新農(nóng)科背景下植物生理學(xué)試驗(yàn)教學(xué)模式的改革與創(chuàng)新

王計(jì)平，趙 娟，尹美強(qiáng)，溫銀元，張 彬

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，山西 太谷 030801）

目前我國高等農(nóng)林院校人才培養(yǎng)方案的制定逐漸傾向于試驗(yàn)及實(shí)踐課程，試驗(yàn)教學(xué)效果與人才培養(yǎng)質(zhì)量密切相關(guān)[1]。植物生理學(xué)試驗(yàn)課是生理學(xué)課程教學(xué)過程中理論與實(shí)踐相融合的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，目的在于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐操作和創(chuàng)新思維能力。山西農(nóng)業(yè)大學(xué)本科植物生理學(xué)公共試驗(yàn)平臺在新農(nóng)科背景下于2018 年秋季學(xué)期正式啟用，每年有2 000人參與該門試驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)。文章基于校院合署改革新形勢，針對高等農(nóng)業(yè)院校新型專業(yè)人才培養(yǎng)的需求，使試驗(yàn)教學(xué)能夠更好地配合課堂教學(xué)，植物生理學(xué)試驗(yàn)改進(jìn)“板書+課堂講授+試驗(yàn)操作”的傳統(tǒng)教學(xué)方式，采用線上線下混合式教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高創(chuàng)新思維能力，積極推動研究應(yīng)用型教學(xué)模式的提升。

1 植物生理學(xué)試驗(yàn)課現(xiàn)狀及存在問題

1.1 植物生理學(xué)試驗(yàn)課現(xiàn)狀分析

植物生理學(xué)試驗(yàn)在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院是獨(dú)立設(shè)課，實(shí)踐性很強(qiáng)，與植物生理學(xué)課程內(nèi)容緊密聯(lián)系，但就目前教學(xué)情況來看，試驗(yàn)課時(shí)安排較少，而與教材相對應(yīng)開設(shè)的試驗(yàn)項(xiàng)目較多，經(jīng)常會出現(xiàn)學(xué)生在規(guī)定課時(shí)內(nèi)不能完成所要求的試驗(yàn)內(nèi)容。以農(nóng)學(xué)專業(yè)為例，試驗(yàn)課時(shí)為24 學(xué)時(shí)，8 個(gè)試驗(yàn)，課程設(shè)置緊密結(jié)合理論課學(xué)習(xí)內(nèi)容，要求學(xué)生掌握植物生理學(xué)試驗(yàn)的基本原理、試驗(yàn)技術(shù)、常規(guī)儀器的使用方法及注意事項(xiàng)，并熟練運(yùn)用所學(xué)知識完成試驗(yàn)操作。每個(gè)試驗(yàn)安排3學(xué)時(shí)，時(shí)間緊張，通常都是教師提前準(zhǔn)備好試驗(yàn)材料，試劑配好，儀器調(diào)好，上課時(shí)將整個(gè)試驗(yàn)流程詳細(xì)給學(xué)生講解一次，學(xué)生照做，試驗(yàn)報(bào)告課后完成。這種方法學(xué)生不需要提前做任何準(zhǔn)備工作，只是在規(guī)定時(shí)間內(nèi)被動完成試驗(yàn)操作，不利于他們學(xué)習(xí)積極性的調(diào)動及創(chuàng)新性的培養(yǎng)。

1.2 植物生理學(xué)試驗(yàn)課教學(xué)存在的問題

隨著農(nóng)學(xué)相關(guān)學(xué)科研究技術(shù)的不斷創(chuàng)新，教育改革的不斷深入，要求新時(shí)代農(nóng)科學(xué)子具有更多的知識積累、更熟練的操作技能，才能適應(yīng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展，擔(dān)當(dāng)新農(nóng)人使命。植物生理學(xué)作為農(nóng)學(xué)專業(yè)的必修課之一，傳統(tǒng)試驗(yàn)教學(xué)暴露出許多問題和不足之處。

1.2.1 教學(xué)方式單一，缺乏新穎性

現(xiàn)階段植物生理學(xué)試驗(yàn)教學(xué)方法傳統(tǒng)、單一，一直采取“填鴨式”教學(xué)模式，即教師在課堂上講解試驗(yàn)操作流程和注意事項(xiàng)，學(xué)生按照具體方法操作，得出結(jié)果后完成試驗(yàn)報(bào)告即可。在整個(gè)試驗(yàn)實(shí)施過程中，不管是課前準(zhǔn)備，還是課上具體的試驗(yàn)過程以及試驗(yàn)結(jié)果的獲得，都已經(jīng)被提前“安排”好了，學(xué)生只是“照葫蘆畫瓢”機(jī)械地實(shí)施操作，完全處于被動接收狀態(tài)，影響了學(xué)生探索未知領(lǐng)域的好奇心，制約了他們創(chuàng)新思維能力的發(fā)展。

1.2.2 教學(xué)內(nèi)容陳舊，缺乏創(chuàng)新性

受傳統(tǒng)教育的影響，植物生理學(xué)在許多高等農(nóng)業(yè)院校都側(cè)重于理論知識的教學(xué)，試驗(yàn)和實(shí)踐教學(xué)往往被忽視，近幾年所開設(shè)的試驗(yàn)教學(xué)課程幾乎都屬于驗(yàn)證性試驗(yàn)，只是為了督促學(xué)生更好地掌握理論知識，成為課程教學(xué)的附屬部分[2]，缺乏與生產(chǎn)實(shí)踐相關(guān)的綜合性、拓展性試驗(yàn)，與開設(shè)生理學(xué)試驗(yàn)教學(xué)課程的初衷不符。

1.2.3 考核方法簡單，缺乏層次性和多樣性

目前植物生理學(xué)試驗(yàn)課程的考核主要是以學(xué)生提交的試驗(yàn)報(bào)告平均成績作為綜合成績進(jìn)行評判，這種考核方式存在很大弊端，如有的學(xué)生上課不認(rèn)真，甚至中途逃課，試驗(yàn)結(jié)果不理想，為得高分就會抄襲他人的試驗(yàn)結(jié)果，使得教師無法只通過試驗(yàn)報(bào)告來全面評價(jià)學(xué)生的真實(shí)水平。

2 新農(nóng)科對植物生理學(xué)試驗(yàn)教學(xué)的要求

2019 年1 月24 日全國高教處長會議上教育部高等教育司司長吳巖指出，2019 年將以6 個(gè)“一流”全面出擊，打響振興本科教育攻堅(jiān)戰(zhàn)。植物生理學(xué)作為高等農(nóng)林院校的主干課程之一，為了適應(yīng)新時(shí)代生命科學(xué)蓬勃發(fā)展和高素質(zhì)人才培養(yǎng)的需求，基于以做強(qiáng)一流專業(yè)、培養(yǎng)一流人才為中心理念，從學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)出發(fā)，讓學(xué)生在試驗(yàn)過程中始終處于主導(dǎo)地位，提高其學(xué)習(xí)的積極性和主動性，避免敷衍了事，抄襲應(yīng)付的不良行為[3]。根據(jù)上述存在的問題，結(jié)合學(xué)校實(shí)際情況，近年來，著力探索適合于植物生理學(xué)試驗(yàn)教學(xué)的新方法，以提高教學(xué)水平，主要從以下幾方面進(jìn)行了改革和實(shí)踐。

2.1 依據(jù)專業(yè)特點(diǎn)，改革教學(xué)方式

農(nóng)學(xué)院為順應(yīng)校院合署改革，培養(yǎng)適應(yīng)社會需求的新型農(nóng)業(yè)應(yīng)用型人才，改革傳統(tǒng)教學(xué)中以教師為中心的填鴨式教學(xué)方法，積極探索新時(shí)期教學(xué)新模式。采取多元化教學(xué)模式，充分運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，變教師授課為學(xué)生主動學(xué)習(xí)，豐富試驗(yàn)教學(xué)方法。學(xué)生在開展試驗(yàn)前，通過“微信群”或“超星學(xué)習(xí)通”提前預(yù)習(xí)試驗(yàn)內(nèi)容，了解試驗(yàn)操作流程和試驗(yàn)結(jié)果分析；課堂上教師為學(xué)生講解試驗(yàn)原理、方法及有關(guān)注意事項(xiàng)時(shí)，可以通過電腦將科技企業(yè)生產(chǎn)原理以圖像或視頻的方式為學(xué)生進(jìn)行操作演示，既直觀明了，也讓學(xué)生充分了解“大生產(chǎn)下的小原理”，激發(fā)學(xué)生探究真理的興趣；在教學(xué)中采用“帶出去，引進(jìn)來”的方式，帶領(lǐng)學(xué)生走出教室，走出書本，在實(shí)驗(yàn)室中悟原理，在田間地頭見真知；課堂上學(xué)生針對得出的試驗(yàn)結(jié)果，采用分組討論或相互交叉討論的方式，讓學(xué)生對自己小組或其他小組試驗(yàn)過程中出現(xiàn)的問題及結(jié)果進(jìn)行分析，發(fā)表自己的看法，加深對試驗(yàn)內(nèi)容和現(xiàn)象的理解。這種教學(xué)方式可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性及試驗(yàn)的積極性，有效提高了試驗(yàn)教學(xué)效果。

2.2 順應(yīng)時(shí)代要求，拓展教學(xué)內(nèi)容

為順應(yīng)新時(shí)代專業(yè)發(fā)展的要求，培養(yǎng)符合現(xiàn)代社會發(fā)展需求的專門人才，在植物生理學(xué)試驗(yàn)教學(xué)過程中增設(shè)了綜合性和設(shè)計(jì)性試驗(yàn)，豐富了教學(xué)內(nèi)容。如將植物光合作用相關(guān)試驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行組合，學(xué)生可以在田間利用光合測定儀進(jìn)行光合速率、葉片蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度等相關(guān)指標(biāo)的測定，然后將試驗(yàn)材料取回進(jìn)行葉綠素含量測定及理化性質(zhì)分析，通過這樣一個(gè)綜合性試驗(yàn)可以讓學(xué)生更充分地理解光合作用的作用機(jī)制，提高了學(xué)生對試驗(yàn)技術(shù)和方法的綜合應(yīng)用能力；另外，在教學(xué)過程中增加了設(shè)計(jì)性試驗(yàn)，教師給出試驗(yàn)?zāi)康暮皖}目，學(xué)生通過查閱相關(guān)資料自行設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案。如“植物抗逆性的測定”，要求學(xué)生分組設(shè)計(jì)試驗(yàn)，從培養(yǎng)植物開始，記錄種子萌發(fā)及幼苗生長過程，針對不同植物材料分別進(jìn)行不同的逆境脅迫處理，通過測定相關(guān)生理生化指標(biāo)，加深學(xué)生對逆境造成植物傷害過程的理解，有利于拓寬學(xué)生視野，鍛煉其動手能力和創(chuàng)新思維能力。

2.3 注重過程培養(yǎng)，創(chuàng)新考核體系

結(jié)合試驗(yàn)教學(xué)目的，掌握基本操作技能的基礎(chǔ)上，重在培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度及操作規(guī)范，將原來單一的課程考核方式轉(zhuǎn)變成對學(xué)生試驗(yàn)操作能力及過程的考核。期末綜合成績分為4 部分，第一，基礎(chǔ)知識占15%，包括課前預(yù)習(xí)并掌握試驗(yàn)?zāi)康脑砑安僮鞑襟E，準(zhǔn)備試驗(yàn)，教師在課堂上隨機(jī)提問，學(xué)生口述回答，記錄成績；第二，操作過程考核占50%，包括規(guī)范操作常規(guī)儀器，配制常用藥品，試驗(yàn)報(bào)告、試驗(yàn)結(jié)果的質(zhì)量，設(shè)計(jì)性試驗(yàn)論文的撰寫等，任課教師可以對課堂操作過程隨機(jī)抽查，學(xué)生現(xiàn)場操作，給予評分，并對試驗(yàn)報(bào)告及結(jié)果或試驗(yàn)論文做出綜合評價(jià)；第三，試驗(yàn)課考試占30%，在全部試驗(yàn)教學(xué)結(jié)束后，對一學(xué)期的課程進(jìn)行綜合考試，包括學(xué)生操作常規(guī)儀器、回答問題（基本原理及試驗(yàn)注意事項(xiàng)）以及基本試驗(yàn)結(jié)果分析等，規(guī)定學(xué)生在15～20 min 內(nèi)作答完畢；第四，考勤占5%。這種考核方式不僅能檢驗(yàn)學(xué)生的實(shí)踐操作技能，也培養(yǎng)了他們獨(dú)立思考和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，學(xué)生綜合素質(zhì)大大提高。

2.4 找準(zhǔn)切入點(diǎn)，將思政教育融入教學(xué)實(shí)踐

高校教師要以立德樹人為己任，擔(dān)當(dāng)起教書育人的職責(zé)，在教學(xué)中找準(zhǔn)切入點(diǎn)，利用學(xué)生的碎片化時(shí)間[4]，針對某些熱點(diǎn)話題，讓學(xué)生發(fā)表自己的觀點(diǎn)，看似“隨意”聊天過程中將思政教育融入課堂，既能了解學(xué)生近期的思想狀況，又在無形中引導(dǎo)學(xué)生正確的人生觀和價(jià)值觀。例如，在植物抗逆性學(xué)習(xí)過程中針對2021 年10 月山西省出現(xiàn)大范圍持續(xù)陰雨天氣，對農(nóng)民秋收秋種造成嚴(yán)重影響，全省各地積極開展“雙減雙搶”工作，把損失降低到最小，在講述該事件的同時(shí)，讓學(xué)生充分了解極端天氣對作物造成的傷害及緩解傷害的關(guān)鍵所在，及時(shí)做好挽救措施，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，實(shí)現(xiàn)了思政教育與專業(yè)知識的有效整合，達(dá)到育人和育才的有機(jī)統(tǒng)一。

2.5 提升試驗(yàn)教學(xué)條件，探索構(gòu)建虛擬仿真試驗(yàn)教學(xué)平臺

隨著信息化技術(shù)的高速發(fā)展，建設(shè)虛擬仿真教學(xué)實(shí)驗(yàn)室已成為許多高校教育改革發(fā)展的必然趨勢。利用計(jì)算機(jī)模擬接近于真實(shí)意境下的試驗(yàn)教學(xué)，對試驗(yàn)的各個(gè)步驟進(jìn)行梳理，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)試驗(yàn)不能實(shí)現(xiàn)的教學(xué)功能，建立“虛實(shí)結(jié)合，以虛促實(shí)”的試驗(yàn)教學(xué)體系[5]，使學(xué)生體驗(yàn)置身其中的感覺，能夠節(jié)約試驗(yàn)成本、提高試驗(yàn)效率，有效地優(yōu)化教學(xué)資源，提高學(xué)生自主試驗(yàn)的興趣[6]。虛擬仿真試驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的應(yīng)用，可以將前沿技術(shù)融入教學(xué)，實(shí)現(xiàn)科研與教學(xué)活動、科技創(chuàng)新與人才培養(yǎng)的完美結(jié)合。

3 結(jié)語

基于新農(nóng)科背景下農(nóng)學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)的需求，以培養(yǎng)創(chuàng)新型人才為目標(biāo)，植物生理學(xué)試驗(yàn)作為課程學(xué)習(xí)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，為適應(yīng)時(shí)代要求，以培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和規(guī)范操作為新目標(biāo)，在日常教學(xué)中總結(jié)出現(xiàn)的問題，分析原因，積極改進(jìn)教學(xué)模式。依據(jù)專業(yè)特點(diǎn)采用線上線下混合式教學(xué)，改善了原來單一教學(xué)方式；增加了綜合性、設(shè)計(jì)性試驗(yàn)，豐富了教學(xué)內(nèi)容；將原來以試驗(yàn)報(bào)告為主的考核方式改為過程考核，完善了考核體系；利用學(xué)生碎片化時(shí)間，將思政教育充分融入課堂；在試驗(yàn)教學(xué)中初步探索構(gòu)建虛擬仿真試驗(yàn)教學(xué)平臺，這些教學(xué)方式的改革有效提高了植物生理學(xué)試驗(yàn)教學(xué)水平，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新思維能力的提升，取得了良好的教學(xué)效果。