生命科學(xué)類通識選修課程設(shè)計與教學(xué)實踐
——以東北大學(xué)植物的訴說課程為例

孫彩霞，劉佩勇，曹成有，張 穎

(東北大學(xué) 生命科學(xué)與健康學(xué)院，遼寧 沈陽 110169)

通識教育是現(xiàn)代多元化大學(xué)教育的重要組成部分，通識課程是大學(xué)課程框架體系中不可或缺的一環(huán)。通識教育的根本理念是“全人培養(yǎng)”，通過所學(xué)知識的綜合性、博深性、融合性，拓寬學(xué)生視野，遇到問題能夠從開闊的視角進(jìn)行思考，有助于培養(yǎng)出具備較高素質(zhì)與良好心智的大學(xué)生。為提高本科生培養(yǎng)質(zhì)量，造就有能力、有素質(zhì)、有寬厚基礎(chǔ)知識和創(chuàng)新能力的全面發(fā)展人才。2018 年3 月，東北大學(xué)制定通識選修課程建設(shè)立項專項計劃，面向全校本科生開設(shè)通識選修課程。生命科學(xué)是系統(tǒng)闡釋與自然生命特性有關(guān)的重大課題的科學(xué)，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護等多個領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。根據(jù)非生物專業(yè)授課對象特點開設(shè)不同授課深度和廣度的生命科學(xué)類通識課程，普及生命科學(xué)知識，引領(lǐng)學(xué)生將不同學(xué)科專業(yè)的知識相互通融，從更開闊的視角進(jìn)行問題的思考，對于實現(xiàn)生命科學(xué)與不同學(xué)科專業(yè)知識的交融具有重要的實踐意義。植物的訴說課程作為2020 年開設(shè)的34 門通識選修課程之一，在教學(xué)理念、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法上進(jìn)行了積極探索。本文對此分別進(jìn)行了闡述，旨在為通識課程的教學(xué)改革提供參考。

一、在綜合性大學(xué)開設(shè)植物的訴說通識選修課程的理念和目標(biāo)

(一)開設(shè)植物的訴說通識選修課程是綠色發(fā)展理念教育的重要組成部分

綠色發(fā)展理念是新發(fā)展理念的重要組成部分，強調(diào)人與自然、人與社會、人與人之間的和諧生態(tài)關(guān)系。在大學(xué)本科生中廣泛開展綠色發(fā)展理念教育，有利于引導(dǎo)師生提高生態(tài)文明素質(zhì)，增強節(jié)約意識、環(huán)保意識、生態(tài)意識，形成綠色發(fā)展的自覺。植物是生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，21 世紀(jì)面臨的許多重大挑戰(zhàn)都是以植物為基礎(chǔ)：全球變暖，糧食安全以及可能有助于抗擊疾病的新藥的需求。把綠色發(fā)展理念貫穿于植物學(xué)通識選修課程中，通過關(guān)注植物科學(xué)研究、關(guān)注植物多樣性保護，可以使師生深刻認(rèn)識到保護植物就是保護我們自己，培養(yǎng)師生形成綠色觀念和綠色價值取向，更加自覺地推動綠色發(fā)展、低碳發(fā)展、循環(huán)發(fā)展。

(二)開設(shè)植物的訴說通識選修課程是促進(jìn)學(xué)科交叉融合的有效措施

人類社會進(jìn)入21 世紀(jì)以來，包括植物學(xué)在內(nèi)的生命科學(xué)發(fā)展迅猛，與化學(xué)、物理、數(shù)學(xué)、計算機信息技術(shù)以及一些人文學(xué)科間的交叉融合日益增多。植物學(xué)作為研究植物生命活動規(guī)律及其與環(huán)境相互關(guān)系的科學(xué)，是農(nóng)學(xué)、林學(xué)、環(huán)境生態(tài)、食品、醫(yī)藥等相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，應(yīng)用植物生理知識可解決人類糧食、能源、環(huán)境和未來新空間開發(fā)等世界性難題。同時，應(yīng)用信息及納米等最新科學(xué)技術(shù)，也可以開發(fā)適應(yīng)不同人群需要的健康且安全的食物和生物產(chǎn)品，拓展植物學(xué)發(fā)展空間。根據(jù)非生物專業(yè)授課對象特點有針對性地開設(shè)不同授課深度和廣度的植物學(xué)類通識課，對于實現(xiàn)生命科學(xué)與其他學(xué)科專業(yè)知識的融合，具有重要的實踐意義。

(三)開設(shè)植物的訴說通識選修課程有益于大學(xué)生形成健康的生活方式

植物(主要是陸生植物)占地球生物量的80%，與人類的關(guān)系貫穿了人類發(fā)展史始終，深深影響著人類的生產(chǎn)生活方式。人類的一部分幸福感取決于是否能接觸自然，但在當(dāng)前全日制教育中，“去自然化”現(xiàn)象比較嚴(yán)重，很多學(xué)生對身邊環(huán)境中的植物和食用的蔬菜、水果都不能準(zhǔn)確識別，植物觀察、種植與養(yǎng)護技能更加缺乏，對于轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品安全性、人類活動對生態(tài)環(huán)境造成的影響等熱點問題很難正確認(rèn)識。以植物為核心，將植物生理學(xué)、生態(tài)學(xué)、遺傳學(xué)等專業(yè)課程進(jìn)行融合優(yōu)化，結(jié)合生產(chǎn)生活真實的情境，結(jié)合社會熱點問題，引領(lǐng)非生物類專業(yè)學(xué)生從生命科學(xué)視角、去重新認(rèn)識、思考植物與人類生活的關(guān)系，觀察、體驗、感悟結(jié)構(gòu)決定功能、進(jìn)化等生命觀念，將學(xué)生日常生活中獲取的感性知識與課堂上學(xué)習(xí)的理性知識相互交融。這對于學(xué)生走上社會后，提高生物科學(xué)素養(yǎng)，轉(zhuǎn)變生活方式和消費觀念具有重要作用。

二、植物的訴說通識課的課程內(nèi)容

在課程內(nèi)容設(shè)置過程考慮到，通識課作為全校性選修課程，修習(xí)學(xué)生的專業(yè)背景和年級不同，學(xué)生對所學(xué)知識的理解能力存在差異，課程內(nèi)容以植物生理學(xué)知識體系為中心構(gòu)架，將植物學(xué)、生態(tài)學(xué)、發(fā)育生物學(xué)、生物化學(xué)、分子生物學(xué)、基因工程等生物類專業(yè)課程的核心內(nèi)容進(jìn)行了融合優(yōu)化。將經(jīng)典植物生理學(xué)知識以新的視角新的教學(xué)方式娓娓道來，通過剖析人類生活中的植物生命科學(xué)問題，引導(dǎo)學(xué)生思考如何應(yīng)用植物科學(xué)類知識解決人類糧食、能源、環(huán)境和未來新空間開發(fā)等世界性難題，具有鮮明的人文特色。例如，從植物是神奇的生命有機體及其具有物種、遺傳和生態(tài)系統(tǒng)多樣性導(dǎo)入，講授植物和人類的關(guān)系；以藥用植物為例，講授植物次生代謝途徑和植物次生代謝物的生理功能以及玫瑰精油、青蒿素、紫杉醇、黃芩苷、麻黃堿等幾類重要植物次生代謝產(chǎn)物的提取工藝；基于花卉植物的養(yǎng)護，講授植物的物質(zhì)代謝、能量轉(zhuǎn)化和生長發(fā)育等的規(guī)律與機理、調(diào)節(jié)與控制以及植物體內(nèi)外環(huán)境條件對其生命活動的影響；以轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品安全性為出發(fā)點，講授人類歷史上野生植物的馴化、雜交育種、誘變育種、轉(zhuǎn)基因育種歷程，轉(zhuǎn)基因植物應(yīng)用現(xiàn)狀、植物遺傳轉(zhuǎn)化方法，分析我國農(nóng)業(yè)面臨的挑戰(zhàn)和當(dāng)前育種技術(shù)的主要瓶頸。

三、植物的訴說通識課程教學(xué)實踐

(一)學(xué)生選課情況分析

因首次開課，為確保教學(xué)效果及參觀實習(xí)環(huán)節(jié)的操作性，將班型限定在60 人。但經(jīng)教務(wù)處反饋，選課人數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過限定人數(shù)，說明在高校開設(shè)植物相關(guān)科學(xué)知識的通識課程，具有一定的需求和必要性。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，選課學(xué)生中大一學(xué)生占比42%，大二學(xué)生占比58%；選課學(xué)生中與生命科學(xué)有一定關(guān)聯(lián)專業(yè)，如生醫(yī)、生物、生工、生藥的學(xué)生占比28%，而72%的選課學(xué)生來自包括軟件、數(shù)字、物聯(lián)網(wǎng)、經(jīng)濟管理、法學(xué)、新聞、建筑、城規(guī)、政教、人工智能等在內(nèi)的18 個非生命科學(xué)專業(yè)。調(diào)查問卷分析表明，60%學(xué)生的植物或生物學(xué)知識基礎(chǔ)一般和較差；65%學(xué)生對植物或生物學(xué)知識學(xué)習(xí)非常感興趣；92.5%學(xué)生基于興趣和拓展知識面的原因選修課程(見表1)。上述數(shù)據(jù)表明，選課學(xué)生來源專業(yè)分布廣泛，選課同學(xué)大多專業(yè)基礎(chǔ)知識薄弱但對植物相關(guān)科學(xué)知識具有濃厚興趣?？紤]這些情況，在教學(xué)內(nèi)容設(shè)置方面，有必要對專業(yè)教材教學(xué)內(nèi)容作適當(dāng)調(diào)整，既要講授關(guān)鍵的專業(yè)基礎(chǔ)知識，又要結(jié)合不同的專業(yè)背景進(jìn)行相應(yīng)地增補。值得注意的是，選課學(xué)生中大一新生占比較高，對于剛剛進(jìn)入大學(xué)的學(xué)生，學(xué)習(xí)方法尚處于摸索和建立階段，在通識課的教學(xué)過程中應(yīng)兼顧培養(yǎng)專業(yè)興趣及形成良好的學(xué)習(xí)態(tài)度和習(xí)慣等多方面的作用和任務(wù)。

(二)在教學(xué)過程中注重實物與實踐教學(xué)

調(diào)查問卷統(tǒng)計分析表明(表1)，52.5%的學(xué)生注重教學(xué)內(nèi)容的趣味性，47.5%的學(xué)生注重教學(xué)內(nèi)容的豐富性。如何通過提高在課程學(xué)習(xí)中學(xué)生參與度，形成個體感受，最終提高課程教學(xué)效果是課程的重要考慮問題之一。實物教學(xué)法是傳授知識最生動、快捷的教學(xué)手段之一。在教學(xué)過程中，充分利用實物實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。例如，在教授花的發(fā)育及花器官形成時，展示幾朵正在怒放的花；在教授植物的衰老生理時，展示幾片漸變色的葉片；在教授轉(zhuǎn)基因與生物安全時，展示幾個非轉(zhuǎn)基因食品標(biāo)志，使學(xué)生在愉悅的課堂氣氛中更快地消化繁雜的知識。實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)是培養(yǎng)非專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的關(guān)鍵。在教授植物的形態(tài)識別與生態(tài)環(huán)境章節(jié)內(nèi)容時，充分利用校園植物，帶領(lǐng)學(xué)生走出課堂、走進(jìn)自然。讓學(xué)生了解植物的基本分類，基本掌握如何辨識不同類型的植物，學(xué)會如何識花辨草，體驗其中的樂趣。引導(dǎo)學(xué)生熟悉植物生境以及與周圍環(huán)境之間的關(guān)系，了解植物在生理和形態(tài)上的響應(yīng)，增強學(xué)生對植物生態(tài)環(huán)境的感性認(rèn)知和對城市生態(tài)系統(tǒng)特點的了解，而不再讓學(xué)生簡單學(xué)習(xí)或記憶植物的分類知識。在教授植物的水分生理及礦質(zhì)營養(yǎng)章節(jié)時，給學(xué)生發(fā)放花卉植物，讓學(xué)生參與育苗與養(yǎng)護整個過程，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和熱情，引導(dǎo)學(xué)生思考和溫習(xí)這些過程中所應(yīng)用到的水分代謝、礦質(zhì)代謝、光合作用等植物生理學(xué)相關(guān)知識。在實踐過程中，不僅掌握專業(yè)知識，而且不斷提高學(xué)生自主研究學(xué)習(xí)的能力。充分利用信息技術(shù)使課程多元化，引導(dǎo)學(xué)生利用“形色”“花伴侶”等手機APP 自主學(xué)習(xí)，將拍攝校園內(nèi)的植物附加植物形態(tài)特征、分布特性、功用介紹上傳到微信群，改變單一的傳統(tǒng)教學(xué)模式。在課程結(jié)束時的調(diào)查問卷表明(表1)，喜歡生態(tài)園參觀與校園植物辨識內(nèi)容的學(xué)生高達(dá)80%，并且有75%的學(xué)生建議在今后開課中增加此類實踐環(huán)節(jié)的內(nèi)容，這為今后開展教學(xué)活動提供了方向和思路。

表1 部分課程問卷調(diào)查結(jié)果

(三)專項開放式課程考核方式探索

課程考核是診斷學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)、衡量學(xué)習(xí)目標(biāo)達(dá)成度及評價教學(xué)質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。然而，應(yīng)試教育視域下終結(jié)性考試已成為高校創(chuàng)新人才培養(yǎng)的瓶頸。針對通識課的教學(xué)特點，打破傳統(tǒng)專業(yè)課測試考核方式，在課程的成績評定環(huán)節(jié)我們嘗試設(shè)置了不同的專項內(nèi)容，教師團隊根據(jù)專項完成情況進(jìn)行成績評定。調(diào)查問卷分析表明(表1)，82.5%的學(xué)生喜歡認(rèn)可我們的專項開放式考核方式。僅有17.5%的學(xué)生選擇純卷面和過程考核方式，說明學(xué)生比較抵觸卷面考試和過程考試所帶來的心理壓力。

本次教學(xué)過程設(shè)置了5 個專項：東大花事、領(lǐng)養(yǎng)植物記事、植物最前沿科研報告、課程LOGO 設(shè)計、學(xué)科交叉創(chuàng)新。其中，選擇東大花事專項的學(xué)生最多，占比32%；選取課程LOGO 設(shè)計的學(xué)生最少，占比6%(圖1)。在東大花事專項考核中，學(xué)生們開始關(guān)注校園內(nèi)的一草一木，走過那些之前鮮少駐足的校園道路，不再只是接受花葉蔭蔽而步履匆匆，視鮮紅翠綠于無睹，而是放慢腳步，感受自然的饋贈，觀察植物之形色，聆聽植物的訴說，欣賞東大校園內(nèi)花草樹木的鮮活生命與燦爛芬芳，以不同形式記錄下眼中獨屬于東大校園的秋日花事(圖2(a))。本次教學(xué)實踐證明，采用此專項考評，不僅促進(jìn)了學(xué)生學(xué)習(xí)植物學(xué)相關(guān)知識的興趣，而且增強了學(xué)生對校園環(huán)境的了解和對學(xué)校的認(rèn)同，獲得了超出預(yù)期的教學(xué)效果。在課程LOGO 設(shè)計中，建筑專業(yè)的學(xué)生以圓潤的兩片葉子表達(dá)新生的植物力量，問號具象化植物中有無窮的秘密值得我們?nèi)A聽；或采用流暢的葉子流線為基底，加入女性側(cè)臉剪影以擬人化的手法表達(dá)訴說的概念(圖2(b))，做到了學(xué)以致用，表現(xiàn)優(yōu)秀，受到教研團隊老師的一致好評。

圖1 專項開放式考核占比分析

圖2 專項考核展示

文獻(xiàn)閱讀是引導(dǎo)學(xué)生了解和掌握專業(yè)領(lǐng)域?qū)W術(shù)動態(tài)、培養(yǎng)科研素養(yǎng)的重要途徑和手段，也是開展大學(xué)生創(chuàng)新性實驗項目、本科論文畢業(yè)設(shè)計等科學(xué)研究工作的起點和基本功。鑒于本次教學(xué)過程中28%的學(xué)生具有專業(yè)基礎(chǔ)知識，我們設(shè)置了植物最前沿科研報告專項。鼓勵本專業(yè)選課同學(xué)，基于課程內(nèi)容，圍繞近期發(fā)表的植物科學(xué)相關(guān)研究論文進(jìn)行深度閱讀并完成課堂報告。在本次教學(xué)過程中，組織學(xué)生重點研讀了2020 年發(fā)表的10 篇頂級刊物科研論文，見表2。

表2 植物科學(xué)前沿報告內(nèi)容總結(jié)

這些論文分別關(guān)注了根際調(diào)控過程、利用酶工程改造水稻提升光合效率、植物防曬新機制、生長與壽命的負(fù)相關(guān)性、利用全基因組甲基化分析研究植物跨代脅迫記憶的分子機制、生長素在花瓣脫落過程中的分子機制、乙烯前體在植物生殖中的新生理功能、鐵皮石斛的次生代謝、利用基因組編輯對數(shù)量性狀進(jìn)行精細(xì)調(diào)控獲得不同糖分含量的草莓、利用基因編輯系統(tǒng)精確編輯基因為作物改良創(chuàng)造新機會等方面的熱點研究內(nèi)容，與植物礦質(zhì)營養(yǎng)、光合作用、生長發(fā)育、激素、次生代謝及育種等章節(jié)的課程內(nèi)容相呼應(yīng)，進(jìn)而拓寬植物生理學(xué)教材內(nèi)容，同時提升通識課課程內(nèi)容的深度。但在課程結(jié)束時的調(diào)查問卷分析表明(表1)，關(guān)注課程內(nèi)容的深入性和前沿性的學(xué)生分別僅有5%和7.5%，提示我們要充分注意到非生命科學(xué)相關(guān)專業(yè)的學(xué)生與本專業(yè)學(xué)生對專業(yè)知識的需求差異，建議通識課僅面向非本專業(yè)學(xué)生授課，以便降低課程內(nèi)容難度，迎合非專業(yè)學(xué)生的興趣需求。

四、植物的訴說通識課程教學(xué)效果評價

通過課程結(jié)束時的問卷調(diào)查，我們了解到97.5%的學(xué)生喜歡這門課程并愿意向其他同學(xué)推薦此門課程，82.5%的學(xué)生支持專項開放式考核方式，表明學(xué)生對整個教學(xué)情況具有較高的認(rèn)可度。學(xué)生們對我們的授課內(nèi)容和教學(xué)方式印象深刻，對植物科學(xué)相關(guān)知識的興趣和掌握超出我們的預(yù)期。尤其是，我們摸索出了專項開放式考核方式，學(xué)生可以根據(jù)課堂上未盡的討論，結(jié)合自己的知識背景以及興趣愛好，從學(xué)科交叉融合的角度總結(jié)自己對植物學(xué)術(shù)前沿和社會熱點問題的理解和思考，這將不再是傳統(tǒng)意義上給出一個標(biāo)準(zhǔn)化的答案，可能是具有共識性的，而有些又是仁者見仁智者見智的，給學(xué)生留出足夠的空間進(jìn)行思考；學(xué)生可以選擇定株觀察植物的生長變化并結(jié)合課程知識點完成觀察報告，在考核過程中融入學(xué)生校園生活中的體驗和實踐，使得課程考核也是快樂的。在今后的教學(xué)過程中仍然需要注意保持一定的知識體系架構(gòu)，授課內(nèi)容要具體、有用、有趣，注意聯(lián)系實際，持續(xù)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情。