以大學生創新能力培養為導向的中藥生理生態學教學改革探索

呂小旭，關鑒茹，趙小榮

作者單位：甘肅醫學院，甘肅 平涼744000

中藥資源是中醫治病、中藥制藥的物質基礎，中藥資源的開發利用制約著中醫藥產業的發展，中藥材人工種植作為中醫藥產業發展的主要領域，生態種植已成為其主要模式［1-4］。中藥生態農業［5］快速發展，迫切需要相關專業人員能夠具有扎實的理論基礎，卓越的創新能力，豐富的創新思維，扎實的科學研究素質。甘肅醫學院開設的中藥生理生態學為中藥學專業的核心課程，是一門借鑒植物生理生態學研究方法和思路，研究和闡明藥用植物生命過程與生態環境相互作用關系的學科，遵循中醫藥思維方式研究中藥材品質與生理生態因子的關系，闡明不同生理周期、不同生態環境下中藥品質不均一的機制［6-7］，為中藥材優質、穩產、高產提供理論依據，課程特點決定了中藥生理生態學是中藥生態農業理論與技術的源泉。

當前中藥學人才培養過程中，創新教學理念不夠，教學環節重結論輕過程；科研創新不夠，創新性實驗課題設置偏少，大學生“會做”“敢想”“能創新”的能力不足。因此，我校中藥生理生態學教學團隊將大學生創新教育培養理念融入課程教學中，進行教學改革探索，提升大學生創新能力，秉承守正創新理念，培養符合中藥生態農業發展需求的專業人才。

1 中藥生理生態學課程作為創新教育改革課程的優勢

1.1 交叉型學科，理論融合創新中藥生理生態學是在研究和闡明藥用植物生命活動規律與環境互作的基礎上，重點探討藥用植物次生代謝產物及代謝過程與特定生態環境的互作關系，為高效生產優質藥物成分提供理論基礎。課程教學中融合產生了一些新理論，如“擬境栽培”“逆境效應”“中藥材生態種植模式”和“道地種植”等。同時，中藥材獨特的生物學、中藥學及商品學特性也要求建立和完善其獨特的生態農業理論及配套技術，作為交叉學科，理論融合創新能夠有助于培養學生創新思維能力，提升學生科研創新能力。

1.2 實驗型學科，實驗探究理論中藥生理生態學的理論基礎均來自大量試驗，試驗結論支撐著學科發展。藥用植物生長和光能利用、藥用植物體內物質和能量轉變、藥用植物生長發育、藥用植物和環境之間關系等教學內容中都有大量經典實驗介紹，通過經典實驗分析，培養學生的實驗設計和分析能力。同時，藥用植物次生代謝產物的代謝特點、積累特點和影響因素等均由當前的科學研究結論得出，因而理論教學與實驗設計分析密不可分，能夠很好培養學生創新能力。

1.3 實踐型學科，實踐反饋教學中藥生理生態學教學過程包括理論、實驗和野外生態調查，具有信息量大、理論性與實踐性并重等特點。課程體系中有較多實踐性強的內容，如藥用植物有效成分產生、部位及利用方式、礦質代謝、光合作用、植物體內有機物質運輸、次生代謝物與生態因子關系等內容，以及涉及中藥材生態種植等實踐內容。需要學生結合實際情況，主動實踐來理解課程理論，同時實踐過程中又能提高學生對中藥材種植產業、中藥有效成分提取技術、中藥材開發產業等中藥學應用領域的理解，進而在實驗設計中開闊思路。

1.4 科研型學科，科研促進教學現階段，中藥學領域的科學研究熱點主要集中在藥用植物生理生態方面，與之相關的科學研究、產品開發和生產都需要中藥生理生態理論為支撐。中藥學專業教師的基金、項目和課題大部分均與中藥生理生態相關，學生通過參與科學研究，可以加深對理論知識的理解，也可以根據自己的興趣愛好，在專業教師的指導下開展科學研究，在實驗過程中利用所學理論知識解釋實驗現象，分析實驗結果，使理論知識與實踐相銜接。

2 基于創新理念的教學改革思路

2.1 強化“理論、實踐與科研三位一體”的教學理念教師在研中教，學生在研中學，參與式的教與學提高師生科研積極性，再以研促教，提升教學質量和教學水平。在教學中除了讓學生更好掌握中藥生理生態學理論知識，提升實驗技能以外，怎樣培養與訓練學生，提高學生分析問題、解決問題的能力，以及提升學生的科研素養等是教師在執教中主要考慮的問題，因而要求教師教學過程中要注重理論、實踐與科研的關系，注重“三位一體”的教學理念。

2.2 實施開放性實驗教學策略進行“開放性”實驗改革，指導學生進行一個完整的科研過程，從文獻查閱到設計并完成實驗，使學生創新能力及綜合素質得到較大提高。在實驗項目的設置中，將創新和實踐性內容引入學生本科教學中，引導學生將實驗室作為培養創新精神的基地，激發學生的實驗設計、動手操作和團結協作能力，將被動學習轉化為主動學習。課程實驗不再拘泥于僅有的學時，通過開放實驗室制度，確保學生從頭到尾完成一個科學小探索，同時在實踐中培養良好的習慣，獨立發現可利用的資源以解決潛在問題，提升未來工作的崗位勝任力和執行力。

2.3 綜合各種教學模式促進學生主動探究學習改變傳統以教師為中心的教學模式，不局限于某一種教學模式，可根據教學目標靈活使用教學方法。注重采用OBE［8］、CDIO［9］、PBL［10］和“翻轉課堂［11］”等教學模式，以問題為導向，引導學生完成思考、設計、操作、總結和分析的科學思維訓練，通過生生研討、學生主講、師生互動和學生反思等模式，充分發揮學生的主體地位，調動學生的學習熱情，讓學生形成主動探究的思維習慣。

2.4 拓展課堂外教學活動服務學生創新訓練在教學過程中，除注重課堂教學和實驗教學外，要注重拓展第二課堂等形式多樣的教學活動，教師要做好從開課后到學生畢業前全程跟蹤指導。專業教師要積極組織學生參加各類學科比賽，以賽促教，以賽促學，培養學生的創新能力，學科帶頭人要積極協調各方資源，抓好課外實踐活動，比如指導學生成立學術性社團，定期召開學生科研小組組會，組織院系舉辦學術月活動，讓學生全方位參與到創新能力提升活動中來。

3 提升大學生創新能力培養的教學改革實踐

3.1 將科研貫穿于教學全過程，培養學生創新思維在教學過程中，用前沿知識吸引學生，用科研課題訓練學生，用教師科研帶動學生，將教學與科研實踐相結合提高學生理論與實踐創新綜合能力。

3.1.1注重科研成果進課堂 中藥生理生態學教學團隊教師要積極申報與教學內容相關的科研課題，為學生提供科研平臺和科研機會，培養大學生創新創業能力。同時，要將科研成果轉化為教學資源，將學科前沿知識帶進課堂，讓學生體會到課程的實踐性以及科學研究魅力，學會用科學思維來思考解決教學內容中的問題。

3.1.2設計科研訓練進課程 課程開始前，給學生布置小課題備選題目，課程開始后，結合教學環節，穿插安排科研訓練指導。確定小課題后，讓學生從查閱文獻-寫小綜述-選題-設計實驗-完成實驗操作-整理數據資料-撰寫論文全過程進行完整的科研能力訓練。同時，將綜述性小論文作為一次平時考核計入總評成績，注重學習成績的過程性評價。

3.1.3鼓勵學生進入教師課題組 鼓勵學生參加教師科研項目全過程，教師引導學生積極探索，學生通過全方位參與，既提高了實驗創新能力，增加了中藥生理生態學的教學深度，又有利于學生拓寬科研思路，提高知識綜合運用和開發創新能力，為畢業論文選題、實驗開展和論文撰寫奠定基礎。

3.2 優化和整合教學資源，培養學生文獻檢索閱讀能力

3.2.1以參考書和網絡資料代替教材 加強開放式資源的利用，即突破教師、教材等限制，將教學地點延伸至實驗室、自然界等教室之外的地方。比如，在講到“植物的光合作用”時，將課堂搬到室外，首先讓學生根據藥用植物學相關內容分小組講解葉片的基本構造和葉綠素組成，進而引申出葉色是如何隨環境而變化、光系統的組成成分等。學生通過對自然界中不同葉片的認識，加深了對基礎知識的理解和掌握，達到融會貫通、舉一反三的目的。此外，解決科學問題所需的理論知識一般也會超出教材和教學大綱，因此在授課過程中應積極引導學生有效利用圖書館、數據庫以及網絡等資源，從中發掘解決問題的知識。

3.2.2以學科前沿研討課訓練文獻檢索閱讀 教師布置有關中藥生理生態學學科前沿的學習內容，學生課外時間通過中文和外文數據庫查閱、收集相關資料并制作成PPT，在課堂上進行講解和匯報，并與教師和同學進行討論。有目的地訓練學生的資料收集和文獻檢索能力，幫助學生在科學研究中準確把握研究方向。組織學科前沿研討課，讓學生在探討中相互學習文獻查找方法和閱讀文獻的技巧。通過訓練支撐了學生在學科競賽、大學生創新創業項目的選題等環節中文獻資料的搜集和檢索。

3.3 強調能力培養，注重科學問題的提出和解決在每一章節中，設定若干個主題或關鍵詞讓學生去各個數據庫查找相關文獻，通過小組項目作業和課堂報告鍛煉學生，同時也加強了學生的團隊協作精神和邏輯思維能力。在這一過程中，通過教師引導，可以提升學生研究命題設置的前瞻性、理論價值和實踐價值，從而提高師生互動的深度。比如，在講授“脅迫生理”時，引導學生如何選擇合適的科學命題：甘肅省定西市為我國著名的藥材道地產區，但其生態環境較為惡劣，如何理解生態環境與藥材品質的關系？提出藥用植物是否具有“順境出產量，逆境出品質”的特點，深刻理解中藥材品質形成的“逆境效應”這一主要理論。學生通過查閱相關文獻，結合家鄉實際情況，以及在開放實驗室設置相關實驗，能夠初步驗證這一理論。

3.4 依托開放性實驗室開設探究創新性實驗創新性實驗教學具有探索性質，有助于培養學生的科研能力和創新能力，在課程中向學生布置選題范圍或者學生提出選題后，以小組為單位自主查閱文獻、設計實驗方案，通過PPT 形式公開答辯，經課堂討論通過之后，將課題付諸實施。在實驗過程中，各小組成員參與課題選擇、方案設計、共同面對實驗的成功與失敗。教師起到加強引導、幫助解決疑難問題的作用，實驗過程、結果及分析作為課程論文形式提交。持續時間較長而且內容較為復雜的實驗過程，能使學生充分發揮主觀能動性和創造力，培養了獨立進行科學研究的能力，也培養了團結協作的科研精神，提升了學生的創新能力。

3.5 第二課堂教學模式與課程教學相結合，促進創新教育

3.5.1以三下鄉、鄉村振興研學等暑期社會實踐活動豐富學生創新源泉 甘肅省作為中藥材種植大省，大部分鄉村都有中藥材種植基地，專業技術人員的不足，使得藥農在中藥材種植過程中出現了各類急需解決的問題，比如連作障礙、品質退化、不當引種、生長過緩、農藥殘留、加工儲藏等問題，以及藥食同源產品加工技術的落伍，使得中醫藥康養產業發展受限。與此同時，學生在校內無法了解這些生產過程中實際問題，為了讓學生能夠有問題去思考，去解決，開課前老師會提前布置相關題材的暑期調研主題，讓學生通過社會實踐活動走進鄉村，發現問題；課程結束后的假期，老師會要求學生再次深入鄉村，利用所學知識驗證是否能夠解決生產過程中的問題，在驗證過程中學生又會發現新的問題，激發了學生繼續探索的興趣，為后續專業課學習和畢業論文的選題提供了豐富的素材。

3.5.2以線上學術講座、網絡共享課引導學生關注學科前沿進展 隨著網絡的普及化，新媒體技術的快速發展，行業中學術講座大部分均在線開放，各大知名院校精品課程已通過網絡共享課的形式向社會開放，嗶哩嗶哩、抖音、快手等短視頻平臺也有一些新技術新方法的宣講。課堂上教師通過組織學科前沿熱點探討，促使學生主動使用以上網絡資源不斷提升自己，任課教師進行積極引導，能夠讓學生主動形成關注學科前沿進展的各類信息，形成不斷學習，不斷思考的思維模式，促使了學生創新能力的可持續提升。

3.5.3以創新創業訓練項目和學科競賽培養學生創新能力 學生通過實驗課程掌握科學研究的基本方法和流程后，指導學生申報大學生創新創業訓練項目，學生從文獻查閱、實驗操作和儀器使用、實驗設計，到細致觀察、數據整理、統計、總結，到論文撰寫、修改、投稿、發表，以及參加創新性實驗大賽，各個科研環節都得到了很好訓練，培養了學生嚴謹的科學素養、實事求是的工作作風，提高綜合素質。學科競賽高于教學內容，項目內容拓展了傳統中藥生理生態學的研究領域，使得學科競賽越來越接近學科前沿、實踐案例，通過學科競賽，實現了對學生系統化的創新訓練，培養學生的團隊合作意識、創新意識和創新能力。

3.6 多元化的考核方式引導學生創新思維模式的形成

3.6.1注重過程性考核 綜合性的教學方式要求考核也與之相匹配，課程總評成績中，注重過程性和能力性考核，降低期末考試比例，其中學科項目競賽參與度占5%，小論文占5%，課堂研討占15%，調研報告及解決方案占10%，實驗設計、操作和分析討論占20%，期末考試成績只占45%，改變課程考核只有終結性考試的弊端。

3.6.2突出能力型考題 將以識記為主的題型如名詞解釋、填空題、選擇題等減少題量和分值，增加考查綜合能力的題型題量，著重考查學生發現、分析和解決問題的能力，具體新增能力型考題如表1。

3.6.3強化全方位實驗評價 將實驗考核貫穿于每次實驗的全過程，將實驗小組的實驗項目設計、實驗用品準備、實驗操作過程、實驗結果分析討論全部納入考核內容。尤其實驗開始前，通過提問小組成員對實驗設計的理解，考查實驗設計能力和團隊合作情況，注意學生實驗材料和儀器的選擇，判斷學生前沿文獻閱讀狀況，通過以考代授的方式，提前讓學生掌握小課題的研究模式，培養學生的創新創業思維習慣。

表1 增加的考試題類型及其考核能力目標

4 教學改革成效

中藥生理生態學教學改革，是以課程改革為契機，提升了中藥學專業學生的創新能力，提高了人才培養質量。

4.1 學習興趣提高通過科研小探索，調動了學生的好奇心和求知欲，激發了學生自主學習、創新學習的積極性。通過開放性實驗設計，學生愛上實驗課，能積極主動查閱文獻，對自己感興趣的問題進行探索；學生課堂上能結合自己家鄉藥材種植問題進行討論，極大地調動了學生的學習熱情和專業認同感；學生課程學習過程中，都能積極主動加入教師的科研項目，中藥學專業每年級90人中都約有40人參與，一改滿足于課堂學習的狀態。

4.2 創新能力提升學生在參與教師科研項目，課堂科研訓練后，能積極申報校、省和國家級大學生創新創業項目，并在教師的指導下順利結題。利用大創項目，積極參加全國大學生生命科學競賽、互聯網+大學生創新創業大賽等比賽，并取得較好的成績（表2）。

表2 與課程改革相關的大學生創新創業訓練項目及學科競賽一覽表（部分）

4.3 畢業論文質量提升學生通過參加創新訓練，科研思維能力得到提升，畢業論文多選取大創項目或者教師科研項目的子課題，實驗及調查類選題占比均超過70%，完成質量較高，畢業論文答辯過程中受到評委的好評，部分學生的畢業論文經教師指導后，以期刊論文的形式公開發表。

4.4 研究生報考錄取率高學生通過參與科研項目和完成大創項目，對科研的內容、形式、過程等有了初步認知，提高了學生對科研的興趣。同時，學生對部分課題的相關研究方向還想深入探索，因此積極參加研究生入學考試，我校中藥學專業學生考研錄取率連續多年位居全校第一，課程驅動下的專業建設初見成效。

4.5 人才培養質量提高通過教學改革，加強了實踐教學，注重學生創新精神和實踐能力的培養，將實驗教學與科研課題相結合，使學生能積極參與科學研究和創新活動，提高了學生創新能力，提升中藥學專業學生的教學質量，促進學生全面成長成才，使得學生能夠勝任當前中藥學產業蓬勃發展對中藥學人才創新能力的要求。

5 教學改革反思

創新能力培養的教學改革，離不開師生互動，尤其問題的提出、分析、解決等實驗過程；教學過程不能僅停留在課程教學中，要體現三全育人理念，注重溝通交流、思想碰撞等師生互動方式，充分發揮教師言傳身教的作用，提高了育人成效。但以課程的教學改革這一點推動大學生創新能力的提升，還略顯單薄，需要通過一門課程的教學改革，形成符合學生實際情況的育人策略，在其他專業課的教學中推廣應用，多門課程形成合力來共同推動大學生創新能力的培養［12］。