新农科背景下植物生理学LBL+PBL教学模式探索

李 霞，徐 操

（1.山东农业工程学院 资源与环境工程学院，山东 济南 250100；2.山东博士伦福瑞达制药有限公司 品管部，山东 济南 250101）

2019年6月“安吉共识-中国新农科建设宣言”中指出新农业新乡村新农民新生态建设必须发展新农科，并提出“金课”建设要从农林实际问题出发，以学生发展为中心创新教育教学方法[1]。植物生理学是我校环境生态工程、设施农业科学与工程、园艺、森林保护等涉农专业的专业基础课，本门课程的讲授方式及学生的学习效果将直接影响学生对后续专业课程的理解和学习。因此，我校作为农工融合的应用型人才培养院校，开展植物生理学教学方法的创新和改进，是对教育部推进“新农科”建设的积极相应。

植物生理学是研究植物生命活动规律及其与环境关系的科学，主要包括植物的细胞生理、植物的代谢生理、植物的发育生理、植物的逆境生理等教学内容。为了适应当前新农科发展和教学改革的需要，提高植物生理学课堂教学效果，自2020年以来，植物生理学教研室一直致力于植物生理学传统教学法的改革，鉴于PBL（Problem-based learning）教学法的优点，本教研室教师尝试将PBL与传统的 LBL（Lecture-based Learning）教学法相结合的教学模式应用于课堂教学，取得了较好的教学效果，本文就如何借助智慧树平台在植物生理学理论教学中将LBL教学法与PBL教学法有效的结合，达成培养学生自主学习的能力、分析问题解决问题的能力以及团队协作能力等高阶的教学目标进行探讨。

1 植物生理学课程实施PBL教学法的意义

1.1 PBL教学法的特点

PBL教学法也被称为“问题式学习法”，是在1969年由加拿大的Barrows教授基于神经病学创立的，该教学方法根据所讲授的内容进行学习情境的设计，引用与讲授内容相关的开放性的案例，并提出问题。学生根据案例及问题，以小组为单位，团结协作进行自主学习，通过小组成员查找资料、制作课件、讨论等团结合作的形式共同分析解决案例中提出的问题，使学生由原来的被动学习变为主动学习，课堂中以学生对知识的主动探索为中心，教师进行整个课堂的掌控并对学生的探索学习成果进行点评和总结,更多的体现“教师为主导，学生为主体”的教学理念[2-3]。

1.2 PBL教学法融入植物生理学教学的必要性

LBL作为一种传统的教学模式，具有系统性，传统的植物生理学教学多采用LBL教学法，LBL教学法是以教师讲学生听为主的传统的教学方法，LBL教学法虽然在有限的时间内，教师可以系统全面的将知识传授给学生，但单调的LBL教学方法，容易使学生失去学习兴趣，缺乏探索求知的动力，且主动分析问题解决问题的能力不强。而基于问题为导向的PBL教学法，在教学中以问题为基础，以学生为中心，整个教学过程始于问题，终于知识，以增加学生的学习兴趣和知识的探索为目的，能够有效的提高学生自主学习、拓展思维及分析问题并解决问题的能力[4-5]。

2 LBL+PBL教学法在植物生理学教学中的实施

2.1 成立小组

为了便于课前小组成员进行讨论，完成老师提前下发的智慧树平台任务点，学生根据自己意愿进行自由组合，也可以按照宿舍成员进行组合，最后老师根据学生的学习层次再做相应的调整，使小组成员分配更加合理，每小组成员大约5-6人，每个小组推荐一名小组长，小组成员要明确各自的任务分配，通过小组成员间共同的讨论协作来完成老师下发的任务点及提出的问题，同时还要共同讨论分析并协作解决其他小组提出的问题。

2.2 课前准备阶段

2.2.1 学科交叉，精简课程内容

由于从20级环境生态工程专业人才培养方案的调整，《植物生理学》课时被缩减，总学时32学时，其中理论24学时，实验8学时。植物生理学在教学内容上和相关课程存在相互重复的现象。如在植物生理学第四章呼吸作用中 “糖酵解”“三羧酸循环”“电子传递与氧化磷酸化”等内容与生物化学中“糖代谢”“生物氧化”内容交叉重复；又如植物生理学第一章细胞生理就与植物学细胞知识相重叠；再有植物生理学中有关生长生理一章中，“植物细胞的生长和分化”等在植物学中已有相关介绍。不同课程间大量知识点的多次重复，影响了学生的学习兴趣及学习效果，在有限的学时限制下达不到预期高效的教学效果。因此，植物生理学课程针对以上情况进行了内容的删减，由于植物学和生物化学为先修课程，与其重复内容将不在植物生理学中进行讲授。

2.2.2 整合优化课程结构

在讲授中，参照植物学中讲授的层次结构关系即种子→营养器官→生殖器官→植物分类，将植物生理学课程知识框架进行重构，原因是让学生以肉眼看到的植物形态来感知抽象的植物生理代谢 “种子生理→根系之水分生理→根系之矿质营养→枝叶之光合作用→植物的呼吸作用→植物的生长生理→植物的生殖生理→植物的成熟与衰老生理→植物的抗逆生理”。内容之间紧紧相扣，层层递进，更有利于学生对知识接受的系统性。

2.2.3 提出情景问题

教师提前筛选适合PBL教学的课程内容，并围绕课程内容设置情景问题。学生围绕问题以小组为单位进行自主学习活动，教师根据授课内容提出的问题不仅要满足教学大纲的要求，还要有一定的吸引力和趣味性，让学生在自主学习中通过问题的层层带入，能将理论知识应用于解决实际问题。比如将谚语古诗运用于植物生理学的教学（1）“有收无收在于水，收多收少在于肥”“风调雨顺，五谷丰登”“水是庄稼血，肥是庄稼粮”等。情境提问：从这些谚语中你领会到了什么意思？（2）“不是花中偏爱菊，此花开尽便无花”“待到秋来九月八，我花开尽百花杀”等。情境提问：从这些诗句中我们得知菊花开放的季节，那么菊花开放时节主要是受什么因素控制的？我们如果想在六月份或春节看到开放的菊花，应该做怎样的处理？更多的事例见表1。

表1 谚语和古诗词设置情景问题Tab.1 proverbs and ancient poetry set the scene problem

学生们在谚语和古诗中学到了我们的生理学知识，既生动有趣，又能增加了学生的求知欲，达到了寓教于乐的目的。

2.2.4 情景问题融入思政元素

《教育部高等教育司2022年工作要点》指出：“深化高校课程思政建设，深入实施《高等学校课程思政建设指导纲要》，组建高等学校课程思政教学指导委员会，研制本科专业类课程思政教学指南，组织开展高校教师课程思政教学能力培训，选树课程思政示范项目，引领带动全国高校课程思政高质量建设”。由此可见作为新时代的大学教师，不但要有传授学生专业知识的本领，还要有“育人”的思政能力[6]。授课中挖掘植物生理学中所蕴含的思政元素，将思政元素以“如盐入汤”“润物细无声”融入课堂，发挥课程真正的育人功能。如在在讲授春化作用时，首先向学生介绍“七九闷麦法”，这就是将我们的植物生理学知识运用于生产实践的一个例子，体现了我国古代劳动人民的智慧；再次介绍“李森科事件”，既要肯定李森科的科学贡献，同时也要批判认识李森科对春化作用的夸大，告诉学生对待科学要实事求是，中间可以通过提问一步步引导学生深入理解春化作用的知识。在学习光周期现象时，给学生推送关于“青森5号事件”的文献资料[7]，情景提问：这个事件中水稻引种失败的原因是什么？如何才能克服水稻引种问题？植物引种应当注意哪些问题？能否列举当前水稻引种成功的案例？等一系列问题，既达到了PBL教学的目的也将思政知识如“春风化雨”融入课堂，同时既达到了“教书”又达到了“育人”的目的。

2.3 教师分阶段“抛”问题，并围绕“问题”组织学生讨论

教师根据教材特点、教学大纲要求精心设计问题，在课程教学中有层次、有步骤的向学生提出问题。问题的“抛”出，通常在课前、课中、课后三个时间段。课前问题的提出以资料阅读或文献资料阅读引出知识点的问题，问题一般设置在3-4个为宜；课中问题的提出以课前问题为基点进行延伸，再次深入抛出问题；课后问题的提出以综合型应用性知识点为主，启发学生深入思考，将所学知识点内化于实践应用。具体教学过程实施如下：

2.3.1 课前学习阶段

课前问题的提出主要是教师以任务点的形式通过智慧树平台向学生下发。教师首先根据植物生理学这门课程的内容主线，梳理出每章主要的知识点，然后根据适合PBL教学的知识点收集相关案例资料、图片或相关视频资料，并根据案例提出相关问题，引出本次课要讲授的知识点。根据植物生理学大纲的课时安排，教师提前一周将案例资料及相关视频通过智慧树平台推送给学生。此外，因为植物生理学是一门发展性学科，具有学科前沿性，为了使学生了解植物生理学领域科研知识发展的动向，提前下发的任务点中都会让每个小组分享相关知识点学科领域发展的5个发展动态，学生以小组为单位通过讨论、图书馆、网络搜集组织问题的答案。

2.3.2 课中学习阶段

课中以学生分享、汇报讨论点评为主，整个过程都需要教师跟踪引导，这也是PBL教学的核心环节。首先每个小组派一位代表以PPT的形式汇报任务点内容，包括材料分析中问题的解决思路、方法及最后得出的结论；其次小组间进行交流讨论，教师对交流过程中出现的一些错误理解和判断进行纠正，出现的不足进行补充，讨论过程中话题跑偏要及时进行引导，适当给予启发，并对问题背后隐藏的知识点进行整体的梳理，较难理解的知识点进行重点讲授；最后根据每个小组的表现小组间进行互评打分，教师根据每个小组的汇报进行教师打分。

2.3.3 课后学习阶段

根据学生课上的讨论情况，老师点评讲授进行知识点的梳理。学生根据课上学习的知识点做出思维导图进行知识的总结和归纳，学生最后要完成教师智慧树平台发布的测试和作业。此外，教师对本次课的教学效果进行反思，依据学生学习的反馈效果，总结LBL+PBL教学中存在的问题，并进行后期教学的改进。

2.4 成绩评定

传统的成绩评定注重学生期末考核结果的评价，期末考试占比较大，达70%。而PBL教学法开始向过程性考核评价倾斜，占比为50%，过程性考核包括学生课堂互动参与度、小组搜集整理材料的能力、协作完成任务的能力、讨论汇报的语言表达能力、随堂测试的准确率、课后作业的完成质量。期末考核比例降为50%。这中间的占比可根据整门课程中实施PBL教学模式的学时数由教师自行进行调整，如果整门课程中PBL覆盖率提高，则过程性考核比例可上调。这种注重过程性考核的综合性评价体系，较传统的考核模式更有利于学生综合能力的培养，更利于我校应用型本科人才培养模式的体系建成。

3 教学效果评价

PBL教学法是以学生为主体，教师为主导，激发学生的学习兴趣为主的一种教学模式。此教学模式以学生自主学习为主，注重学生搜集资料、集体讨论、分析问题解决问题、团队协作及创新思维等的综合能力的培养。在小组内资料搜集的过程中，锻炼了学生通过图书馆及网络平台查阅搜集资料的能力，同时学会了文献资料的检索及关注相关知识的最新研究动态的能力，更锻炼了小组成员之间的团队协作能力；在课件汇报的过程中，学会了课件的制作及语言的表达能力；在小组间提问及点评的过程中，更锻炼了学生的批判性思维能力及对知识的进一步探索的欲望；在思维导图的制作的过程中，锻炼了同学们建立知识框架，进行知识点梳理归纳的能力。

PBL教学法虽有以上诸多的优点，但也有其不足之处。首先，PBL教学法打乱了原有系统的理论知识框架，在PBL应用的过程中有些知识点的遗漏及重点知识的强调还要以LBL教学法进行补充；其次，PBL教学法以学生为主体，在学习的过程中需要的学时较多，植物生理学理论课时一共24学时，受学时限制PBL教学法只能挑选个别知识点进行实施。因此，在植物生理学教学过程采取LBL+PBL相结合的教学模式，以LBL教学模式为主，PBL教学模式为辅。通过课堂教学实践证明，LBL+PBL相结合的灵活的教学模式对植物生理学教学有很好的促进作用，课堂上学生们学习的积极性和主动性有很大的提高，考核评价机制的改革更促进了一些不喜欢课堂互动的同学也积极的参与进来，整个课堂气氛非常活跃，学生们的求知欲被极大的激发了出来。

PBL教学模式的使用是一个循序渐进的过程，在后期的教学过程中将会不断优化，使LBL+PBL相结合的教学模式达到最好的教学效果。我们最先在环境生工程专业小班制推进，在后续的教学中，随着该教学模式的不断完善和优化，我们教研室将会应用于植物生理学开设的其他专业中，最后慢慢推进在大班制进行，综合LBL+PBL教学模式的优点，其在未来将具有非常好的发展方向和前景。