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基于對分課堂理念的植物生理學(xué)課程設(shè)計(jì)

2020-10-20 03:04:42楊世民
生物學(xué)雜志 2020年5期
關(guān)鍵詞:脫落酸生理學(xué)講授

孫 歆, 楊世民, 文 濤

(四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院 國家級作物科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心, 成都 611130)

植物生理學(xué)是高等院校本??粕镱惡娃r(nóng)林類專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課,其開設(shè)可追溯到1882年德國的J. von Sachs編寫《植物生理學(xué)講義》并以課程形式進(jìn)行講授,在國內(nèi)高校的開設(shè)也有數(shù)十年的歷史[1]。該課程的教學(xué)多傳承教師講授和學(xué)生聽課的傳統(tǒng)教學(xué)方式。然而,隨著教學(xué)理念以及植物生理學(xué)學(xué)科的快速發(fā)展,這種傳統(tǒng)的教學(xué)方式已經(jīng)越來越不適應(yīng)當(dāng)前的課程教學(xué)需求。

對分課堂是近年提出的一種新型課堂教學(xué)模式。這種教學(xué)模式核心理念是把一半課堂時間分配給教師進(jìn)行講授,另一半課堂時間分配給學(xué)生以討論的形式進(jìn)行交互式學(xué)習(xí)。對分課堂被認(rèn)為是一種符合當(dāng)前中國教育現(xiàn)況的課堂教學(xué)模式[2]。隨著對分課堂的教學(xué)實(shí)踐在國內(nèi)越來越多地開展,如何進(jìn)一步優(yōu)化其實(shí)施過程、提升教學(xué)效果已成為教師們關(guān)注的焦點(diǎn)[3]。特別是落實(shí)到一門具體的課程,由于每門課程有其自身的特點(diǎn),如果程式化地實(shí)施對分課堂往往難以取得預(yù)期的教學(xué)效果。所以,對分課堂應(yīng)該根據(jù)課程的特點(diǎn)以及教學(xué)的實(shí)際情況進(jìn)行有針對性地設(shè)計(jì)。

植物生理學(xué)課程包含從微觀到宏觀的多方面教學(xué)內(nèi)容,其中既有課本的基本知識又涉及學(xué)科前沿進(jìn)展,并且基礎(chǔ)理論與生產(chǎn)實(shí)際密切結(jié)合,內(nèi)容豐富龐雜。所以,植物生理學(xué)的對分課堂在實(shí)施過程中要根據(jù)授課專業(yè)特點(diǎn)、前序課程設(shè)置等因素明確哪些內(nèi)容應(yīng)該由教師講授,哪些內(nèi)容又可通過學(xué)生自學(xué)討論完成,以及怎么完成。對分課堂在時間上把教學(xué)分為清晰分離的3個過程,分別為講授(Presentation)、內(nèi)化吸收(Assimilation)和討論(Discussion),因此也可簡稱為PAD課堂[2]。本文將基于這個基本理念,在參考其它多個課程對分課堂設(shè)計(jì)方式及經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上[2,4-6],結(jié)合課程特點(diǎn)及教學(xué)實(shí)際情況闡述適于植物生理學(xué)課程教學(xué)的對分課堂設(shè)計(jì)。

1 講授

在講授環(huán)節(jié)中,教師主要講解章節(jié)的知識框架及重點(diǎn)難點(diǎn),即精講留白。實(shí)施過程需注意內(nèi)容的結(jié)構(gòu)完整,不能是零散的知識點(diǎn)。應(yīng)根據(jù)課時的安排,先確定好課程內(nèi)容的整體框架,然后依據(jù)每一章的教學(xué)目標(biāo)確定具體的講授內(nèi)容。如植物水分生理這一章,講授內(nèi)容主要圍繞水勢這一重要概念和水分代謝的過程開展,在引導(dǎo)學(xué)生準(zhǔn)確理解水勢概念的基礎(chǔ)上重點(diǎn)講解細(xì)胞、根系的吸水和蒸騰作用。講解完成后布置作業(yè),檢驗(yàn)學(xué)生聽課的效果。作業(yè)可根據(jù)課時安排、難易程度、題量大小等實(shí)際情況,安排當(dāng)堂完成或課后完成。對于作業(yè)反映出的問題,教師應(yīng)進(jìn)行講解以加深學(xué)生對講授內(nèi)容的準(zhǔn)確理解,為后續(xù)環(huán)節(jié)的開展打下好的基礎(chǔ)。

2 內(nèi)化吸收

此環(huán)節(jié)是影響對分課堂教學(xué)效果的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。與教師課堂講授密切相關(guān)的內(nèi)容由學(xué)生在聽課后再通過自主學(xué)習(xí)進(jìn)行深入理解,學(xué)習(xí)過程根據(jù)具體內(nèi)容可安排個人單獨(dú)進(jìn)行或分組進(jìn)行,通常要求在下一次課開始前完成;同時,一些能通過自學(xué)完成學(xué)習(xí)的未講授知識點(diǎn)也可要求學(xué)生課前預(yù)習(xí),以促進(jìn)學(xué)生對課程內(nèi)容進(jìn)行主動思考。內(nèi)化吸收環(huán)節(jié)雖然主要由學(xué)生自主完成,但教師應(yīng)加以有效地引導(dǎo)和合理的安排,促進(jìn)學(xué)生將書本知識轉(zhuǎn)化為自身的深入認(rèn)識并能夠有效利用。根據(jù)植物生理學(xué)課程的特點(diǎn),此環(huán)節(jié)應(yīng)主要安排以下4個方面的內(nèi)容。

2.1 與前序課程有重復(fù)的內(nèi)容

植物生理學(xué)作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課,各專業(yè)的教學(xué)方案在其之前應(yīng)安排有多門相關(guān)的前序課程,如植物學(xué)、生物化學(xué)等基礎(chǔ)課。有些專業(yè)還可能安排了細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)等專業(yè)性更強(qiáng)的前序課程。這些課程雖側(cè)重點(diǎn)不盡相同,但多與植物生理學(xué)的教學(xué)內(nèi)容存在交叉重復(fù)。這些內(nèi)容可安排學(xué)生在課前基于植物生理學(xué)的學(xué)科特點(diǎn)進(jìn)行再學(xué)習(xí),教師不必在課堂上詳細(xì)講解,同時也為學(xué)生準(zhǔn)確深入理解教師講授的內(nèi)容打下基礎(chǔ)。因此,教師應(yīng)在開課前對學(xué)生所學(xué)的前序課程進(jìn)行了解,再有針對性地安排此部分內(nèi)容。如在講授水分、礦質(zhì)元素的運(yùn)輸與分配之前,要求學(xué)生對植物學(xué)課程里關(guān)于維管組織的內(nèi)容進(jìn)行復(fù)習(xí);以及在講授植物呼吸代謝之前,要求學(xué)生對生物化學(xué)課程中關(guān)于糖酵解-三羧酸循環(huán)的內(nèi)容進(jìn)行再學(xué)習(xí)。

2.2 在教材中并列出現(xiàn)的內(nèi)容

這部分教學(xué)內(nèi)容的知識結(jié)構(gòu)往往是大體一致的。教師可選擇其中最具代表性或最為重要的部分進(jìn)行課堂講授,再由學(xué)生學(xué)習(xí)其余部分。如植物激素的內(nèi)容涉及生長素類、赤霉素類、細(xì)胞分裂素類、脫落酸、乙烯、油菜素甾醇類及其它生長調(diào)節(jié)物質(zhì)。教師可選擇1~2類,如促進(jìn)生長的激素生長素和抑制生長的激素脫落酸,從發(fā)現(xiàn)歷程、分子結(jié)構(gòu)、生物合成、存在狀態(tài)、運(yùn)輸特點(diǎn)、生理作用及信號途徑等方面進(jìn)行詳細(xì)講解,其余類型要求學(xué)生按照同樣的方式自學(xué),培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。類似在教材中并列出現(xiàn)的內(nèi)容還有很多,如大量元素與微量元素、光敏色素與隱花色素、逆境生理各論等。

2.3 理論在生產(chǎn)中的應(yīng)用

植物生理學(xué)的課程知識與實(shí)際生產(chǎn)關(guān)系密切,課程理論知識的學(xué)習(xí)其重要目的之一就是為生產(chǎn)服務(wù)。所以,植物生理學(xué)課程的每一章都安排有生產(chǎn)性內(nèi)容的學(xué)習(xí)。對于這部分內(nèi)容,教師可在基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)過程完成后,有選擇地布置一些由學(xué)生自學(xué)完成,同時引導(dǎo)學(xué)生分析解決實(shí)際生產(chǎn)問題的理論依據(jù),培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力。這種方式有助于增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力,并為后續(xù)實(shí)踐性課程的教學(xué)打下基礎(chǔ)。

比如,在完成礦質(zhì)營養(yǎng)生理基礎(chǔ)理論的學(xué)習(xí)后,引導(dǎo)學(xué)生從作物需肥規(guī)律、施肥的指標(biāo)、發(fā)揮肥效的措施等方面學(xué)習(xí)科學(xué)施肥的內(nèi)容。類似的內(nèi)容還包括水分生理與合理灌溉、植物激素與生長調(diào)節(jié)劑、成花誘導(dǎo)生理與開花調(diào)控措施等。

2.4 最新研究進(jìn)展

植物生理學(xué)相關(guān)的科學(xué)研究發(fā)展迅速,而教材所呈現(xiàn)的內(nèi)容難以體現(xiàn)學(xué)科的前沿動態(tài)。所以,教師應(yīng)該給學(xué)生提供與課程相關(guān)的新資料以充實(shí)教學(xué)內(nèi)容,并且鼓勵學(xué)生根據(jù)自己對課程內(nèi)容的理解以及發(fā)現(xiàn)的問題去查閱資料。通過教材內(nèi)容與課外資料的結(jié)合,使學(xué)生在打牢課程基礎(chǔ)的同時也能了解科學(xué)研究的最新進(jìn)展。

比如,關(guān)于干旱脅迫下脫落酸含量升高促進(jìn)氣孔關(guān)閉的內(nèi)容,傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為根作為土壤干旱的感受器官通過合成脫落酸并將其運(yùn)輸?shù)饺~片從而使氣孔關(guān)閉。但新的研究表明,干旱脅迫下首先合成脫落酸的部位不是根而是葉片[7]。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn),在葉片中先主要由葉肉細(xì)胞合成脫落酸然后再作用于保衛(wèi)細(xì)胞促進(jìn)氣孔關(guān)閉[8]。相關(guān)文獻(xiàn)由教師提供給學(xué)生,要求在規(guī)定的時間內(nèi)完成學(xué)習(xí)。在學(xué)習(xí)了這兩項(xiàng)新的研究后,自然會產(chǎn)生一個問題:土壤干旱這一環(huán)境信號是怎么由根感知后傳遞到葉片進(jìn)而引起脫落酸合成的呢?這時可讓學(xué)生學(xué)習(xí)第三項(xiàng)新發(fā)現(xiàn),其中報道了根系在感知土壤干旱時會活化CLE25這一短肽信號,然后運(yùn)輸?shù)饺~片中促進(jìn)脫落酸的合成[9]。如此一來,通過教材內(nèi)容和新資料的學(xué)習(xí),學(xué)生既能學(xué)習(xí)到課程基礎(chǔ)知識也可以了解學(xué)科的前沿進(jìn)展,同時能引導(dǎo)學(xué)生對教材知識主動地進(jìn)行思考,提升教學(xué)效果。為保證這部分教學(xué)過程有效開展,教師應(yīng)該在平常多閱讀文獻(xiàn),收集可利用于課程的教學(xué)資料,實(shí)時更新。如果教師自己的科研工作有合適的內(nèi)容也可以將其融入課程教學(xué)中,以研促教。

內(nèi)化吸收過程完成后,應(yīng)安排作業(yè)或課堂討論等方式檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。對于作業(yè)和討論中反映出的問題,教師應(yīng)有針對性地進(jìn)行講解,促進(jìn)學(xué)生對課程知識的正確理解。

3 討論

在前兩個環(huán)節(jié)完成后,由教師設(shè)置討論題目組織開展討論。如在完成光合碳同化的講授后,組織討論不同碳同化途徑的特點(diǎn)及利弊,深化學(xué)生對代謝多樣性生物學(xué)意義的理解。同時,也鼓勵學(xué)生在學(xué)習(xí)后提出問題,有價值的議題可作為討論的題目組織開展討論。

圖1 植物生理學(xué)課程的對分課堂設(shè)計(jì)

比如,同樣是在光合碳同化的學(xué)習(xí)中,有同學(xué)提出磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)的催化活性晝夜不同:在C4植物中是白天表現(xiàn),而在CAM植物中卻是晚上表現(xiàn)。造成這種差異的原因是什么?針對這個問題,可引導(dǎo)學(xué)生查閱相關(guān)資料,再專門設(shè)置一次討論,促進(jìn)學(xué)生對光合碳同化形成準(zhǔn)確深入的理解。討論環(huán)節(jié)通常分組進(jìn)行,但應(yīng)根據(jù)班級人數(shù)、課程進(jìn)度等實(shí)際情況進(jìn)行安排,可在課上進(jìn)行,也可在課下通過課程平臺[10](如超星泛雅-學(xué)習(xí)通等)及QQ群等方式進(jìn)行。討論完成后安排學(xué)生自評與互評,最后形成課程報告,由教師評閱。

以上所述植物生理學(xué)課程的對分課堂設(shè)計(jì)可簡要總結(jié)如圖1所示。此課堂教學(xué)模式已在本校的植物科學(xué)與技術(shù)、農(nóng)學(xué)、林學(xué)等多個專業(yè)進(jìn)行了實(shí)踐,取得了很好的教學(xué)效果。對學(xué)生而言,學(xué)習(xí)興趣和主動性明顯提升。隨著課程的進(jìn)行,學(xué)生從一開始被動地接受到后來自覺地參與,而且在學(xué)習(xí)過程中能發(fā)現(xiàn)問題并主動解決。學(xué)生不僅掌握了課程知識,還提升了學(xué)習(xí)能力。在課程進(jìn)行中及完成后所開展的多次調(diào)研顯示,對分課堂的內(nèi)容安排和實(shí)施方式得到了學(xué)生的普遍認(rèn)可,課程滿意度比實(shí)施對分課堂前有明顯的提高。對教師而言,教學(xué)過程的靈活多樣對課上和課下各種教學(xué)活動的組織提出了更高的要求,教學(xué)技能也能得以提升。參與對分課堂教學(xué)的教師所反饋的信息還表明,此模式有助于教學(xué)過程的合理安排,能促進(jìn)課程教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成??偟膩碚f,這種課程設(shè)計(jì)在充分發(fā)揮對分課堂優(yōu)勢的同時也符合植物生理學(xué)課程的教學(xué)需求,為植物生理學(xué)課程的教學(xué)改革提供了新的思路。

致謝:感謝四川大學(xué)林宏輝教授對本文提出的寶貴意見。

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