PBL教學(xué)法在“植物生理學(xué)”教學(xué)中的實踐探索

秦 燕，范 波，肖忠春

（興義民族師范學(xué)院 生物與化學(xué)學(xué)院，貴州 興義 562400）

“植物生理學(xué)”是高等學(xué)校生物專業(yè)的一門基礎(chǔ)課。本課程的核心內(nèi)容包括高等植物生長發(fā)育與形態(tài)建成、物質(zhì)與能量轉(zhuǎn)化、信息傳遞與信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等三個方面，認(rèn)識植物利用光、氣、水及土地資源服務(wù)人類的基本原理。然而，“植物生理學(xué)”的內(nèi)容龐雜繁多，缺乏明確的系統(tǒng)性，教材編排模式化，通過問卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)大部分學(xué)生因為植物生理學(xué)涉及機(jī)理的東西太多而掌握不住重點(diǎn)，學(xué)生的主體性未能充分發(fā)揮。因此，從“植物生理學(xué)”知識體系出發(fā)，分析“植物生理學(xué)”教學(xué)中的問題，改進(jìn)教學(xué)方法，是教師亟須解決的問題。

傳統(tǒng)的LBL（Lecture-based Learning）“填鴨式”教學(xué)方法，學(xué)生被動地接受知識，積極性和主動性沒有被充分調(diào)動出來，尋找更合適的教學(xué)策略、教學(xué)方法及學(xué)生的學(xué)習(xí)方法成為當(dāng)前教師需要解決的關(guān)鍵問題。PBL（Problem-based Learning）是一種基于問題式學(xué)習(xí)的教學(xué)模式，是近年來備受重視、廣泛應(yīng)用的一種教學(xué)模式。其實踐過程為：教師首先提出問題，學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)查閱資料，總結(jié)概括提煉，回答解決問題。為此，我們嘗試引入PBL教學(xué)模式，并結(jié)合線上線下混合式教學(xué)，以學(xué)生為主體的討論式和啟發(fā)式教學(xué)，展開創(chuàng)新性教學(xué)改革研究，以此來實現(xiàn)知識、素質(zhì)和技能之間的平衡。

一、PBL教學(xué)模式的特點(diǎn)

PBL教學(xué)法最早是由加拿大麥克馬斯特大學(xué)教授霍華德·巴羅斯（Howard S.Barrows）提出的，其教育指導(dǎo)思想是“以學(xué)生為中心”，將教材、課堂教學(xué)目標(biāo)和教師三者有機(jī)結(jié)合，使教師從“知識的傳授者”轉(zhuǎn)變成“學(xué)生學(xué)習(xí)的指導(dǎo)者”和“學(xué)生學(xué)習(xí)的促進(jìn)者”，從而促進(jìn)“教”與“學(xué)”的有機(jī)統(tǒng)一和組合。PBL教學(xué)法以解決問題為主線，圍繞一系列課堂教學(xué)活動，激發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考的積極性，通過團(tuán)隊合作和小組討論，強(qiáng)化獨(dú)立思考和獨(dú)立分析問題的能力。其特點(diǎn)有如下幾點(diǎn)。

（一）強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主觀能動性

PBL教學(xué)法最突出的特點(diǎn)就是強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主觀能動作用，教師提出問題后，學(xué)生作為學(xué)習(xí)的第一責(zé)任人，通過搜集資料、分析資料和討論問題，完成問題的梳理、細(xì)化到最后的解決。學(xué)生的自主性主要體現(xiàn)在能從感興趣的問題入手，借助自己的能力，設(shè)計解決問題的方案，提高學(xué)生在教學(xué)過程中的參與度。這種學(xué)習(xí)方法不僅能提高學(xué)生主動學(xué)習(xí)的能力，還可以提高后續(xù)學(xué)生在遇到問題時如何收集資料和解決問題的能力。

（二）發(fā)揮教師的引導(dǎo)作用

在PBL課堂教學(xué)中，雖然教師是輔助角色，但是問題的設(shè)計是關(guān)鍵，教師需要對教學(xué)知識體系進(jìn)行整體把握，教師要根據(jù)問題創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境引發(fā)學(xué)生的興趣，引導(dǎo)學(xué)生思考，回應(yīng)學(xué)生的問答，發(fā)揮教師的導(dǎo)向性。因此，PBL教學(xué)法更重視教學(xué)的導(dǎo)向性，對學(xué)生進(jìn)行有效引導(dǎo)，使教學(xué)活動有序高效進(jìn)行。

（三）學(xué)習(xí)過程的團(tuán)隊合作

PBL教學(xué)法中實施的對象是學(xué)生，因此需要構(gòu)建以學(xué)生為中心的教學(xué)模式。學(xué)生帶著問題通過對已有知識和經(jīng)驗進(jìn)行整合分析自主學(xué)習(xí)，小組討論，這可以增強(qiáng)學(xué)生之間的互助。在學(xué)習(xí)過程中，教師不能只注重講授知識，還要注重與學(xué)生合作，參與學(xué)生的討論并適時引導(dǎo)。在這個過程中教師起到組織者和指導(dǎo)者的作用，通過師生合作、生生合作，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和興趣，實現(xiàn)教學(xué)相長。

二、PBL教學(xué)模式在植物生理學(xué)中的實施過程

（一）建設(shè)在線網(wǎng)絡(luò)資源

在線資源包括兩部分：綱領(lǐng)性資源和教學(xué)內(nèi)容資源。綱領(lǐng)性資源主要包括該課程的性質(zhì)和地位、課程標(biāo)準(zhǔn)、課程進(jìn)度表等基本信息，讓學(xué)生了解本課程的重要性；教學(xué)內(nèi)容資源則主要包括課程的PPT、每章的練習(xí)題、章節(jié)測驗、課程教學(xué)動畫等，并引入網(wǎng)絡(luò)開放資源，如中國大學(xué)慕課網(wǎng)站、精品開放課程網(wǎng)站上有許多名校的“植物生理學(xué)”授課視頻。課前，教師將這些鏈接推送在超星學(xué)習(xí)通平臺，學(xué)生根據(jù)下達(dá)的學(xué)習(xí)任務(wù)自主地進(jìn)行線上學(xué)習(xí)。在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，學(xué)生可以針對學(xué)習(xí)內(nèi)容相互討論交流，教師精心設(shè)計“問題—探究—交流討論—分析歸納”等環(huán)節(jié)，鼓勵學(xué)生積極思考，運(yùn)用所學(xué)知識分析并解決問題，拓展課堂，加強(qiáng)師生線上與線下的交流［1］。如在講授植物的生殖生理部分時，教師發(fā)布問題：將貴州種植的水稻品種引種到東北地區(qū)，應(yīng)該要注意哪些問題？引發(fā)學(xué)生思考，查閱與知識點(diǎn)相關(guān)文獻(xiàn)，培養(yǎng)他們利用網(wǎng)絡(luò)獲取知識的能力。

（二）調(diào)整教學(xué)內(nèi)容

目前的教學(xué)基本是按照教材的順序，從代謝生理到發(fā)育生理再到環(huán)境生理［2］。對于整體的章節(jié)的順序安排，沒有體現(xiàn)出與先修學(xué)科——植物學(xué)的銜接。目前課程組從功能生理學(xué)的角度安排教學(xué)內(nèi)容，在教學(xué)中將基礎(chǔ)代謝整合到植物各器官的功能中，按照植物學(xué)中所學(xué)的植物器官的順序安排教學(xué)內(nèi)容，從“根—莖—葉—花—果實、種子—影響因素”六大塊講授，根據(jù)植物各器官的特點(diǎn)將基礎(chǔ)代謝和發(fā)育機(jī)理的內(nèi)容融入各器官的功能部分。

教師在課堂上討論植物各器官功能時營造問題情境，逐步展開、講練結(jié)合、互動交流，以啟發(fā)學(xué)生的積極思維，激發(fā)學(xué)生的興趣。此外，更新和補(bǔ)充植物生理學(xué)領(lǐng)域的熱點(diǎn)課題和最新研究成果，使“植物生理學(xué)”的教學(xué)內(nèi)容與時俱進(jìn)。例如，人工合成淀粉等，都可以設(shè)計成問題情境作為補(bǔ)充教學(xué)內(nèi)容讓學(xué)生查閱資料，拓展知識面。

（三）開展PBL教學(xué)模式

PBL教學(xué)模式，核心在于提出問題。教師需要圍繞知識點(diǎn)設(shè)計問題，預(yù)估學(xué)生解決問題的層次和深度，問題的提出要根據(jù)各個章節(jié)的特點(diǎn)，結(jié)合教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)靈活串聯(lián)各章節(jié)的關(guān)系，構(gòu)建層次分明的教學(xué)提綱，鼓勵學(xué)生查閱資料來理解相關(guān)知識內(nèi)容［3］。比如第一章《植物的水分生理》中的教學(xué)內(nèi)容，可以設(shè)計如下問題：（1）一棵100多米的大樹是靠什么動力把水分從根部運(yùn)輸?shù)巾敹巳~片的呢？（2）土壤水分充足，在溫暖、濕潤的環(huán)境中，未受傷葉尖或葉緣向外溢出液滴的現(xiàn)象怎么解釋呢？（3）為什么春季竹筍會吐水，成竹靠得?。康谑隆吨参锏纳成怼返膬?nèi)容中可以設(shè)計問題：對于菊花等花卉如何利用控制光照條件來控制花期［4］。

在教學(xué)過程中，教師要引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生分析、思考并回答問題［5］。例如，設(shè)計問題：水的電解需要的條件很苛刻，但在植物中光照就可以實現(xiàn)水的光解，光能是如何聚集的呢？教師首先引導(dǎo)學(xué)生了解植物葉片中含有哪些色素，提示學(xué)生觀察植物葉片中色素的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識共軛雙鍵。接著讓學(xué)生結(jié)合之前學(xué)習(xí)的化學(xué)知識，思考共軛雙鍵的特點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生了解共軛雙鍵吸收聚集光能。此時教師可進(jìn)一步提示學(xué)生分析葉片中所含色素的分工，學(xué)生會發(fā)現(xiàn)有些色素是聚光色素，主要負(fù)責(zé)收集光能；有些色素是反應(yīng)中心色素，實現(xiàn)光能到電能的轉(zhuǎn)化。幫助學(xué)生得出大量的聚光色素能收集足夠多的光能，像漏斗一樣將聚集的光能集中在少數(shù)的反應(yīng)中心色素分子上，足夠多的能量自然能實現(xiàn)水的光解這樣的結(jié)論。教師此時還可以將思政元素滲透進(jìn)來：光合色素分子的團(tuán)結(jié)協(xié)作共同完成光反應(yīng)，實現(xiàn)了量變到質(zhì)變的轉(zhuǎn)化［6-7］。

（四）融入教師科研項目內(nèi)容

結(jié)合植物生理學(xué)相關(guān)的科研成果，將教師科學(xué)研究的實踐融入教學(xué)內(nèi)容，使教學(xué)課堂富有學(xué)術(shù)氣氛。例如，在學(xué)習(xí)卡爾文循環(huán)時，結(jié)合課題組教師的科研項目——喀斯特水體中綠藻的CO2濃縮機(jī)制機(jī)理的研究，讓學(xué)生查閱什么是CO2濃縮機(jī)制、水生植物如何從水中獲取CO2、水生植物如何通過CO2濃縮機(jī)制富集CO2、喀斯特水體有什么特點(diǎn)、喀斯特水體中的植物如何利用這些特點(diǎn)獲取CO2等問題。在教學(xué)中通過設(shè)置這些科學(xué)問題，讓學(xué)生擴(kuò)展卡爾文循環(huán)固定CO2的知識點(diǎn)，將理論與實踐相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生勇于創(chuàng)新的科學(xué)精神和善于開拓的科學(xué)研究能力［8］。

三、PBL教學(xué)模式的實踐效果

本研究的開展以同一學(xué)期開課的兩個班的學(xué)生為實驗對象，一個班57人，采用PBL教學(xué)方式，另外一個班57人，按照傳統(tǒng)的教師講授為主的教學(xué)方式。通過實踐發(fā)現(xiàn)，在PBL教學(xué)實踐中，學(xué)生的潛力得到發(fā)揮，學(xué)生通過查閱資料，總結(jié)問題準(zhǔn)確，思路清晰，個別學(xué)生能結(jié)合實際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的問題闡述自己的觀點(diǎn)，如植物生長物質(zhì)在實際生活中應(yīng)用的利弊。在傳統(tǒng)講授教學(xué)中，教師講授知識點(diǎn)后提出同樣的問題，學(xué)生回答問題的思路較狹窄，不夠全面。對兩組學(xué)生的綜合考核結(jié)果如表1，通過比較學(xué)生一學(xué)期的課堂表現(xiàn)、章節(jié)測驗、作業(yè)成績及期末考試，發(fā)現(xiàn)p實驗組和對照組存在顯著的差異［9］。

表1 實驗組和對照組學(xué)生綜合考核成績比較表

為進(jìn)一步了解PBL教學(xué)法的教學(xué)效果，對實驗組的學(xué)生開展了調(diào)查問卷。發(fā)放調(diào)查問卷57份，回收57份，有效問卷57份，回收率100%，問卷結(jié)果顯示：超過85%的學(xué)生認(rèn)可PBL教學(xué)法，有1.75%的學(xué)生不認(rèn)同。問卷中有59.65%的學(xué)生認(rèn)為課前查閱了很多資料，但較難抓住重點(diǎn)；有12.28%的學(xué)生認(rèn)為查閱資料耗時太多；有7.02%的學(xué)生認(rèn)為小組內(nèi)組員之間的差異大，對于問題的答案較難達(dá)成共識。針對問卷中的問題，可作為后續(xù)課程改革的切入點(diǎn)，在營造問題情境、組員分組、指導(dǎo)學(xué)生總結(jié)概括能力等環(huán)節(jié)予以改進(jìn)。

四、結(jié)論和反思

目前教學(xué)改革大多開發(fā)以學(xué)生為主體，提高學(xué)生的課堂參與度。本研究中，教師設(shè)置問題情境啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生查閱資料，尋找問題的答案，學(xué)生的潛力充分發(fā)揮出來，學(xué)生的綜合能力顯著提高［10］。調(diào)查問卷也顯示85%以上的學(xué)生認(rèn)可PBL教學(xué)法，認(rèn)為該教學(xué)模式對知識的鞏固、科研素養(yǎng)的提高以及團(tuán)隊意識的培養(yǎng)都有顯著的提高。當(dāng)然這種教學(xué)模式還存在一些問題，如耗時久、小組成員的寫作及概括總結(jié)能力需要有一定的基礎(chǔ)。本研究的改革實踐為后續(xù)進(jìn)一步完善植物生理學(xué)的教學(xué)模式，提高教學(xué)效果有一定的指導(dǎo)作用。

PBL教學(xué)模式的關(guān)鍵是教師凝練教學(xué)內(nèi)容，科學(xué)設(shè)計問題，把握問題的深度和廣度，符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律。如果PBL問題過難，與學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)和能力相差甚遠(yuǎn)，會使學(xué)生產(chǎn)生恐懼、逃避的想法，打擊其學(xué)習(xí)的積極性。因此，在實施PBL教學(xué)模式的前期，教師精心挑選章節(jié)內(nèi)容，使學(xué)生逐漸適應(yīng)PBL探究式的教學(xué)特點(diǎn)，促進(jìn)學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變。問題引導(dǎo)式教學(xué)法雖然在課堂教學(xué)中顯著提高了學(xué)生的參與度，但在過程中一定要保證教學(xué)時間充分，問卷中有些學(xué)生反映查閱資料耗時長，這可能與問題的設(shè)計難度有關(guān)。

PBL教學(xué)法以學(xué)生為中心，學(xué)生能積極地參與到學(xué)習(xí)中來，可以在較短的時間內(nèi)提高學(xué)習(xí)興趣；PBL教學(xué)法還要求學(xué)生自己能提出問題，經(jīng)過幾次訓(xùn)練后，發(fā)現(xiàn)學(xué)生能很快地進(jìn)去角色，會思考并多方位尋找解決問題的途徑，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識，也加強(qiáng)了師生的交流。PBL教學(xué)實踐中表現(xiàn)出來的優(yōu)勢值得在后續(xù)教改中繼續(xù)關(guān)注。

教學(xué)評價方式對學(xué)生的自主學(xué)習(xí)也有重要的導(dǎo)向作用。目前PBL教學(xué)模式的評價體系比較單一，不太健全［3］。教師過多注重學(xué)生在課堂上的表現(xiàn)，對于課下查閱資料、團(tuán)隊分工協(xié)作、學(xué)生的參與度和積極性等沒有完善的評價體系。只有具備完善公平的評價標(biāo)準(zhǔn)，才能讓學(xué)生有成功的體驗，激勵學(xué)生的積極性，讓PBL教學(xué)方式更好地推行，服務(wù)教學(xué)。

結(jié)語

基于PBL理念的“植物生理學(xué)”課程教學(xué)實踐探索，以問題為導(dǎo)向，突出了學(xué)生的自主性和教師的導(dǎo)向性，強(qiáng)調(diào)了學(xué)生學(xué)習(xí)過程的團(tuán)隊協(xié)作意識。在本次“植物生理學(xué)”的PBL教學(xué)實踐探索中，既保持了師生之間的互助合作，也增強(qiáng)了小組同學(xué)之間的互助聯(lián)動。通過團(tuán)隊協(xié)作、解決開放性問題，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和好奇心，鼓勵學(xué)生自主學(xué)習(xí)、主動學(xué)習(xí)，共同完成學(xué)習(xí)任務(wù)，達(dá)到了師生共贏和教學(xué)相長的目的。PBL教學(xué)法有效破除了“填鴨式”教學(xué)的壁壘，改變了學(xué)生被動學(xué)習(xí)、被動接受教師教育的教學(xué)困境，對提升“植物生理學(xué)”的教學(xué)效果具有重要的價值。