研究性教學在草類植物種子學教學中的應用

胡小文，韓云華，王彥榮

（蘭州大學草業科學實驗教學中心 / 蘭州大學草地農業科技學院，甘肅 蘭州 730020）

研究性教學，也稱研討式教學、探究式教學，是一種區別于傳統接受性教學的新型教學模式；是指教師以課程內容和學生的學識積累為基礎，以問題為導向，通過創設一種類似科學研究的情景和途徑，引導學生創造性的運用知識和能力，主動探索、思考和實踐，進而吸收并應用知識、分析并解決問題的教學活動[1]。研究性教學的目的在于培養學生自主學習、獨立思考、學而致用與思維創新的能力。在具體實施過程中，強調教師研究性的教，學生研究性的學，注重知識的運用、再現與問題的激發。

與傳遞式教學相比，研究性教學在提高學生的課堂參與性、綜合運用知識與經驗解決問題和提出問題的能力、甚至團隊合作精神等方面都具有一定的優越性[2-3]。因而，這一教學模式也普遍被認為是高等教育滿足當前社會對創新人才培養需求和學生全面發展內在需求的一種重要途徑[4-5]。在這一背景下，近年來，研究性教學在高等教育領域日益受到重視與普及[6]。但另一方面，由于教學目標、教學內容、教學資源等的差異，如何因地制宜，選擇合適的研究性教學模式，充分發揮研究性教學的優勢仍是一個值得持續探索的教學命題。

草類植物種子學是一門研究草類植物種子特征特性、生命活動規律及生產應用和實踐的科學[7]。它是以植物生物學、微生物學、遺傳學、生物統計學、物理學、化學、地理學等基礎學科和草類植物育種學、草地學、草地生態學、土壤學等應用性學科為基礎建立起來的一門新興學科。草類植物種子學課程具有知識面寬、綜合性強、交叉性強和知識更新快等突出特點，其研究內容既包含了種子發育、種子休眠、種子生態等理論性較強的內容，也包含種子生產、種子檢驗、種子加工、種子貯藏等具有典型應用性的內容，是一門理論與實踐并重的專業基礎課。

種子是重要的生產與生活資料，與人們所關注的食物安全、生態安全以及農業生產等問題密切相關，課程內容易于與身邊發生的各種事物建立聯系；如種子化學組分與飲食營養，種子質量與糧食歉豐，種子休眠與草坪建植、雜草防除等密切相關。但另一方面，草類植物種子學課程絕大多數知識點以識記性內容為主，需要深度理解與嚴密邏輯推理過程的內容相對缺乏，常規的傳遞式教學難以引起學生的興趣，容易導致課堂參與性與積極性不高，從而影響授課效果，在一定程度上限制了教學目標的實現。

基于上述考慮，近年來，蘭州大學草類植物種子學教學團隊在研究性教學思想的指導下，通過優化教學內容、改進教學模式、調整教學考核方式、加強教學隊伍和教學資源的建設等手段，不斷推進研究性教學實踐，在提升教學目標、培養學生創造性等方面取得了較好的成效。有關這一教學過程的經驗總結將不僅有益于蘭州大學“草類植物種子學”本科課程教學質量的提升，也將為其他院校同類課程教學質量的提升提供借鑒。

1 草類植物種子學教學內容的優化

研究性教學強調教師要研究性的教，學生要研究性的學，注重知識的綜合運用、再現與問題的激發[8]。因而，在教學內容上不僅要強調基礎知識和基本理論，更要推陳出新，及時將最新的科研成果與產業動態引入課堂。同時，研究性教學也更注重知識體系的建設與應用，對知識模塊化的要求更高。根據這一特點，首先對草類植物種子學的教學內容進行了優化與調整。

1.1 冗余內容的簡化和刪減

作為一門多學科交叉的課程，草類植物種子學與植物生物學、植物生理學、草類植物栽培學等密切相關，在課程內容上相互滲透，不少理論知識重復出現，有必要進行適當的刪減。如“種子形成、發育與成熟”章節，有關雙受精的內容學生在植物生物學中已有非常系統的了解。因而，在講授過程中，這部分內容只簡單提及，不再作為重點講解。但這一章節中有關花粉識別機制特別是物種間親和機制方面的研究近年來已取得一些重要進展，可作為一個理論研究的熱點問題來深入講解。而在生產應用上，則著重討論如何準確判斷種子的成熟，從而培養學生學以致用、解決實際問題的能力。

此外，草類植物種子學有些基礎性的內容學生在初高中階段已耳熟能詳，自己學習也沒有什么困難。如關于“種子的基本構造”這一知識點，學生在初高中階段都有接觸，一些條件較好的高中甚至開設有相關的實驗。因而，這一部分的教學重點主要圍繞種子構造的生理和生態功能而展開，如種子附屬物種芒、果皮、果翅究竟有什么功能，引發學生對常見現象的思考和疑問。

1.2 必要知識的補充

作為草學和種子學的一個融合，草類植物種子學的知識體系相比傳統作物種子學，無論是從基礎研究還是生產應用的角度，側重點均有不同。首先，作為營養體農業的生產資料，草種子一般只作為播種材料而存在，相比以糧食生產為目的的籽實體農業，草類植物種子學在基礎研究方面，較少關注與食用價值密切相關的種子化學組分的形成過程，在生產上通常不注重種子的營養品質。其次，草類植物種子學發展較晚，在種子的形成、發育、萌發、活力、壽命、生產等種子學相關內容上無論是基礎研究還是生產應用，知識體系并不完善，研究不夠深入，相當一部分內容實際來源于傳統作物種子學或生物學。最后，草類植物種子除用于飼草生產外，其相當一部分的應用在草地生態建設，因而草地生態過程相關的種子應用是種子學的一個重要組分。基于上述三點，草類植物種子學的教學內容顯然不應局限于草類植物種子，特別是有關種子發育、化學組分、休眠機制等方面的內容應該積極借鑒作物學甚至生物學的研究成果，加深對相關知識點的理解。對于草類植物種子自身的特色，如種子生產、種子生態等相關的內容也應在一定程度上加以凸顯。基于這一考慮，本課程選用的參考教材既包含了韓建國和毛培勝主編的《牧草種子學》[7]、師尚禮主編的《草類植物種子學》[9]，也包含了胡晉主編的《種子生物學》[10]以及張紅生和胡晉主編的《種子學》[11]等。此外，宋松泉主編的《種子生物學》[12]、Fenner 和Thompson 主編的《The Ecology of Seeds》[13]和Bewley主編的《Seeds, Physiology of Development, Germination and Dormancy》[14]等也作為學生進一步拓展學習的參考資料。

1.3 最新科研成果的推介與融合

教學內容的新體現在對陳舊落后知識的舍棄，對最新研究進展和科研成果的引入。國內主流的兩本草類植物種子學教材，都出版于2011 年，書中大部分知識都產生于幾十年前甚至更早。在科學研究發展極為迅速的今天，教材中有些知識點已得到更新甚至顛覆。如關于種子休眠的發生機理、激素調控假說方面的研究近年來已有許多重要突破，如參與調控種子休眠的激素除脫落酸(ABA)、赤霉素(GA)與細胞分裂素外，其他激素如生長素、乙烯、油菜素內酯、水楊酸、茉莉酸以及獨角金內酯也會直接或間接影響ABA 或者GA 通路調控種子的休眠和萌發[15]。隨著分子生物學的發展，近年來一系列與種子休眠相關的數量性狀位點、關鍵基因如DOG1 基因的發現，以及這些基因或位點參與調控ABA 信號通路以及GA 的生物合成，進而調控種子休眠的機制[16]。有關種子活力的測定方法以及種子劣變的生理和分子機制，近些年來也有一些突破性的進展等。

蘭州大學草類植物種子學教學團隊的老師們基于長期以來在種子學領域的研究工作，能夠及時將最新科研成果引入到教學中來，主要體現在每年對課件內容及時地更新；另一方面，依托蘭州大學草地農業生態系統國家重點實驗室與國家外專局111 引智基地等平臺，團隊也可以經常邀請一些國內外知名的專家前來開展學術交流和指導活動，有助于及時捕捉相關領域的最新進展。此外，通過研究性專題學習的形式，將相關領域的最新進展引入到課程教學中來。

2 教學過程要素

多樣性的教學方式和考核方法是激發學生學習興趣，提升學生參與性和積極性的重要途徑。與傳統的教學方式相比，研究性教學更強調學生的主體性，著重培養學生主動學習、獨立思考的習慣；教師通常只是在教學過程中起組織者、指導者、幫助者和促進者的作用。在草類植物種子學的教學過程中把課程教學分成了課堂講授(26 課時) (表1)、專題學習(4～6 課時)、翻轉課堂(2 課時)、名師講堂(2～4課時) 4 個部分，每個部分在教學目標、教學方式以及課時分配上有所不同。

2.1 課堂講授

課堂講授的主要目標在于通過對整個課程基礎知識的梳理和講解，使學生系統了解種子學主要的知識點及其聯系。草類植物種子學共有36 個講授課時，在教學內容優化的前提下，大致分為種子生物學基礎、種子生態學基礎以及種子學應用3 篇，一共安排26 個學時的課堂講授(表1)。其中種子生物學基礎包括種子形態與基本結構、種子化學組分以及種子形成與發育；種子生態學則包括種子休眠、種子萌發、種子壽命、種子活力；種子學應用包含種子生產、種子加工貯藏以及種子質量控制。在講授過程中，種子生物學基礎內容重點強調相關概念，適當引入概念的由來、研究思路以及最新的研究進展；種子生態學內容主要通過啟發提問的方式，引導學生結合已有的植物學和生態學知識去深入理解每一個知識點；種子學應用部分則密切聯系生產實踐，大到我國乃至全球種業的發展和現狀、國家宏觀政策調控，小到具體的種子生產田管理，甚至學生自身對農業生產的體驗等等，引導學生應用所學知識去思考和解決身邊問題。此外，作為一門課程，草類植物種子學各個篇章的知識點有著千絲萬縷的聯系，在講授過程中有機聯系之前課程的學習以及其他課程的知識點對于學生把握課程的系統性，多角度提出和解決問題能起到很好的啟示作用。

表 1 草類植物種子學課程內容與學時Table 1 Content and class hours for the Forage Seed Science course

2.2 專題學習

課堂講授是基礎，專題學習就是研究性教學的升華和點睛之筆。專題學習的目的在于讓學生在掌握課堂講授知識的基礎上，通過資料查詢、試驗驗證、小組頭腦風暴、論文撰寫等方式適當拓展和深化所學知識，旨在培養學生主動學習、提出問題、并應用所學知識以及其他多種手段來解決問題的能力。

這一過程的關鍵在于專題的選擇。盡管在實際的教學過程中，學生可能會提出各種各樣的問題，但并非所有的問題都適合作為專題學習的內容。譬如在完成“種子的形成發育和成熟”這一章的學習后，有學生就會問：“種子為什么到了發育后期要脫水”，“親緣關系太近也會產生不親和，那自花授粉植物親緣關系那么近，怎么沒出現不親和呢”。顯然，前一個問題有點大和泛，種子脫水特性的形成主要是長期進化形成的一個屬性，是植物對陸生環境的適應機制，具體到某個物種，則涉及到它的進化歷史、遺傳調控等等。而后一個問題則主要是由于對基礎知識點沒掌握所造成的，對于授粉形式不同的植物，其表現的不親和形式是不一樣的，也各具有不同的優劣。

因而，在草類植物種子學的教學實踐中，專題的選擇既要考慮問題的深度，也要考慮解決問題的可行性。基于此，我們對專題的選擇主要來自于3 個方面：1)上一個學年學生在課堂課后產生的問題，我們通過收集、整理、篩選在下一個學年引入供大家選擇；2)針對課程教學中的重點內容，由教學團隊成員討論擬定一部分專題；3)近5 年相關知識點在研究上的重大突破和熱點問題。

專題擬定后，在學期初發布到學習群和網絡平臺上，由學生根據自己的興趣自行選擇并報備給老師。專題學習分為以下幾個步驟：1)學生自主選擇專題并組隊，原則上每隊3～5 人；2)擬定研究方案與進度安排，小組討論并就相關問題與老師進行討論；3)進行相關數據的收集、分析、討論，并撰寫課程論文。課程論文的制作原則上要求每個同學必須組隊進行，明確每個同學在團隊中的職責和貢獻，每隊最多不超過5 人。

2.3 翻轉課堂

翻轉課堂的目的在于培養學生總結知識和表達知識的能力。學生通過對專題的研究性學習后，就研究背景、研究過程、研究內容以及研究所獲得的觀點或新知識給授課教師和其他同學做一個講解，并解答疑問。翻轉課堂以團隊的形式進行，課堂課件由團隊共同完成，講解可由團隊推選1 人來講解，也可以別的創新形式進行，所有團隊成員均可回答同學和老師的提問。每個團隊匯報不超過5 min，而后由授課教師團隊和同學質疑3 min。翻轉課堂一般集中在一周內統一進行，但也可以考慮在對應知識點的學習后進行。

2.4 名師講堂

名師講堂的設置主要是通過邀請國內外知名專家或課程組教師就草類植物種子學領域的熱點問題開展專題講座，以達到拓寬學生視野，激發學生對課程學習興趣的目的。名師講堂一般每個學期舉辦1～2 次。近幾年的教學實踐中，我們邀請了美國肯塔基大學的Jerry Baskin 和Carol Baskin 教授為學生介紹種子休眠領域的相關研究進展，在原有課堂學習的基礎上引入了種子休眠循環、母本環境效應、種子休眠的表觀遺傳調控等這一方向的研究熱點問題，拓展了學生對這一知識點的認識。此外，新西蘭林肯大學的Phil Rolston 博士也受邀為學生做了全球草種子生產領域的專題報告，內容涵蓋種子生產的新產品、新技術應用、種子生產所面臨的主要問題以及當前國際上主要草種子生產國質量控制體系等等，在一定程度上可以說讓學生重新認識了一遍種子生產，正所謂“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”。從課程教學改革的角度，網絡直播是邀請名師開展名師講堂的一個好途徑，經濟簡單。我們目前也正在積極準備和探索這一新的形式。

值得注意的是，名師講堂環節往往涉及到教學時間與專家來蘭時間的協調，我們的做法主要有三種：一是名師講堂只是作為課程教學的補充，因而在內容上相對要求比較寬松，專家選擇面較寬；二是名師講堂主要安排在下半學期，盡可能利用節假日補課的時間，調整余地相對較大；三是可以通過網絡直播的形式來開展。

3 教學考核

草類植物種子學課程的考核主要由4 個部分組成：

1)期末考試占總成績的50%。這部分內容主要考核學生對整個課程基礎知識與重點、難點的掌握情況，考試以閉卷形式進行。考試題型包括單選、多選、簡答、論述以及材料分析題。前3 種題型主要考核學生的基礎知識，后2 種題型則重在考查學生綜合運用整個知識體系分析問題與解決問題的能力。

2)隨堂測試占20%。在每一個知識模塊講授完畢后，將組織一次隨堂測試，主要是保證學生能在學習過程中做到溫故知新，對模塊內容有個總體的把握。整個課程共有3 次隨堂測試，學生可選擇其中的2 次作為隨堂測試成績。

3)專題學習課程論文占20%。整個草類植物種子學課程設置3 次研究性專題學習，每次研究性專題都要求以小組為單位至少提交課程論文1 次，提交課程論文超過1 次者，以得分高的1 次作為課程論文成績。

4)翻轉課堂占10%。翻轉課堂要求學生以小組形式就研究性專題進行匯報，并由指導教師和小組互評給出評分作為課堂演講得分。

4 教學隊伍與教學資源的建設

4.1 師資隊伍建設

教師的教學水平對于課程教學質量至關重要。在草類植物種子學課程教學團隊建設的過程中主要從兩方面著手：一方面，從教學內容平衡和專業性的角度考慮，注重引入現有團隊相對薄弱方向的師資，如近年來團隊先后引進了草種子生產與分子生物學方向的研究力量。目前教學團隊的4 名老師，3 人具有博士學位，1 人具有碩士學位，正高級職稱2 名，副高1 名，中級1 名。4 名教師均從事草類植物種子學的研究與實踐工作，研究方向涉及種子生理、種子生態、種子生產和種子質量檢驗等方向，基本涵蓋了草類植物種子學的各個方向，在業務水平上保證了研究性教學的順利開展。

另一方面，通過各類培訓、會議和學術交流活動，不斷提升教師教學水平。如團隊教師多次前往國外進行學術交流，參加國內外學術會議，學習和積累課程相關的知識和教學素材。近年來，也多次邀請國內外知名專家為本科生授課，是課程教學中名師講堂的重要支撐力量。

4.2 課程網絡配套資源建設

作為一門專業基礎課，草類植物種子學可供利用的網絡資源較少。目前學生可以在線獲取的視頻教學資源有中國農業大學毛培勝教授主講的慕課課程牧草種子學、南京農業大學洪德林教授主講的泛雅網絡課程種子學。此外，中國大學慕課課程里還有其他如林木種苗學、神奇的種子世界等網絡課程也部分涉及草類植物種子學的相關內容，但側重點差別較大。對于這些資料，一般建議學生可適當關注，汲取各家之長。

除視頻資源外，圍繞學習的深度與廣度，在超星學習平臺和課程教學的微信群里為學生進一步提供了其他類型的資料，主要包含4 個方面的內容：1)相關章節內容的研究進展，特別是一些近期發表的綜述性文章，以幫助拓寬學生對相關內容的認識和理解。2)種子學領域主要的研究機構、研究團隊的簡介與網絡鏈接。如國際種子檢驗協會、國際種子科學學會、國際草種子組織以及他們舉辦的一些主題性質的學術會議，幫助促進學生對種子學前沿知識的了解。3)種子相關的科普文章與文學作品。主要是用于激發學生對種子的熱愛和對種子學的興趣。4)作業庫。學生可通過做題等方式加深對相關知識點的理解。

4.3 師生溝通與聯系

研究性教學涉及面廣、信息量大，不僅需要教師與學生充分利用好上課時間，課后的充分溝通也十分必要。在教學過程中，主要通過以下途徑與學生進行溝通：1)除正常的教學過程外，課程設有單獨的答疑時間，一般在每周課后的兩個小時內，學生可與授課老師在教師休息室面對面討論學習中的疑問。2)學生有問題可通過電話、電子郵件、微信、QQ 等方式與老師進行交流和溝通；此外，每個班級都建立了相應的教學微信群，有問題也可以共同在群里進行討論。3)在教學過程中，教師也會通過詢問、調研等方式，了解學生對于課程教學方式、教學內容等的建議與意見，并針對學生提出的各種建議在授課方式方法上做出相應調整，從而增加相互理解，提高教學質量。

4.4 教學基礎設施

一個好的教學模式離不開必要的教學基礎設施，特別是在研究性專題的學習過程中，必要的硬件設施是前提。蘭州大學草地農業科技學院建設有農業農村部牧草與草坪草種子質量監督檢驗測試中心(蘭州)、甘肅省寒區旱區草類植物種質資源庫、草業科學國家級實驗教學中心等平臺。此外，在本科生所在的榆中校區，還建有榆中校區試驗站。在教學過程中，學生可通過參觀上述平臺，了解到種子檢驗的管理和技術流程，知道種質資源的保存設施與管理措施。學生在選擇研究性專題的時候，也可以充分利用這些平臺和實驗設施開展簡單的研究工作。

5 問題與建議

通過近幾年對草類植物種子學教學內容和教學模式的不斷探索和優化，研究性教學理念的引入，對于引導學生自主思考、提高學生綜合運用知識和解決問題能力的提升上確實發揮了重要作用。但同時值得注意的是，研究性教學不等同于研究，這一過程的重點不在于引導學生去發現和創造新的知識，而是基于這一模式引導學生初步認識知識產生的過程，嘗試應用所學知識去提出和解決問題。任何教學模式和教學方法，其最終的落腳點一定是實現教學目標。本科專業基礎課的教學目標仍然是讓學生最大程度的掌握基礎知識，研究性的教學模式是傳遞式教學的有益補充和提升，但并不能完全取代傳統的傳遞式教學。同樣，以學生為主體的學習方式也并不意味著把課堂交給學生。

在草類植物種子學的教學過程中發現，課程論文的寫作對于提高學生獲取資料、分析、思考以及組織材料，最后形成觀點的能力很有幫助，但過多的專題學習任務則有可能使這一過程流于形式，不僅起不到激發學生興趣的目的，反而加重負擔，導致學生疲于應付。因而，從班級的整體角度規劃3 次研究性專題教學活動，但對于每小組的課程論文提交任務最多不超過兩次。其次，系統的知識講授仍然是決定課堂教學效果的關鍵，講授過程中啟發式的提問以及加強與學生的互動交流在提升教學效果上的成效更為明顯。此外，研究性教學模式雖然具有一定的優越性，但同時這一教學模式對于教學資源的要求也相對較高，如教師自身的專業素養、實驗室的支撐條件等等。所以，因地制宜，因條件選擇適宜的教學模式更為重要。