地方高校植物生物學課程研究性教學模式的構建

(上饒師范學院 生命科學學院, 江西 上饒 334001)

研究性教學是支持學生研究性學習的教學方法、策略和模式[1]，其指導思想源于19世紀初由德國著名教育家洪堡提出的“教學與研究相統(tǒng)一”的教學原則，該思想使德國在幾十年后成為擁有世界上最先進大學制度的國家[2]。美國于1876年建立了歷史上第一所研究型大學——約翰·霍普金斯大學，但該學校由于過度強調(diào)教師的研究，導致出現(xiàn)重科研輕教學，知名教授極少給本科生上課，學生解決實際問題的能力下降等現(xiàn)象[3]。直至1998年博耶委員會構建以研究為基礎的本科教學體系后，研究性教學才逐漸成為其主要的教學模式[4]。近年來歐洲國家逐漸認識到本科生教育不能孤立于研究活動之外，應該成為大學不可分割的組成部分，日本和韓國的大學也開始構建以研究為基礎的本科教學模式。

研究性教學作為一種有效的引導學生主動探究、培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)新精神的重要教學方式，已成為21世紀中國高等教育改革的熱點，并得到教育部的大力倡導(教育部教高[2005]1號文件)?！秶抑虚L期人才培養(yǎng)發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020)》中提出要完善現(xiàn)代國民教育，要求高校創(chuàng)新教學方法，探索創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的途徑。我國陸續(xù)開展了本科研究性教學的實踐活動，如華中科技大學李元杰教授實施的“物理課程的研究性教學”[5]、東南大學李霄翔教授實施的“大學英語研究性教學”[6]及清華大學教務處指導實施的“學生研究訓練”[7]等，但研究性教學在我國大學尚處于摸索階段，特別是地方高校在該方面的教學改革較少[8]，僅見于舞蹈、中學信息技術、園藝概論等課程，且由于部分地方高校教學資源整合、科研創(chuàng)新平臺開展等尚處于開始階段，對國外研究性教學照搬硬套，尚未建立成熟、可用于推廣的教學模式[9]，導致其教學改革過程中存在教學理念滯后、師生主體缺失、課程體系不甚合理及評價困難等問題相繼出現(xiàn)，降低了研究性教學的質(zhì)量[10-11]。因此，急需對地方高校的研究性教學模式進行深入研究探索。植物生物學是高校生物科學、生物技術、園林、園藝等專業(yè)的專業(yè)基礎課之一，是一門內(nèi)容十分廣博的學科，是相關專業(yè)入門課程之一，該課程對本科生的問題發(fā)現(xiàn)能力、試驗設計能力、項目表達能力、組織實施能力等專業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)具有重要的作用，但由于該課程教學信息量大，目前主要采用講授式教學模式，教師往往經(jīng)驗不足無法調(diào)動學生的積極性，不能啟發(fā)學生的思維與想象，導致課堂效率不高，教學效果較差，因此，本研究引入研究性的教學模式，以探索其教學模式的構建及應用，激發(fā)學生內(nèi)在的學習動力，培養(yǎng)學生獨立思考、獨立分析問題及解決問題的能力，提高植物生物學課程的教學效果，并為其他課程研究性教學模式的引入提供參考。

1 植物生物學課程的教學現(xiàn)狀

植物生物學課程從分子、細胞、組織、器官、個體、居群、生物群落、生態(tài)系統(tǒng)等不同層次研究植物體的形態(tài)、結構和功能，研究植物生長發(fā)育的生理與生化基礎，研究植物與環(huán)境之間的相互關系及相互作用，研究植物多樣性的產(chǎn)生和發(fā)展的過程與機制，揭示植物個體發(fā)育和系統(tǒng)發(fā)育過程中的基本規(guī)律，為今后學習植物生理學、植物遺傳學、植物生態(tài)學等專業(yè)課程打下扎實的基礎。通過本課程的學習，學生可了解和掌握植物生物學概念、原理、實驗技能及其研究方法，樹立植物體的形態(tài)、結構與功能統(tǒng)一的觀點、多樣性和進化論的觀點，具有觀察、分析生命現(xiàn)象的綜合能力。

植物生物學課程理論性和實踐性均較強，地方高校植物生物學課時多在36-70之間，課時量有限，由于課程內(nèi)容信息量過大，傳統(tǒng)的教學模式側重于基礎知識的學習，教師主要采用滿堂灌的方式，給學生自主研究探索的時間和空間非常有限，從而弱化了學生自學能力的培養(yǎng)、淡化了自主探求知識興趣的激發(fā)、忽視了創(chuàng)造性思維的鍛煉，導致培養(yǎng)的學生缺乏自主閱讀與思考的能力、缺乏問題意識、創(chuàng)新意識[12]。

由于是一年級課程，學生尚處于高中和大學學習方式過渡階段，學生課前預習較長，但由于抓不住重點，導致預習效果不好。且部分學生一味的去記憶理論知識，忽視了實踐操作，導致記憶不深刻，理解不透徹，缺乏探索精神，創(chuàng)新能力不足。課程考試由期末成績和平時成績兩部分組成，平時成績主要以上課考勤及作業(yè)成績?yōu)榭己艘罁?jù)，而對課前預習、課程內(nèi)容的探索能力、提出問題解決問題的能力等未得到體現(xiàn)。

2 植物生物學課程研究性教學措施

2.1 教學內(nèi)容

重新設置教學內(nèi)容，編制教學計劃，將原有教學內(nèi)容精心設計為多個研究項目，教學計劃中明確學生組隊、選題、匯報等事項，如種子與幼苗一章可以設置種子萌發(fā)實驗項目，通過對種子解剖、種子吸脹過程觀測、種子萌發(fā)時間的測定及子葉是否出土等方面觀察，使同學們了解種子的類型、種子萌發(fā)所需條件、幼苗的類型等；苔蘚植物一章可以設置苔蘚植物生長及繁殖研究項目，通過苔蘚植物的配子體的生長、胚的發(fā)育、孢子體的生長等過程研究，使同學們了解苔蘚植物的類別、生長方式、繁殖策略等；蕨類植物一章可設置蕨類植物種類和生活方式調(diào)查，通過研究蕨類植物的孢子體形態(tài)差異、孢子囊群著生方式、孢子囊壁層數(shù)、莖上的附屬結構以及生活環(huán)境等，使同學們掌握蕨類植物的發(fā)育、繁殖特征。每個章節(jié)設置課題，通過分組匯報、討論，提高學生的積極性，增強學生對植物生物學的興趣。

2.2 教學方式

由教師滿堂灌的講授方式改為教師輔導、引導，學生自學為主的教學方式。學生通過植物生物學精品課網(wǎng)絡平臺獲取教學課件，課前預習課件、查閱相關教學資源，以開闊視野、拓寬思路，分組選擇相應的課題或自行發(fā)現(xiàn)問題設置課題或研究性問題，共同設計實驗并組織實施，總結歸納獲得相應課題結論。課堂教學過程中，教師指導學生對相應課題或問題的結果進行匯報，討論研究性課題或問題探索過程中出現(xiàn)的現(xiàn)象或困惑，教師采用提問式、啟發(fā)式等方式引導學生發(fā)現(xiàn)并理解課題中涉及的理論，引導學生提出相關研究性問題并組織學生討論。如被子植物一章中果實及種子一節(jié)，課堂中教師先提出問題“同學們能否列舉出哪些常見的果實、種子”，同學們回答后，教師再問“根據(jù)上節(jié)所學，這些果實、種子都屬于哪種類型？”“這些果實、種子靠什么傳播呢？”如菌類植物一章?lián)泳鷣嗛T一節(jié)，教師可提問“同學們知道香菇是如何栽培的嗎？”“市場上賣的菌種在香菇哪部分形成的呢？”“什么環(huán)境條件可以提高香菇產(chǎn)量？”各組討論總結果實、種子的傳播方式，香菇的栽培方式及環(huán)境因子等，每組派一名代表陳述，最終教師進行點評，并設計題目：果實、種子傳播中的影響因素，香菇的栽培基質(zhì)及環(huán)境條件等。課堂結束后，學生繼續(xù)補充完善課堂討論中存在的問題，補充調(diào)查、實驗，完善數(shù)據(jù)，重新歸納總結，完成課題報告。

2.3 學習方式

由課堂觀眾、聽眾角色轉變?yōu)檎n堂的主人，學生課前首先從網(wǎng)站上獲取上課內(nèi)容，選擇相應課題，上網(wǎng)或到圖書館查閱相關資料，通過探討協(xié)商確定相應的設計方案、實施步驟、統(tǒng)計方法等，準備試驗中所需要的簡單器械，后按照步驟進行操作，過程中遇到問題，小組成員通過協(xié)商解決、查閱資料尋找解決方案，如果無法解決找任課老師尋求幫助，直到課題完成課堂匯報、討論以及課下進一步完善。如裸子植物一章，課前教師設置好多個項目：“校園中裸子植物的類別”“雪松球花結構”“裸子植物風媒傳粉的特征”等，各組同學選擇課題后，到圖書館查找與裸子植物相關的書籍、雜志等，根據(jù)獲得的知識協(xié)商設計研究方案，針對裸子植物類別課題可考慮分為調(diào)查、采集標本、檢索表鑒定等步驟；雪松球花結構則需要采集標本、徒手切片、顯微鏡檢測、查詢資料識別等步驟；裸子植物風媒傳粉可考慮分為物候調(diào)查、球花位置調(diào)查、花粉形態(tài)結構等幾個方面，分別由不同的同學去做，然后將結果匯總成表以備課堂匯報。這樣的學習過程既可以充分發(fā)揮學生的主觀能動性，又可提高同學們的協(xié)作能力。課題開展過程中所得階段性結果有可能與學生的原有認知產(chǎn)生沖突，這樣可以激發(fā)學生的學習興趣，喚起學生積極思考的動力，使其自覺的探索某一問題，真正的參與到學習中，成為學習的主體。

2.4 考核方式

傳統(tǒng)的課程考核成績是由期末成績和平時成績加權而來，期末成績以試卷考試為主，平時成績以作業(yè)、課堂提問為主。期末試卷題型大多為選擇題、名詞解釋、簡答題、問答題和填空題等。主要針對某些專業(yè)術語和各章節(jié)知識要點進行考核，是對理論知識的考核，而植物生物學是一門理論性和實踐性均較強的學科，故需加強對學習過程即平時成績的考核，以考核學生實踐的能力。由于課程引入研究性教學模式，使得教學過程中很多環(huán)節(jié)需要考核，主要包括平時表現(xiàn)、實踐成績、研討成績?nèi)齻€方面。平時表現(xiàn)如：學習態(tài)度、出勤率、作業(yè)成績、回答問題、小組匯報等；實踐成績?nèi)纾簜€人報告質(zhì)量、實驗操作等；研討成績?nèi)纾赫n前預習討論、課題實施過程中討論、課堂討論等。以上三方面成績除出勤率、作業(yè)成績、實驗操作等量化指標以外均由學生自我評價、同學評價及教師評價獲得，分值依次為25、35、40分。通過以上考核強化學生的學習態(tài)度、能力以及學習過程的評價力度，可全面地考查學生的學習狀況，使考核更加客觀、公平、合理，從而調(diào)動了學生的學習積極性。

3 植物生物學課的研究性教學實踐

3.1 提問式教學模式

培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)、探究及解決問題的能力是研究性教學的目的之一[13]。植物生物學課程每章后有大量的問題，但均為教材中的定義、理論、現(xiàn)象、假說等，未涉及應用及其他交叉學科。在研究性教學過程中，教師可利用現(xiàn)實生活中的現(xiàn)象、問題或多學科交叉，結合課后習題引導學生深入思考，組織討論，以拓寬教學視野。例如生活中經(jīng)常見到濕地里的柳樹莖上長出很多白色的氣生根，可以提問學生這些氣生根作用是什么，它們的結構與土壤里的根有何區(qū)別，能否直接吸收雨水等等問題，通過學生們自行查找資料、尋找答案，可使學生了解植物根的結構、變態(tài)根的結構，加深他們對知識的理解，提高他們對知識的運用能力。

3.2 課題式教學模式

根據(jù)課程教學知識點，提煉研究性課題。植物生物學課程理論性和實用性均較強，其學習過程，是學生主動構建知識的過程，這些知識點均可通過主動觀察、操作與分析獲得。在教學過程中，結合課程知識點，引導、啟發(fā)學生發(fā)現(xiàn)問題，并提出相關研究性課題，學生通過調(diào)查和實驗分析，獲得研究結果。例如在學習種子和幼苗這部分內(nèi)容時，提出研究性課題：植物種子萌發(fā)及幼苗形成的過程研究。學生為了解植物的種子萌發(fā)和幼苗生長，需首先了解部分植物的種子，然后設計種子萌發(fā)實驗，這個過程中涉及到了吸脹過程，學生通過等時間稱重了解植物種子吸脹規(guī)律，隨著種子的萌發(fā)、子葉的展出，即可確定幼苗的類型。由這項課題，學生可以掌握種子的類型、種子萌發(fā)過程、種子萌發(fā)的條件、幼苗的類型等各知識點，這種方法突破了傳統(tǒng)的教學模式，激發(fā)了學生學習植物生物學的興趣和熱情，培養(yǎng)了學生探索知識、查閱文獻、科研表達等能力。

3.3 平臺式教學模式

深挖利用資源，搭建教學平臺，如植物生物學課程網(wǎng)站平臺、大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺、大學生學術研究平臺等。鼓勵學生通過平臺參加問題討論、查閱相關資料、進行課前預習等，鼓勵學生申報、參加各類大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目、學術科技研究項目，鼓勵學生參與教師的科研項目，由教師將課題分為若干子課題，通過參與課題培育學生的鉆研精神及創(chuàng)新意識，如近年來的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目：香果樹種子萌發(fā)特性研究、竹柏扦插繁殖及生根機理研究、蔗糖對三角梅花粉活力的影響等課題，通過這些課題的研究，同學們了解研究的方法，掌握一定的研究思路，使他們深刻理解部分植物種子的萌發(fā)除了溫度、水分和氧氣外還有其它因子約束、掌握花粉活力提高的途徑等，這樣教學和科研達到了真正的融合，同時擴大了學生的知識面，拓寬了他們的視野，提高了學生的學習興趣與創(chuàng)造能力。

4 植物生物學課程研究性教學效果

筆者曾承擔本學院2014、2015、2016、2017級生物專業(yè)植物生物學教學任務，為研究研究性教學與傳統(tǒng)教學模式的教學效果差異，本文選取植物生物學傳統(tǒng)教學模式班(a班)和研究性教學模式班(b班)兩種班級(每年級各1個班)(見表1)，課程結束后統(tǒng)計相關數(shù)據(jù)，通過對比反映兩種教學模式的優(yōu)劣。由于教學效果涉及方面很多，為了具有可比性，本文僅從期末成績、課題主持參與數(shù)量占班級人數(shù)的比例及成果數(shù)量占班級人數(shù)的比例等三個方面來反映兩種教學模式在植物生物學課程教學實施后的效果。

表1 植物生物學課程教學效果

經(jīng)雙樣本t檢驗知，研究性教學與傳統(tǒng)教學兩種教學模式對學生產(chǎn)生的影響存在顯著差異，即研究性教學班級的期末平均成績與傳統(tǒng)教學班級期末平均成績存在顯著差異，而參與、主持課題比例、成果及獲獎比例均與傳統(tǒng)教學班級存在極顯著差異，由此可見，研究性教學盡管使學生投入了較多的課余時間，但并沒有影響學生的期末成績，而且激發(fā)了學生的學習熱情，增強了學生的學習能力、動力，有助于培養(yǎng)其創(chuàng)新精神、挖掘其探索潛能。

5 結語

植物生物學作為生物學相關專業(yè)的橋梁學科在生物學領域具有舉足輕重的作用，該課程是大學一年級的課程，它的教與學將會影響著大學生以后的學習態(tài)度、興趣及動力。傳統(tǒng)的教學模式以教師教為主，學生缺乏學習熱情、缺乏獨立思考的能力、缺乏主動探索和創(chuàng)新能力，研究性教學則可打破這一現(xiàn)狀。為探索研究性教學模式在地方高校植物生物學課程教學中的應用及其影響，筆者采用課題式、提問式及平臺式等多種教學方法，充分調(diào)動了學生的學習積極性，培養(yǎng)了學生的學習能力、創(chuàng)新能力及協(xié)作能力，取得了顯著的效果，這表明地方高校課程教學值得引入研究性教學模式。當然，在教學改革中也出現(xiàn)了一些問題，如課程預習效果、小組協(xié)作能力等部分教學過程目前尚無有效指標，盡管研究性教學可培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，但從研究報告來看，多數(shù)研究方法為前人的研究方法，其創(chuàng)新方法及創(chuàng)新思路仍較少，這些方面在以后的教學過程中尚需進一步研究。