境的變化，大都相繼絕滅，裸子植物取代最原始的裸子植物（原裸子植物），成為優(yōu)勢種，中生代為裸子植物最繁盛的時期，即從二疊紀至白堊紀早期，歷時約1.4億年，故稱中生代為裸子植物時代。裸子植物種子裸露，外面沒有果皮包被，裸子植物依靠種子萌發(fā)進行繁殖，也依靠植物的根、莖進行無性繁殖，同時有發(fā)達的輸導(dǎo)組織，裸子植物一般都比較高大，可以在干旱和貧瘠的土壤中生長?，F(xiàn)存裸子植物約800種，中國植物志分類系統(tǒng)可將現(xiàn)代裸子植物分為蘇鐵綱、銀杏綱、松柏綱和買麻藤綱。蘇鐵綱代表植物是蘇鐵，由于樹木密度大或生長需要大量鐵元素得名，多為常綠木本植物，樹高可達8m，蘇鐵生長緩慢，有“千年鐵樹開花”的說法；銀杏綱僅存有銀杏一種，銀杏為落葉喬木，是地球上現(xiàn)存最古老的樹種之一，被稱為“活化石”。

5.被子植物時代

被子植物起源于約1.3億～1.35億年前的早白堊紀，并取代了裸子植物的優(yōu)勢地位，這個階段成為被子植物時代?，F(xiàn)知全世界被子植物共有20多萬種，占植物界總數(shù)的一半以上。被子植物有根、莖、葉、花、果實和種子等結(jié)構(gòu)。被子植物和裸子植物的繁殖方式相同，都依靠種子或根和莖進行繁殖，其種子發(fā)芽的時候有的有兩片葉子，有的只有一片葉子，由此可將被子植物分為雙子葉植物和單子葉植物，常見的雙子葉植物有蘋果、桃、栗等，單子葉植物有小麥、玉米、水稻等。雙子葉植物的花葉多數(shù)為4基數(shù)，而單子葉植物大部分是3基數(shù)；再者，雙子葉植物是直根系，單子葉植物為須根系；從葉片來講，單子葉是平行脈絡(luò)，雙子葉植物是網(wǎng)狀脈絡(luò)。被子植物有真正的花，是顯花植物，花基本由花萼、花冠、雄蕊和雌蕊等部分組成，外層為萼片組成的花萼，具有保護花的作用，內(nèi)層由花瓣組成的花冠，通常色澤鮮艷，具有引誘傳粉者的作用，雄蕊含有花粉，雌蕊是心皮的總稱。被子植物的果實類型有漿果、核果和梨果等肉果，也有莢果、蒴果、堅果和翅果等干果，果實類型多樣。被子植物一般都具有發(fā)達的輸導(dǎo)組織，保證了體內(nèi)水分和營養(yǎng)物質(zhì)的運輸能夠暢通無阻；種子外面有果皮包裹著，這可以保護種子。被子植物才成為了地球上種類最多、分布最廣泛、適應(yīng)性最強的優(yōu)勢類群。

（二）植物進化各階段植物特征

植物各進化階段的特征見表1。通過表格發(fā)現(xiàn)，植物進化的規(guī)律為，植物從低等到高等；植物體結(jié)構(gòu)由根莖葉不斷分化到進化出花、果實和種子；植物體生長得越發(fā)高大粗壯；生長環(huán)境從海洋到淺海和陸地并在全球范圍內(nèi)廣布；生殖方式也從簡單的營養(yǎng)繁殖到孢子生殖，再到種子繁殖。

三、結(jié)束語

本課對植物進化的五大階段進行了講授，使學(xué)生對植物的進化有了清楚的認識，從中呈現(xiàn)出一種進步性發(fā)展的趨勢。當植物在環(huán)境改變時，為了適應(yīng)環(huán)境，植物只能不斷地進化，這便是進化的意義所在?？v觀植物界的發(fā)生發(fā)展歷程，可以看出整個植物界是通過遺傳變異、自然選擇（人類出現(xiàn)后還有人工選擇）而不斷發(fā)生和發(fā)展的，并沿著從低級到高級、從簡單到復(fù)雜、從無分化到有分化、從水生到陸生的規(guī)律演化。新的種類在不斷產(chǎn)生，不適應(yīng)環(huán)境條件變化的種類不斷死亡和絕滅。

作者:曹羅丹 楊曉東 孫艷偉 單位:寧波大學(xué)地理與空間信息技術(shù)系 陸海國士空間利用與治理研究中心