植物生理學(xué)研究式教學(xué)研究
時間:2022-09-10 03:09:01
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摘要:“植物生理學(xué)”是研究植物的生長發(fā)育、物質(zhì)與能量代謝等生命活動的規(guī)律及其作用機理、調(diào)節(jié)機制與調(diào)控方式以及植物適應(yīng)內(nèi)外界環(huán)境的科學(xué)。依據(jù)“植物生理學(xué)”教學(xué)大綱要求,針對農(nóng)科專業(yè)學(xué)生的教學(xué)應(yīng)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際緊密接軌的特點。文章從教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化、研究式教學(xué)方法的探討以及綜合提高學(xué)生素質(zhì)等方面,探討了農(nóng)科專業(yè)“植物生理學(xué)”研究式教學(xué)改革實踐對學(xué)生培養(yǎng)的重要性,以期為農(nóng)科專業(yè)“植物生理學(xué)”教學(xué)改革提供參考,通過教學(xué)實踐真正實現(xiàn)農(nóng)業(yè)創(chuàng)新和研究型人才的培養(yǎng)。
關(guān)鍵詞:植物生理學(xué);研究式教學(xué);教學(xué)改革
植物生理學(xué)誕生于19世紀初,掀開了以植物為研究對象,探究植物生命活動規(guī)律的新篇章。“植物生理學(xué)”作為一門“以理論指導(dǎo)科學(xué)實驗,以科學(xué)實驗修正理論”不斷完善發(fā)展的專業(yè)基礎(chǔ)課,在高等農(nóng)林院校相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域,特別是農(nóng)科專業(yè)的重要性日益突出。一方面,進入21世紀以來由于技術(shù)和理論更新速度加快,“植物生理學(xué)”學(xué)科內(nèi)容的更新速度也隨之加快并逐漸地深入完善;另一方面,我國農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展與科技創(chuàng)新的聯(lián)系也日益緊密。因此,有必要對農(nóng)科專業(yè)“植物生理學(xué)”的傳統(tǒng)教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容進行相應(yīng)的改革和創(chuàng)新,以適應(yīng)該學(xué)科的發(fā)展趨勢及生產(chǎn)實踐,從而培養(yǎng)出綜合素質(zhì)高、科研能力強的應(yīng)用型人才。研究式教學(xué)是指教師以引導(dǎo)的方式進行課程內(nèi)容的講授,學(xué)生能夠運用科學(xué)的研究方法實現(xiàn)對基礎(chǔ)知識、實驗技能和科研思維的有效結(jié)合,從而使學(xué)生具備獨立學(xué)習、自我建構(gòu)和創(chuàng)新能力的教學(xué)形式[1]。研究式教學(xué)對學(xué)生的影響是循序漸進的,在這個學(xué)習的過程中激發(fā)學(xué)生的主動性和探索性,通過不斷地提出、研究和解決問題,有效地提升學(xué)生各方面的綜合能力[2]。
一、“植物生理學(xué)”教學(xué)中存在的問題
“植物生理學(xué)”課程不僅是貴州大學(xué)農(nóng)學(xué)院的專業(yè)基礎(chǔ)課程,也是生命科學(xué)學(xué)院、林學(xué)院和茶學(xué)院的專業(yè)基礎(chǔ)課程,該課程的開設(shè)對于學(xué)生學(xué)習能力的培養(yǎng)和實踐技能的鍛煉具有重大影響。此外,該門課程的教學(xué)對于培養(yǎng)學(xué)生具有扎實理論基礎(chǔ)以及創(chuàng)新科研思維也具有深遠的現(xiàn)實意義。本課程學(xué)時為32(理論)+16(實驗),其中部分理論課程如水勢的計算相對抽象、理論性較強,使得其講解過程相對枯燥。同時,在以往的教學(xué)過程中教師的授課過程相對單調(diào),講解方法相對單一,與學(xué)生的互動較少或者互動效果差,上述問題使得學(xué)生對該門課程的理解較少,對知識的掌握僅為死記硬背。另外,在實驗課程中存在實驗單一、內(nèi)容重復(fù)等問題,以至于學(xué)生的學(xué)習參與性不高,進而影響了實驗課對學(xué)習的理論知識的鞏固效果。因此,如何充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習的積極性,實現(xiàn)理論與實踐更好的結(jié)合是該課程的一個主要目標[3]。
二、“植物生理學(xué)”研究式教學(xué)實施內(nèi)容
筆者在教學(xué)過程中積極推行研究式教學(xué)的方法,并取得了一定的效果。在整個教學(xué)過程中,堅持尊重學(xué)生的思維方式,注重以引導(dǎo)的方式培養(yǎng)學(xué)生提出問題、對問題進行更深層次的思考以及解決問題的能力[4]。通過這樣的手段,解決了部分學(xué)生“開口難、不思考”的問題,使其獲得了自主學(xué)習的能力和分析問題的能力。同時“植物生理學(xué)”是一門實踐性和應(yīng)用性很強的學(xué)科,為了實現(xiàn)學(xué)以致用、理論聯(lián)系實際的培養(yǎng)目標,筆者將學(xué)生帶進國家小麥改良中心貴州大學(xué)分中心參觀學(xué)習。該過程使學(xué)生有機會接觸先進的科研儀器設(shè)備,了解不同的儀器設(shè)備在“植物生理學(xué)”的應(yīng)用情況,如LI6400可以用于測量植物的光合速率、蒸騰速率及氣孔導(dǎo)度等生理參數(shù),既幫助學(xué)生理解并鞏固了基礎(chǔ)知識,也提高了學(xué)生對科學(xué)研究的興趣。
三、“植物生理學(xué)”研究式教學(xué)的實踐
鑒于研究式教學(xué)“提出問題-思考問題-解決問題”的模式特點,借助合理的引導(dǎo)將該模式應(yīng)用于“植物生理學(xué)”的教學(xué)和實驗中。(一)傳授知識方式探究,引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習思維。研究式教學(xué)是從以教師講授為主的教學(xué)方式轉(zhuǎn)變?yōu)橐越處熞龑?dǎo)學(xué)生提出問題、思考問題并解決問題為主的教學(xué)方式。在課堂的教學(xué)過程中,不拘泥于固定的授課形式,通過在PPT制作過程中適當?shù)匾雴栴}、鼓勵學(xué)生積極思考問題、教師合理地引導(dǎo)學(xué)生解決問題等方式,提高課程的趣味性、學(xué)生的參與性、教師的引導(dǎo)性和教學(xué)的實用性。筆者在教學(xué)過程中,特別重視調(diào)動學(xué)生的學(xué)習積極性。在課程的第一節(jié)課中,進行簡單問題的提問,通過語言和行動明示課堂提問將會是本門課程的常態(tài),并將會堅持從一而終-即心理暗示法。采取的比較有效的方式之一:言語與肢體鼓勵法,即當某一學(xué)生被隨機提問時,給予言語上的鼓勵和肯定如“這只是個小問題,請保持冷靜……”“請結(jié)合本章節(jié)的內(nèi)容對該問題進行回答,相信你……”“你前面的回答很好,那么該問題是否還有其他的解釋,請盡情發(fā)表你的看法……”等等,為學(xué)生創(chuàng)造一種相對寬松的學(xué)習環(huán)境,并配合合理的眼神關(guān)注和恰當?shù)闹w語言,使學(xué)生樂于并積極參加課堂討論,從而逐漸產(chǎn)生學(xué)習的積極性和主動性。如在“植物的礦質(zhì)營養(yǎng)”一章中,設(shè)計的問題是“植物缺少哪些礦質(zhì)元素老葉先變黃?為什么?”。借此引導(dǎo)學(xué)生主動探討不同礦質(zhì)元素的功能,并讓學(xué)生將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中作物營養(yǎng)缺陷的表型與缺乏的礦質(zhì)進行對應(yīng)。通過這樣的學(xué)習,使理論課程與農(nóng)業(yè)實踐有機地結(jié)合,提高了學(xué)生學(xué)以致用、理論聯(lián)系實際的能力。在“植物的生長物質(zhì)”一章中,為了鼓勵學(xué)生大膽的提出科研問題,設(shè)計了“激動素與DNA的關(guān)系、發(fā)現(xiàn)激動素的偶然性和必然性”等問題。通過對問題的思考和解答,引導(dǎo)學(xué)生樹立“科研就在身邊”“科研的路也是充滿神奇”的觀念,既讓學(xué)生認識到基礎(chǔ)知識的重要性,也讓他們對科學(xué)研究有積極的認識。借助這樣的方式,提高學(xué)生對學(xué)習的興趣,從而激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習能力和創(chuàng)新能力。方式二:部分參與法,即讓學(xué)生參與某一頁PPT的講解,從而引導(dǎo)學(xué)生對知識的融會貫通。如在“植物的生長物質(zhì)”一章中,由學(xué)生講解“葉片局部涂抹細胞分裂素延緩葉片衰老的原理及其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用”的內(nèi)容。通過這樣的方式讓學(xué)生積極地參與課堂學(xué)習,提高了學(xué)習的主動性。在“植物的生長生理”一章中,在講解“植物的晝夜周期性”內(nèi)容的過程中,引導(dǎo)學(xué)生思考“新疆的西瓜甜不甜?”“為什么甜?”以及“新疆的地理位置的特點是什么?”等問題。這種由淺入深的引導(dǎo)、由問題引出問題及由問題解決問題的研究式教學(xué)方式使學(xué)生上課期間思維活躍,積極從多角度思考問題,從而培養(yǎng)了學(xué)習興趣,提高了創(chuàng)新能力。(二)實驗教學(xué)優(yōu)化探究,加強學(xué)生能力培養(yǎng)?!爸参锷韺W(xué)”是一門基礎(chǔ)學(xué)科,同時也是一門實踐性很強的學(xué)科[5],在提高學(xué)生動手能力和思維能力方面起著重要作用。因此,重視實驗室建設(shè)、改善實驗室條件、適當增加研究性實驗的比例等措施極大地改善了實驗教學(xué)條件,為實現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容與實驗內(nèi)容合理結(jié)合,培養(yǎng)學(xué)生分析問題并獨立解決問題的能力,提高學(xué)生的創(chuàng)新思維方面提供較好的基礎(chǔ)。為了鞏固講授的教學(xué)內(nèi)容,設(shè)計了5個基礎(chǔ)性實驗,包括小液流法測定植物組織水勢、植物細胞膜透性測定、植物葉綠素性質(zhì)的鑒定和定量測定、植物組織呼吸速率的測定以及種子活力的快速測定。通過基礎(chǔ)性實驗,培養(yǎng)學(xué)生基本的實驗技能,使學(xué)生掌握基本的植物生理學(xué)的研究方法和研究思路,并學(xué)會對實驗結(jié)果進行合理的分析。在以往的實驗教學(xué)中,為了節(jié)省時間以及避免由于操作不當造成的實驗誤差大、儀器設(shè)備損壞和試劑耗材浪費等問題,任課教師通常會將實驗材料的前期準備工作做好[6]。這就導(dǎo)致學(xué)生不能很好地把握整個實驗過程,缺少思考能力和主觀能動性,僅機械地參照實驗步驟進行操作,而不懂得思考為什么要這樣做。如在“種子活力的快速測定”實驗中,實驗老師選取玉米作為實驗材料并提前將玉米進行浸泡,而學(xué)生并沒有參與該過程。這種做法導(dǎo)致很多學(xué)生并不了解也不思考提前進行種子浸泡的目的及實驗原理,極大地削弱了實驗課對學(xué)生創(chuàng)新思維、邏輯思維和動手能力的培養(yǎng)。筆者針對上述問題,分組安排學(xué)生參與實驗材料的準備過程,從而一定程度上提高了學(xué)生對整個實驗的理解。在基礎(chǔ)性實驗的基礎(chǔ)上,設(shè)計了2個綜合性實驗,包括植物組織含糖量的測定和生長素的生物鑒定法。綜合性實驗的目的是在學(xué)生已經(jīng)掌握了“植物生理學(xué)”基本實驗技能的基礎(chǔ)上,培養(yǎng)學(xué)生綜合運用理論知識和各種實驗方法的能力,使之在教師的引導(dǎo)下能夠圍繞實驗?zāi)繕擞嗅槍π缘牟殚喯嚓P(guān)文獻、設(shè)計實驗并開展實驗。通過提出問題(實驗設(shè)計)、分析問題(實驗過程)并解決問題(探討結(jié)果)的過程,綜合提高學(xué)生的實驗設(shè)計、實驗操作和實驗觀察記錄能力。同時,鼓勵學(xué)生以2~3人為一組進入國家小麥改良中心貴州大學(xué)分中心體驗實驗室生活。在老師的指導(dǎo)下,學(xué)生選取感興趣的課題,之后自主完成相關(guān)文獻資料的查閱、實驗方案的設(shè)計、儀器設(shè)備的使用以及論文的撰寫等過程,從而使學(xué)生能夠獲得觀察、發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題的能力,為將來從事科學(xué)研究和生產(chǎn)應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。目前,在研究式教學(xué)模式下,已有多名學(xué)生積極參與到筆者所在課題組的實驗中。(三)注重科研與教學(xué)的結(jié)合,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣。貴州大學(xué)農(nóng)學(xué)院農(nóng)學(xué)系的教師在各自的科研領(lǐng)域都有著豐富的理論和實踐經(jīng)驗。通過與學(xué)生交流互動的形式,教師將學(xué)科發(fā)展的前沿,如種子發(fā)育生物學(xué)、植物抗病高產(chǎn)品種的選育以及植物抗病機理等研究內(nèi)容合理地引入植物生理學(xué)的教學(xué)內(nèi)容中,使學(xué)生深入了解農(nóng)學(xué)專業(yè)相關(guān)的最新研究進展,開闊了視野,提升了科研素養(yǎng)。這種理論基礎(chǔ)支持科學(xué)研究,而科學(xué)研究又深化理論基礎(chǔ)的教學(xué)方式,對學(xué)生有很強的吸引力。在教學(xué)環(huán)節(jié),注重將研究式的科研思維滲透到學(xué)生的學(xué)習中。隨時引導(dǎo)和鼓勵學(xué)生發(fā)現(xiàn)和提出問題,捕捉他們的創(chuàng)新性思維并進行啟發(fā)性的引導(dǎo),從而培養(yǎng)學(xué)生深入發(fā)掘問題的能力。對于“植物生理學(xué)”中提出的假說,允許學(xué)生以多種多樣的形式進行探討,鼓勵他們從不同的角度全面看待問題并闡明自己的觀點。針對部分學(xué)生上課期間注意力不集中的情況,適當?shù)匾肟茖W(xué)研究中比較有趣的事例,如“碳原子的發(fā)現(xiàn)過程?”“指甲油在生物學(xué)研究中的用途”等趣味性較強的小故事,以吸引學(xué)生的注意力。在實驗環(huán)節(jié)中,盡量安排學(xué)生積極參加與實驗相關(guān)的所有環(huán)節(jié)。教師可以通過一定的提問,引導(dǎo)學(xué)生對實驗問題進行思考。在課余時間,安排實驗室的研究生與學(xué)生接觸,支持學(xué)生參與研究生的課題并承擔其中的一部分內(nèi)容,引導(dǎo)學(xué)生獨立設(shè)計實驗、開展研究并分析實驗結(jié)果,培養(yǎng)其熱愛科學(xué)、勇于探索的科研精神。在這個過程中,學(xué)生將學(xué)過的理論知識和實驗技能運用到研究內(nèi)容中,并通過得到的研究結(jié)果對所學(xué)的理論知識和實驗技能進行合理的修正。本科生參與研究生研究課題的環(huán)節(jié)使本科生親身感受研究課題組的學(xué)術(shù)和科研氛圍,并通過積極參與和學(xué)習掌握了一定的科研技能和科研思維,為日后從事科研工作奠定了基礎(chǔ)。研究式教學(xué)的實踐不僅幫助學(xué)生培養(yǎng)了善于思考、勇于提出問題并獨立解決問題的能力,而且使其意識到與他人進行溝通共同解決問題的重要性。這種使學(xué)生從課堂學(xué)習轉(zhuǎn)入實驗室實踐的教學(xué)模式,既加深了學(xué)生對抽象理論知識的理解,也強化了其動手操作能力,進而提高了學(xué)生開展一定的實驗工作的綜合能力。
四、研究式教學(xué)的體會
一言以蔽之,如何開好“植物生理學(xué)”這門課程需要教師的摸索和感悟,也離不開學(xué)生的積極參與[7]。教師通過研究式教學(xué),提高了教學(xué)內(nèi)容的趣味性,活躍了課堂氣氛,極大地調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習積極性和主動性,提高了學(xué)習成績,期末成績及格率高達95%;培養(yǎng)了學(xué)生“無中生有”“有中出新”的創(chuàng)造能力和創(chuàng)新思維,也使使學(xué)生具備了“敢想”“敢說”“敢做”“敢創(chuàng)新”的品格。隨著農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,培養(yǎng)具有較高科研素養(yǎng)的新時代農(nóng)科專業(yè)大學(xué)生是每個農(nóng)科專業(yè)教師的責任。教師在研究式教學(xué)過程中,要注意以下幾個方面:一、課程講授過程中引導(dǎo)學(xué)生積極思考問題,要求任課教師在充分尊重和了解學(xué)生的基礎(chǔ)上,給予恰當?shù)囊龑?dǎo);二、課程講授過程中要結(jié)合最新的科研進展和研究方法,要求任課老師要不斷地提高自身的科研技術(shù)水平和追蹤科研進展的能力;三、實驗教學(xué)中給予學(xué)生充分發(fā)揮主觀能動性的機會,鼓勵學(xué)生積極參與基礎(chǔ)實驗、綜合實驗以及課題組的實驗內(nèi)容;四、實驗教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生在現(xiàn)有理論基礎(chǔ)上進行創(chuàng)新,教育學(xué)生用辯證的思維看待已有的理論和假說。總之,在“植物生理學(xué)”的教學(xué)過程中,應(yīng)充分發(fā)揮該課程在人才培養(yǎng)中的作用,從學(xué)科特點和教學(xué)需求出發(fā),在學(xué)科教學(xué)中落實理論學(xué)習和素質(zhì)培養(yǎng),不斷地提升教書育人的水平,更好地促進學(xué)生健康成長、全面發(fā)展,樹立熱愛農(nóng)學(xué)的品質(zhì),使他們將來為社會的發(fā)展和國家的繁榮做出應(yīng)有的貢獻。
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作者:李魯華 王文新 王懷玉 徐如宏 孫魯龍 任明見 單位:1.貴州大學(xué)農(nóng)學(xué)院 2.國家小麥改良中心貴州大學(xué)分中心