植物生理學研究式教學研究

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摘要:“植物生理學”是研究植物的生長發育、物質與能量代謝等生命活動的規律及其作用機理、調節機制與調控方式以及植物適應內外界環境的科學。依據“植物生理學”教學大綱要求，針對農科專業學生的教學應與農業生產實際緊密接軌的特點。文章從教學內容的優化、研究式教學方法的探討以及綜合提高學生素質等方面，探討了農科專業“植物生理學”研究式教學改革實踐對學生培養的重要性，以期為農科專業“植物生理學”教學改革提供參考，通過教學實踐真正實現農業創新和研究型人才的培養。

關鍵詞:植物生理學;研究式教學;教學改革

植物生理學誕生于19世紀初，掀開了以植物為研究對象，探究植物生命活動規律的新篇章?！爸参锷韺W”作為一門“以理論指導科學實驗，以科學實驗修正理論”不斷完善發展的專業基礎課，在高等農林院校相關專業領域，特別是農科專業的重要性日益突出。一方面，進入21世紀以來由于技術和理論更新速度加快，“植物生理學”學科內容的更新速度也隨之加快并逐漸地深入完善;另一方面，我國農業領域的發展與科技創新的聯系也日益緊密。因此，有必要對農科專業“植物生理學”的傳統教學方法和教學內容進行相應的改革和創新，以適應該學科的發展趨勢及生產實踐，從而培養出綜合素質高、科研能力強的應用型人才。研究式教學是指教師以引導的方式進行課程內容的講授，學生能夠運用科學的研究方法實現對基礎知識、實驗技能和科研思維的有效結合，從而使學生具備獨立學習、自我建構和創新能力的教學形式［1］。研究式教學對學生的影響是循序漸進的，在這個學習的過程中激發學生的主動性和探索性，通過不斷地提出、研究和解決問題，有效地提升學生各方面的綜合能力［2］。

一、“植物生理學”教學中存在的問題

“植物生理學”課程不僅是貴州大學農學院的專業基礎課程，也是生命科學學院、林學院和茶學院的專業基礎課程，該課程的開設對于學生學習能力的培養和實踐技能的鍛煉具有重大影響。此外，該門課程的教學對于培養學生具有扎實理論基礎以及創新科研思維也具有深遠的現實意義。本課程學時為32(理論)+16(實驗)，其中部分理論課程如水勢的計算相對抽象、理論性較強，使得其講解過程相對枯燥。同時，在以往的教學過程中教師的授課過程相對單調，講解方法相對單一，與學生的互動較少或者互動效果差，上述問題使得學生對該門課程的理解較少，對知識的掌握僅為死記硬背。另外，在實驗課程中存在實驗單一、內容重復等問題，以至于學生的學習參與性不高，進而影響了實驗課對學習的理論知識的鞏固效果。因此，如何充分調動學生學習的積極性，實現理論與實踐更好的結合是該課程的一個主要目標［3］。

二、“植物生理學”研究式教學實施內容

筆者在教學過程中積極推行研究式教學的方法，并取得了一定的效果。在整個教學過程中，堅持尊重學生的思維方式，注重以引導的方式培養學生提出問題、對問題進行更深層次的思考以及解決問題的能力［4］。通過這樣的手段，解決了部分學生“開口難、不思考”的問題，使其獲得了自主學習的能力和分析問題的能力。同時“植物生理學”是一門實踐性和應用性很強的學科，為了實現學以致用、理論聯系實際的培養目標，筆者將學生帶進國家小麥改良中心貴州大學分中心參觀學習。該過程使學生有機會接觸先進的科研儀器設備，了解不同的儀器設備在“植物生理學”的應用情況，如LI6400可以用于測量植物的光合速率、蒸騰速率及氣孔導度等生理參數，既幫助學生理解并鞏固了基礎知識，也提高了學生對科學研究的興趣。

三、“植物生理學”研究式教學的實踐

鑒于研究式教學“提出問題－思考問題－解決問題”的模式特點，借助合理的引導將該模式應用于“植物生理學”的教學和實驗中。(一)傳授知識方式探究，引導學生學習思維。研究式教學是從以教師講授為主的教學方式轉變為以教師引導學生提出問題、思考問題并解決問題為主的教學方式。在課堂的教學過程中，不拘泥于固定的授課形式，通過在PPT制作過程中適當地引入問題、鼓勵學生積極思考問題、教師合理地引導學生解決問題等方式，提高課程的趣味性、學生的參與性、教師的引導性和教學的實用性。筆者在教學過程中，特別重視調動學生的學習積極性。在課程的第一節課中，進行簡單問題的提問，通過語言和行動明示課堂提問將會是本門課程的常態，并將會堅持從一而終－即心理暗示法。采取的比較有效的方式之一:言語與肢體鼓勵法，即當某一學生被隨機提問時，給予言語上的鼓勵和肯定如“這只是個小問題，請保持冷靜……”“請結合本章節的內容對該問題進行回答，相信你……”“你前面的回答很好，那么該問題是否還有其他的解釋，請盡情發表你的看法……”等等，為學生創造一種相對寬松的學習環境，并配合合理的眼神關注和恰當的肢體語言，使學生樂于并積極參加課堂討論，從而逐漸產生學習的積極性和主動性。如在“植物的礦質營養”一章中，設計的問題是“植物缺少哪些礦質元素老葉先變黃?為什么?”。借此引導學生主動探討不同礦質元素的功能，并讓學生將農業生產中作物營養缺陷的表型與缺乏的礦質進行對應。通過這樣的學習，使理論課程與農業實踐有機地結合，提高了學生學以致用、理論聯系實際的能力。在“植物的生長物質”一章中，為了鼓勵學生大膽的提出科研問題，設計了“激動素與DNA的關系、發現激動素的偶然性和必然性”等問題。通過對問題的思考和解答，引導學生樹立“科研就在身邊”“科研的路也是充滿神奇”的觀念，既讓學生認識到基礎知識的重要性，也讓他們對科學研究有積極的認識。借助這樣的方式，提高學生對學習的興趣，從而激發學生的自主學習能力和創新能力。方式二:部分參與法，即讓學生參與某一頁PPT的講解，從而引導學生對知識的融會貫通。如在“植物的生長物質”一章中，由學生講解“葉片局部涂抹細胞分裂素延緩葉片衰老的原理及其在農業生產中的應用”的內容。通過這樣的方式讓學生積極地參與課堂學習，提高了學習的主動性。在“植物的生長生理”一章中，在講解“植物的晝夜周期性”內容的過程中，引導學生思考“新疆的西瓜甜不甜?”“為什么甜?”以及“新疆的地理位置的特點是什么?”等問題。這種由淺入深的引導、由問題引出問題及由問題解決問題的研究式教學方式使學生上課期間思維活躍，積極從多角度思考問題，從而培養了學習興趣，提高了創新能力。(二)實驗教學優化探究，加強學生能力培養?！爸参锷韺W”是一門基礎學科，同時也是一門實踐性很強的學科［5］，在提高學生動手能力和思維能力方面起著重要作用。因此，重視實驗室建設、改善實驗室條件、適當增加研究性實驗的比例等措施極大地改善了實驗教學條件，為實現教學內容與實驗內容合理結合，培養學生分析問題并獨立解決問題的能力，提高學生的創新思維方面提供較好的基礎。為了鞏固講授的教學內容，設計了5個基礎性實驗，包括小液流法測定植物組織水勢、植物細胞膜透性測定、植物葉綠素性質的鑒定和定量測定、植物組織呼吸速率的測定以及種子活力的快速測定。通過基礎性實驗，培養學生基本的實驗技能，使學生掌握基本的植物生理學的研究方法和研究思路，并學會對實驗結果進行合理的分析。在以往的實驗教學中，為了節省時間以及避免由于操作不當造成的實驗誤差大、儀器設備損壞和試劑耗材浪費等問題，任課教師通常會將實驗材料的前期準備工作做好［6］。這就導致學生不能很好地把握整個實驗過程，缺少思考能力和主觀能動性，僅機械地參照實驗步驟進行操作，而不懂得思考為什么要這樣做。如在“種子活力的快速測定”實驗中，實驗老師選取玉米作為實驗材料并提前將玉米進行浸泡，而學生并沒有參與該過程。這種做法導致很多學生并不了解也不思考提前進行種子浸泡的目的及實驗原理，極大地削弱了實驗課對學生創新思維、邏輯思維和動手能力的培養。筆者針對上述問題，分組安排學生參與實驗材料的準備過程，從而一定程度上提高了學生對整個實驗的理解。在基礎性實驗的基礎上，設計了2個綜合性實驗，包括植物組織含糖量的測定和生長素的生物鑒定法。綜合性實驗的目的是在學生已經掌握了“植物生理學”基本實驗技能的基礎上，培養學生綜合運用理論知識和各種實驗方法的能力，使之在教師的引導下能夠圍繞實驗目標有針對性的查閱相關文獻、設計實驗并開展實驗。通過提出問題(實驗設計)、分析問題(實驗過程)并解決問題(探討結果)的過程，綜合提高學生的實驗設計、實驗操作和實驗觀察記錄能力。同時，鼓勵學生以2～3人為一組進入國家小麥改良中心貴州大學分中心體驗實驗室生活。在老師的指導下，學生選取感興趣的課題，之后自主完成相關文獻資料的查閱、實驗方案的設計、儀器設備的使用以及論文的撰寫等過程，從而使學生能夠獲得觀察、發現、分析和解決問題的能力，為將來從事科學研究和生產應用奠定了基礎。目前，在研究式教學模式下，已有多名學生積極參與到筆者所在課題組的實驗中。(三)注重科研與教學的結合，激發學生的學習興趣。貴州大學農學院農學系的教師在各自的科研領域都有著豐富的理論和實踐經驗。通過與學生交流互動的形式，教師將學科發展的前沿，如種子發育生物學、植物抗病高產品種的選育以及植物抗病機理等研究內容合理地引入植物生理學的教學內容中，使學生深入了解農學專業相關的最新研究進展，開闊了視野，提升了科研素養。這種理論基礎支持科學研究，而科學研究又深化理論基礎的教學方式，對學生有很強的吸引力。在教學環節，注重將研究式的科研思維滲透到學生的學習中。隨時引導和鼓勵學生發現和提出問題，捕捉他們的創新性思維并進行啟發性的引導，從而培養學生深入發掘問題的能力。對于“植物生理學”中提出的假說，允許學生以多種多樣的形式進行探討，鼓勵他們從不同的角度全面看待問題并闡明自己的觀點。針對部分學生上課期間注意力不集中的情況，適當地引入科學研究中比較有趣的事例，如“碳原子的發現過程?”“指甲油在生物學研究中的用途”等趣味性較強的小故事，以吸引學生的注意力。在實驗環節中，盡量安排學生積極參加與實驗相關的所有環節。教師可以通過一定的提問，引導學生對實驗問題進行思考。在課余時間，安排實驗室的研究生與學生接觸，支持學生參與研究生的課題并承擔其中的一部分內容，引導學生獨立設計實驗、開展研究并分析實驗結果，培養其熱愛科學、勇于探索的科研精神。在這個過程中，學生將學過的理論知識和實驗技能運用到研究內容中，并通過得到的研究結果對所學的理論知識和實驗技能進行合理的修正。本科生參與研究生研究課題的環節使本科生親身感受研究課題組的學術和科研氛圍，并通過積極參與和學習掌握了一定的科研技能和科研思維，為日后從事科研工作奠定了基礎。研究式教學的實踐不僅幫助學生培養了善于思考、勇于提出問題并獨立解決問題的能力，而且使其意識到與他人進行溝通共同解決問題的重要性。這種使學生從課堂學習轉入實驗室實踐的教學模式，既加深了學生對抽象理論知識的理解，也強化了其動手操作能力，進而提高了學生開展一定的實驗工作的綜合能力。

四、研究式教學的體會

一言以蔽之，如何開好“植物生理學”這門課程需要教師的摸索和感悟，也離不開學生的積極參與［7］。教師通過研究式教學，提高了教學內容的趣味性，活躍了課堂氣氛，極大地調動了學生的學習積極性和主動性，提高了學習成績，期末成績及格率高達95%;培養了學生“無中生有”“有中出新”的創造能力和創新思維，也使使學生具備了“敢想”“敢說”“敢做”“敢創新”的品格。隨著農業科學技術的快速發展，培養具有較高科研素養的新時代農科專業大學生是每個農科專業教師的責任。教師在研究式教學過程中，要注意以下幾個方面:一、課程講授過程中引導學生積極思考問題，要求任課教師在充分尊重和了解學生的基礎上，給予恰當的引導;二、課程講授過程中要結合最新的科研進展和研究方法，要求任課老師要不斷地提高自身的科研技術水平和追蹤科研進展的能力;三、實驗教學中給予學生充分發揮主觀能動性的機會，鼓勵學生積極參與基礎實驗、綜合實驗以及課題組的實驗內容;四、實驗教學中引導學生在現有理論基礎上進行創新，教育學生用辯證的思維看待已有的理論和假說?？傊?，在“植物生理學”的教學過程中，應充分發揮該課程在人才培養中的作用，從學科特點和教學需求出發，在學科教學中落實理論學習和素質培養，不斷地提升教書育人的水平，更好地促進學生健康成長、全面發展，樹立熱愛農學的品質，使他們將來為社會的發展和國家的繁榮做出應有的貢獻。

參考文獻:

［1］喻國華．研究式教學模式探究［J］．教學與管理，2006(6)．

［2］何麗君，何麗霞．高等學校研究式教學策略的研究［J］．高等理科教育，2007(4)．

［3］郭其強，衛敏，李慧娥，楊東升．強化農業院校植物生理學教學與改革的探索［J］．吉林農業，2014(3)．

［4］趙媛媛，鄭彩霞，張淑靜，劉玉軍，孫立煒．“植物生理學”研究式教學的研究與實踐［J］．中國林業教育，2017(s1)．

［5］鄭艷玲，馬煥成．研究式植物生理學課程教學改革探討與實踐［J］．現代農業科技，2017(3)．

［6］阮景軍，徐如宏，田恩堂，程劍平．科研促進基因工程實驗教學改革初探［J］．分子植物育種，2016(12)．

［7］張以順，黎茵，陳云鳳．植物生理學實驗研究型教學模式探索與實踐［J］．安徽農業科學，2011，39(4)．

作者:李魯華 王文新 王懷玉 徐如宏 孫魯龍 任明見 單位:1.貴州大學農學院 2.國家小麥改良中心貴州大學分中心