基于对分课堂理念的植物生理学课程设计

孙 歆， 杨世民， 文 涛

(四川农业大学 农学院 国家级作物科学实验教学示范中心， 成都 611130)

植物生理学是高等院校本专科生物类和农林类专业一门重要的专业基础课，其开设可追溯到1882年德国的J. von Sachs编写《植物生理学讲义》并以课程形式进行讲授，在国内高校的开设也有数十年的历史[1]。该课程的教学多传承教师讲授和学生听课的传统教学方式。然而，随着教学理念以及植物生理学学科的快速发展，这种传统的教学方式已经越来越不适应当前的课程教学需求。

对分课堂是近年提出的一种新型课堂教学模式。这种教学模式核心理念是把一半课堂时间分配给教师进行讲授，另一半课堂时间分配给学生以讨论的形式进行交互式学习。对分课堂被认为是一种符合当前中国教育现况的课堂教学模式[2]。随着对分课堂的教学实践在国内越来越多地开展，如何进一步优化其实施过程、提升教学效果已成为教师们关注的焦点[3]。特别是落实到一门具体的课程，由于每门课程有其自身的特点，如果程式化地实施对分课堂往往难以取得预期的教学效果。所以，对分课堂应该根据课程的特点以及教学的实际情况进行有针对性地设计。

植物生理学课程包含从微观到宏观的多方面教学内容，其中既有课本的基本知识又涉及学科前沿进展，并且基础理论与生产实际密切结合，内容丰富庞杂。所以，植物生理学的对分课堂在实施过程中要根据授课专业特点、前序课程设置等因素明确哪些内容应该由教师讲授，哪些内容又可通过学生自学讨论完成，以及怎么完成。对分课堂在时间上把教学分为清晰分离的3个过程，分别为讲授(Presentation)、内化吸收(Assimilation)和讨论(Discussion)，因此也可简称为PAD课堂[2]。本文将基于这个基本理念，在参考其它多个课程对分课堂设计方式及经验的基础上[2,4-6]，结合课程特点及教学实际情况阐述适于植物生理学课程教学的对分课堂设计。

1 讲授

在讲授环节中，教师主要讲解章节的知识框架及重点难点，即精讲留白。实施过程需注意内容的结构完整，不能是零散的知识点。应根据课时的安排，先确定好课程内容的整体框架，然后依据每一章的教学目标确定具体的讲授内容。如植物水分生理这一章，讲授内容主要围绕水势这一重要概念和水分代谢的过程开展，在引导学生准确理解水势概念的基础上重点讲解细胞、根系的吸水和蒸腾作用。讲解完成后布置作业，检验学生听课的效果。作业可根据课时安排、难易程度、题量大小等实际情况，安排当堂完成或课后完成。对于作业反映出的问题，教师应进行讲解以加深学生对讲授内容的准确理解，为后续环节的开展打下好的基础。

2 内化吸收

此环节是影响对分课堂教学效果的关键环节。与教师课堂讲授密切相关的内容由学生在听课后再通过自主学习进行深入理解，学习过程根据具体内容可安排个人单独进行或分组进行，通常要求在下一次课开始前完成；同时，一些能通过自学完成学习的未讲授知识点也可要求学生课前预习，以促进学生对课程内容进行主动思考。内化吸收环节虽然主要由学生自主完成，但教师应加以有效地引导和合理的安排，促进学生将书本知识转化为自身的深入认识并能够有效利用。根据植物生理学课程的特点，此环节应主要安排以下4个方面的内容。

2.1 与前序课程有重复的内容

植物生理学作为一门专业基础课，各专业的教学方案在其之前应安排有多门相关的前序课程，如植物学、生物化学等基础课。有些专业还可能安排了细胞生物学、分子生物学等专业性更强的前序课程。这些课程虽侧重点不尽相同，但多与植物生理学的教学内容存在交叉重复。这些内容可安排学生在课前基于植物生理学的学科特点进行再学习，教师不必在课堂上详细讲解，同时也为学生准确深入理解教师讲授的内容打下基础。因此，教师应在开课前对学生所学的前序课程进行了解，再有针对性地安排此部分内容。如在讲授水分、矿质元素的运输与分配之前，要求学生对植物学课程里关于维管组织的内容进行复习；以及在讲授植物呼吸代谢之前，要求学生对生物化学课程中关于糖酵解-三羧酸循环的内容进行再学习。

2.2 在教材中并列出现的内容

这部分教学内容的知识结构往往是大体一致的。教师可选择其中最具代表性或最为重要的部分进行课堂讲授，再由学生学习其余部分。如植物激素的内容涉及生长素类、赤霉素类、细胞分裂素类、脱落酸、乙烯、油菜素甾醇类及其它生长调节物质。教师可选择1～2类，如促进生长的激素生长素和抑制生长的激素脱落酸，从发现历程、分子结构、生物合成、存在状态、运输特点、生理作用及信号途径等方面进行详细讲解，其余类型要求学生按照同样的方式自学，培养学生的学习能力。类似在教材中并列出现的内容还有很多，如大量元素与微量元素、光敏色素与隐花色素、逆境生理各论等。

2.3 理论在生产中的应用

植物生理学的课程知识与实际生产关系密切，课程理论知识的学习其重要目的之一就是为生产服务。所以，植物生理学课程的每一章都安排有生产性内容的学习。对于这部分内容，教师可在基础理论学习过程完成后，有选择地布置一些由学生自学完成，同时引导学生分析解决实际生产问题的理论依据，培养学生理论联系实际的能力。这种方式有助于增强学生的学习兴趣，提高学生发现问题、解决问题的能力，并为后续实践性课程的教学打下基础。

比如，在完成矿质营养生理基础理论的学习后，引导学生从作物需肥规律、施肥的指标、发挥肥效的措施等方面学习科学施肥的内容。类似的内容还包括水分生理与合理灌溉、植物激素与生长调节剂、成花诱导生理与开花调控措施等。

2.4 最新研究进展

植物生理学相关的科学研究发展迅速，而教材所呈现的内容难以体现学科的前沿动态。所以，教师应该给学生提供与课程相关的新资料以充实教学内容，并且鼓励学生根据自己对课程内容的理解以及发现的问题去查阅资料。通过教材内容与课外资料的结合，使学生在打牢课程基础的同时也能了解科学研究的最新进展。

比如，关于干旱胁迫下脱落酸含量升高促进气孔关闭的内容，传统观点认为根作为土壤干旱的感受器官通过合成脱落酸并将其运输到叶片从而使气孔关闭。但新的研究表明，干旱胁迫下首先合成脱落酸的部位不是根而是叶片[7]。进一步的研究发现，在叶片中先主要由叶肉细胞合成脱落酸然后再作用于保卫细胞促进气孔关闭[8]。相关文献由教师提供给学生，要求在规定的时间内完成学习。在学习了这两项新的研究后，自然会产生一个问题：土壤干旱这一环境信号是怎么由根感知后传递到叶片进而引起脱落酸合成的呢？这时可让学生学习第三项新发现，其中报道了根系在感知土壤干旱时会活化CLE25这一短肽信号，然后运输到叶片中促进脱落酸的合成[9]。如此一来，通过教材内容和新资料的学习，学生既能学习到课程基础知识也可以了解学科的前沿进展，同时能引导学生对教材知识主动地进行思考，提升教学效果。为保证这部分教学过程有效开展，教师应该在平常多阅读文献，收集可利用于课程的教学资料，实时更新。如果教师自己的科研工作有合适的内容也可以将其融入课程教学中，以研促教。

内化吸收过程完成后，应安排作业或课堂讨论等方式检验学生的学习效果。对于作业和讨论中反映出的问题，教师应有针对性地进行讲解，促进学生对课程知识的正确理解。

3 讨论

在前两个环节完成后，由教师设置讨论题目组织开展讨论。如在完成光合碳同化的讲授后，组织讨论不同碳同化途径的特点及利弊，深化学生对代谢多样性生物学意义的理解。同时，也鼓励学生在学习后提出问题，有价值的议题可作为讨论的题目组织开展讨论。

图1 植物生理学课程的对分课堂设计

比如，同样是在光合碳同化的学习中，有同学提出磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)的催化活性昼夜不同：在C4植物中是白天表现，而在CAM植物中却是晚上表现。造成这种差异的原因是什么？针对这个问题，可引导学生查阅相关资料，再专门设置一次讨论，促进学生对光合碳同化形成准确深入的理解。讨论环节通常分组进行，但应根据班级人数、课程进度等实际情况进行安排，可在课上进行，也可在课下通过课程平台[10](如超星泛雅-学习通等)及QQ群等方式进行。讨论完成后安排学生自评与互评，最后形成课程报告，由教师评阅。

以上所述植物生理学课程的对分课堂设计可简要总结如图1所示。此课堂教学模式已在本校的植物科学与技术、农学、林学等多个专业进行了实践，取得了很好的教学效果。对学生而言，学习兴趣和主动性明显提升。随着课程的进行，学生从一开始被动地接受到后来自觉地参与，而且在学习过程中能发现问题并主动解决。学生不仅掌握了课程知识，还提升了学习能力。在课程进行中及完成后所开展的多次调研显示，对分课堂的内容安排和实施方式得到了学生的普遍认可，课程满意度比实施对分课堂前有明显的提高。对教师而言，教学过程的灵活多样对课上和课下各种教学活动的组织提出了更高的要求，教学技能也能得以提升。参与对分课堂教学的教师所反馈的信息还表明，此模式有助于教学过程的合理安排，能促进课程教学目标的达成。总的来说，这种课程设计在充分发挥对分课堂优势的同时也符合植物生理学课程的教学需求，为植物生理学课程的教学改革提供了新的思路。

致谢：感谢四川大学林宏辉教授对本文提出的宝贵意见。