地方本科院校植物生理學(xué)課程模塊化教學(xué)路徑探索

摘要 為培養(yǎng)設(shè)施植物生產(chǎn)類專業(yè)技術(shù)科研、設(shè)計與建造等專業(yè)人才，本文對地方本科院校植物生理學(xué)課程模塊化教學(xué)路徑進行探索。對該課程教學(xué)現(xiàn)狀進行分析，將教學(xué)內(nèi)容劃分為5個模塊，對模塊化教學(xué)思路進行設(shè)計。并從教學(xué)目標(biāo)重塑、內(nèi)容模塊劃分和模塊化教學(xué)設(shè)計及應(yīng)用3個方面對其具體實施路徑進行分析。實踐結(jié)果表明，該教學(xué)方式有效激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升了其對理論知識的實際應(yīng)用能力，提高了教學(xué)效果，為推動該課程教學(xué)質(zhì)量及學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量提升提供參考。

關(guān)鍵詞 植物生理學(xué)；設(shè)施植物生產(chǎn)；設(shè)施農(nóng)業(yè)與工程；植物生命活動

中圖分類號 G642.0；S6-3 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2024）19-0115-04

DOI號 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2024.19.024

Exploration of modular teaching path for Plant Physiology course in local undergraduate colleges

ZHANG Panpan WANG Tao WANG Fugang LUO Yan XU Weizhou

（College of Life Sciences，Yulin University， Yulin 719000， China）

Abstract In order to cultivate professionals in technical research， design， and construction related to facility plant production， the modular teaching path of Plant Physiology course in local undergraduate colleges was explored. The current teaching situation of this course was analyzed， the teaching content was divided into 5 modules， and a modular teaching approach was designed. And the specific implementation path were analyzed from three aspects： reshaping teaching objectives， dividing content modules， designing modular teaching， and applying it. The practical results had shown that this teaching method effectively stimulates students’ interest in learning， enhanced their practical application ability of theoretical knowledge， improved teaching effectiveness， and provided references for promoting enhance the quality of teaching and student training in this course.

Keywords Plant Physiology; facility plant production; facility agriculture and engineering; plant life activities

植物生理學(xué)是設(shè)施農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程專業(yè)的一門基礎(chǔ)學(xué)科，現(xiàn)有課程體系強調(diào)基礎(chǔ)知識體系的系統(tǒng)性和完整性。肖繼坪等[1]研究認(rèn)為，該課程為以植物為研究對象的教學(xué)提供必不可少的基礎(chǔ)理論知識，且具有較強的實踐性。王小菁[2]總結(jié)該課程的主要教學(xué)內(nèi)容，包括水分和礦質(zhì)營養(yǎng)、光合作用、呼吸作用、同化物的運輸、次級代謝產(chǎn)物、細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、植物生長物質(zhì)、生長生理、生殖生理、成熟和衰老生理及抗性生理等。王文君等[3]和向澤等[4]對模塊化教學(xué)進行探索，認(rèn)為該模式是一種專注于探究、推動學(xué)生能力和素養(yǎng)提升的教學(xué)方式，重視將實踐和應(yīng)用貫穿于課程教學(xué)的整個過程，從而實現(xiàn)學(xué)生技能、實踐能力的提高。范婷婷[5]、孫勇等[6]研究認(rèn)為，模塊化教學(xué)通過建立專題模塊，強調(diào)學(xué)生的主體地位，重視對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，有利于學(xué)生逐步建立知識結(jié)構(gòu)框架，有效調(diào)動其學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)習(xí)動力，為應(yīng)用型人才培養(yǎng)提供動力。因此，本文對植物生理學(xué)課程進行模塊化教學(xué)路徑探索，通過分析植物生理學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀，以模塊化教學(xué)設(shè)計思路為前提，提出了課程目標(biāo)的重塑、課程教學(xué)內(nèi)容的模塊化以及課程教學(xué)設(shè)計模塊化等措施。

1 植物生理學(xué)課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

教學(xué)實踐中，該課程存在一些需要進一步提升的環(huán)節(jié)。首先，教學(xué)目標(biāo)需要重新定位。課堂教學(xué)較為側(cè)重理論知識，而對學(xué)生能力的培養(yǎng)力度有待進一步加大，需要進一步將知識與能力、過程與方法、情感態(tài)度與理念相統(tǒng)一。其次，教學(xué)內(nèi)容需要重新構(gòu)建。不同學(xué)生的前期學(xué)習(xí)背景不同，不同高校的課程體系存在差異，加之課程教學(xué)時數(shù)有所縮減，使得教學(xué)內(nèi)容有待進一步構(gòu)建。最后，教學(xué)設(shè)計及方法有待進一步優(yōu)化。在該課程授課過程中，可能較為偏重對基礎(chǔ)理論知識的闡述，而有關(guān)生產(chǎn)實踐應(yīng)用的內(nèi)容有待進一步補充；且以大宗農(nóng)作物為主要教學(xué)對象，部分專業(yè)學(xué)生對此的接受度有待進一步提升。李忠光等[7]研究認(rèn)為，該課程亟待進一步更新以學(xué)生為中心的教學(xué)理念，且教學(xué)方法有待進一步優(yōu)化，以進一步提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)其學(xué)習(xí)主動性，提高教學(xué)質(zhì)量。

2 植物生理學(xué)課程模塊化教學(xué)設(shè)計思路分析

王棚濤等[8]研究認(rèn)為，該課程教學(xué)不僅要講授基礎(chǔ)知識，更需要拓展和延伸前沿領(lǐng)域，同時重視學(xué)科交叉；通過教學(xué)手段的改革，幫助學(xué)生理解相關(guān)概念及生物學(xué)過程，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)效果，引導(dǎo)學(xué)生了解自己感興趣領(lǐng)域的研究進展，追蹤前沿知識。該課程模塊化教學(xué)設(shè)計思路如下。首先，對相關(guān)專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)情況進行調(diào)查分析，確定學(xué)生需要具備的相關(guān)能力和理念等；其次，將所需具備能力分解為能力要素，進一步確定各能力要素對應(yīng)的課程教學(xué)知識點；再次，將知識點整合為不同的教學(xué)模塊，便于學(xué)生有效掌握知識點和相應(yīng)的技術(shù)能力；最后，對學(xué)生階段性學(xué)習(xí)成效進行評估，教師及時進行教學(xué)反思，并根據(jù)教學(xué)效果適時調(diào)整教學(xué)策略。通過模塊化實踐教學(xué)，提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力，幫助其快速適應(yīng)不同的就業(yè)方向，提高就業(yè)率。

3 植物生理學(xué)課程模塊化教學(xué)設(shè)計與實施

3.1 教學(xué)目標(biāo)重塑

在應(yīng)用型人才培養(yǎng)過程中，能力目標(biāo)、情感目標(biāo)與知識目標(biāo)同等重要。劉鍇棟等[9]制定合理的教學(xué)目標(biāo)，基于模塊化教學(xué)設(shè)計的思路，將該課程教學(xué)目標(biāo)劃分為知識目標(biāo)、能力目標(biāo)和情感目標(biāo)，如圖1所示。

3.2 內(nèi)容模塊劃分

結(jié)合課程大綱和教學(xué)設(shè)計，對于課程教學(xué)內(nèi)容進行規(guī)劃和組織，實現(xiàn)模塊化的功能性和高效性。該課程教學(xué)內(nèi)容包括基礎(chǔ)知識、植物水分和礦質(zhì)營養(yǎng)、物質(zhì)代謝和能量轉(zhuǎn)換、植物信號轉(zhuǎn)導(dǎo)以及植物的生長發(fā)育5個模塊。王小菁[2]研究認(rèn)為，每個模塊均是相對獨立的知識單元，具有特定的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容，以及課程內(nèi)容模塊、學(xué)習(xí)目標(biāo)及案例分析與討論。

3.2.1 基礎(chǔ)知識 （1）子模塊劃分。基礎(chǔ)知識可進一步劃分為緒論、植物細(xì)胞生理。（2）確定學(xué)習(xí)目標(biāo)。一是知識目標(biāo)，包括植物生理學(xué)的概念、主要研究的內(nèi)容及發(fā)展歷史；高等植物細(xì)胞的特點與主要結(jié)構(gòu)；生物膜的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)和主要功能。二是能力目標(biāo)，包括能夠獨立進行植物組織切片制作，熟練操作光學(xué)顯微鏡。（3）案例分析及討論。結(jié)合專業(yè)特點，分析該課程與學(xué)生所在專業(yè)的內(nèi)在聯(lián)系。

3.2.2 植物水分和礦質(zhì)營養(yǎng) （1）子模塊劃分。植物水分和礦質(zhì)營養(yǎng)可進一步劃分為植物的水分代謝、植物的礦質(zhì)營養(yǎng)。（2）確定學(xué)習(xí)目標(biāo)。一是知識目標(biāo)，包括水勢定義、植物細(xì)胞水勢的組成及植物細(xì)胞和根系吸水的方式；合理灌溉的生理基礎(chǔ)；植物必需礦質(zhì)元素的定義、種類及確定標(biāo)準(zhǔn)和方法；植物細(xì)胞和根系對礦質(zhì)元素的吸收方式；礦質(zhì)元素在植物體內(nèi)的運輸與分配；合理施肥的生理基礎(chǔ)。二是能力目標(biāo)，包括養(yǎng)成良好的節(jié)約用水意識；掌握肥料“3414”試驗設(shè)計方法，并能對農(nóng)業(yè)實際生產(chǎn)中的施肥予以指導(dǎo)，達到合理施肥的目的。（3）案例分析及討論。如陜北地區(qū)旱作農(nóng)業(yè)發(fā)展措施，綠色增產(chǎn)增效技術(shù)模式的主要措施等。

3.2.3 物質(zhì)代謝和能量轉(zhuǎn)換 （1）子模塊劃分。物質(zhì)代謝和能量轉(zhuǎn)換可進一步劃分為植物的光合作用、植物的呼吸作用以及同化物的運輸與分配。（2）確定學(xué)習(xí)目標(biāo)。一是知識目標(biāo)，包括光合作用概念、意義及反應(yīng)階段，葉綠體基本結(jié)構(gòu)；光合色素的種類、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)；呼吸作用的概念及其生理意義；糖酵解等呼吸代謝生化途徑的基本過程；呼吸鏈的概念、組成、電子傳遞多條途徑和末端氧化系統(tǒng)的多樣性；影響呼吸作用的因素，作物采后生理特點；同化物分配規(guī)律。二是能力目標(biāo)，包括提出增強植物光能利用率的有效措施；熟練操作葉綠素儀，獨立采用浸提法進行植物葉片葉綠素含量的測定；對生活中的種子和果蔬進行適當(dāng)?shù)谋４媾c保鮮。（3）案例分析及討論。設(shè)施農(nóng)業(yè)植物生產(chǎn)中，從光合、呼吸和同化物分配方面，分析提高植物產(chǎn)量的途徑。

3.2.4 植物的信號轉(zhuǎn)導(dǎo) （1）子模塊劃分。植物的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)可進一步劃分為植物生長物質(zhì)、植物的抗性生理。（2）確定學(xué)習(xí)目標(biāo)。一是知識目標(biāo)，包括植物生長物質(zhì)的概念和研究方法；六大類植物激素的發(fā)現(xiàn)和種類，分布和代謝以及作用機理；六大類植物激素的生理效應(yīng)；植物激素間的相互關(guān)系以及植物生長調(diào)節(jié)劑在生產(chǎn)上的應(yīng)用；應(yīng)用植物生長調(diào)節(jié)劑的注意事項與方法；植物在逆境下的形態(tài)變化與代謝特點；抗逆生理與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的關(guān)系；提高作物抗逆性的途徑。二是能力目標(biāo)，包括掌握浸種、拌種和噴施等應(yīng)用植物生長調(diào)節(jié)劑的方法；區(qū)別植物生長調(diào)節(jié)劑的種類，并能夠獨立進行植物生長調(diào)節(jié)劑的噴施。（3）案例分析及討論。如討論如何看待植物生長調(diào)節(jié)劑是一把“雙刃劍”，某地區(qū)小麥穗部發(fā)芽現(xiàn)象出現(xiàn)的原因和預(yù)防措施。

3.2.5 植物的生長發(fā)育 （1）子模塊劃分。植物的生長發(fā)育可進一步劃分為植物的生長生理、植物的生殖生理以及植物的成熟和衰老生理。（2）確定學(xué)習(xí)目標(biāo)。一是知識目標(biāo)，包括生長、分化和發(fā)育及程序性細(xì)胞死亡的概念；植物組織培養(yǎng)的原理、特點、方法及應(yīng)用；種子萌發(fā)的過程及生理特點和影響種子萌發(fā)的外界條件；生殖和衰老的生理生化變化過程及其影響因素；花器官發(fā)育和性別表現(xiàn)；種子和果實在發(fā)育、成熟和衰老中的生理生化變化。二是能力目標(biāo)，包括運用植物生長的3種相關(guān)性及生長的周期性分析實際生產(chǎn)問題；春化作用和光周期理論在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用；調(diào)控植物衰老的方法。（3）案例分析及討論。用章節(jié)所學(xué)知識解釋“根深葉茂”；在植物育種過程中，了解光溫敏不育材料的重要性及其創(chuàng)制。

3.3 模塊化教學(xué)設(shè)計及應(yīng)用

該課程教學(xué)設(shè)計分為3個模塊。一是理論教學(xué)模塊。對教學(xué)過程進行優(yōu)化設(shè)計和組織，系統(tǒng)性強，遵循條理清晰、銜接自然、引導(dǎo)為主以及啟發(fā)思維的基本原則。二是案例討論模塊。王怡等[10]在該課程中設(shè)計案例式教學(xué)方法，通過案例分析調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，并做好回顧與預(yù)習(xí)，增強知識點之間的關(guān)聯(lián)過渡；激發(fā)學(xué)生課堂參與度，創(chuàng)造活躍、積極的討論氛圍，建立豐富多樣的課堂教學(xué)方式；通過理論知識的連續(xù)性，形成行之有效的課堂制度。三是課堂反饋模塊。在教學(xué)中積極引導(dǎo)學(xué)生參與教學(xué)過程，使學(xué)生在信息的循環(huán)中成為信息轉(zhuǎn)換的主體，優(yōu)化授課內(nèi)容，在加強基礎(chǔ)知識的同時，引入設(shè)施農(nóng)業(yè)或植物生理學(xué)的最新研究進展。

模塊化教學(xué)在該課程中的具體應(yīng)用，以模塊二植物水分代謝和礦質(zhì)營養(yǎng)為例，實施過程如下。（1）問題導(dǎo)入。教師提出“有收無收在于水，收多收少在于肥”，引發(fā)學(xué)生思考水分和肥料對于植物生長的重要性。（2）案例分析。在學(xué)習(xí)水分代謝內(nèi)容時，介紹農(nóng)業(yè)水資源利用現(xiàn)狀及制約農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的因素，以及植物吸水方式、合理灌溉生理基礎(chǔ)，引導(dǎo)學(xué)生思考提高植物水分利用的措施。在礦質(zhì)營養(yǎng)章節(jié)，通過介紹農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中化肥施用過量、肥料利用率低等現(xiàn)狀，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)植物吸收礦質(zhì)元素的方式及礦質(zhì)元素的分配利用，啟發(fā)學(xué)生思考合理施肥的方法。（3）考察和調(diào)研視頻播放。通過播放膜際栽培技術(shù)及配套機械視頻，了解旱作農(nóng)業(yè)節(jié)水先進技術(shù)；通過播放“3414”配方施肥試驗設(shè)計的全過程，讓學(xué)生了解合理施肥的方式。（4）小組討論。將學(xué)生分為5～6人/組的小組，就案例和視頻內(nèi)容展開討論，并進行分析和總結(jié)。（5）思維導(dǎo)圖的形成與課后測驗。王娟英等[11]利用思維導(dǎo)圖幫助學(xué)生構(gòu)建理論知識體系，讓學(xué)生針對每個子模塊的學(xué)習(xí)內(nèi)容完成思維導(dǎo)圖的制作，并設(shè)計相關(guān)問題，通過學(xué)習(xí)通平臺檢測學(xué)生對知識的掌握程度。（6）教學(xué)反思與反饋。在新課程內(nèi)容學(xué)習(xí)之前，將之前學(xué)過的內(nèi)容及測驗結(jié)果及時反饋給學(xué)生，講解易錯知識點，并及時進行教學(xué)反思，找出學(xué)生出錯的原因，減少或避免以后教學(xué)過程可能出現(xiàn)類似問題。

4 模塊化教學(xué)模式實踐效果分析

自該課程實施模塊化教學(xué)以來，大部分學(xué)生均能積極參與課程設(shè)置的各個環(huán)節(jié)，并一致認(rèn)為案例分析教學(xué)可增強其分析和解決問題的能力。2021級設(shè)施農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生期末考試卷面平均成績?yōu)?9.6分，試卷成績及格率89.7%，70分以上人數(shù)占比58.6%，較2020級學(xué)生分別提高了7.8分、32.0%和35.8%。在該教學(xué)模式下，理論與實踐聯(lián)系緊密，學(xué)生參加大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目、全國大學(xué)生生命科學(xué)競賽和“互聯(lián)網(wǎng)+”大賽等活動，有效調(diào)動了其學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)了探究能力。近3年來，圍繞植物生理學(xué)領(lǐng)域的選題，在全國大學(xué)生生命科學(xué)競賽中曾獲得國家二等獎1項，省級一等獎1項、三等獎2項，比如“三種禾谷類作物種子萌發(fā)、幼苗生長及生理生化特性對鎘脅迫的響應(yīng)”在第四屆全國大學(xué)生生命科學(xué)競賽中獲國家二等獎、省級一等獎。在學(xué)校強調(diào)本科教學(xué)的導(dǎo)向下，共獲批植物生理學(xué)校級教改項目2項、虛擬仿真實驗教學(xué)項目2項，成立植物生理學(xué)教學(xué)團隊1個。

該課程對從事植物生產(chǎn)領(lǐng)域相關(guān)工作和培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的高層次農(nóng)學(xué)人才發(fā)揮重要的作用。綜上，在課程教學(xué)過程中，本文采用多種方式進行模塊化教學(xué)，結(jié)合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，重塑課程教學(xué)目標(biāo)，將教學(xué)內(nèi)容模塊化，并實際應(yīng)用，有效調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，為推動該課程教學(xué)質(zhì)量及學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量提高提供參考。

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（責(zé)任編輯：楊歡）