“植物生理學”理論結合實踐的教學模式改革

肖繼坪　于虹漫　陳疏影

［摘 要］ “植物生理學”是高等農林院校植物生產類本科生的專業基礎課，教學涉及的專業多，授課對象的知識結構和學習特點不斷變化，且面臨學時少、新知識和新技術層出不窮的窘境。因此，從甄選教學內容、豐富教學題材，改進教學方法，學以致用。建立“植物生理學”開放課堂，科研反哺教學、指導學生參加創新創業大賽、增強科研創新意識等方面對“植物生理學”進行了教學改革與實踐。同時，“植物生理學”教學的研究對象選用本地的植物類型或地方品種并列舉它們與當地生態環境之間的關系，使教學內容既貼近生活實際又符合學校的辦學特色，既能提高學生的綜合素質與實踐能力，又可為培養創新型人才奠定基礎。

［關鍵詞］ 植物生理學；教學內容；教學方法；理論聯系實際；科研創新

［基金項目］ 2023年度云南農業大學課程思政教改項目“植物生理學課程思政教學體系構建與探索”（YNAUKCSZJG2023014）；2019年度國家一流專業建設“雙萬計劃”-生物技術“云南省一流專業及重點支持學科建設項目”（教高廳函〔2019〕46號）；2022年度云南農業大學校級一流本科課程“植物生理學”（2021YLKC147）

［作者簡介］ 肖繼坪（1982—），女，云南永勝人，博士，云南農業大學農學與生物技術學院副教授，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，云南農業大學農學與生物技術學院副教授（通信作者），主要從事植物生理生化教學與科學研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A［文章編號］ 1674-9324（2024）04-0051-04［收稿日期］ 2023-05-20

植物生理學是研究植物生命活動規律與環境關系的一門學科，其中物質與能量代謝、信息傳遞及由此表現出來的外觀形態建成之間的有機聯系是“植物生理學”課程的重點。首先，“植物生理學”是高等農林院校植物生產類專業本科生的專業基礎課和主干課，教學涉及的專業多，授課對象的知識結構和學習特點不斷變化。其次，“植物生理學”知識發展迅速，新的技術和研究層出不窮，實際教學課時卻不斷減少［1］。最后，教學大綱要求教學案例與學校的辦學特色相匹配。因此，符合上述教學特點及要求是“植物生理學”課程教學所面臨的問題。本文從甄選教學內容、改進教學方法、注重理論聯系實際、培養創新精神等方面對“植物生理學”的教學改革進行了探索與實踐。

一、甄選教學內容，豐富教學題材

“植物生理學”的教學內容大致可以分為細胞生理、代謝生理、植物生長發育生理和逆境生理等四個模塊。針對農林院校專業和生源特點，在學時緊、內容多的情況下，很難做到全本書的精講、細講。因此，教師主要精講章節的知識框架及重點和難點，實施過程中注意內容的系統性和完整性，構架好基礎理論與專業課的橋梁。在精講“植物生理學”課程的基本理論和重點知識的同時，適當反映學科前沿，內容上貫徹少而精的原則，在深度和廣度上注意專業的適用性。對于與前序課程有重復的內容，如“細胞生物學”中細胞、葉綠體的結構，“植物學”中花這一器官的形成與開花，“基礎生物化學”中的呼吸代謝途徑等進行泛講，而對呼吸作用的末端氧化酶系統以及呼吸作用在農產品儲藏中的應用等知識進行重點講解。對于教材中并列的內容，可選擇具有代表性的內容或最重要的部分進行講授，其余內容讓學生自學。如逆境生理各論，植物的五大類激素及生長調節劑的知識框架基本是一致的。教師可選擇1～2類，如逆境生理各論中的抗旱性、抗寒性；植物激素中促生長的生長素和抑生長的乙烯，從發現歷程、化學本質、合成路徑及部位、存在狀態、運輸特點、生理效應及作用機理等方面進行詳細講解，其余內容讓學生按此方式自學［2］。

通過插入精美的圖片、動畫和視頻等形式制作生動形象的多媒體課件，增加教學內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、植物細胞信號轉導和激素作用機制等抽象難懂的知識輕松、淺顯地表達出來。通過清晰直觀的展示，既可以幫助學生化繁為簡地理解和掌握所學知識，突破教學的重點和難點，還能加深學生的記憶，克服畏難情緒，為后續高難度的階梯式學習夯實基礎［3-4］。

二、優化教學方法

為了提高學生的學習興趣，根據不同的教學內容，選取行之有效的教學方法，如啟發引導教學法、“假說”法、問題驅動和討論式教學法等。

1.重點和難點的突破，可采用啟發引導教學法。例如，光合作用中的能量轉化可采用啟發引導教學法，讓學生想象光合鏈上的多個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準氧化還原電位決定的；光能激發產生的電子（小球）在樓梯上滾動，根據運動規律，小球只能從高向低滾動，最終到達樓梯的末端。通過啟發引導教學法使教學內容由抽象變為具體，化難為易［5］。

2.有爭議的內容，運用“假說”教學法開展教學活動，培養學生的創新思維。在植物科研進展的快速推動下，對經典的“植物生理學”知識，如K+轉運結構中的通道和泵的模型、氣孔運動機理、同化物運輸的機理、光合作用的機理、生長素的生物合成及作用機理、春化作用和光周期誘導開花機理以及衰老脫落和逆境傷害機理等［4］，從新視角提出了新的認識。因此，合理運用“假說”，講解“假說”存在的問題及合理性，并告訴學生任何一種學說都是要經過多方證實、不斷檢驗和完善的。鼓勵學生在掌握基礎知識的基礎上，引導學生對“假說”發表自己的觀點，大膽懷疑、小心求證，培養學生的創新思維能力。

3.新知識點的提出，可采用問題驅動法和討論式教學法。針對每個知識點設置具體的問題，鼓勵學生查閱資料，勇于表達自己的觀點，肯定學生的創新思維，挖掘其科研潛能。如“海兔和海底蝸牛為什么能進行光合作用”［6］“蓮子心為什么是綠色的”“獨腳金內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以及對人體是否有害”“頂端優勢在農業上的應用有哪些”“絲瓜果實苦的原因是什么”等。通過問題驅動法及討論教學法激發了學生探究科學問題的熱情，引導學生自主思考，培養勇于探索、敢于挑戰經典和權威的務實精神及發掘新理論的潛能。

4.課程思政則通過教師授課潛移默化地滲透于心。一是將“課程即思政”理念融入新農科建設，打造學農愛農的“大思政”育人格局。二是引入名人軼事，擴展知識，弘揚吃苦耐勞的精神和進行愛國主義教育。“新農人”搞科研既要揮得動鋤頭，也要坐得了“冷板凳”。如我國科學家湯佩松［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；國外科學家卡爾文團隊十年磨一劍終于摸索出C3循環每一個反應步驟的孜孜不倦的科研精神。三是挖掘專業知識中所蘊含的人生哲理，樹立正確的“三觀”。如從細胞器的相互聯系理解人類社會的合作，從內聚力學說理解人類社會合作的重要性，從礦質營養的再分配特點理解中華民族的孝道，從植物與逆境到人的挫折教育、生命狀態與人生規律的把握。春華秋實，一年之計在于春，一日之計在于晨。人和植物都需要潛心汲取養分，奮力成長，從而使生動的思想政治理論課開到田間地頭，開進植物世界。

三、實地取材，學以致用，校企合作建立“植物生理學”開放課堂

“植物生理學”源于人類對農林生產實踐的探索和總結，可用于指導其生產實踐。首先，可以實地取材，在日常生活中融入“植物生理學”知識，創設“植物生理學”開放課堂。如讓學生運用植物生理學知識解釋和解密日常生活中花果顏色隨成熟和季節的變化；春桃夏荷秋菊冬梅，花之美也是“四時之美”，季節變化催生花之造化；油菜“花而不實”，棉花“蕾而不鈴”；跳舞草“聞聲起舞”；果樹的大小年；“麥熟一響，枝葉枯黃”；等等現象，既加深了感性認識又增加了學習的樂趣和積極性。其次，教師講授基礎理論知識的同時聯系生產實際，有針對性地帶領學生到試驗地和農場等地方進行探究性教學實踐。如在講述干旱、澇害和病害的形態指標及礦質營養的缺素癥狀時可把學生帶到田間，結合生產實踐進行講解，不僅給學生帶來直觀的認識，也能使其明白“午不澆園”的道理，還能指導農民合理灌水和施藥施肥［8］。最后，校企合作，引導就業創業。如茶學專業的學生會到云南的普洱茶廠參觀實習，明白制茶工藝中“綠茶殺青，紅茶發酵”的原理；生物技術專業的學生會到云南英茂現代農業有限公司參觀鮮花和中藥材的組織培養、溫室培育以及鮮切花的保鮮，切身體會植物組織培養技術和植物生長調節劑的使用帶來的經濟價值，增強學生的學習主動性和創新創業意識，同時增強校企合作，增加就業的機會。

四、科研反哺教學，指導創新大賽，增強科研創新意識

云南地處低緯度高海拔地區，且素有“植物王國”之美譽。隨著海拔的升高，光照、UV-B輻射強度、溫度和濕度等因素也在隨之變化，繼而影響到植物的生長發育、物質代謝、結構和功能等方面。植物的生長具有可塑性，在這種復雜環境中生存的植物，經過長期的自然選擇和適應，不斷與環境因子相互協調，形成了一套能夠抵御外界環境脅迫的特殊機制，主要表現在植物的形態特征、生理生化、營養分配和基因表達等方面。由于筆者的研究方向之一為不同環境因子對馬鈴薯等薯類作物生長發育和次生代謝物質的積累的影響，因此，圍繞此方向鼓勵學生參加“互聯網+”大學生創新創業大賽，“挑戰杯”中國大學生創業計劃競賽等創新創業訓練計劃項目，其中“不同UV-B輻射對彩色馬鈴薯相關生理生化特性影響”和“馬鈴薯StAN1基因響應低溫調控花色苷合成的表達模式研究”立項為云南省省級2022年大學生創新創業訓練計劃項目。通過指導學生參加創新創業大賽，使學生學會從“植物生理學”的理論知識出發，通過合理地實驗設計和實踐，層層分析、環環相扣、嚴密分析，或撰寫論文發表，或最終解釋及解決生產實際與生活中的現象，提高了學生動手和解決問題的能力［9］。此外，“植物生理學”教學的研究對象選用本地的植物類型或地方品種并列舉它們與當地生態環境之間的關系，使教學內容和學校的辦學特色相得益彰［10］。

通過對“植物生理學”課程改革的探索與實踐，使課程結合學校所處生態環境，在精選教學內容和研究對象的基礎上，理論聯系當地的生產實際，建立“植物生理學”開放課堂，運用合理的教學手段和方法，使課堂生動有趣且具有一定的實用性和學術性。越來越多的學生對“植物生理學”課程表現出濃厚的學習興趣，他們積極參加課程組教師的相關科研課題，并在教師的指導下，申報大學生創新創業訓練計劃項目，或撰寫論文發表，或解決生產實際中的問題。通過這一過程的鍛煉，學生不僅加深和鞏固了基礎理論知識，還全面提升了綜合素質與實踐能力，為創新型人才的培養奠定了基礎。

參考文獻

［1］王云生，高麗萍，蔡永萍，等.學分制下《植物生理學》教學中存在的問題及對策［J］.安徽農業科學，2009，37（12）：5804-5805.

［2］孫歆，楊世民，文濤.基于對分課堂理念的植物生理學課程設計［J］.生物學雜志，2020，37（5）：117-119.

［3］田建霞.多媒體技術在植物生理學教學中的價值與應用［J］.農村經濟與科技，2020，31（10）：387-388.

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［8］張淑英，林海榮.關于農學專業植物生理學教學改革的幾點想法［J］.科技資訊，2017，15（24）：154-155.

［9］李玲，楊杰，袁華玲，等.新形勢下植物生理學教學方法探索［J］.安徽農業科學，2014，42（20）：6881-6882.

［10］王鳳茹，路文靜，韓建民.“植物生理學”教學改革與實踐［J］.河北農業大學學報（農林教育版），2017，19（4）：74-78.

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