植物生理學教學緊密結合科研熱點更新內容與改進方法

龔春梅

【基金項目】西北農林科技大學教學改革項目（JY1102）“植物生理學教學中緊密結合科研培養創新人才的實證研究”。

【中圖分類號】G42 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2013）05-0162-01

植物生理學是研究植物生命現象和生命活動規律的科學，是農林院校一門重要的專業基礎課，是我校省級精品課程之一。而高校如何培養適應社會主義市場經濟發展所需要的具備較高專業知識素養和創新精神的人才，正成為高等教育創新發展研究的熱點議題之一，也是目前高校改革的主要目標。加之作為精品課程，在“以學生發展為中心，面向全體學生，提高全面素質，堅持以人為本促進自主發展”的教育理念指引下，我們對該課程的教學進行了改革探索，并取得了一定成效。

一、植物生理學理論課教學中存在的問題

近年來，我國植物生理學教科書的版本漸多，加之教學計劃的調整，課程的學時數由原來90學時壓縮到70～80學時。目前，在植物生理學教學過程中教學內容、教學模式以及教學方法等還存在著一些問題。比如教學內容比較陳舊，教學模式死板，不靈活，教學方法單一等。特別是實驗教學，課時只有32學時，且內容以驗證性實驗為主，學生處于被動狀態，在整個實驗過程中扮演典型的“操作工”的角色，極大地影響了實驗課的教學效果。在有限的學時內，要更加全面而深入地讓學生學習和掌握本門課程的內容，傳統的教學方式方法就面臨著挑戰。盡管探索教學改革的文章和思路也很多，但內容大同小異，很少有人提出一完整有效的改革措施。這種流于形式的教學改革，不能從根本上體現這門實踐性非常強的課程的特點和精髓，阻礙了本科生從理解到實踐的動手能力，進而影響創新思維培養，限制了緊跟國際前沿的科學創新能力，有可能錯失具備科研能力的后備軍。這與我們提出的培養創新人才，提高素質教育的理念是背道而馳的，因此本文探討了在執行教改項目的過程中針對培養創新人才教學中將科研要素適時加入、緊密配合植物生理學教學的措施和效果。

二、課堂教學中對教學內容的更新

首先是對教學內容進行一些更新，隨著科學技術的迅猛發展，學科內容的深度和廣度都發生了深刻的變化，新學科、新理論、新技術的滲入，使植物生理學成為一門內容更豐富、發展更迅速的學科。原來的許多觀點和方法不斷地被更新，許多新方法、新概論和新成果不斷涌現，致使該課程的許多內容需要進行不斷地更新（賀巖等，2005）。比如國外植物生理學教科書Plant Physiology （The fourth version， Taiz & Zeiger）已經及時更新了光合作用當中有關光合途徑轉變部分，即C4光合可以在單個葉肉細胞中進行的內容。高等植物光合作用的碳同化途徑分C3途徑、C4途徑和CAM（景天酸代謝）途徑，相應的植物因其CO2固定的最初光合產物不同分別稱為C3、C4和CAM植物。隨著研究的日益深入，科學家們發現C3植物和C4植物的區分并非絕對的。大多數植物系C3植物，而C4和CAM植物是由C3植物進化而來（Sage， 2004）。一些C3物種具有某些C4光合特征（Hibberd & Quick， 2002）；而某些C4植物的特定發育階段又具有C3特征的分化（Pyankov et al.， 1999）；植物的光合途徑能夠在C3和C4途徑之間相互轉變（Ueno， 1998）。一些C3-C4中間類型植物如Moricandia arvensis（Monson & Rawsthorne，2000）和Orcuttia spp生長于季節性湖泊，湖泊干涸后的陸生階段營C4途徑生活（Keeley，1998）。甚至粟米草屬（Mollugo nudicaulis）同一植物內可同時存在C3和C4途徑，嫩葉屬C3途徑，老葉屬C4途徑，而中部葉屬于中間類型。C3作物大豆葉片中存在C4途徑的關鍵酶，形成較完整的C4途徑（李衛華等，2000）。這說明C3和C4植物的光合特征具有極大的可塑性（Hibberd et al.， 2008）。我們在課堂教學過程中已經及時補充了體現最新科研成果的這部分內容。

三、課堂教學中對教學方法的改進

其次是對教學模式和教學方法做了一些改進，比如：1）積極實行啟發式教學，激發學生獨立思考精神和創新意識。鼓勵并指導學生在思考時敢于求異，提供學生獨立思考和思維求異的機會，指導學生一些求異思維的方法。摒棄不利于培養學生創新精神的填鴨式、滿堂灌、題海戰術等教學方法，在效率、效益、效果上下功夫，減輕學生的課業負擔，還給學生思維空間。2）重視植物生理學的基礎知識教學生物化學是研究生命有機體化學組成和化學變化的科學。植物生物化學與植物生理學有著密切的聯系，要學好植物生理學就必須首先打好植物生物化學這個基礎。為此，我們也對基礎生物化學的教學進行教改試點，以期提高該門課程的教學質量，使學生在學習植物生理學這門課之前打好植物生物化學的基礎。3）結合本學科發展史，進行知識講授。在講授時，不僅要讓學生知道結論，還要使其明白它是怎么來的。因此在緒論部分和以后每章的前言部分都較為突出地介紹了這門學科或本章理論的發展史以及最新研究進展。4）注意學科交叉，跟上時代的脈搏植物生理學是隨著化學和物理學的發展而產生和發展起來的。隨著分子生物學的發展與植物基因工程技術的興起，使得植物生理學的研究將進入一個新的階段。分子生物學和基因工程的發展給植物生理學的發展帶來了大好機遇，使得在分子生物學水平深入地研究和解析復雜奇妙的植物生理現象成為可能。在學習植物生理學的基礎理論、基礎知識和基本技能的同時，了解一些分子生物學和基因工程的基本原理， 顯然是十分必要的。隨著分子生物學的迅猛發展和深入，許多植物生理學的傳統研究工作逐步與分子生物學的研究交叉融合。

四、教學改革特色及創新

筆者從事光合途徑的適應性進化研究工作十幾年，從事植物生理學的教學與研究工作七年，具備一定的科研基礎和理論基礎，對提高教學質量、培養學生創造能力效果明顯。

創新之處在于課堂教學中，將植物生理學重要的光合途徑轉變的科學前沿進展與國內外教科書相關內容整合，具體、翔實地給出需要補充進課本的前沿內容，文獻資料充實，近期進展居多，可信度高，新穎性強，為國內教科書提升科研分量，增強學生科研興趣和創新意識做出貢獻。

參考文獻：

[1]Hibberd JM， Quick WP（2002）. Characteristics of C4 photosynthesis in stems and petioles of C3 flowering plants. Nature， 415， 451-454.

[2]Hibberd JM， Sheehy JE， Langdale JA（2008）. Using C4 photosynthesis to increase the yield of rice—rationale and feasibility. Current Opinion in Plant Biology， 11， 228-231.

[3]Keeley JE（1998）. C4 photosynthetic modifications in the evolutionary transition from land to water in aquatic grasses. Oecologia， 116， 85-97.

[4]Monson RK， Rawsthorne S（2000）. CO2 assimilation in C3-C4 intermediate plants. In： Leegood RC， Sharkey TD， von Caemmerer SC， eds. Photosynthesis： physiology and metabolism. Advances in photosynthesis， Vol.9. Kluwer Academic Publishers， Dordrecht， 533-555.

[5]Pyankov VI， Black Jr CC， Artyusheva EG， Voznesenskaya EV， Ku MSB， Edwards GE（1999）.

[6]Features of photosynthesis in Haloxylon species of Chenopodiaceae that are dominant plants in central Asian deserts. Plant Cell Physiology， 40， 125-134.

[7]Sage RF（2004）. The evolution of C4 photosynthesis. New Phytologist， 161， 341-370.

[8]Ueno O（1998）. Induction of Kranz anatomy and C4-like biochemical characteristics in a submerged amphibious plant by abscisic acid. Plant Cell， 10， 571-583.

[9]賀巖， 等. （2005）. 提高植物生理學教學質量的探討 [J]. 山西農業大學學報， 4（ 6）： 7-8.

[10]李衛華， 盧慶陶， 郝乃斌， 戈巧英， 張其德， 蔣高明， 杜維廣， 匡廷云. （2000）. 大豆C4途徑與光系統II光化學功能的相互關系 [J]. 植物學報， 42： 689-692.