基于對(duì)分課堂理念的植物生理學(xué)課程設(shè)計(jì)

孫 歆， 楊世民， 文 濤

(四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院 國家級(jí)作物科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心， 成都 611130)

植物生理學(xué)是高等院校本專科生物類和農(nóng)林類專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，其開設(shè)可追溯到1882年德國的J. von Sachs編寫《植物生理學(xué)講義》并以課程形式進(jìn)行講授，在國內(nèi)高校的開設(shè)也有數(shù)十年的歷史[1]。該課程的教學(xué)多傳承教師講授和學(xué)生聽課的傳統(tǒng)教學(xué)方式。然而，隨著教學(xué)理念以及植物生理學(xué)學(xué)科的快速發(fā)展，這種傳統(tǒng)的教學(xué)方式已經(jīng)越來越不適應(yīng)當(dāng)前的課程教學(xué)需求。

對(duì)分課堂是近年提出的一種新型課堂教學(xué)模式。這種教學(xué)模式核心理念是把一半課堂時(shí)間分配給教師進(jìn)行講授，另一半課堂時(shí)間分配給學(xué)生以討論的形式進(jìn)行交互式學(xué)習(xí)。對(duì)分課堂被認(rèn)為是一種符合當(dāng)前中國教育現(xiàn)況的課堂教學(xué)模式[2]。隨著對(duì)分課堂的教學(xué)實(shí)踐在國內(nèi)越來越多地開展，如何進(jìn)一步優(yōu)化其實(shí)施過程、提升教學(xué)效果已成為教師們關(guān)注的焦點(diǎn)[3]。特別是落實(shí)到一門具體的課程，由于每門課程有其自身的特點(diǎn)，如果程式化地實(shí)施對(duì)分課堂往往難以取得預(yù)期的教學(xué)效果。所以，對(duì)分課堂應(yīng)該根據(jù)課程的特點(diǎn)以及教學(xué)的實(shí)際情況進(jìn)行有針對(duì)性地設(shè)計(jì)。

植物生理學(xué)課程包含從微觀到宏觀的多方面教學(xué)內(nèi)容，其中既有課本的基本知識(shí)又涉及學(xué)科前沿進(jìn)展，并且基礎(chǔ)理論與生產(chǎn)實(shí)際密切結(jié)合，內(nèi)容豐富龐雜。所以，植物生理學(xué)的對(duì)分課堂在實(shí)施過程中要根據(jù)授課專業(yè)特點(diǎn)、前序課程設(shè)置等因素明確哪些內(nèi)容應(yīng)該由教師講授，哪些內(nèi)容又可通過學(xué)生自學(xué)討論完成，以及怎么完成。對(duì)分課堂在時(shí)間上把教學(xué)分為清晰分離的3個(gè)過程，分別為講授(Presentation)、內(nèi)化吸收(Assimilation)和討論(Discussion)，因此也可簡稱為PAD課堂[2]。本文將基于這個(gè)基本理念，在參考其它多個(gè)課程對(duì)分課堂設(shè)計(jì)方式及經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上[2,4-6]，結(jié)合課程特點(diǎn)及教學(xué)實(shí)際情況闡述適于植物生理學(xué)課程教學(xué)的對(duì)分課堂設(shè)計(jì)。

1 講授

在講授環(huán)節(jié)中，教師主要講解章節(jié)的知識(shí)框架及重點(diǎn)難點(diǎn)，即精講留白。實(shí)施過程需注意內(nèi)容的結(jié)構(gòu)完整，不能是零散的知識(shí)點(diǎn)。應(yīng)根據(jù)課時(shí)的安排，先確定好課程內(nèi)容的整體框架，然后依據(jù)每一章的教學(xué)目標(biāo)確定具體的講授內(nèi)容。如植物水分生理這一章，講授內(nèi)容主要圍繞水勢這一重要概念和水分代謝的過程開展，在引導(dǎo)學(xué)生準(zhǔn)確理解水勢概念的基礎(chǔ)上重點(diǎn)講解細(xì)胞、根系的吸水和蒸騰作用。講解完成后布置作業(yè)，檢驗(yàn)學(xué)生聽課的效果。作業(yè)可根據(jù)課時(shí)安排、難易程度、題量大小等實(shí)際情況，安排當(dāng)堂完成或課后完成。對(duì)于作業(yè)反映出的問題，教師應(yīng)進(jìn)行講解以加深學(xué)生對(duì)講授內(nèi)容的準(zhǔn)確理解，為后續(xù)環(huán)節(jié)的開展打下好的基礎(chǔ)。

2 內(nèi)化吸收

此環(huán)節(jié)是影響對(duì)分課堂教學(xué)效果的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。與教師課堂講授密切相關(guān)的內(nèi)容由學(xué)生在聽課后再通過自主學(xué)習(xí)進(jìn)行深入理解，學(xué)習(xí)過程根據(jù)具體內(nèi)容可安排個(gè)人單獨(dú)進(jìn)行或分組進(jìn)行，通常要求在下一次課開始前完成；同時(shí)，一些能通過自學(xué)完成學(xué)習(xí)的未講授知識(shí)點(diǎn)也可要求學(xué)生課前預(yù)習(xí)，以促進(jìn)學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行主動(dòng)思考。內(nèi)化吸收環(huán)節(jié)雖然主要由學(xué)生自主完成，但教師應(yīng)加以有效地引導(dǎo)和合理的安排，促進(jìn)學(xué)生將書本知識(shí)轉(zhuǎn)化為自身的深入認(rèn)識(shí)并能夠有效利用。根據(jù)植物生理學(xué)課程的特點(diǎn)，此環(huán)節(jié)應(yīng)主要安排以下4個(gè)方面的內(nèi)容。

2.1 與前序課程有重復(fù)的內(nèi)容

植物生理學(xué)作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課，各專業(yè)的教學(xué)方案在其之前應(yīng)安排有多門相關(guān)的前序課程，如植物學(xué)、生物化學(xué)等基礎(chǔ)課。有些專業(yè)還可能安排了細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)等專業(yè)性更強(qiáng)的前序課程。這些課程雖側(cè)重點(diǎn)不盡相同，但多與植物生理學(xué)的教學(xué)內(nèi)容存在交叉重復(fù)。這些內(nèi)容可安排學(xué)生在課前基于植物生理學(xué)的學(xué)科特點(diǎn)進(jìn)行再學(xué)習(xí)，教師不必在課堂上詳細(xì)講解，同時(shí)也為學(xué)生準(zhǔn)確深入理解教師講授的內(nèi)容打下基礎(chǔ)。因此，教師應(yīng)在開課前對(duì)學(xué)生所學(xué)的前序課程進(jìn)行了解，再有針對(duì)性地安排此部分內(nèi)容。如在講授水分、礦質(zhì)元素的運(yùn)輸與分配之前，要求學(xué)生對(duì)植物學(xué)課程里關(guān)于維管組織的內(nèi)容進(jìn)行復(fù)習(xí)；以及在講授植物呼吸代謝之前，要求學(xué)生對(duì)生物化學(xué)課程中關(guān)于糖酵解-三羧酸循環(huán)的內(nèi)容進(jìn)行再學(xué)習(xí)。

2.2 在教材中并列出現(xiàn)的內(nèi)容

這部分教學(xué)內(nèi)容的知識(shí)結(jié)構(gòu)往往是大體一致的。教師可選擇其中最具代表性或最為重要的部分進(jìn)行課堂講授，再由學(xué)生學(xué)習(xí)其余部分。如植物激素的內(nèi)容涉及生長素類、赤霉素類、細(xì)胞分裂素類、脫落酸、乙烯、油菜素甾醇類及其它生長調(diào)節(jié)物質(zhì)。教師可選擇1～2類，如促進(jìn)生長的激素生長素和抑制生長的激素脫落酸，從發(fā)現(xiàn)歷程、分子結(jié)構(gòu)、生物合成、存在狀態(tài)、運(yùn)輸特點(diǎn)、生理作用及信號(hào)途徑等方面進(jìn)行詳細(xì)講解，其余類型要求學(xué)生按照同樣的方式自學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。類似在教材中并列出現(xiàn)的內(nèi)容還有很多，如大量元素與微量元素、光敏色素與隱花色素、逆境生理各論等。

2.3 理論在生產(chǎn)中的應(yīng)用

植物生理學(xué)的課程知識(shí)與實(shí)際生產(chǎn)關(guān)系密切，課程理論知識(shí)的學(xué)習(xí)其重要目的之一就是為生產(chǎn)服務(wù)。所以，植物生理學(xué)課程的每一章都安排有生產(chǎn)性內(nèi)容的學(xué)習(xí)。對(duì)于這部分內(nèi)容，教師可在基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)過程完成后，有選擇地布置一些由學(xué)生自學(xué)完成，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生分析解決實(shí)際生產(chǎn)問題的理論依據(jù)，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力。這種方式有助于增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，并為后續(xù)實(shí)踐性課程的教學(xué)打下基礎(chǔ)。

比如，在完成礦質(zhì)營養(yǎng)生理基礎(chǔ)理論的學(xué)習(xí)后，引導(dǎo)學(xué)生從作物需肥規(guī)律、施肥的指標(biāo)、發(fā)揮肥效的措施等方面學(xué)習(xí)科學(xué)施肥的內(nèi)容。類似的內(nèi)容還包括水分生理與合理灌溉、植物激素與生長調(diào)節(jié)劑、成花誘導(dǎo)生理與開花調(diào)控措施等。

2.4 最新研究進(jìn)展

植物生理學(xué)相關(guān)的科學(xué)研究發(fā)展迅速，而教材所呈現(xiàn)的內(nèi)容難以體現(xiàn)學(xué)科的前沿動(dòng)態(tài)。所以，教師應(yīng)該給學(xué)生提供與課程相關(guān)的新資料以充實(shí)教學(xué)內(nèi)容，并且鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)自己對(duì)課程內(nèi)容的理解以及發(fā)現(xiàn)的問題去查閱資料。通過教材內(nèi)容與課外資料的結(jié)合，使學(xué)生在打牢課程基礎(chǔ)的同時(shí)也能了解科學(xué)研究的最新進(jìn)展。

比如，關(guān)于干旱脅迫下脫落酸含量升高促進(jìn)氣孔關(guān)閉的內(nèi)容，傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為根作為土壤干旱的感受器官通過合成脫落酸并將其運(yùn)輸?shù)饺~片從而使氣孔關(guān)閉。但新的研究表明，干旱脅迫下首先合成脫落酸的部位不是根而是葉片[7]。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，在葉片中先主要由葉肉細(xì)胞合成脫落酸然后再作用于保衛(wèi)細(xì)胞促進(jìn)氣孔關(guān)閉[8]。相關(guān)文獻(xiàn)由教師提供給學(xué)生，要求在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成學(xué)習(xí)。在學(xué)習(xí)了這兩項(xiàng)新的研究后，自然會(huì)產(chǎn)生一個(gè)問題：土壤干旱這一環(huán)境信號(hào)是怎么由根感知后傳遞到葉片進(jìn)而引起脫落酸合成的呢？這時(shí)可讓學(xué)生學(xué)習(xí)第三項(xiàng)新發(fā)現(xiàn)，其中報(bào)道了根系在感知土壤干旱時(shí)會(huì)活化CLE25這一短肽信號(hào)，然后運(yùn)輸?shù)饺~片中促進(jìn)脫落酸的合成[9]。如此一來，通過教材內(nèi)容和新資料的學(xué)習(xí)，學(xué)生既能學(xué)習(xí)到課程基礎(chǔ)知識(shí)也可以了解學(xué)科的前沿進(jìn)展，同時(shí)能引導(dǎo)學(xué)生對(duì)教材知識(shí)主動(dòng)地進(jìn)行思考，提升教學(xué)效果。為保證這部分教學(xué)過程有效開展，教師應(yīng)該在平常多閱讀文獻(xiàn)，收集可利用于課程的教學(xué)資料，實(shí)時(shí)更新。如果教師自己的科研工作有合適的內(nèi)容也可以將其融入課程教學(xué)中，以研促教。

內(nèi)化吸收過程完成后，應(yīng)安排作業(yè)或課堂討論等方式檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。對(duì)于作業(yè)和討論中反映出的問題，教師應(yīng)有針對(duì)性地進(jìn)行講解，促進(jìn)學(xué)生對(duì)課程知識(shí)的正確理解。

3 討論

在前兩個(gè)環(huán)節(jié)完成后，由教師設(shè)置討論題目組織開展討論。如在完成光合碳同化的講授后，組織討論不同碳同化途徑的特點(diǎn)及利弊，深化學(xué)生對(duì)代謝多樣性生物學(xué)意義的理解。同時(shí)，也鼓勵(lì)學(xué)生在學(xué)習(xí)后提出問題，有價(jià)值的議題可作為討論的題目組織開展討論。

圖1 植物生理學(xué)課程的對(duì)分課堂設(shè)計(jì)

比如，同樣是在光合碳同化的學(xué)習(xí)中，有同學(xué)提出磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)的催化活性晝夜不同：在C4植物中是白天表現(xiàn)，而在CAM植物中卻是晚上表現(xiàn)。造成這種差異的原因是什么？針對(duì)這個(gè)問題，可引導(dǎo)學(xué)生查閱相關(guān)資料，再專門設(shè)置一次討論，促進(jìn)學(xué)生對(duì)光合碳同化形成準(zhǔn)確深入的理解。討論環(huán)節(jié)通常分組進(jìn)行，但應(yīng)根據(jù)班級(jí)人數(shù)、課程進(jìn)度等實(shí)際情況進(jìn)行安排，可在課上進(jìn)行，也可在課下通過課程平臺(tái)[10](如超星泛雅-學(xué)習(xí)通等)及QQ群等方式進(jìn)行。討論完成后安排學(xué)生自評(píng)與互評(píng)，最后形成課程報(bào)告，由教師評(píng)閱。

以上所述植物生理學(xué)課程的對(duì)分課堂設(shè)計(jì)可簡要總結(jié)如圖1所示。此課堂教學(xué)模式已在本校的植物科學(xué)與技術(shù)、農(nóng)學(xué)、林學(xué)等多個(gè)專業(yè)進(jìn)行了實(shí)踐，取得了很好的教學(xué)效果。對(duì)學(xué)生而言，學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性明顯提升。隨著課程的進(jìn)行，學(xué)生從一開始被動(dòng)地接受到后來自覺地參與，而且在學(xué)習(xí)過程中能發(fā)現(xiàn)問題并主動(dòng)解決。學(xué)生不僅掌握了課程知識(shí)，還提升了學(xué)習(xí)能力。在課程進(jìn)行中及完成后所開展的多次調(diào)研顯示，對(duì)分課堂的內(nèi)容安排和實(shí)施方式得到了學(xué)生的普遍認(rèn)可，課程滿意度比實(shí)施對(duì)分課堂前有明顯的提高。對(duì)教師而言，教學(xué)過程的靈活多樣對(duì)課上和課下各種教學(xué)活動(dòng)的組織提出了更高的要求，教學(xué)技能也能得以提升。參與對(duì)分課堂教學(xué)的教師所反饋的信息還表明，此模式有助于教學(xué)過程的合理安排，能促進(jìn)課程教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成?？偟膩碚f，這種課程設(shè)計(jì)在充分發(fā)揮對(duì)分課堂優(yōu)勢的同時(shí)也符合植物生理學(xué)課程的教學(xué)需求，為植物生理學(xué)課程的教學(xué)改革提供了新的思路。

致謝：感謝四川大學(xué)林宏輝教授對(duì)本文提出的寶貴意見。