“植物生理学”理论结合实践的教学模式改革

肖继坪　于虹漫　陈疏影

［摘 要］ “植物生理学”是高等农林院校植物生产类本科生的专业基础课，教学涉及的专业多，授课对象的知识结构和学习特点不断变化，且面临学时少、新知识和新技术层出不穷的窘境。因此，从甄选教学内容、丰富教学题材，改进教学方法，学以致用。建立“植物生理学”开放课堂，科研反哺教学、指导学生参加创新创业大赛、增强科研创新意识等方面对“植物生理学”进行了教学改革与实践。同时，“植物生理学”教学的研究对象选用本地的植物类型或地方品种并列举它们与当地生态环境之间的关系，使教学内容既贴近生活实际又符合学校的办学特色，既能提高学生的综合素质与实践能力，又可为培养创新型人才奠定基础。

［关键词］ 植物生理学；教学内容；教学方法；理论联系实际；科研创新

［基金项目］ 2023年度云南农业大学课程思政教改项目“植物生理学课程思政教学体系构建与探索”（YNAUKCSZJG2023014）；2019年度国家一流专业建设“雙万计划”-生物技术“云南省一流专业及重点支持学科建设项目”（教高厅函〔2019〕46号）；2022年度云南农业大学校级一流本科课程“植物生理学”（2021YLKC147）

［作者简介］ 肖继坪（1982—），女，云南永胜人，博士，云南农业大学农学与生物技术学院副教授，主要从事植物分子遗传及生理生化研究；陈疏影（1972—），男，云南大理人，硕士，云南农业大学农学与生物技术学院副教授（通信作者），主要从事植物生理生化教学与科学研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A［文章编号］ 1674-9324（2024）04-0051-04［收稿日期］ 2023-05-20

植物生理学是研究植物生命活动规律与环境关系的一门学科，其中物质与能量代谢、信息传递及由此表现出来的外观形态建成之间的有机联系是“植物生理学”课程的重点。首先，“植物生理学”是高等农林院校植物生产类专业本科生的专业基础课和主干课，教学涉及的专业多，授课对象的知识结构和学习特点不断变化。其次，“植物生理学”知识发展迅速，新的技术和研究层出不穷，实际教学课时却不断减少［1］。最后，教学大纲要求教学案例与学校的办学特色相匹配。因此，符合上述教学特点及要求是“植物生理学”课程教学所面临的问题。本文从甄选教学内容、改进教学方法、注重理论联系实际、培养创新精神等方面对“植物生理学”的教学改革进行了探索与实践。

一、甄选教学内容，丰富教学题材

“植物生理学”的教学内容大致可以分为细胞生理、代谢生理、植物生长发育生理和逆境生理等四个模块。针对农林院校专业和生源特点，在学时紧、内容多的情况下，很难做到全本书的精讲、细讲。因此，教师主要精讲章节的知识框架及重点和难点，实施过程中注意内容的系统性和完整性，构架好基础理论与专业课的桥梁。在精讲“植物生理学”课程的基本理论和重点知识的同时，适当反映学科前沿，内容上贯彻少而精的原则，在深度和广度上注意专业的适用性。对于与前序课程有重复的内容，如“细胞生物学”中细胞、叶绿体的结构，“植物学”中花这一器官的形成与开花，“基础生物化学”中的呼吸代谢途径等进行泛讲，而对呼吸作用的末端氧化酶系统以及呼吸作用在农产品储藏中的应用等知识进行重点讲解。对于教材中并列的内容，可选择具有代表性的内容或最重要的部分进行讲授，其余内容让学生自学。如逆境生理各论，植物的五大类激素及生长调节剂的知识框架基本是一致的。教师可选择1～2类，如逆境生理各论中的抗旱性、抗寒性；植物激素中促生长的生长素和抑生长的乙烯，从发现历程、化学本质、合成路径及部位、存在状态、运输特点、生理效应及作用机理等方面进行详细讲解，其余内容让学生按此方式自学［2］。

通过插入精美的图片、动画和视频等形式制作生动形象的多媒体课件，增加教学内容的趣味性和丰富性。如可以将光合作用中水的光解、光合电子的传递、呼吸链的电子传递、植物细胞信号转导和激素作用机制等抽象难懂的知识轻松、浅显地表达出来。通过清晰直观的展示，既可以帮助学生化繁为简地理解和掌握所学知识，突破教学的重点和难点，还能加深学生的记忆，克服畏难情绪，为后续高难度的阶梯式学习夯实基础［3-4］。

二、优化教学方法

为了提高学生的学习兴趣，根据不同的教学内容，选取行之有效的教学方法，如启发引导教学法、“假说”法、问题驱动和讨论式教学法等。

1.重点和难点的突破，可采用启发引导教学法。例如，光合作用中的能量转化可采用启发引导教学法，让学生想象光合链上的多个电子传递体组成了一段楼梯，楼梯的高低是由电子传递体的标准氧化还原电位决定的；光能激发产生的电子（小球）在楼梯上滚动，根据运动规律，小球只能从高向低滚动，最终到达楼梯的末端。通过启发引导教学法使教学内容由抽象变为具体，化难为易［5］。

2.有争议的内容，运用“假说”教学法开展教学活动，培养学生的创新思维。在植物科研进展的快速推动下，对经典的“植物生理学”知识，如K+转运结构中的通道和泵的模型、气孔运动机理、同化物运输的机理、光合作用的机理、生长素的生物合成及作用机理、春化作用和光周期诱导开花机理以及衰老脱落和逆境伤害机理等［4］，从新视角提出了新的认识。因此，合理运用“假说”，讲解“假说”存在的问题及合理性，并告诉学生任何一种学说都是要经过多方证实、不断检验和完善的。鼓励学生在掌握基础知识的基础上，引导学生对“假说”发表自己的观点，大胆怀疑、小心求证，培养学生的创新思维能力。

3.新知识点的提出，可采用问题驱动法和讨论式教学法。针对每个知识点设置具体的问题，鼓励学生查阅资料，勇于表达自己的观点，肯定学生的创新思维，挖掘其科研潜能。如“海兔和海底蜗牛为什么能进行光合作用”［6］“莲子心为什么是绿色的”“独脚金内酯是一种新的植物激素吗”“西瓜膨大剂和乙烯利的施用注意事项以及对人体是否有害”“顶端优势在农业上的应用有哪些”“丝瓜果实苦的原因是什么”等。通过问题驱动法及讨论教学法激发了学生探究科学问题的热情，引导学生自主思考，培养勇于探索、敢于挑战经典和权威的务实精神及发掘新理论的潜能。

4.课程思政则通过教师授课潜移默化地渗透于心。一是将“课程即思政”理念融入新农科建设，打造学农爱农的“大思政”育人格局。二是引入名人轶事，扩展知识，弘扬吃苦耐劳的精神和进行爱国主义教育。“新农人”搞科研既要挥得动锄头，也要坐得了“冷板凳”。如我国科学家汤佩松［7］、罗宗洛、李继侗、殷宏章等的故事；袁隆平、谢华安院士在水稻育种上的贡献；国外科学家卡尔文团队十年磨一剑终于摸索出C3循环每一个反应步骤的孜孜不倦的科研精神。三是挖掘专业知识中所蕴含的人生哲理，树立正确的“三观”。如从细胞器的相互联系理解人类社会的合作，从内聚力学说理解人类社会合作的重要性，从矿质营养的再分配特点理解中华民族的孝道，从植物与逆境到人的挫折教育、生命状态与人生规律的把握。春华秋实，一年之计在于春，一日之计在于晨。人和植物都需要潜心汲取养分，奋力成长，从而使生动的思想政治理论课开到田间地头，开进植物世界。

三、实地取材，学以致用，校企合作建立“植物生理学”开放课堂

“植物生理学”源于人类对农林生产实践的探索和总结，可用于指导其生产实践。首先，可以实地取材，在日常生活中融入“植物生理学”知识，创设“植物生理学”开放课堂。如让学生运用植物生理学知识解释和解密日常生活中花果颜色随成熟和季节的变化；春桃夏荷秋菊冬梅，花之美也是“四时之美”，季节变化催生花之造化；油菜“花而不实”，棉花“蕾而不铃”；跳舞草“闻声起舞”；果树的大小年；“麦熟一响，枝叶枯黄”；等等现象，既加深了感性认识又增加了学习的乐趣和积极性。其次，教师讲授基础理论知识的同时联系生产实际，有针对性地带领学生到试验地和农场等地方进行探究性教学实践。如在讲述干旱、涝害和病害的形态指标及矿质营养的缺素症状时可把学生带到田间，结合生产实践进行讲解，不仅给学生带来直观的认识，也能使其明白“午不浇园”的道理，还能指导农民合理灌水和施药施肥［8］。最后，校企合作，引导就业创业。如茶学专业的学生会到云南的普洱茶厂参观实习，明白制茶工艺中“绿茶杀青，红茶发酵”的原理；生物技术专业的学生会到云南英茂现代农业有限公司参观鲜花和中药材的组织培养、温室培育以及鲜切花的保鲜，切身体会植物组织培养技术和植物生长调节剂的使用带来的经济价值，增强学生的学习主动性和创新创业意识，同时增强校企合作，增加就业的机会。

四、科研反哺教学，指导创新大赛，增强科研创新意识

云南地处低纬度高海拔地区，且素有“植物王国”之美誉。随着海拔的升高，光照、UV-B辐射强度、温度和湿度等因素也在随之变化，继而影响到植物的生长发育、物质代谢、结构和功能等方面。植物的生长具有可塑性，在这种复杂环境中生存的植物，经过长期的自然选择和适应，不断与环境因子相互协调，形成了一套能够抵御外界环境胁迫的特殊机制，主要表现在植物的形态特征、生理生化、营养分配和基因表达等方面。由于笔者的研究方向之一为不同环境因子对马铃薯等薯类作物生长发育和次生代谢物质的积累的影响，因此，围绕此方向鼓励学生参加“互联网+”大学生创新创业大赛，“挑战杯”中国大学生创业计划竞赛等创新创业训练计划项目，其中“不同UV-B辐射对彩色马铃薯相关生理生化特性影响”和“马铃薯StAN1基因响应低温调控花色苷合成的表达模式研究”立项为云南省省级2022年大学生创新创业训练计划项目。通过指导学生参加创新创业大赛，使学生学会从“植物生理学”的理论知识出发，通过合理地实验设计和实践，层层分析、环环相扣、严密分析，或撰写论文发表，或最终解释及解决生产实际与生活中的现象，提高了学生动手和解决问题的能力［9］。此外，“植物生理学”教学的研究对象选用本地的植物类型或地方品种并列举它们与当地生态环境之间的关系，使教学内容和学校的办学特色相得益彰［10］。

通过对“植物生理学”课程改革的探索与实践，使课程结合学校所处生态环境，在精选教学内容和研究对象的基础上，理论联系当地的生产实际，建立“植物生理学”开放课堂，运用合理的教学手段和方法，使课堂生动有趣且具有一定的实用性和学术性。越来越多的学生对“植物生理学”课程表现出浓厚的学习兴趣，他们积极参加课程组教师的相关科研课题，并在教师的指导下，申报大学生创新创业训练计划项目，或撰写论文发表，或解决生产实际中的问题。通过这一过程的锻炼，学生不仅加深和巩固了基础理论知识，还全面提升了综合素质与实践能力，为创新型人才的培养奠定了基础。

参考文献

［1］王云生，高丽萍，蔡永萍，等.学分制下《植物生理学》教学中存在的问题及对策［J］.安徽农业科学，2009，37（12）：5804-5805.

［2］孙歆，杨世民，文涛.基于对分课堂理念的植物生理学课程设计［J］.生物学杂志，2020，37（5）：117-119.

［3］田建霞.多媒體技术在植物生理学教学中的价值与应用［J］.农村经济与科技，2020，31（10）：387-388.

［4］郑元，赵芬，马焕成.“植物生理学”课程教学改革的探讨［J］.中国林业教育，2017，35（1）：64-67.

［5］敖红，张秀丽，李晓岩，等.“三位一体”教学模式在“植物生理学”课程教学中的应用［J］.中国林业教育，2020，38（1）：35-39.

［6］王凤茹，客绍英.“植物生理学”课程“模块化”和“对话式”教授方式改革［J］.河北农业大学学报（社会科学版）2020，22（4）：97-102.

［7］梁峥，许亦农.植物生理学大师汤佩松［J］.植物学通报，2000，17（1）：90-91．

［8］张淑英，林海荣.关于农学专业植物生理学教学改革的几点想法［J］.科技资讯，2017，15（24）：154-155.

［9］李玲，杨杰，袁华玲，等.新形势下植物生理学教学方法探索［J］.安徽农业科学，2014，42（20）：6881-6882.

［10］王鳳茹，路文静，韩建民.“植物生理学”教学改革与实践［J］.河北农业大学学报（农林教育版），2017，19（4）：74-78.

Teaching Model Reform of Plant Physiology Theory Combined with Practice

XIAO Ji-ping， YU Hong-man， CHEN Shu-ying

（Institute of Agriculture and Biotechnology， Yunnan Agricultural University， Kunming， Yunnan

650201， China）

Abstract： Plant physiology is a basic professional course for biology and agriculture undergraduates in higher agriculture and forestry universities. The teaching involves many majors， the knowledge structure and learning characteristics of the teaching objects are constantly changing， and they are faced with the dilemma of less class time and endless emergence of new knowledge and new technology. Therefore， this article selects teaching content， enriches teaching resources， optimizes teaching methods， establishes an open classroom of plant physiology， carries out scientific research to feed teaching， instructs students to participate in innovation and entrepreneurship competition， and strengthens the consciousness of scientific research and innovation in plant physiology teaching reform and practice. At the same time， the research object of plant physiology teaching is local plant types or local varieties and the relationship between them and local ecological environment is given， which not only makes the teaching content in line with the characteristics of school running， but also comprehensively improves the comprehensive quality and practical ability of students， which lays a foundation for cultivating innovative talents.

Key words： plant physiology; teaching contents; teaching methods; theory combined with practice; scientific research innovation