地方高校植物生物学课程研究性教学模式的构建

(上饶师范学院 生命科学学院, 江西 上饶 334001)

研究性教学是支持学生研究性学习的教学方法、策略和模式[1]，其指导思想源于19世纪初由德国著名教育家洪堡提出的“教学与研究相统一”的教学原则，该思想使德国在几十年后成为拥有世界上最先进大学制度的国家[2]。美国于1876年建立了历史上第一所研究型大学——约翰·霍普金斯大学，但该学校由于过度强调教师的研究，导致出现重科研轻教学，知名教授极少给本科生上课，学生解决实际问题的能力下降等现象[3]。直至1998年博耶委员会构建以研究为基础的本科教学体系后，研究性教学才逐渐成为其主要的教学模式[4]。近年来欧洲国家逐渐认识到本科生教育不能孤立于研究活动之外，应该成为大学不可分割的组成部分，日本和韩国的大学也开始构建以研究为基础的本科教学模式。

研究性教学作为一种有效的引导学生主动探究、培养学生实践能力和创新精神的重要教学方式，已成为21世纪中国高等教育改革的热点，并得到教育部的大力倡导(教育部教高[2005]1号文件)。《国家中长期人才培养发展规划纲要(2010-2020)》中提出要完善现代国民教育，要求高校创新教学方法，探索创新人才培养模式的途径。我国陆续开展了本科研究性教学的实践活动，如华中科技大学李元杰教授实施的“物理课程的研究性教学”[5]、东南大学李霄翔教授实施的“大学英语研究性教学”[6]及清华大学教务处指导实施的“学生研究训练”[7]等，但研究性教学在我国大学尚处于摸索阶段，特别是地方高校在该方面的教学改革较少[8]，仅见于舞蹈、中学信息技术、园艺概论等课程，且由于部分地方高校教学资源整合、科研创新平台开展等尚处于开始阶段，对国外研究性教学照搬硬套，尚未建立成熟、可用于推广的教学模式[9]，导致其教学改革过程中存在教学理念滞后、师生主体缺失、课程体系不甚合理及评价困难等问题相继出现，降低了研究性教学的质量[10-11]。因此，急需对地方高校的研究性教学模式进行深入研究探索。植物生物学是高校生物科学、生物技术、园林、园艺等专业的专业基础课之一，是一门内容十分广博的学科，是相关专业入门课程之一，该课程对本科生的问题发现能力、试验设计能力、项目表达能力、组织实施能力等专业素质的培养具有重要的作用，但由于该课程教学信息量大，目前主要采用讲授式教学模式，教师往往经验不足无法调动学生的积极性，不能启发学生的思维与想象，导致课堂效率不高，教学效果较差，因此，本研究引入研究性的教学模式，以探索其教学模式的构建及应用，激发学生内在的学习动力，培养学生独立思考、独立分析问题及解决问题的能力，提高植物生物学课程的教学效果，并为其他课程研究性教学模式的引入提供参考。

1 植物生物学课程的教学现状

植物生物学课程从分子、细胞、组织、器官、个体、居群、生物群落、生态系统等不同层次研究植物体的形态、结构和功能，研究植物生长发育的生理与生化基础，研究植物与环境之间的相互关系及相互作用，研究植物多样性的产生和发展的过程与机制，揭示植物个体发育和系统发育过程中的基本规律，为今后学习植物生理学、植物遗传学、植物生态学等专业课程打下扎实的基础。通过本课程的学习，学生可了解和掌握植物生物学概念、原理、实验技能及其研究方法，树立植物体的形态、结构与功能统一的观点、多样性和进化论的观点，具有观察、分析生命现象的综合能力。

植物生物学课程理论性和实践性均较强，地方高校植物生物学课时多在36-70之间，课时量有限，由于课程内容信息量过大，传统的教学模式侧重于基础知识的学习，教师主要采用满堂灌的方式，给学生自主研究探索的时间和空间非常有限，从而弱化了学生自学能力的培养、淡化了自主探求知识兴趣的激发、忽视了创造性思维的锻炼，导致培养的学生缺乏自主阅读与思考的能力、缺乏问题意识、创新意识[12]。

由于是一年级课程，学生尚处于高中和大学学习方式过渡阶段，学生课前预习较长，但由于抓不住重点，导致预习效果不好。且部分学生一味的去记忆理论知识，忽视了实践操作，导致记忆不深刻，理解不透彻，缺乏探索精神，创新能力不足。课程考试由期末成绩和平时成绩两部分组成，平时成绩主要以上课考勤及作业成绩为考核依据，而对课前预习、课程内容的探索能力、提出问题解决问题的能力等未得到体现。

2 植物生物学课程研究性教学措施

2.1 教学内容

重新设置教学内容，编制教学计划，将原有教学内容精心设计为多个研究项目，教学计划中明确学生组队、选题、汇报等事项，如种子与幼苗一章可以设置种子萌发实验项目，通过对种子解剖、种子吸胀过程观测、种子萌发时间的测定及子叶是否出土等方面观察，使同学们了解种子的类型、种子萌发所需条件、幼苗的类型等；苔藓植物一章可以设置苔藓植物生长及繁殖研究项目，通过苔藓植物的配子体的生长、胚的发育、孢子体的生长等过程研究，使同学们了解苔藓植物的类别、生长方式、繁殖策略等；蕨类植物一章可设置蕨类植物种类和生活方式调查，通过研究蕨类植物的孢子体形态差异、孢子囊群着生方式、孢子囊壁层数、茎上的附属结构以及生活环境等，使同学们掌握蕨类植物的发育、繁殖特征。每个章节设置课题，通过分组汇报、讨论，提高学生的积极性，增强学生对植物生物学的兴趣。

2.2 教学方式

由教师满堂灌的讲授方式改为教师辅导、引导，学生自学为主的教学方式。学生通过植物生物学精品课网络平台获取教学课件，课前预习课件、查阅相关教学资源，以开阔视野、拓宽思路，分组选择相应的课题或自行发现问题设置课题或研究性问题，共同设计实验并组织实施，总结归纳获得相应课题结论。课堂教学过程中，教师指导学生对相应课题或问题的结果进行汇报，讨论研究性课题或问题探索过程中出现的现象或困惑，教师采用提问式、启发式等方式引导学生发现并理解课题中涉及的理论，引导学生提出相关研究性问题并组织学生讨论。如被子植物一章中果实及种子一节，课堂中教师先提出问题“同学们能否列举出哪些常见的果实、种子”，同学们回答后，教师再问“根据上节所学，这些果实、种子都属于哪种类型？”“这些果实、种子靠什么传播呢？”如菌类植物一章担子菌亚门一节，教师可提问“同学们知道香菇是如何栽培的吗？”“市场上卖的菌种在香菇哪部分形成的呢？”“什么环境条件可以提高香菇产量？”各组讨论总结果实、种子的传播方式，香菇的栽培方式及环境因子等，每组派一名代表陈述，最终教师进行点评，并设计题目：果实、种子传播中的影响因素，香菇的栽培基质及环境条件等。课堂结束后，学生继续补充完善课堂讨论中存在的问题，补充调查、实验，完善数据，重新归纳总结，完成课题报告。

2.3 学习方式

由课堂观众、听众角色转变为课堂的主人，学生课前首先从网站上获取上课内容，选择相应课题，上网或到图书馆查阅相关资料，通过探讨协商确定相应的设计方案、实施步骤、统计方法等，准备试验中所需要的简单器械，后按照步骤进行操作，过程中遇到问题，小组成员通过协商解决、查阅资料寻找解决方案，如果无法解决找任课老师寻求帮助，直到课题完成课堂汇报、讨论以及课下进一步完善。如裸子植物一章，课前教师设置好多个项目：“校园中裸子植物的类别”“雪松球花结构”“裸子植物风媒传粉的特征”等，各组同学选择课题后，到图书馆查找与裸子植物相关的书籍、杂志等，根据获得的知识协商设计研究方案，针对裸子植物类别课题可考虑分为调查、采集标本、检索表鉴定等步骤；雪松球花结构则需要采集标本、徒手切片、显微镜检测、查询资料识别等步骤；裸子植物风媒传粉可考虑分为物候调查、球花位置调查、花粉形态结构等几个方面，分别由不同的同学去做，然后将结果汇总成表以备课堂汇报。这样的学习过程既可以充分发挥学生的主观能动性，又可提高同学们的协作能力。课题开展过程中所得阶段性结果有可能与学生的原有认知产生冲突，这样可以激发学生的学习兴趣，唤起学生积极思考的动力，使其自觉的探索某一问题，真正的参与到学习中，成为学习的主体。

2.4 考核方式

传统的课程考核成绩是由期末成绩和平时成绩加权而来，期末成绩以试卷考试为主，平时成绩以作业、课堂提问为主。期末试卷题型大多为选择题、名词解释、简答题、问答题和填空题等。主要针对某些专业术语和各章节知识要点进行考核，是对理论知识的考核，而植物生物学是一门理论性和实践性均较强的学科，故需加强对学习过程即平时成绩的考核，以考核学生实践的能力。由于课程引入研究性教学模式，使得教学过程中很多环节需要考核，主要包括平时表现、实践成绩、研讨成绩三个方面。平时表现如：学习态度、出勤率、作业成绩、回答问题、小组汇报等；实践成绩如：个人报告质量、实验操作等；研讨成绩如：课前预习讨论、课题实施过程中讨论、课堂讨论等。以上三方面成绩除出勤率、作业成绩、实验操作等量化指标以外均由学生自我评价、同学评价及教师评价获得，分值依次为25、35、40分。通过以上考核强化学生的学习态度、能力以及学习过程的评价力度，可全面地考查学生的学习状况，使考核更加客观、公平、合理，从而调动了学生的学习积极性。

3 植物生物学课的研究性教学实践

3.1 提问式教学模式

培养学生发现、探究及解决问题的能力是研究性教学的目的之一[13]。植物生物学课程每章后有大量的问题，但均为教材中的定义、理论、现象、假说等，未涉及应用及其他交叉学科。在研究性教学过程中，教师可利用现实生活中的现象、问题或多学科交叉，结合课后习题引导学生深入思考，组织讨论，以拓宽教学视野。例如生活中经常见到湿地里的柳树茎上长出很多白色的气生根，可以提问学生这些气生根作用是什么，它们的结构与土壤里的根有何区别，能否直接吸收雨水等等问题，通过学生们自行查找资料、寻找答案，可使学生了解植物根的结构、变态根的结构，加深他们对知识的理解，提高他们对知识的运用能力。

3.2 课题式教学模式

根据课程教学知识点，提炼研究性课题。植物生物学课程理论性和实用性均较强，其学习过程，是学生主动构建知识的过程，这些知识点均可通过主动观察、操作与分析获得。在教学过程中，结合课程知识点，引导、启发学生发现问题，并提出相关研究性课题，学生通过调查和实验分析，获得研究结果。例如在学习种子和幼苗这部分内容时，提出研究性课题：植物种子萌发及幼苗形成的过程研究。学生为了解植物的种子萌发和幼苗生长，需首先了解部分植物的种子，然后设计种子萌发实验，这个过程中涉及到了吸胀过程，学生通过等时间称重了解植物种子吸胀规律，随着种子的萌发、子叶的展出，即可确定幼苗的类型。由这项课题，学生可以掌握种子的类型、种子萌发过程、种子萌发的条件、幼苗的类型等各知识点，这种方法突破了传统的教学模式，激发了学生学习植物生物学的兴趣和热情，培养了学生探索知识、查阅文献、科研表达等能力。

3.3 平台式教学模式

深挖利用资源，搭建教学平台，如植物生物学课程网站平台、大学生创新创业平台、大学生学术研究平台等。鼓励学生通过平台参加问题讨论、查阅相关资料、进行课前预习等，鼓励学生申报、参加各类大学生创新创业项目、学术科技研究项目，鼓励学生参与教师的科研项目，由教师将课题分为若干子课题，通过参与课题培育学生的钻研精神及创新意识，如近年来的创新创业项目：香果树种子萌发特性研究、竹柏扦插繁殖及生根机理研究、蔗糖对三角梅花粉活力的影响等课题，通过这些课题的研究，同学们了解研究的方法，掌握一定的研究思路，使他们深刻理解部分植物种子的萌发除了温度、水分和氧气外还有其它因子约束、掌握花粉活力提高的途径等，这样教学和科研达到了真正的融合，同时扩大了学生的知识面，拓宽了他们的视野，提高了学生的学习兴趣与创造能力。

4 植物生物学课程研究性教学效果

笔者曾承担本学院2014、2015、2016、2017级生物专业植物生物学教学任务，为研究研究性教学与传统教学模式的教学效果差异，本文选取植物生物学传统教学模式班(a班)和研究性教学模式班(b班)两种班级(每年级各1个班)(见表1)，课程结束后统计相关数据，通过对比反映两种教学模式的优劣。由于教学效果涉及方面很多，为了具有可比性，本文仅从期末成绩、课题主持参与数量占班级人数的比例及成果数量占班级人数的比例等三个方面来反映两种教学模式在植物生物学课程教学实施后的效果。

表1 植物生物学课程教学效果

经双样本t检验知，研究性教学与传统教学两种教学模式对学生产生的影响存在显著差异，即研究性教学班级的期末平均成绩与传统教学班级期末平均成绩存在显著差异，而参与、主持课题比例、成果及获奖比例均与传统教学班级存在极显著差异，由此可见，研究性教学尽管使学生投入了较多的课余时间，但并没有影响学生的期末成绩，而且激发了学生的学习热情，增强了学生的学习能力、动力，有助于培养其创新精神、挖掘其探索潜能。

5 结语

植物生物学作为生物学相关专业的桥梁学科在生物学领域具有举足轻重的作用，该课程是大学一年级的课程，它的教与学将会影响着大学生以后的学习态度、兴趣及动力。传统的教学模式以教师教为主，学生缺乏学习热情、缺乏独立思考的能力、缺乏主动探索和创新能力，研究性教学则可打破这一现状。为探索研究性教学模式在地方高校植物生物学课程教学中的应用及其影响，笔者采用课题式、提问式及平台式等多种教学方法，充分调动了学生的学习积极性，培养了学生的学习能力、创新能力及协作能力，取得了显著的效果，这表明地方高校课程教学值得引入研究性教学模式。当然，在教学改革中也出现了一些问题，如课程预习效果、小组协作能力等部分教学过程目前尚无有效指标，尽管研究性教学可培养学生的创新能力，但从研究报告来看，多数研究方法为前人的研究方法，其创新方法及创新思路仍较少，这些方面在以后的教学过程中尚需进一步研究。