地方本科院校植物生理學課程模塊化教學路徑探索

摘要 為培養設施植物生產類專業技術科研、設計與建造等專業人才，本文對地方本科院校植物生理學課程模塊化教學路徑進行探索。對該課程教學現狀進行分析，將教學內容劃分為5個模塊，對模塊化教學思路進行設計。并從教學目標重塑、內容模塊劃分和模塊化教學設計及應用3個方面對其具體實施路徑進行分析。實踐結果表明，該教學方式有效激發了學生的學習興趣，提升了其對理論知識的實際應用能力，提高了教學效果，為推動該課程教學質量及學生培養質量提升提供參考。

關鍵詞 植物生理學；設施植物生產；設施農業與工程；植物生命活動

中圖分類號 G642.0；S6-3 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2024）19-0115-04

DOI號 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2024.19.024

Exploration of modular teaching path for Plant Physiology course in local undergraduate colleges

ZHANG Panpan WANG Tao WANG Fugang LUO Yan XU Weizhou

（College of Life Sciences，Yulin University， Yulin 719000， China）

Abstract In order to cultivate professionals in technical research， design， and construction related to facility plant production， the modular teaching path of Plant Physiology course in local undergraduate colleges was explored. The current teaching situation of this course was analyzed， the teaching content was divided into 5 modules， and a modular teaching approach was designed. And the specific implementation path were analyzed from three aspects： reshaping teaching objectives， dividing content modules， designing modular teaching， and applying it. The practical results had shown that this teaching method effectively stimulates students’ interest in learning， enhanced their practical application ability of theoretical knowledge， improved teaching effectiveness， and provided references for promoting enhance the quality of teaching and student training in this course.

Keywords Plant Physiology; facility plant production; facility agriculture and engineering; plant life activities

植物生理學是設施農業科學與工程專業的一門基礎學科，現有課程體系強調基礎知識體系的系統性和完整性。肖繼坪等[1]研究認為，該課程為以植物為研究對象的教學提供必不可少的基礎理論知識，且具有較強的實踐性。王小菁[2]總結該課程的主要教學內容，包括水分和礦質營養、光合作用、呼吸作用、同化物的運輸、次級代謝產物、細胞信號轉導、植物生長物質、生長生理、生殖生理、成熟和衰老生理及抗性生理等。王文君等[3]和向澤等[4]對模塊化教學進行探索，認為該模式是一種專注于探究、推動學生能力和素養提升的教學方式，重視將實踐和應用貫穿于課程教學的整個過程，從而實現學生技能、實踐能力的提高。范婷婷[5]、孫勇等[6]研究認為，模塊化教學通過建立專題模塊，強調學生的主體地位，重視對學生創新能力的培養，有利于學生逐步建立知識結構框架，有效調動其學習興趣，激發學習動力，為應用型人才培養提供動力。因此，本文對植物生理學課程進行模塊化教學路徑探索，通過分析植物生理學教學現狀，以模塊化教學設計思路為前提，提出了課程目標的重塑、課程教學內容的模塊化以及課程教學設計模塊化等措施。

1 植物生理學課程教學現狀分析

教學實踐中，該課程存在一些需要進一步提升的環節。首先，教學目標需要重新定位。課堂教學較為側重理論知識，而對學生能力的培養力度有待進一步加大，需要進一步將知識與能力、過程與方法、情感態度與理念相統一。其次，教學內容需要重新構建。不同學生的前期學習背景不同，不同高校的課程體系存在差異，加之課程教學時數有所縮減，使得教學內容有待進一步構建。最后，教學設計及方法有待進一步優化。在該課程授課過程中，可能較為偏重對基礎理論知識的闡述，而有關生產實踐應用的內容有待進一步補充；且以大宗農作物為主要教學對象，部分專業學生對此的接受度有待進一步提升。李忠光等[7]研究認為，該課程亟待進一步更新以學生為中心的教學理念，且教學方法有待進一步優化，以進一步提升學生的學習興趣，激發其學習主動性，提高教學質量。

2 植物生理學課程模塊化教學設計思路分析

王棚濤等[8]研究認為，該課程教學不僅要講授基礎知識，更需要拓展和延伸前沿領域，同時重視學科交叉；通過教學手段的改革，幫助學生理解相關概念及生物學過程，激發學習興趣，提高教學效果，引導學生了解自己感興趣領域的研究進展，追蹤前沿知識。該課程模塊化教學設計思路如下。首先，對相關專業畢業生就業情況進行調查分析，確定學生需要具備的相關能力和理念等；其次，將所需具備能力分解為能力要素，進一步確定各能力要素對應的課程教學知識點；再次，將知識點整合為不同的教學模塊，便于學生有效掌握知識點和相應的技術能力；最后，對學生階段性學習成效進行評估，教師及時進行教學反思，并根據教學效果適時調整教學策略。通過模塊化實踐教學，提升學生自主學習能力和創新能力，幫助其快速適應不同的就業方向，提高就業率。

3 植物生理學課程模塊化教學設計與實施

3.1 教學目標重塑

在應用型人才培養過程中，能力目標、情感目標與知識目標同等重要。劉鍇棟等[9]制定合理的教學目標，基于模塊化教學設計的思路，將該課程教學目標劃分為知識目標、能力目標和情感目標，如圖1所示。

3.2 內容模塊劃分

結合課程大綱和教學設計，對于課程教學內容進行規劃和組織，實現模塊化的功能性和高效性。該課程教學內容包括基礎知識、植物水分和礦質營養、物質代謝和能量轉換、植物信號轉導以及植物的生長發育5個模塊。王小菁[2]研究認為，每個模塊均是相對獨立的知識單元，具有特定的教學目標和教學內容，以及課程內容模塊、學習目標及案例分析與討論。

3.2.1 基礎知識 （1）子模塊劃分?；A知識可進一步劃分為緒論、植物細胞生理。（2）確定學習目標。一是知識目標，包括植物生理學的概念、主要研究的內容及發展歷史；高等植物細胞的特點與主要結構；生物膜的化學組成、結構和主要功能。二是能力目標，包括能夠獨立進行植物組織切片制作，熟練操作光學顯微鏡。（3）案例分析及討論。結合專業特點，分析該課程與學生所在專業的內在聯系。

3.2.2 植物水分和礦質營養 （1）子模塊劃分。植物水分和礦質營養可進一步劃分為植物的水分代謝、植物的礦質營養。（2）確定學習目標。一是知識目標，包括水勢定義、植物細胞水勢的組成及植物細胞和根系吸水的方式；合理灌溉的生理基礎；植物必需礦質元素的定義、種類及確定標準和方法；植物細胞和根系對礦質元素的吸收方式；礦質元素在植物體內的運輸與分配；合理施肥的生理基礎。二是能力目標，包括養成良好的節約用水意識；掌握肥料“3414”試驗設計方法，并能對農業實際生產中的施肥予以指導，達到合理施肥的目的。（3）案例分析及討論。如陜北地區旱作農業發展措施，綠色增產增效技術模式的主要措施等。

3.2.3 物質代謝和能量轉換 （1）子模塊劃分。物質代謝和能量轉換可進一步劃分為植物的光合作用、植物的呼吸作用以及同化物的運輸與分配。（2）確定學習目標。一是知識目標，包括光合作用概念、意義及反應階段，葉綠體基本結構；光合色素的種類、結構和性質；呼吸作用的概念及其生理意義；糖酵解等呼吸代謝生化途徑的基本過程；呼吸鏈的概念、組成、電子傳遞多條途徑和末端氧化系統的多樣性；影響呼吸作用的因素，作物采后生理特點；同化物分配規律。二是能力目標，包括提出增強植物光能利用率的有效措施；熟練操作葉綠素儀，獨立采用浸提法進行植物葉片葉綠素含量的測定；對生活中的種子和果蔬進行適當的保存與保鮮。（3）案例分析及討論。設施農業植物生產中，從光合、呼吸和同化物分配方面，分析提高植物產量的途徑。

3.2.4 植物的信號轉導 （1）子模塊劃分。植物的信號轉導可進一步劃分為植物生長物質、植物的抗性生理。（2）確定學習目標。一是知識目標，包括植物生長物質的概念和研究方法；六大類植物激素的發現和種類，分布和代謝以及作用機理；六大類植物激素的生理效應；植物激素間的相互關系以及植物生長調節劑在生產上的應用；應用植物生長調節劑的注意事項與方法；植物在逆境下的形態變化與代謝特點；抗逆生理與農業生產的關系；提高作物抗逆性的途徑。二是能力目標，包括掌握浸種、拌種和噴施等應用植物生長調節劑的方法；區別植物生長調節劑的種類，并能夠獨立進行植物生長調節劑的噴施。（3）案例分析及討論。如討論如何看待植物生長調節劑是一把“雙刃劍”，某地區小麥穗部發芽現象出現的原因和預防措施。

3.2.5 植物的生長發育 （1）子模塊劃分。植物的生長發育可進一步劃分為植物的生長生理、植物的生殖生理以及植物的成熟和衰老生理。（2）確定學習目標。一是知識目標，包括生長、分化和發育及程序性細胞死亡的概念；植物組織培養的原理、特點、方法及應用；種子萌發的過程及生理特點和影響種子萌發的外界條件；生殖和衰老的生理生化變化過程及其影響因素；花器官發育和性別表現；種子和果實在發育、成熟和衰老中的生理生化變化。二是能力目標，包括運用植物生長的3種相關性及生長的周期性分析實際生產問題；春化作用和光周期理論在農業生產上的應用；調控植物衰老的方法。（3）案例分析及討論。用章節所學知識解釋“根深葉茂”；在植物育種過程中，了解光溫敏不育材料的重要性及其創制。

3.3 模塊化教學設計及應用

該課程教學設計分為3個模塊。一是理論教學模塊。對教學過程進行優化設計和組織，系統性強，遵循條理清晰、銜接自然、引導為主以及啟發思維的基本原則。二是案例討論模塊。王怡等[10]在該課程中設計案例式教學方法，通過案例分析調動學生學習積極性，并做好回顧與預習，增強知識點之間的關聯過渡；激發學生課堂參與度，創造活躍、積極的討論氛圍，建立豐富多樣的課堂教學方式；通過理論知識的連續性，形成行之有效的課堂制度。三是課堂反饋模塊。在教學中積極引導學生參與教學過程，使學生在信息的循環中成為信息轉換的主體，優化授課內容，在加強基礎知識的同時，引入設施農業或植物生理學的最新研究進展。

模塊化教學在該課程中的具體應用，以模塊二植物水分代謝和礦質營養為例，實施過程如下。（1）問題導入。教師提出“有收無收在于水，收多收少在于肥”，引發學生思考水分和肥料對于植物生長的重要性。（2）案例分析。在學習水分代謝內容時，介紹農業水資源利用現狀及制約農業產業發展的因素，以及植物吸水方式、合理灌溉生理基礎，引導學生思考提高植物水分利用的措施。在礦質營養章節，通過介紹農業生產中化肥施用過量、肥料利用率低等現狀，引導學生學習植物吸收礦質元素的方式及礦質元素的分配利用，啟發學生思考合理施肥的方法。（3）考察和調研視頻播放。通過播放膜際栽培技術及配套機械視頻，了解旱作農業節水先進技術；通過播放“3414”配方施肥試驗設計的全過程，讓學生了解合理施肥的方式。（4）小組討論。將學生分為5～6人/組的小組，就案例和視頻內容展開討論，并進行分析和總結。（5）思維導圖的形成與課后測驗。王娟英等[11]利用思維導圖幫助學生構建理論知識體系，讓學生針對每個子模塊的學習內容完成思維導圖的制作，并設計相關問題，通過學習通平臺檢測學生對知識的掌握程度。（6）教學反思與反饋。在新課程內容學習之前，將之前學過的內容及測驗結果及時反饋給學生，講解易錯知識點，并及時進行教學反思，找出學生出錯的原因，減少或避免以后教學過程可能出現類似問題。

4 模塊化教學模式實踐效果分析

自該課程實施模塊化教學以來，大部分學生均能積極參與課程設置的各個環節，并一致認為案例分析教學可增強其分析和解決問題的能力。2021級設施農業科學與工程專業學生期末考試卷面平均成績為69.6分，試卷成績及格率89.7%，70分以上人數占比58.6%，較2020級學生分別提高了7.8分、32.0%和35.8%。在該教學模式下，理論與實踐聯系緊密，學生參加大學生創新創業訓練計劃項目、全國大學生生命科學競賽和“互聯網+”大賽等活動，有效調動了其學習興趣，激發了探究能力。近3年來，圍繞植物生理學領域的選題，在全國大學生生命科學競賽中曾獲得國家二等獎1項，省級一等獎1項、三等獎2項，比如“三種禾谷類作物種子萌發、幼苗生長及生理生化特性對鎘脅迫的響應”在第四屆全國大學生生命科學競賽中獲國家二等獎、省級一等獎。在學校強調本科教學的導向下，共獲批植物生理學校級教改項目2項、虛擬仿真實驗教學項目2項，成立植物生理學教學團隊1個。

該課程對從事植物生產領域相關工作和培養具有創新能力的高層次農學人才發揮重要的作用。綜上，在課程教學過程中，本文采用多種方式進行模塊化教學，結合專業培養目標，重塑課程教學目標，將教學內容模塊化，并實際應用，有效調動了學生學習的積極性，為推動該課程教學質量及學生培養質量提高提供參考。

參考文獻

[1] 肖繼坪，于虹漫，陳疏影. “植物生理學” 理論結合實踐的教學模式改革[J]. 教育教學論壇，2024（4）：51-54.

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[3] 王文君，周榮艷，陶晨雨. 家畜育種學課程模塊化教學：理論與實踐[J]. 黑龍江動物繁殖，2023，31（4）：57-61.

[4] 向澤，宋娟，楊期柱，等. 新工科背景下“土木工程概論” 課程模塊化教學模式探索[J]. 邵陽學院學報（社會科學版），2022，21（4）：95-99.

[5] 范婷婷. 《計算機基礎》課程模塊化教學的研究與應用[D]. 錦州：渤海大學，2014.

[6] 孫勇，徐美玲. 高等教育模塊化教學的實踐與思考[J]. 佳木斯大學社會科學學報，2016，34（3）：187-189.

[7] 李忠光，樊冬梅，龔明，等. “三融入，一反哺”：植物生理學課程思政探索與實踐[J]. 高教學刊，2024，10（2）：37-40.

[8] 王棚濤，王偉，郭思義. 旨在培養科研素養的理工科研究生課程教學改革：以河南大學高級植物生理學為例[J]. 高教學刊，2024，10（15）：23-28.

[9] 劉鍇棟，周艷，劉晚茍，等. 地方院校植物生理學課程思政教學改革探索[J]. 智慧農業導刊，2023，3（16）：153-156.

[10] 王怡，程聰. 植物生理學課程案例式教學的設計與應用[J]. 智慧農業導刊，2024，4（15）：140-143.

[11] 王娟英，曾曉芳，王旭初. 思維導圖在“植物生理學” 課程中的應用研究[J]. 科教導刊，2024（2）：108-110.

（責任編輯：楊歡）