基于“互聯(lián)網+”植物生理學以學生為中心的教學模式的應用探索

董 攀,楊麗婷,李正國

(重慶大學生命科學學院，重慶 401331)

習近平總書記《在網絡安全和信息化工作座談會上的講話》中提到可以發(fā)揮互聯(lián)網優(yōu)勢，實施“互聯(lián)網+教育”模式。隨著“互聯(lián)網+”技術的突飛猛進，國內眾多大學利用“互聯(lián)網+”開展了行之有效的探索與實踐，將互聯(lián)網充分運用到教學過程中，取得了豐碩成果，擁有了一大批高質量線上“金課”，線上線下混合式“金課”不斷涌現(xiàn)。以學生為中心教學模式是與以教師為中心教學模式相對而言的，強調的是學生在教學活動中的主體地位，充分發(fā)揮學生的主觀能動性。陳凡[1]基于51所大學本科課堂現(xiàn)狀的實證研究，發(fā)現(xiàn)“以教師為中心”的當前主流模式，較突出的問題包括教學效果不好、學習效果不明顯和學習態(tài)度較差等，認為“以學生為中心”是大學教育應對新時代需求的重要方式，從“以教師為中心”到“以學生為中心”的轉變，需要大學教師進一步樹立以學生為中心的教學理念，明確以學生為中心的教學目的，并對教學和評價進行精心、科學的戰(zhàn)略設計。近年來，很多教師在課程中進行了“以學生為中心”的教學模式和傳統(tǒng)常規(guī)帶教模式的比較研究，發(fā)現(xiàn)“以學生為中心”的教學模式可以充分調動學生自主學習的積極性，培養(yǎng)學生的實踐和創(chuàng)新能力，提高學生綜合素質[2-4]。

植物生理學是國內眾多高校生物學及農林相關專業(yè)的核心課程，是研究植物生命活動規(guī)律、揭示植物生命現(xiàn)象本質的科學，課程內容涉及植物生長過程中的能量與物質轉換、信息傳遞及形態(tài)建成等[5]。由于課程內容知識點繁雜，存在很多難以理解的專業(yè)術語，教師又往往將內容在有限的學時中“填鴨式”滿堂灌，因此課程較為枯燥，學生常處于被動學習狀態(tài)，對課堂教學興趣不高，學習效率低下。為此，迫切需要對傳統(tǒng)植物生理學教學模式進行改革。植物生理學傳統(tǒng)教學模式雖有所改革，如微信公眾號平臺在植物生理學教學中的運用、植入人文元素讓植物生理學教學更貼近生活、互動式教學模式在植物生理學中的應用、“說課”在植物生理學課程教學中的應用、植物生理學全程研究性實踐教學探索、高校植物生理學蘊含的思政元素挖掘與應用等[6-11]，然而基于 “互聯(lián)網+”背景下以學生為中心教學模式的系統(tǒng)研究還比較少。從2016年開始，筆者對重慶大學生物科學專業(yè)植物生理學課程進行系列改革，初步探索形成基于“互聯(lián)網+”以學生為中心的教學模式，收到很好的效果。

1 精選課程資源，豐富教學內容

植物生理學已有150多年的發(fā)展歷史，國內外涌現(xiàn)了大量的優(yōu)秀教材，為了更好地開展雙語教學，選擇高等教育出版社出版的《植物生理學(英漢雙語版)》作為教材，該教材由深圳大學莫蓓莘教授主編，英文審校由加拿大皇家科學院院士J.Derek Bewley教授完成[12]。同時，以電子版全英文教材《Plant physiology》[13]及國內眾多植物生理學中文教材等作為參考資料。隨著翻轉課堂的盛行，各種慕課、微課資源也日益豐富，教師向學生推薦了華南師范大學、華中農業(yè)大學等制作的慕課。一方面，注重引導學生科研興趣，如植物生理學的誕生發(fā)展與繁榮過程中，大量的植物生理學家獲得了諾貝爾獎，然而他們的成功并不是一蹴而就的，分享他們的科研故事，希望學生學習他們持之以恒鍥而不舍的精神，勇于追求科學的高峰[14]；另一方面，注重課程思政元素的挖掘，向學生介紹我國植物生理學學科奠基人張挺、錢崇澍、湯佩松等老一輩科學家放棄國外優(yōu)越生活，回到祖國工作，奠定了我國現(xiàn)代植物生理學堅實的基礎的事跡，激發(fā)學生的愛國情操和民族自豪感[15]；此外，引進日常生活事例，如植物激素往往被普通市民誤解，認為乙烯催熟的香蕉不能吃等，希望學生學習植物生理學后能對植物激素有正確的理解，并能夠通過自媒體科普植物激素的正確知識，讓謠言不攻自破[16]。

2 綜述引領，捕捉學科前沿

隨著分子生物學的快速發(fā)展，植物生理學的發(fā)展日新月異，學生僅限于課本知識的學習，會對當前社會熱點與學科前沿不了解，缺乏創(chuàng)新能力。在授課階段，就向學生推薦植物學領域的優(yōu)質公眾號(iPlants、BioArt、植物生物技術Pbj、iNature、中國作物學會等)，并要求學生關注跟蹤，動態(tài)拓展植物生理學前沿教學內容。結合課程進度，在公眾號遴選該章節(jié)近期發(fā)表的文章，以課前5分鐘的方式進行文獻速遞，或者在文獻數據庫下載全文并利用一節(jié)課進行文獻分享與討論，在文獻的分享中鍛煉學生的文獻解讀、PPT制作、口頭表達能力等。分享的文獻以近年來在國際著名期刊發(fā)表的植物領域綜述[17-19]為主。鼓勵學生結合自己所分享的文獻或植物生理學章節(jié)內容，自行擬定感興趣的研究題目，進行文獻檢索，撰寫綜述論文，并擇優(yōu)投稿。綜述論文的撰寫能夠促使學生廣泛地搜集該領域的研究資料，掌握最新研究動態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)該領域的成果及局限性，從而達到對某一領域有更為全面的認知。如2013級生物科學專業(yè)呂英奇等同學對彩色馬鈴薯很感興趣，究其原因是花色苷在發(fā)揮作用，于是就以彩色馬鈴薯、花色苷、花青素等為關鍵詞在中國知網、維普、萬方、Web of Science、NCBI Pubmed等中英文數據庫搜集文獻，從中英文綜述、研究論文、碩博論文，逐一過濾，最后建立核心文獻庫，利用Endnote進行管理，對核心文獻分類整理后，擬定寫作大綱，對每一部分進行寫作、修改、完善，最終該綜述《彩色馬鈴薯花色苷研究進展》發(fā)表在《中國馬鈴薯》[20]，呂英奇同學也在13級和14級同學中分享了綜述的撰寫、文章的發(fā)表心得，起到了很好的模范帶頭作用。同時，建立班級植物生理學學習微信群，在微信群中分享學科熱點、科研方法、奇聞趣事等。

3 創(chuàng)設宿舍實驗，體驗科研樂趣

植物生理學是一門實驗性很強的學科，傳統(tǒng)的教學方式下，容易導致理論與實踐脫節(jié)，學生對知識死記硬背，缺乏獨立思考和解決實際問題的能力。因此，根據植物生理學教學大綱要求設計適合在宿舍完成的植物生理實驗，取得很好的效果，很受學生歡迎(圖1)。開展的實驗包括用實驗室獲得的單鹽溶液、雙鹽溶液等在宿舍水培植物，觀察植物的生長過程，從而理解“單鹽毒害”和“離子頡頏”；對9盆土培的植物，3盆正常澆水、3盆用少量的肥料、3盆用大量的肥料，觀察“燒苗”的發(fā)生；將水果分成2部分，一部分用3個塑料袋系好保存，另一部分同樣用3個塑料袋裝好但直接暴露在空氣中，比較存放時間，理解水果利用自身的呼吸作用進行保鮮；將大豆分成2組，1組黑暗培養(yǎng)，另1組光下培養(yǎng)，7 d后黑暗培養(yǎng)長成了豆芽，光下培養(yǎng)長出了嫩綠的大豆幼苗，以此正確區(qū)分光形態(tài)建成和暗形態(tài)建成的形態(tài)特征；將水仙花水培一段時間后，將其橫著放、斜著放、倒著放后，觀察植株的生長，理解植物在生長素的作用下具有向重力性；取若干宿舍生長的植物葉片進行遮光處理，觀察葉片的變化，理解光合作用的相關概念等。學生利用課余時間完成宿舍實驗，進行觀察和記錄，分析實驗結果，發(fā)現(xiàn)問題，查閱文獻解決問題，分享實驗結果，感受科研樂趣。

注：A.馬鈴薯在不同施肥條件下培養(yǎng)；B.在不同鹽溶液中水培綠蘿；C.大豆種子在光照和黑暗條件下培養(yǎng)；D.部分柑橘保存在塑料袋中，部分直接暴露在空氣中

4 創(chuàng)作壓花作品，增強愛課愛校愛國情懷

在制作植物平面標本的基礎上，引入壓花藝術[21]，以花材為筆創(chuàng)作不同主題的壓花畫。學生以小組為單位，在學校搜集植物材料，利用普通壓花器進行花材壓制，使其保持原有的姿彩。植物材料的搜集過程是學生對園林式校園植物進一步認識的過程，也是親近大自然的過程；植物材料的干燥脫水處理能更好地幫助學生理解植物的水分生理教學內容。壓花主題的選擇能夠進一步挖掘思政元素，如“壓花作品獻禮國慶70周年”“壓花作品喜迎建黨100周年(圖2)”“重慶大學之四季”“重慶大學90周年校慶之壓花作品”和“以花材為筆構建月球生物圈”等，增強學生的愛國愛校情懷。很多學生在學習了壓花技術之后，通過三下鄉(xiāng)、支教、社團活動、志愿者活動等教會了身邊更多的同學和孩子，例如2020年1月，生命科學學院“脫貧攻堅、生態(tài)同行”寒假社會實踐團隊走進重慶市巫溪縣尖山鎮(zhèn)大包村，與村里的孩子一起享受壓花的快樂、創(chuàng)作的樂趣。這些活動使該課程有了更多的外延與服務。

注：A.歷史長流里繁華滿載的小紅船；B.游船上的思緒；C.100年的崢嶸歲月；D.熱烈慶祝建黨100周年

5 結語

植物生理學課程經過一系列的改革，學生的學習興趣和主動性大大提高，課堂出勤率高，成效顯著，學生對該門課程滿意度不斷提高，學生評教排名從改革前學院后30%提升至改革后位列學院前列，2017年位于全院所有課程第一，植物生理學主講教師董攀獲得2019年重慶大學第七屆最受學生歡迎老師。綜述式教學的推動下，很多本科生樂于就某一專題分析整理文獻，撰寫綜述，在呂英奇發(fā)表綜述的帶動下，Wu等[22]同學完成的綜述《Melatonin:biosynthesis,content,and function in horticultural plants and potential application》已于2021年10月發(fā)表于園林植物領域著名期刊《Scientia Horticulturae》；史志雯等同學撰寫的綜述《Tropane alkaloids(hyoscyamie,scopolamine and atropine) in genus Datura:extraction,content,synthesis and effect》已投稿；鄒晟潔等同學撰寫的綜述《Green prevention and control of potato late blight:a review》已完成初稿。宿舍實驗的開展激發(fā)了學生對科研的興趣，很多同學以此申報了國家及其他各級科研創(chuàng)新項目，鍛煉了動手動腦能力，也為將來系統(tǒng)從事科研工作奠定了一定的基礎。文獻分享過程中，學生感受到了科研魅力，任課教師也獲得了科研靈感，有效地促進了科研提升。通過創(chuàng)作國慶校慶主題壓花作品，增加學生對大自然的熱愛，增強學生愛校愛國情懷，壓花作品于2019年10月70周年國慶及2021年7月建黨百年之際在全校進行了專題展覽。

綜上所述，該課程教學將繼續(xù)以精心挑選的課程資源為基礎；跟蹤優(yōu)質公眾號，分享文獻、撰寫綜述，捕捉學科前沿；創(chuàng)設宿舍實驗，讓理論與實踐完美相遇；創(chuàng)作壓花作品，讓植物、藝術與思政有機融合；多維度齊頭并進，讓“互聯(lián)網+”植物生理學以學生為中心的教學模式迸發(fā)新的生機與活力。