基于CAS理論教學模式的《茶學研究法》教學改革研究
——以“茶樹田間試驗”教學內(nèi)容為例

熊立瑰，李 娟，王英姿，陳金華，黃建安，劉仲華

湖南農(nóng)業(yè)大學 園藝學院/國家植物功能成分利用工程技術(shù)研究中心/茶學教育部重點實驗室/植物功能成分利用省部共建協(xié)同創(chuàng)新中心，湖南 長沙 410128

高等學校作為國家創(chuàng)新體系中的重要組成部分，肩負著培養(yǎng)創(chuàng)新人才和高層次專門人才的重任[1]。其中本科教育依然是我國高等教育的主體，且長期處于教育結(jié)構(gòu)的中心地位。然而，高等學校對高層次專業(yè)人才的培養(yǎng)都是建立在傳統(tǒng)的教育理論基礎(chǔ)上，其中本科課堂教學一直延續(xù)著傳統(tǒng)的機械還原理論[2]。教育活動產(chǎn)生的各項因素、過程與其結(jié)果不是傳統(tǒng)教育的決定論，而是這三者之間關(guān)系的概率論[3]。這種現(xiàn)象在茶學本科課堂教學過程中尤其明顯，依舊是通過簡單、線性和決定論的方法來處理各類教學問題[4-10]。

21世紀初期，教育理論發(fā)生了明顯的變化，其中復雜適應(yīng)性系統(tǒng)（Complex Adaptive System,CAS）開始受到廣泛關(guān)注和接受，并在很多自然學科的教學領(lǐng)域被采納與運用[11]。CAS理論核心是以主體的適應(yīng)性來造就主體與環(huán)境之間的復雜性。《茶學研究法》的課程教學過程是一個復雜的適應(yīng)性系統(tǒng)[12]，教師與學生在此系統(tǒng)中都充當著適應(yīng)性的主體角色。在CAS理論指導下，教師可以優(yōu)化教學模式，學生可以強化學習的適應(yīng)性。本文基于湖南農(nóng)業(yè)大學對茶學專業(yè)高層次人才培養(yǎng)的目標，將CAS理論應(yīng)用到《茶學研究法》教學過程中，以充分發(fā)揮其理論優(yōu)勢，改善教學效果，提升教學質(zhì)量，激發(fā)學生學習的主動性和積極性，為《茶學研究法》課程的教學改革提供思路與參考。

1 基于CAS理論教學模式下《茶學研究法》課程教學的可行性

1.1 課程教學現(xiàn)狀

茶學專業(yè)是我國高等教育體系中的特色學科，涵蓋農(nóng)、理、工、貿(mào)、文等學科內(nèi)容，是一門培養(yǎng)學生理論學習、實踐應(yīng)用、科學研究與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等能力的綜合性學科[8]。在本科生教育教學工作上，注重學生的專業(yè)教育和通識教育的聯(lián)合培養(yǎng)；在本科生培養(yǎng)方案上，采取強化創(chuàng)新人才和創(chuàng)業(yè)教育的雙創(chuàng)課程體系設(shè)置，以培養(yǎng)出具有革新性和開拓性的復合型技術(shù)人才。受此因所趨，茶學本科專業(yè)開設(shè)了《茶學研究法》。目前，茶學專業(yè)總體而言承襲的是傳統(tǒng)教學理論，對《茶學研究法》課程的教學重視度不夠。一是課程安排在本科三年級，沒有統(tǒng)一的教材，一般由授課教師根據(jù)教學大綱要求及教學經(jīng)驗而制作的PPT講稿進行教學。二是師資團隊尚在完善中，授課方式相對傳統(tǒng)；授課教師大多是剛畢業(yè)的年輕講師，課堂經(jīng)驗稍有欠缺；三是盡管茶學專業(yè)將課程教學始終放在教育改革的重點方向，但在實際教學過程中受到教學條件、場地與環(huán)境等的限制，教學效果一般都不佳。可見，對《茶學研究法》課程教學亟待進行研究與改革，特別是像湖南農(nóng)業(yè)大學茶學專業(yè)目前推行學、研、產(chǎn)緊密結(jié)合的教學模式，以及將課堂理論研究成果應(yīng)用到茶產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)實踐中，以促進茶產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級和創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展的要求[9]，更需探索并實施新的教學模式。

1.2 課程教學存在的主要問題

1.2.1 課程內(nèi)容廣而多

《茶學研究法》是茶學本科專業(yè)開設(shè)的一門研究方法指導性課程，目的是增加本科生對茶學專業(yè)試驗訓練、科學研究、生產(chǎn)應(yīng)用的學時數(shù)[10]，兼顧本科教學的重心——理論性與應(yīng)用性。但是，該課程內(nèi)容覆蓋較廣，涵蓋茶學試驗的基本要求與原則、茶學常用試驗設(shè)計與樣品采集、茶學研究與儀器分析、茶學數(shù)據(jù)資料的整理與統(tǒng)計分析等。由于當前教學過程存在重理論輕實踐的現(xiàn)象，學生普遍反映該課程內(nèi)容繁冗復雜，學習過程乏味吃力，導致課程教學效果不理想。

1.2.2 教學模式傳統(tǒng)單一

在《茶學研究法》的實際教學中，教師們大多采取傳統(tǒng)講授法的教學模式。一般先由課任教師制作與教學內(nèi)容相關(guān)的PPT課件，再由教師向?qū)W生展示和講解，最后解答難點和問題，布置作業(yè)。調(diào)查顯示，僅有12%的學生喜歡傳統(tǒng)的課堂教學模式，88%的學生喜歡運用多種教學方式和手段輔助的教學模式[11]。

1.2.3 師生互動不足

《茶學研究法》課程可以激發(fā)學生對試驗設(shè)計及統(tǒng)計知識的需求，拓寬本科生對理論聯(lián)系實踐應(yīng)用方面的眼界，提供教師課堂授課與學生自主學習的機會。但大多數(shù)教師對于本課程涉及的前沿理論與新技術(shù)采取一帶而過的授課方式，課程學習沒有與時俱進，導致學生無法在第一時間接觸和學習這些新的知識。此外，茶學專業(yè)新的互動課堂教學模式較少，學生的學習熱情不高，課堂參與度較低，嚴重制約了教師與學生的互動教學。可見，課堂上師生互動不足，既是影響課程教學質(zhì)量提升的因素，也是阻礙茶學本科教育教學改革的主要問題。

1.2.4 學生知識儲備薄弱

《茶學研究法》課程教學的目的是提升學生初步掌握茶學專業(yè)中生產(chǎn)類科學知識、多層次試驗方法、田間試驗技術(shù)、抽樣調(diào)查和統(tǒng)計分析等技能，并在此基礎(chǔ)上逐步提高學生撰寫相關(guān)科技論文的能力，以期能對今后職業(yè)選擇規(guī)劃、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、獨立開展科學研究等方面有所幫助。但由于目前高校擴招政策的影響，學生的基礎(chǔ)知識不扎實及學習自主性較弱，加上教師開課前缺乏對學生基礎(chǔ)知識進行針對性和系統(tǒng)化的梳理，導致學生學習積極性和對課程的興趣不夠，從而直接影響課程的教學效果。

1.3 CAS理論教學模式下課程教學的可行性

CAS理論認為復雜性系統(tǒng)中的主體是具有感知能力和適應(yīng)能力的、活的和主動的主體。這樣的主體才能與環(huán)境進行相互作用。從微觀角度來分析，CAS理論中討論的主體可以理解成具有主動性和適應(yīng)性的個體。這些個體與環(huán)境發(fā)生相互作用時會遵循一定的準則，即反映模型[2]。在實際的應(yīng)用中，這種反映模型中的個體能夠根據(jù)自身的行為效果來修正自身的行為準則，從而獲得個體最大的生存。從宏觀角度來分析，該理論中系統(tǒng)的主體不是一個局部概念，而是由這些具有活性的單個個體所組成的復雜主體系統(tǒng)，并且研究主體系統(tǒng)變化的現(xiàn)象。主體的主動性也決定了復雜性系統(tǒng)中主體行為的復雜程度[12-13]。

《茶學研究法》作為茶學專業(yè)學生的必修課，是茶學專業(yè)本科教育教學改革的重點課程。從CAS理論的角度來分析，《茶學研究法》課程教學系統(tǒng)是由大量的按照教學規(guī)則或者教學模式進行的教師的教與學生的學所組成的動態(tài)系統(tǒng)。這種系統(tǒng)是一種由非線性的主體活動所形成的動態(tài)系統(tǒng)。在此系統(tǒng)中，任何微小的變化都可能導致教學效果產(chǎn)生巨大差異[2,11]。該系統(tǒng)中的主體可以是茶學專業(yè)的教師、外聘的茶企業(yè)領(lǐng)導、茶行業(yè)的網(wǎng)絡(luò)或新媒體人、茶學專業(yè)學生、茶產(chǎn)業(yè)管理人員、各屆校友和茶行業(yè)的專家等。這類主體都具備茶學專業(yè)的理論知識或者能參與到茶產(chǎn)業(yè)的發(fā)展活動中，并且能與其他主體進行協(xié)同合作。

從CAS理論為視角來研究《茶學研究法》教學系統(tǒng)中的主體——學生，可以將他們歸結(jié)為一個個具有主動適應(yīng)性的個體。這些個體在茶學專業(yè)本科學習階段會形成個體之間的特殊性與差異性，其特點一般表現(xiàn)在每個學生個體的學習方法和習慣、學習效率與能力、學習目標與質(zhì)量、學習的主觀能動性與積極性等方面。學生個體經(jīng)過長時間的學習，可以達到不同的學習階段，這些個體之間的學習狀態(tài)也會發(fā)生變化。由此可總結(jié)出：每個學生個體要不斷地嘗試與調(diào)節(jié)自身的學習方法和習慣，來適應(yīng)學習環(huán)境并提升學習效率和能力，進而促進自身學習的主觀能動性以及調(diào)動自身學習的積極性。除此之外，茶學專業(yè)教師也可通過CAS理論來了解和幫助學生提升學習質(zhì)量，從而全面完成教學任務(wù)并且實現(xiàn)教學目標[13]。可見，CAS理論在《茶學研究法》課程教學當中能夠發(fā)揮重要指導作用。基于CAS理論的教學模式既可以提高學校的教學質(zhì)量，又可使茶學專業(yè)學生個體在今后的就業(yè)發(fā)展道路上具有獨特的適應(yīng)性，更加符合國家對高層次專門人才培養(yǎng)的需求。

2 基于CAS理論的教學模式在《茶學研究法》教學中的應(yīng)用——以“茶樹田間試驗”教學內(nèi)容為例

2.1 模式構(gòu)建

2.1.1 課程準備

課程準備是開展茶樹田間試驗教學過程中最重要的一步。茶學專業(yè)教師需要充分做好課程開始的相關(guān)硬件和軟件準備工作，要著重介紹茶樹田間試驗的基本要求與原則，使每位學生個體能夠掌握在茶樹田間試驗教學中所需要的基本方法以及常用術(shù)語，再對學生分享和介紹茶樹田間試驗的案例。除此之外，教師還要梳理出一些必要的說明，如茶樹田間試驗的小區(qū)技術(shù)需要使用什么知識點和可以呈現(xiàn)什么效果等方面的內(nèi)容。通過這種教學方式來刺激學生快速進入到課程學習狀態(tài)當中[14]。再接下來的茶樹田間試驗準備中，教師還需要對參與的學生個體布置茶樹田間試驗學習的基本任務(wù)、要求、誤差的來源及其控制、試驗重要性等方面的內(nèi)容，以便讓學生對本課程有一個系統(tǒng)的認知，同時也可加強學生的參與度和學習的滿意度。隨后，教師在學生參與茶樹田間試驗的過程中給予適當?shù)匾龑碚{(diào)動學生的積極性，讓學生對此課程所涉及的一些知識點進行學習和掌握。通過對基礎(chǔ)知識的熟悉后，可加強學生在今后的學習階段里靈活運用各項實驗技術(shù)的能力。最后，教師可以將班級學生進行分組來評估教學效果。一般以2 ～ 3個學習興趣小組為最佳，同時選出各組的組長，由組長負責組內(nèi)成員開展相關(guān)試驗工作。

2.1.2 課程設(shè)計

課程設(shè)計是整個茶樹田間試驗教學過程中最困難的一步。茶樹田間試驗準備進行分組后，教師可根據(jù)試驗的種類進行小組課題分類，按照試驗性質(zhì)、試驗階段、試驗因素、試驗面積、試驗?zāi)晗藓蛨龅剡M行劃分，讓各小組自由選擇，并且要求每個小組選出1 ～ 2個成員出來講述個人對于茶樹田間試驗的看法，這樣可以確保在茶樹田間試驗教學過程中每個學生都能充分參與，保證了每個學生能通過參與茶樹田間試驗過程獲得知識和成果。這個過程產(chǎn)生的學習效應(yīng)也就是CAS理論中對適應(yīng)性變化的解釋，即在整個教學系統(tǒng)中的每個個體都可以根據(jù)環(huán)境找到自己相適應(yīng)的改變，從而達到適應(yīng)當前環(huán)境的狀態(tài)。同時在茶樹田間試驗設(shè)計過程中，盡可能讓組內(nèi)的每一位成員發(fā)表自己對于試驗方案的想法，并付諸實踐[15]。最后，在每組的組長帶領(lǐng)下確定各組的試驗方案。此外，在確定試驗方案的同時，要保證各組組員能夠掌握圍繞該試驗方案產(chǎn)生的知識點以及原理，這樣才能確保每個學生都能掌握該課程涉及的理論知識。

2.1.3 課程實施

課程實施是整個茶樹田間試驗教學過程中最關(guān)鍵的一步。這一階段需要給學生充足的時間來進行試驗地的選擇、區(qū)化和標記、試驗材料的準備與栽培、試驗用地的管理、茶葉采摘與檔案記錄等來完成茶樹田間試驗方案的實施。教師可以督促各小組之間的互相交流，也可以參與到小組試驗過程給予指導。教師在指導過程中，可以進行適當?shù)囊龑Ы虒W，但不能提前指出茶樹田間試驗過程中各組出現(xiàn)的問題，也不能提前預(yù)告各小組的試驗結(jié)果。這樣做可讓學生在試驗過程中享受學習的樂趣，養(yǎng)成學習的自主性和自發(fā)性，從而達到培養(yǎng)學生具備良好學習習慣的目的。最終可形成教師與學生之間良好的互動氛圍，學生掌握知識的能力也會得到有效鍛煉與提升[16]。在茶樹田間試驗實施過程中，教師需要提醒學生將茶樹田間試驗過程中遇到難點、疑點或者容易出錯的地方詳細記錄下來，以便教師召集班級所有成員開展討論活動，集思廣益，共同解決。這樣實施可以全面提高學生在試驗過程中掌握知識的能力和效果，并使試驗內(nèi)容的完成度更好更優(yōu)質(zhì)。

2.1.4 課程交流

課程交流是整個茶樹田間試驗教學過程的最后一步。這個階段的主要目標是讓各小組展示本組完成茶樹田間試驗樣品的采集、制備以及茶葉主要生化成分的測定，完成整個試驗的檢驗，比較按照不同的試驗分類產(chǎn)生的結(jié)果。大家一起參與交流討論，互相學習取長補短。學生在此過程中可以了解其他小組在茶樹田間試驗過程中所應(yīng)用的知識點，了解其他小組遇到問題和困難是通過什么方式來解決的[16-17]。教師在此過程中起協(xié)調(diào)各小組之間聯(lián)系的作用，使各小組成員彼此交流更充分完整。最后，教師需要針對班級內(nèi)所有學生提出問題進行總結(jié)和討論，引發(fā)學生完成試驗之后能夠思考問題，并能將涉及到的各項知識更加深入透徹地了解和全面掌握，并在今后的學習中做到融會貫通、靈活運用和舉一反三[10,18]。除此之外，在教師與學生及學生與學生的交流過程中，其本質(zhì)也是CAS理論中關(guān)于具有適應(yīng)性個體之間的互相交流，這種交流促使個體通過不斷地適應(yīng)環(huán)境變化來完成自我修正和優(yōu)化。

2.2 結(jié)果與分析

2.2.1 學風建設(shè)

在《茶學研究法》課程的教學模式改革中發(fā)現(xiàn)，課堂學風建設(shè)是教育改革的重點內(nèi)容之一。教師通過引導式教學可以活躍課堂氣氛、增強學生自主學習的主體意識，引導學生從“要我學”向“我要學”轉(zhuǎn)變。良好的課堂學風可以激發(fā)學生自主學習的動力，讓教師的教學工作事半功倍。隨著教學模式改革工作的推進，學生的出勤率明顯提高，很少有人曠課，遲到早退現(xiàn)象也有極大改觀。學生多次開展主題班會，主動探討學習目標及學習動力等問題。學生們意識到學風正、班風好、凝聚力強對學習有促進作用，可以促成你追我趕的良好學習氛圍。在今后深化教學改革方面，可不斷對課堂學風加以建設(shè)和引導。

2.2.2 學生的積極性和適應(yīng)性

本研究基于CAS理論的教學模式，針對目前茶樹田間試驗課堂教學中存在的問題，從課程準備、設(shè)計、實施和交流四個方面進行改革措施，采取分組選題、團隊合作、競爭匯報、集體交流與討論學習經(jīng)驗及成果，教師在課堂上減少理論傳授，增加實踐互動，對課內(nèi)產(chǎn)生的問題給予啟發(fā)性指導，讓學生自主查找文獻資料，鼓勵學生自發(fā)組織試驗方案，激勵學生自由討論試驗結(jié)果等，結(jié)果表明有效地促進了學生思考問題，提升了學生學習的主觀能動性，培養(yǎng)了學生課前預(yù)習及課后復習的良好習慣。其中，教師對學生進行分組選題建立小團隊，有利于組內(nèi)成員形成互幫互助的學習氛圍，組與組之間形成了你追我趕的競爭意識。學生對《茶學研究法》的參與度明顯增加，大多數(shù)學生都具有自主學習的意識，學習的積極性和適應(yīng)性有明顯提升。

2.2.3 學生解決問題和實踐能力

傳統(tǒng)教學模式的效果考核主要看重學生該門課程的成績，往往造成學生過于注重理論知識而忽略實踐應(yīng)用能力。長期以往，學生們只局限于掌握書本知識以及只關(guān)注考試結(jié)果，進而導致眼高手低、解決問題和應(yīng)用能力較差等現(xiàn)象。而基于CAS理論的教學模式，啟發(fā)了教師的引導式教學，促進了學生團隊的合作，能讓學生們自己去發(fā)現(xiàn)和發(fā)掘問題，探索未知領(lǐng)域，形成自己的知識網(wǎng)絡(luò)和理論架構(gòu)。教師可通過匯總學生們的問題，組織學生集體參與交流討論，從而有利于學生分享問題和提出解決問題的方法，培養(yǎng)了學生獨立思考和實踐能力。在理論知識進行實踐應(yīng)用方面，能讓學生深入田間進行實踐操作，將理論知識應(yīng)用實踐中；學生通過身臨其境的感受教學，可有效強化理論知識，加深實踐操作能力。可見，基于CAS理論的教學模式，既提高了學生們學習的興趣，又提升了學生實踐活動的適應(yīng)性。

2.2.4 師生互動

基于CAS理論教學模式的茶樹田間試驗課程教學改革，教學效果還體現(xiàn)在教學互動上，尤其是師生之間的學術(shù)交流更加頻繁密切。一方面教師可適時鼓勵和贊揚優(yōu)秀的學生，同時又能有針對性地引導個別“惰性”思想較濃的學生，以培養(yǎng)其樹立正確的學習觀念，提高其團隊參與意識；另一方面形成了師生之間良好的互動氛圍，促使學生對茶行業(yè)的前沿問題產(chǎn)生濃厚興趣并積極參與教師的科研項目等，全面促進了學生們對理論知識的掌握及實踐應(yīng)用水平的提升。學生們普遍反映新的教學模式不僅能夠促進師生關(guān)系和激發(fā)大家的學習興趣，還有助于提升個人的綜合能力及加強團隊的合作意識。

3 結(jié)語

《茶學研究法》是茶學專業(yè)的必修課，具有專業(yè)性強和實踐性高的特點。為了提升學生的知識應(yīng)用能力，使學校教學質(zhì)量和效果得到優(yōu)化，本文以《茶學研究法》本科課程中茶樹田間試驗為例，基于CAS理論的教學模式，針對具體課程教學內(nèi)容和教學形式進行改革，通過提高教師領(lǐng)路人和引導者的意識，培養(yǎng)學生自主學習的習慣，加強學生學習的適應(yīng)性；同時通過鼓勵學生成立學習小組，以形成學生之間互幫互助的良好學習氛圍，達到鍛煉學生實踐能力和提升教學效果的目的。結(jié)果表明，這種新的教學模式，既有利于教師教學技能的提升，又能增強學生們的學習熱情。而將這種教學模式逐漸拓展到茶學專業(yè)其他課程教學中，可促進茶學專業(yè)教學改革力度，優(yōu)化人才培養(yǎng)方案，更新課程教學內(nèi)容，強化科研實踐等，可為培養(yǎng)國家高層次雙創(chuàng)人才做出新貢獻。