“植物生理學(xué)”理論結(jié)合實(shí)踐的教學(xué)模式改革

肖繼坪　于虹漫　陳疏影

［摘 要］ “植物生理學(xué)”是高等農(nóng)林院校植物生產(chǎn)類(lèi)本科生的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，教學(xué)涉及的專(zhuān)業(yè)多，授課對(duì)象的知識(shí)結(jié)構(gòu)和學(xué)習(xí)特點(diǎn)不斷變化，且面臨學(xué)時(shí)少、新知識(shí)和新技術(shù)層出不窮的窘境。因此，從甄選教學(xué)內(nèi)容、豐富教學(xué)題材，改進(jìn)教學(xué)方法，學(xué)以致用。建立“植物生理學(xué)”開(kāi)放課堂，科研反哺教學(xué)、指導(dǎo)學(xué)生參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、增強(qiáng)科研創(chuàng)新意識(shí)等方面對(duì)“植物生理學(xué)”進(jìn)行了教學(xué)改革與實(shí)踐。同時(shí)，“植物生理學(xué)”教學(xué)的研究對(duì)象選用本地的植物類(lèi)型或地方品種并列舉它們與當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境之間的關(guān)系，使教學(xué)內(nèi)容既貼近生活實(shí)際又符合學(xué)校的辦學(xué)特色，既能提高學(xué)生的綜合素質(zhì)與實(shí)踐能力，又可為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才奠定基礎(chǔ)。

［關(guān)鍵詞］ 植物生理學(xué)；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)方法；理論聯(lián)系實(shí)際；科研創(chuàng)新

［基金項(xiàng)目］ 2023年度云南農(nóng)業(yè)大學(xué)課程思政教改項(xiàng)目“植物生理學(xué)課程思政教學(xué)體系構(gòu)建與探索”（YNAUKCSZJG2023014）；2019年度國(guó)家一流專(zhuān)業(yè)建設(shè)“雙萬(wàn)計(jì)劃”-生物技術(shù)“云南省一流專(zhuān)業(yè)及重點(diǎn)支持學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目”（教高廳函〔2019〕46號(hào)）；2022年度云南農(nóng)業(yè)大學(xué)校級(jí)一流本科課程“植物生理學(xué)”（2021YLKC147）

［作者簡(jiǎn)介］ 肖繼坪（1982—），女，云南永勝人，博士，云南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物技術(shù)學(xué)院副教授，主要從事植物分子遺傳及生理生化研究；陳疏影（1972—），男，云南大理人，碩士，云南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物技術(shù)學(xué)院副教授（通信作者），主要從事植物生理生化教學(xué)與科學(xué)研究。

［中圖分類(lèi)號(hào)］ G642.0 ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］ A［文章編號(hào)］ 1674-9324（2024）04-0051-04［收稿日期］ 2023-05-20

植物生理學(xué)是研究植物生命活動(dòng)規(guī)律與環(huán)境關(guān)系的一門(mén)學(xué)科，其中物質(zhì)與能量代謝、信息傳遞及由此表現(xiàn)出來(lái)的外觀形態(tài)建成之間的有機(jī)聯(lián)系是“植物生理學(xué)”課程的重點(diǎn)。首先，“植物生理學(xué)”是高等農(nóng)林院校植物生產(chǎn)類(lèi)專(zhuān)業(yè)本科生的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課和主干課，教學(xué)涉及的專(zhuān)業(yè)多，授課對(duì)象的知識(shí)結(jié)構(gòu)和學(xué)習(xí)特點(diǎn)不斷變化。其次，“植物生理學(xué)”知識(shí)發(fā)展迅速，新的技術(shù)和研究層出不窮，實(shí)際教學(xué)課時(shí)卻不斷減少［1］。最后，教學(xué)大綱要求教學(xué)案例與學(xué)校的辦學(xué)特色相匹配。因此，符合上述教學(xué)特點(diǎn)及要求是“植物生理學(xué)”課程教學(xué)所面臨的問(wèn)題。本文從甄選教學(xué)內(nèi)容、改進(jìn)教學(xué)方法、注重理論聯(lián)系實(shí)際、培養(yǎng)創(chuàng)新精神等方面對(duì)“植物生理學(xué)”的教學(xué)改革進(jìn)行了探索與實(shí)踐。

一、甄選教學(xué)內(nèi)容，豐富教學(xué)題材

“植物生理學(xué)”的教學(xué)內(nèi)容大致可以分為細(xì)胞生理、代謝生理、植物生長(zhǎng)發(fā)育生理和逆境生理等四個(gè)模塊。針對(duì)農(nóng)林院校專(zhuān)業(yè)和生源特點(diǎn)，在學(xué)時(shí)緊、內(nèi)容多的情況下，很難做到全本書(shū)的精講、細(xì)講。因此，教師主要精講章節(jié)的知識(shí)框架及重點(diǎn)和難點(diǎn)，實(shí)施過(guò)程中注意內(nèi)容的系統(tǒng)性和完整性，構(gòu)架好基礎(chǔ)理論與專(zhuān)業(yè)課的橋梁。在精講“植物生理學(xué)”課程的基本理論和重點(diǎn)知識(shí)的同時(shí)，適當(dāng)反映學(xué)科前沿，內(nèi)容上貫徹少而精的原則，在深度和廣度上注意專(zhuān)業(yè)的適用性。對(duì)于與前序課程有重復(fù)的內(nèi)容，如“細(xì)胞生物學(xué)”中細(xì)胞、葉綠體的結(jié)構(gòu)，“植物學(xué)”中花這一器官的形成與開(kāi)花，“基礎(chǔ)生物化學(xué)”中的呼吸代謝途徑等進(jìn)行泛講，而對(duì)呼吸作用的末端氧化酶系統(tǒng)以及呼吸作用在農(nóng)產(chǎn)品儲(chǔ)藏中的應(yīng)用等知識(shí)進(jìn)行重點(diǎn)講解。對(duì)于教材中并列的內(nèi)容，可選擇具有代表性的內(nèi)容或最重要的部分進(jìn)行講授，其余內(nèi)容讓學(xué)生自學(xué)。如逆境生理各論，植物的五大類(lèi)激素及生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的知識(shí)框架基本是一致的。教師可選擇1～2類(lèi)，如逆境生理各論中的抗旱性、抗寒性；植物激素中促生長(zhǎng)的生長(zhǎng)素和抑生長(zhǎng)的乙烯，從發(fā)現(xiàn)歷程、化學(xué)本質(zhì)、合成路徑及部位、存在狀態(tài)、運(yùn)輸特點(diǎn)、生理效應(yīng)及作用機(jī)理等方面進(jìn)行詳細(xì)講解，其余內(nèi)容讓學(xué)生按此方式自學(xué)［2］。

通過(guò)插入精美的圖片、動(dòng)畫(huà)和視頻等形式制作生動(dòng)形象的多媒體課件，增加教學(xué)內(nèi)容的趣味性和豐富性。如可以將光合作用中水的光解、光合電子的傳遞、呼吸鏈的電子傳遞、植物細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和激素作用機(jī)制等抽象難懂的知識(shí)輕松、淺顯地表達(dá)出來(lái)。通過(guò)清晰直觀的展示，既可以幫助學(xué)生化繁為簡(jiǎn)地理解和掌握所學(xué)知識(shí)，突破教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，還能加深學(xué)生的記憶，克服畏難情緒，為后續(xù)高難度的階梯式學(xué)習(xí)夯實(shí)基礎(chǔ)［3-4］。

二、優(yōu)化教學(xué)方法

為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容，選取行之有效的教學(xué)方法，如啟發(fā)引導(dǎo)教學(xué)法、“假說(shuō)”法、問(wèn)題驅(qū)動(dòng)和討論式教學(xué)法等。

1.重點(diǎn)和難點(diǎn)的突破，可采用啟發(fā)引導(dǎo)教學(xué)法。例如，光合作用中的能量轉(zhuǎn)化可采用啟發(fā)引導(dǎo)教學(xué)法，讓學(xué)生想象光合鏈上的多個(gè)電子傳遞體組成了一段樓梯，樓梯的高低是由電子傳遞體的標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位決定的；光能激發(fā)產(chǎn)生的電子（小球）在樓梯上滾動(dòng)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律，小球只能從高向低滾動(dòng)，最終到達(dá)樓梯的末端。通過(guò)啟發(fā)引導(dǎo)教學(xué)法使教學(xué)內(nèi)容由抽象變?yōu)榫唧w，化難為易［5］。

2.有爭(zhēng)議的內(nèi)容，運(yùn)用“假說(shuō)”教學(xué)法開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。在植物科研進(jìn)展的快速推動(dòng)下，對(duì)經(jīng)典的“植物生理學(xué)”知識(shí)，如K+轉(zhuǎn)運(yùn)結(jié)構(gòu)中的通道和泵的模型、氣孔運(yùn)動(dòng)機(jī)理、同化物運(yùn)輸?shù)臋C(jī)理、光合作用的機(jī)理、生長(zhǎng)素的生物合成及作用機(jī)理、春化作用和光周期誘導(dǎo)開(kāi)花機(jī)理以及衰老脫落和逆境傷害機(jī)理等［4］，從新視角提出了新的認(rèn)識(shí)。因此，合理運(yùn)用“假說(shuō)”，講解“假說(shuō)”存在的問(wèn)題及合理性，并告訴學(xué)生任何一種學(xué)說(shuō)都是要經(jīng)過(guò)多方證實(shí)、不斷檢驗(yàn)和完善的。鼓勵(lì)學(xué)生在掌握基礎(chǔ)知識(shí)的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)“假說(shuō)”發(fā)表自己的觀點(diǎn)，大膽懷疑、小心求證，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。

3.新知識(shí)點(diǎn)的提出，可采用問(wèn)題驅(qū)動(dòng)法和討論式教學(xué)法。針對(duì)每個(gè)知識(shí)點(diǎn)設(shè)置具體的問(wèn)題，鼓勵(lì)學(xué)生查閱資料，勇于表達(dá)自己的觀點(diǎn)，肯定學(xué)生的創(chuàng)新思維，挖掘其科研潛能。如“海兔和海底蝸牛為什么能進(jìn)行光合作用”［6］“蓮子心為什么是綠色的”“獨(dú)腳金內(nèi)酯是一種新的植物激素嗎”“西瓜膨大劑和乙烯利的施用注意事項(xiàng)以及對(duì)人體是否有害”“頂端優(yōu)勢(shì)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用有哪些”“絲瓜果實(shí)苦的原因是什么”等。通過(guò)問(wèn)題驅(qū)動(dòng)法及討論教學(xué)法激發(fā)了學(xué)生探究科學(xué)問(wèn)題的熱情，引導(dǎo)學(xué)生自主思考，培養(yǎng)勇于探索、敢于挑戰(zhàn)經(jīng)典和權(quán)威的務(wù)實(shí)精神及發(fā)掘新理論的潛能。

4.課程思政則通過(guò)教師授課潛移默化地滲透于心。一是將“課程即思政”理念融入新農(nóng)科建設(shè)，打造學(xué)農(nóng)愛(ài)農(nóng)的“大思政”育人格局。二是引入名人軼事，擴(kuò)展知識(shí)，弘揚(yáng)吃苦耐勞的精神和進(jìn)行愛(ài)國(guó)主義教育?！靶罗r(nóng)人”搞科研既要揮得動(dòng)鋤頭，也要坐得了“冷板凳”。如我國(guó)科學(xué)家湯佩松［7］、羅宗洛、李繼侗、殷宏章等的故事；袁隆平、謝華安院士在水稻育種上的貢獻(xiàn)；國(guó)外科學(xué)家卡爾文團(tuán)隊(duì)十年磨一劍終于摸索出C3循環(huán)每一個(gè)反應(yīng)步驟的孜孜不倦的科研精神。三是挖掘?qū)I(yè)知識(shí)中所蘊(yùn)含的人生哲理，樹(shù)立正確的“三觀”。如從細(xì)胞器的相互聯(lián)系理解人類(lèi)社會(huì)的合作，從內(nèi)聚力學(xué)說(shuō)理解人類(lèi)社會(huì)合作的重要性，從礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的再分配特點(diǎn)理解中華民族的孝道，從植物與逆境到人的挫折教育、生命狀態(tài)與人生規(guī)律的把握。春華秋實(shí)，一年之計(jì)在于春，一日之計(jì)在于晨。人和植物都需要潛心汲取養(yǎng)分，奮力成長(zhǎng)，從而使生動(dòng)的思想政治理論課開(kāi)到田間地頭，開(kāi)進(jìn)植物世界。

三、實(shí)地取材，學(xué)以致用，校企合作建立“植物生理學(xué)”開(kāi)放課堂

“植物生理學(xué)”源于人類(lèi)對(duì)農(nóng)林生產(chǎn)實(shí)踐的探索和總結(jié)，可用于指導(dǎo)其生產(chǎn)實(shí)踐。首先，可以實(shí)地取材，在日常生活中融入“植物生理學(xué)”知識(shí)，創(chuàng)設(shè)“植物生理學(xué)”開(kāi)放課堂。如讓學(xué)生運(yùn)用植物生理學(xué)知識(shí)解釋和解密日常生活中花果顏色隨成熟和季節(jié)的變化；春桃夏荷秋菊冬梅，花之美也是“四時(shí)之美”，季節(jié)變化催生花之造化；油菜“花而不實(shí)”，棉花“蕾而不鈴”；跳舞草“聞聲起舞”；果樹(shù)的大小年；“麥?zhǔn)煲豁懀θ~枯黃”；等等現(xiàn)象，既加深了感性認(rèn)識(shí)又增加了學(xué)習(xí)的樂(lè)趣和積極性。其次，教師講授基礎(chǔ)理論知識(shí)的同時(shí)聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際，有針對(duì)性地帶領(lǐng)學(xué)生到試驗(yàn)地和農(nóng)場(chǎng)等地方進(jìn)行探究性教學(xué)實(shí)踐。如在講述干旱、澇害和病害的形態(tài)指標(biāo)及礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的缺素癥狀時(shí)可把學(xué)生帶到田間，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐進(jìn)行講解，不僅給學(xué)生帶來(lái)直觀的認(rèn)識(shí)，也能使其明白“午不澆園”的道理，還能指導(dǎo)農(nóng)民合理灌水和施藥施肥［8］。最后，校企合作，引導(dǎo)就業(yè)創(chuàng)業(yè)。如茶學(xué)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生會(huì)到云南的普洱茶廠參觀實(shí)習(xí)，明白制茶工藝中“綠茶殺青，紅茶發(fā)酵”的原理；生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生會(huì)到云南英茂現(xiàn)代農(nóng)業(yè)有限公司參觀鮮花和中藥材的組織培養(yǎng)、溫室培育以及鮮切花的保鮮，切身體會(huì)植物組織培養(yǎng)技術(shù)和植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的使用帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識(shí)，同時(shí)增強(qiáng)校企合作，增加就業(yè)的機(jī)會(huì)。

四、科研反哺教學(xué)，指導(dǎo)創(chuàng)新大賽，增強(qiáng)科研創(chuàng)新意識(shí)

云南地處低緯度高海拔地區(qū)，且素有“植物王國(guó)”之美譽(yù)。隨著海拔的升高，光照、UV-B輻射強(qiáng)度、溫度和濕度等因素也在隨之變化，繼而影響到植物的生長(zhǎng)發(fā)育、物質(zhì)代謝、結(jié)構(gòu)和功能等方面。植物的生長(zhǎng)具有可塑性，在這種復(fù)雜環(huán)境中生存的植物，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的自然選擇和適應(yīng)，不斷與環(huán)境因子相互協(xié)調(diào)，形成了一套能夠抵御外界環(huán)境脅迫的特殊機(jī)制，主要表現(xiàn)在植物的形態(tài)特征、生理生化、營(yíng)養(yǎng)分配和基因表達(dá)等方面。由于筆者的研究方向之一為不同環(huán)境因子對(duì)馬鈴薯等薯類(lèi)作物生長(zhǎng)發(fā)育和次生代謝物質(zhì)的積累的影響，因此，圍繞此方向鼓勵(lì)學(xué)生參加“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽，“挑戰(zhàn)杯”中國(guó)大學(xué)生創(chuàng)業(yè)計(jì)劃競(jìng)賽等創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目，其中“不同UV-B輻射對(duì)彩色馬鈴薯相關(guān)生理生化特性影響”和“馬鈴薯StAN1基因響應(yīng)低溫調(diào)控花色苷合成的表達(dá)模式研究”立項(xiàng)為云南省省級(jí)2022年大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目。通過(guò)指導(dǎo)學(xué)生參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽，使學(xué)生學(xué)會(huì)從“植物生理學(xué)”的理論知識(shí)出發(fā)，通過(guò)合理地實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)踐，層層分析、環(huán)環(huán)相扣、嚴(yán)密分析，或撰寫(xiě)論文發(fā)表，或最終解釋及解決生產(chǎn)實(shí)際與生活中的現(xiàn)象，提高了學(xué)生動(dòng)手和解決問(wèn)題的能力［9］。此外，“植物生理學(xué)”教學(xué)的研究對(duì)象選用本地的植物類(lèi)型或地方品種并列舉它們與當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境之間的關(guān)系，使教學(xué)內(nèi)容和學(xué)校的辦學(xué)特色相得益彰［10］。

通過(guò)對(duì)“植物生理學(xué)”課程改革的探索與實(shí)踐，使課程結(jié)合學(xué)校所處生態(tài)環(huán)境，在精選教學(xué)內(nèi)容和研究對(duì)象的基礎(chǔ)上，理論聯(lián)系當(dāng)?shù)氐纳a(chǎn)實(shí)際，建立“植物生理學(xué)”開(kāi)放課堂，運(yùn)用合理的教學(xué)手段和方法，使課堂生動(dòng)有趣且具有一定的實(shí)用性和學(xué)術(shù)性。越來(lái)越多的學(xué)生對(duì)“植物生理學(xué)”課程表現(xiàn)出濃厚的學(xué)習(xí)興趣，他們積極參加課程組教師的相關(guān)科研課題，并在教師的指導(dǎo)下，申報(bào)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目，或撰寫(xiě)論文發(fā)表，或解決生產(chǎn)實(shí)際中的問(wèn)題。通過(guò)這一過(guò)程的鍛煉，學(xué)生不僅加深和鞏固了基礎(chǔ)理論知識(shí)，還全面提升了綜合素質(zhì)與實(shí)踐能力，為創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)奠定了基礎(chǔ)。

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Teaching Model Reform of Plant Physiology Theory Combined with Practice

XIAO Ji-ping， YU Hong-man， CHEN Shu-ying

（Institute of Agriculture and Biotechnology， Yunnan Agricultural University， Kunming， Yunnan

650201， China）

Abstract： Plant physiology is a basic professional course for biology and agriculture undergraduates in higher agriculture and forestry universities. The teaching involves many majors， the knowledge structure and learning characteristics of the teaching objects are constantly changing， and they are faced with the dilemma of less class time and endless emergence of new knowledge and new technology. Therefore， this article selects teaching content， enriches teaching resources， optimizes teaching methods， establishes an open classroom of plant physiology， carries out scientific research to feed teaching， instructs students to participate in innovation and entrepreneurship competition， and strengthens the consciousness of scientific research and innovation in plant physiology teaching reform and practice. At the same time， the research object of plant physiology teaching is local plant types or local varieties and the relationship between them and local ecological environment is given， which not only makes the teaching content in line with the characteristics of school running， but also comprehensively improves the comprehensive quality and practical ability of students， which lays a foundation for cultivating innovative talents.

Key words： plant physiology; teaching contents; teaching methods; theory combined with practice; scientific research innovation