研究性教学在草类植物种子学教学中的应用

胡小文，韩云华，王彦荣

（兰州大学草业科学实验教学中心 / 兰州大学草地农业科技学院，甘肃 兰州 730020）

研究性教学，也称研讨式教学、探究式教学，是一种区别于传统接受性教学的新型教学模式；是指教师以课程内容和学生的学识积累为基础，以问题为导向，通过创设一种类似科学研究的情景和途径，引导学生创造性的运用知识和能力，主动探索、思考和实践，进而吸收并应用知识、分析并解决问题的教学活动[1]。研究性教学的目的在于培养学生自主学习、独立思考、学而致用与思维创新的能力。在具体实施过程中，强调教师研究性的教，学生研究性的学，注重知识的运用、再现与问题的激发。

与传递式教学相比，研究性教学在提高学生的课堂参与性、综合运用知识与经验解决问题和提出问题的能力、甚至团队合作精神等方面都具有一定的优越性[2-3]。因而，这一教学模式也普遍被认为是高等教育满足当前社会对创新人才培养需求和学生全面发展内在需求的一种重要途径[4-5]。在这一背景下，近年来，研究性教学在高等教育领域日益受到重视与普及[6]。但另一方面，由于教学目标、教学内容、教学资源等的差异，如何因地制宜，选择合适的研究性教学模式，充分发挥研究性教学的优势仍是一个值得持续探索的教学命题。

草类植物种子学是一门研究草类植物种子特征特性、生命活动规律及生产应用和实践的科学[7]。它是以植物生物学、微生物学、遗传学、生物统计学、物理学、化学、地理学等基础学科和草类植物育种学、草地学、草地生态学、土壤学等应用性学科为基础建立起来的一门新兴学科。草类植物种子学课程具有知识面宽、综合性强、交叉性强和知识更新快等突出特点，其研究内容既包含了种子发育、种子休眠、种子生态等理论性较强的内容，也包含种子生产、种子检验、种子加工、种子贮藏等具有典型应用性的内容，是一门理论与实践并重的专业基础课。

种子是重要的生产与生活资料，与人们所关注的食物安全、生态安全以及农业生产等问题密切相关，课程内容易于与身边发生的各种事物建立联系；如种子化学组分与饮食营养，种子质量与粮食歉丰，种子休眠与草坪建植、杂草防除等密切相关。但另一方面，草类植物种子学课程绝大多数知识点以识记性内容为主，需要深度理解与严密逻辑推理过程的内容相对缺乏，常规的传递式教学难以引起学生的兴趣，容易导致课堂参与性与积极性不高，从而影响授课效果，在一定程度上限制了教学目标的实现。

基于上述考虑，近年来，兰州大学草类植物种子学教学团队在研究性教学思想的指导下，通过优化教学内容、改进教学模式、调整教学考核方式、加强教学队伍和教学资源的建设等手段，不断推进研究性教学实践，在提升教学目标、培养学生创造性等方面取得了较好的成效。有关这一教学过程的经验总结将不仅有益于兰州大学“草类植物种子学”本科课程教学质量的提升，也将为其他院校同类课程教学质量的提升提供借鉴。

1 草类植物种子学教学内容的优化

研究性教学强调教师要研究性的教，学生要研究性的学，注重知识的综合运用、再现与问题的激发[8]。因而，在教学内容上不仅要强调基础知识和基本理论，更要推陈出新，及时将最新的科研成果与产业动态引入课堂。同时，研究性教学也更注重知识体系的建设与应用，对知识模块化的要求更高。根据这一特点，首先对草类植物种子学的教学内容进行了优化与调整。

1.1 冗余内容的简化和删减

作为一门多学科交叉的课程，草类植物种子学与植物生物学、植物生理学、草类植物栽培学等密切相关，在课程内容上相互渗透，不少理论知识重复出现，有必要进行适当的删减。如“种子形成、发育与成熟”章节，有关双受精的内容学生在植物生物学中已有非常系统的了解。因而，在讲授过程中，这部分内容只简单提及，不再作为重点讲解。但这一章节中有关花粉识别机制特别是物种间亲和机制方面的研究近年来已取得一些重要进展，可作为一个理论研究的热点问题来深入讲解。而在生产应用上，则着重讨论如何准确判断种子的成熟，从而培养学生学以致用、解决实际问题的能力。

此外，草类植物种子学有些基础性的内容学生在初高中阶段已耳熟能详，自己学习也没有什么困难。如关于“种子的基本构造”这一知识点，学生在初高中阶段都有接触，一些条件较好的高中甚至开设有相关的实验。因而，这一部分的教学重点主要围绕种子构造的生理和生态功能而展开，如种子附属物种芒、果皮、果翅究竟有什么功能，引发学生对常见现象的思考和疑问。

1.2 必要知识的补充

作为草学和种子学的一个融合，草类植物种子学的知识体系相比传统作物种子学，无论是从基础研究还是生产应用的角度，侧重点均有不同。首先，作为营养体农业的生产资料，草种子一般只作为播种材料而存在，相比以粮食生产为目的的籽实体农业，草类植物种子学在基础研究方面，较少关注与食用价值密切相关的种子化学组分的形成过程，在生产上通常不注重种子的营养品质。其次，草类植物种子学发展较晚，在种子的形成、发育、萌发、活力、寿命、生产等种子学相关内容上无论是基础研究还是生产应用，知识体系并不完善，研究不够深入，相当一部分内容实际来源于传统作物种子学或生物学。最后，草类植物种子除用于饲草生产外，其相当一部分的应用在草地生态建设，因而草地生态过程相关的种子应用是种子学的一个重要组分。基于上述三点，草类植物种子学的教学内容显然不应局限于草类植物种子，特别是有关种子发育、化学组分、休眠机制等方面的内容应该积极借鉴作物学甚至生物学的研究成果，加深对相关知识点的理解。对于草类植物种子自身的特色，如种子生产、种子生态等相关的内容也应在一定程度上加以凸显。基于这一考虑，本课程选用的参考教材既包含了韩建国和毛培胜主编的《牧草种子学》[7]、师尚礼主编的《草类植物种子学》[9]，也包含了胡晋主编的《种子生物学》[10]以及张红生和胡晋主编的《种子学》[11]等。此外，宋松泉主编的《种子生物学》[12]、Fenner 和Thompson 主编的《The Ecology of Seeds》[13]和Bewley主编的《Seeds, Physiology of Development, Germination and Dormancy》[14]等也作为学生进一步拓展学习的参考资料。

1.3 最新科研成果的推介与融合

教学内容的新体现在对陈旧落后知识的舍弃，对最新研究进展和科研成果的引入。国内主流的两本草类植物种子学教材，都出版于2011 年，书中大部分知识都产生于几十年前甚至更早。在科学研究发展极为迅速的今天，教材中有些知识点已得到更新甚至颠覆。如关于种子休眠的发生机理、激素调控假说方面的研究近年来已有许多重要突破，如参与调控种子休眠的激素除脱落酸(ABA)、赤霉素(GA)与细胞分裂素外，其他激素如生长素、乙烯、油菜素内酯、水杨酸、茉莉酸以及独角金内酯也会直接或间接影响ABA 或者GA 通路调控种子的休眠和萌发[15]。随着分子生物学的发展，近年来一系列与种子休眠相关的数量性状位点、关键基因如DOG1 基因的发现，以及这些基因或位点参与调控ABA 信号通路以及GA 的生物合成，进而调控种子休眠的机制[16]。有关种子活力的测定方法以及种子劣变的生理和分子机制，近些年来也有一些突破性的进展等。

兰州大学草类植物种子学教学团队的老师们基于长期以来在种子学领域的研究工作，能够及时将最新科研成果引入到教学中来，主要体现在每年对课件内容及时地更新；另一方面，依托兰州大学草地农业生态系统国家重点实验室与国家外专局111 引智基地等平台，团队也可以经常邀请一些国内外知名的专家前来开展学术交流和指导活动，有助于及时捕捉相关领域的最新进展。此外，通过研究性专题学习的形式，将相关领域的最新进展引入到课程教学中来。

2 教学过程要素

多样性的教学方式和考核方法是激发学生学习兴趣，提升学生参与性和积极性的重要途径。与传统的教学方式相比，研究性教学更强调学生的主体性，着重培养学生主动学习、独立思考的习惯；教师通常只是在教学过程中起组织者、指导者、帮助者和促进者的作用。在草类植物种子学的教学过程中把课程教学分成了课堂讲授(26 课时) (表1)、专题学习(4～6 课时)、翻转课堂(2 课时)、名师讲堂(2～4课时) 4 个部分，每个部分在教学目标、教学方式以及课时分配上有所不同。

2.1 课堂讲授

课堂讲授的主要目标在于通过对整个课程基础知识的梳理和讲解，使学生系统了解种子学主要的知识点及其联系。草类植物种子学共有36 个讲授课时，在教学内容优化的前提下，大致分为种子生物学基础、种子生态学基础以及种子学应用3 篇，一共安排26 个学时的课堂讲授(表1)。其中种子生物学基础包括种子形态与基本结构、种子化学组分以及种子形成与发育；种子生态学则包括种子休眠、种子萌发、种子寿命、种子活力；种子学应用包含种子生产、种子加工贮藏以及种子质量控制。在讲授过程中，种子生物学基础内容重点强调相关概念，适当引入概念的由来、研究思路以及最新的研究进展；种子生态学内容主要通过启发提问的方式，引导学生结合已有的植物学和生态学知识去深入理解每一个知识点；种子学应用部分则密切联系生产实践，大到我国乃至全球种业的发展和现状、国家宏观政策调控，小到具体的种子生产田管理，甚至学生自身对农业生产的体验等等，引导学生应用所学知识去思考和解决身边问题。此外，作为一门课程，草类植物种子学各个篇章的知识点有着千丝万缕的联系，在讲授过程中有机联系之前课程的学习以及其他课程的知识点对于学生把握课程的系统性，多角度提出和解决问题能起到很好的启示作用。

表 1 草类植物种子学课程内容与学时Table 1 Content and class hours for the Forage Seed Science course

2.2 专题学习

课堂讲授是基础，专题学习就是研究性教学的升华和点睛之笔。专题学习的目的在于让学生在掌握课堂讲授知识的基础上，通过资料查询、试验验证、小组头脑风暴、论文撰写等方式适当拓展和深化所学知识，旨在培养学生主动学习、提出问题、并应用所学知识以及其他多种手段来解决问题的能力。

这一过程的关键在于专题的选择。尽管在实际的教学过程中，学生可能会提出各种各样的问题，但并非所有的问题都适合作为专题学习的内容。譬如在完成“种子的形成发育和成熟”这一章的学习后，有学生就会问：“种子为什么到了发育后期要脱水”，“亲缘关系太近也会产生不亲和，那自花授粉植物亲缘关系那么近，怎么没出现不亲和呢”。显然，前一个问题有点大和泛，种子脱水特性的形成主要是长期进化形成的一个属性，是植物对陆生环境的适应机制，具体到某个物种，则涉及到它的进化历史、遗传调控等等。而后一个问题则主要是由于对基础知识点没掌握所造成的，对于授粉形式不同的植物，其表现的不亲和形式是不一样的，也各具有不同的优劣。

因而，在草类植物种子学的教学实践中，专题的选择既要考虑问题的深度，也要考虑解决问题的可行性。基于此，我们对专题的选择主要来自于3 个方面：1)上一个学年学生在课堂课后产生的问题，我们通过收集、整理、筛选在下一个学年引入供大家选择；2)针对课程教学中的重点内容，由教学团队成员讨论拟定一部分专题；3)近5 年相关知识点在研究上的重大突破和热点问题。

专题拟定后，在学期初发布到学习群和网络平台上，由学生根据自己的兴趣自行选择并报备给老师。专题学习分为以下几个步骤：1)学生自主选择专题并组队，原则上每队3～5 人；2)拟定研究方案与进度安排，小组讨论并就相关问题与老师进行讨论；3)进行相关数据的收集、分析、讨论，并撰写课程论文。课程论文的制作原则上要求每个同学必须组队进行，明确每个同学在团队中的职责和贡献，每队最多不超过5 人。

2.3 翻转课堂

翻转课堂的目的在于培养学生总结知识和表达知识的能力。学生通过对专题的研究性学习后，就研究背景、研究过程、研究内容以及研究所获得的观点或新知识给授课教师和其他同学做一个讲解，并解答疑问。翻转课堂以团队的形式进行，课堂课件由团队共同完成，讲解可由团队推选1 人来讲解，也可以别的创新形式进行，所有团队成员均可回答同学和老师的提问。每个团队汇报不超过5 min，而后由授课教师团队和同学质疑3 min。翻转课堂一般集中在一周内统一进行，但也可以考虑在对应知识点的学习后进行。

2.4 名师讲堂

名师讲堂的设置主要是通过邀请国内外知名专家或课程组教师就草类植物种子学领域的热点问题开展专题讲座，以达到拓宽学生视野，激发学生对课程学习兴趣的目的。名师讲堂一般每个学期举办1～2 次。近几年的教学实践中，我们邀请了美国肯塔基大学的Jerry Baskin 和Carol Baskin 教授为学生介绍种子休眠领域的相关研究进展，在原有课堂学习的基础上引入了种子休眠循环、母本环境效应、种子休眠的表观遗传调控等这一方向的研究热点问题，拓展了学生对这一知识点的认识。此外，新西兰林肯大学的Phil Rolston 博士也受邀为学生做了全球草种子生产领域的专题报告，内容涵盖种子生产的新产品、新技术应用、种子生产所面临的主要问题以及当前国际上主要草种子生产国质量控制体系等等，在一定程度上可以说让学生重新认识了一遍种子生产，正所谓“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”。从课程教学改革的角度，网络直播是邀请名师开展名师讲堂的一个好途径，经济简单。我们目前也正在积极准备和探索这一新的形式。

值得注意的是，名师讲堂环节往往涉及到教学时间与专家来兰时间的协调，我们的做法主要有三种：一是名师讲堂只是作为课程教学的补充，因而在内容上相对要求比较宽松，专家选择面较宽；二是名师讲堂主要安排在下半学期，尽可能利用节假日补课的时间，调整余地相对较大；三是可以通过网络直播的形式来开展。

3 教学考核

草类植物种子学课程的考核主要由4 个部分组成：

1)期末考试占总成绩的50%。这部分内容主要考核学生对整个课程基础知识与重点、难点的掌握情况，考试以闭卷形式进行。考试题型包括单选、多选、简答、论述以及材料分析题。前3 种题型主要考核学生的基础知识，后2 种题型则重在考查学生综合运用整个知识体系分析问题与解决问题的能力。

2)随堂测试占20%。在每一个知识模块讲授完毕后，将组织一次随堂测试，主要是保证学生能在学习过程中做到温故知新，对模块内容有个总体的把握。整个课程共有3 次随堂测试，学生可选择其中的2 次作为随堂测试成绩。

3)专题学习课程论文占20%。整个草类植物种子学课程设置3 次研究性专题学习，每次研究性专题都要求以小组为单位至少提交课程论文1 次，提交课程论文超过1 次者，以得分高的1 次作为课程论文成绩。

4)翻转课堂占10%。翻转课堂要求学生以小组形式就研究性专题进行汇报，并由指导教师和小组互评给出评分作为课堂演讲得分。

4 教学队伍与教学资源的建设

4.1 师资队伍建设

教师的教学水平对于课程教学质量至关重要。在草类植物种子学课程教学团队建设的过程中主要从两方面着手：一方面，从教学内容平衡和专业性的角度考虑，注重引入现有团队相对薄弱方向的师资，如近年来团队先后引进了草种子生产与分子生物学方向的研究力量。目前教学团队的4 名老师，3 人具有博士学位，1 人具有硕士学位，正高级职称2 名，副高1 名，中级1 名。4 名教师均从事草类植物种子学的研究与实践工作，研究方向涉及种子生理、种子生态、种子生产和种子质量检验等方向，基本涵盖了草类植物种子学的各个方向，在业务水平上保证了研究性教学的顺利开展。

另一方面，通过各类培训、会议和学术交流活动，不断提升教师教学水平。如团队教师多次前往国外进行学术交流，参加国内外学术会议，学习和积累课程相关的知识和教学素材。近年来，也多次邀请国内外知名专家为本科生授课，是课程教学中名师讲堂的重要支撑力量。

4.2 课程网络配套资源建设

作为一门专业基础课，草类植物种子学可供利用的网络资源较少。目前学生可以在线获取的视频教学资源有中国农业大学毛培胜教授主讲的慕课课程牧草种子学、南京农业大学洪德林教授主讲的泛雅网络课程种子学。此外，中国大学慕课课程里还有其他如林木种苗学、神奇的种子世界等网络课程也部分涉及草类植物种子学的相关内容，但侧重点差别较大。对于这些资料，一般建议学生可适当关注，汲取各家之长。

除视频资源外，围绕学习的深度与广度，在超星学习平台和课程教学的微信群里为学生进一步提供了其他类型的资料，主要包含4 个方面的内容：1)相关章节内容的研究进展，特别是一些近期发表的综述性文章，以帮助拓宽学生对相关内容的认识和理解。2)种子学领域主要的研究机构、研究团队的简介与网络链接。如国际种子检验协会、国际种子科学学会、国际草种子组织以及他们举办的一些主题性质的学术会议，帮助促进学生对种子学前沿知识的了解。3)种子相关的科普文章与文学作品。主要是用于激发学生对种子的热爱和对种子学的兴趣。4)作业库。学生可通过做题等方式加深对相关知识点的理解。

4.3 师生沟通与联系

研究性教学涉及面广、信息量大，不仅需要教师与学生充分利用好上课时间，课后的充分沟通也十分必要。在教学过程中，主要通过以下途径与学生进行沟通：1)除正常的教学过程外，课程设有单独的答疑时间，一般在每周课后的两个小时内，学生可与授课老师在教师休息室面对面讨论学习中的疑问。2)学生有问题可通过电话、电子邮件、微信、QQ 等方式与老师进行交流和沟通；此外，每个班级都建立了相应的教学微信群，有问题也可以共同在群里进行讨论。3)在教学过程中，教师也会通过询问、调研等方式，了解学生对于课程教学方式、教学内容等的建议与意见，并针对学生提出的各种建议在授课方式方法上做出相应调整，从而增加相互理解，提高教学质量。

4.4 教学基础设施

一个好的教学模式离不开必要的教学基础设施，特别是在研究性专题的学习过程中，必要的硬件设施是前提。兰州大学草地农业科技学院建设有农业农村部牧草与草坪草种子质量监督检验测试中心(兰州)、甘肃省寒区旱区草类植物种质资源库、草业科学国家级实验教学中心等平台。此外，在本科生所在的榆中校区，还建有榆中校区试验站。在教学过程中，学生可通过参观上述平台，了解到种子检验的管理和技术流程，知道种质资源的保存设施与管理措施。学生在选择研究性专题的时候，也可以充分利用这些平台和实验设施开展简单的研究工作。

5 问题与建议

通过近几年对草类植物种子学教学内容和教学模式的不断探索和优化，研究性教学理念的引入，对于引导学生自主思考、提高学生综合运用知识和解决问题能力的提升上确实发挥了重要作用。但同时值得注意的是，研究性教学不等同于研究，这一过程的重点不在于引导学生去发现和创造新的知识，而是基于这一模式引导学生初步认识知识产生的过程，尝试应用所学知识去提出和解决问题。任何教学模式和教学方法，其最终的落脚点一定是实现教学目标。本科专业基础课的教学目标仍然是让学生最大程度的掌握基础知识，研究性的教学模式是传递式教学的有益补充和提升，但并不能完全取代传统的传递式教学。同样，以学生为主体的学习方式也并不意味着把课堂交给学生。

在草类植物种子学的教学过程中发现，课程论文的写作对于提高学生获取资料、分析、思考以及组织材料，最后形成观点的能力很有帮助，但过多的专题学习任务则有可能使这一过程流于形式，不仅起不到激发学生兴趣的目的，反而加重负担，导致学生疲于应付。因而，从班级的整体角度规划3 次研究性专题教学活动，但对于每小组的课程论文提交任务最多不超过两次。其次，系统的知识讲授仍然是决定课堂教学效果的关键，讲授过程中启发式的提问以及加强与学生的互动交流在提升教学效果上的成效更为明显。此外，研究性教学模式虽然具有一定的优越性，但同时这一教学模式对于教学资源的要求也相对较高，如教师自身的专业素养、实验室的支撑条件等等。所以，因地制宜，因条件选择适宜的教学模式更为重要。