信息化时代背景下高校植物生理学课程设计改革探索

摘" 要：随着信息化时代的迅猛发展，教育领域正经历着前所未有的变革。高校植物生理学课程作为生命科学领域的重要基础课程，其课程设计始终紧密围绕国家农业发展战略和生物科学领域的行业需求，融入信息化元素，以提升教学质量和效果。虽然多媒体教学和线上教学得到广泛应用，但传统的讲授式教学仍占主导地位，难以激发学生的学习兴趣和主动性。随着植物生理学研究的不断深入，新的研究成果和理论不断涌现，而植物生理学教材知识无法对其进行及时更新，故而教材内容略显滞后，无法及时反映学科前沿动态。该文旨在探讨信息化时代背景下高校植物生理学课程设计面临的问题、课程设计改革的必要性、具体实施策略及其实施效果，以期为相关教育工作者提供参考和借鉴。

关键词：信息化时代；植物生理学；多元化教学；改革；模块化课程

中图分类号：G642" " " 文献标志码：A" " " " " 文章编号：2096-9902（2024）24-0139-04

Abstract： With the rapid development of the information age， the field of education is undergoing unprecedented changes. As an important basic course in the field of life sciences， college plant physiology courses have always been designed closely around the national agricultural development strategy and industry needs in the field of biological sciences， and incorporate informatization elements to improve the quality and effectiveness of teaching. Although multimedia teaching and online teaching have been widely used， traditional lecture teaching still dominates and is difficult to stimulate students' interest and initiative in learning. With the continuous deepening of research on plant physiology， new research results and theories continue to emerge， but the knowledge of plant physiology textbooks cannot be updated in a timely manner. Therefore， the content of the textbooks lags behind and cannot reflect the cutting-edge trends of the subject in a timely manner. This paper aims to discuss the problems faced by plant physiology curriculum design in colleges and universities in the context of the information age， the necessity of curriculum design reform， specific implementation strategies and implementation effects， in order to provide reference for relevant educators.

Keywords： information age; plant physiology; diversified teaching; reform; modular curriculum

植物生理学是研究植物在生长、发育、代谢等方面的生理性特征和规律的科学，是植物科学的重要分支之一。它不仅涵盖了植物生命活动的各个方面，还与农业、林业、牧业、工业和医药学等多个领域密切相关。在信息化时代，教学资源的数字化成为课程设计的重要趋势，而在信息化时代背景下的课程设计则更加强调互动式教学模式。高校植物生理学课程作为连接理论与实践的桥梁，其内容的设置紧密结合毕业要求，确保学生能够达到规定的毕业标准。课程内容涵盖了植物生理学的基本理论、实验技能以及应用实践等方面，包括植物细胞生理、植物水分生理、植物生长发育生理以及植物逆境生理等内容。同时，注重与毕业要求的对接，通过实验、实习、课程设计等环节，培养学生的实验技能和实践能力，确保学生能够顺利完成毕业设计或毕业论文。课程设计与信息化时代的需求相适应，以培养具有创新精神和实践能力的高素质人才。本文将从信息化时代的特点出发，分析高校植物生理学课程设计改革的背景和意义。

1 信息化时代背景下植物生理学课程设计面临的问题

信息化时代背景下，虽然多媒体教学资源以及线上教学平台搭建得以广泛应用，在一定程度上丰富了教学手段，提高了学生的学习兴趣，但单一的传统讲授方式仍占主导地位。线上教学在实际应用中仍存在一些问题，如平台搭建不完善、资源更新不及时、内容同质化严重以及缺乏互动性等[1]。

此外，实践教学的弱化也是植物生理学课程设计的不足之处。植物生理学是一门实验性很强的学科，实践教学在培养学生实验技能和创新能力方面具有重要作用。在教学中，可以组织学生到植物园、农田、自然保护区等地实地考察，观察不同植物的生长环境、生理特性及生态作用。在信息化时代背景下，部分高校过于依赖线上教学，忽视了实践教学的重要性，导致实验教学课时减少、实验内容陈旧、实验设备落后等问题，导致学生实验技能不足，创新能力培养受限[2]。

2 信息化时代对高校植物生理学课程设计的影响

2.1 知识更新速度加快

信息化时代，植物生理学领域的科研成果和技术进展日新月异。教学大纲应具备内容全面性、前沿性与动态性、与学生专业需求的适应性以及及时健全的修订机制。课程设计上注重及时更新内容，并纳入最新研究成果，以保持课程的时效性和前沿性。如植物的光合作用这一章节，老师们可以在讲课时及时添加新的研究内容，发现于“层叠石”（strmoatolite）中的第五种叶绿素——叶绿素f，是一种比其他类型的叶绿素要更红得多的吸收光谱，吸收峰主要在722 nm。然而研究发现，基于ChlF的光合作用，其能利用更低能量的红外光进行光合反应，是FRL下的光合作用主力。超越了普遍认为的红光是光合作用的“红光极限”，也表明自然界中广泛存在第三类光合作用。

2.2" 教学方式多样化

信息化技术为教学提供了多种手段，如动画、模拟实验软件、在线课程等，使抽象复杂的生理过程直观化、生动化；建立虚拟实验室，让学生在计算机上模拟实验操作，弥补实验条件不足的问题；还可以进行项目式学习，围绕某个具体项目或问题（如提高作物抗旱性、优化植物光合效率等），引导学生组建团队，进行资料收集、方案设计、实验实施和结果分析等环节。在实际教学中，注重多学科融合，将植物生理学与其他学科（如生物化学、分子生物学、环境科学等）进行融合教学，拓宽学生的知识面和视野。这些手段可以丰富教学形式，提高学生的学习兴趣和参与度。

2.3" 学习需求个性化

信息化时代的学生具有更加个性化的学习需求。课程设计应充分考虑学生的差异性和多样性，提供多样化的学习资源和路径。在植物生理学课程中，教师可以通过课前线上测试或问卷调查了解学生的基础知识掌握情况和学习兴趣。针对不同层次的学生，设计不同难度和深度的学习任务。例如，对于基础薄弱的学生，提供额外的辅导材料和基础练习题；对于基础扎实的学生，则设计具有挑战性的案例分析和讨论题，以促进其高阶思维的发展。植物生理学作为生物学的一个分支，研究植物的生命活动规律和植物与环境之间的相互关系。这一特性使得植物生理学在多个领域都有广泛的应用，如农业、林业、园艺、生态环境保护、生物技术和医药等。毕业生可以根据自己的兴趣和专长选择合适的就业方向，并在相关领域发挥自己的专业优势。同时，随着社会对生态环境保护和可持续发展的重视程度不断提高，植物生理学专业的就业前景也将更加广阔。

3" 高校植物生理学课程设计改革的策略

3.1 模块化课程设计

基础模块：涵盖植物生理学的基本概念和原理，如植物细胞结构与功能、植物水分与矿质营养、光合作用与呼吸作用等。让学生掌握基本的知识理论，为后期理解植物生理机制奠定坚实的基础。

进阶模块：引入当前植物生理学领域的前沿研究，如植物分子生理学、植物逆境生理、植物次生代谢等，通过案例分析、专题研讨等形式，让学生了解最新的研究成果和动态。同时注重学生的自我分析与理解能力的培养，在课堂上可以对所授内容提出小的问题，让学生课下通过查阅文献来加深理解，然后在下堂课对其进行提问，丰富课堂内容，提高学生的课堂积极性，进而提升学生的科学素养。

实践模块：加强实验和实践环节，设计一系列具有创新性和挑战性的实验项目，引入前沿的科学研究成果和新技术，激发学生的创新精神和探索欲望。鼓励学生参与科研项目或创新实验，培养他们的实践能力和创新能力。气候变化对植物生长和发展造成了严重的威胁。未来植物生理学研究将加强对植物逆境适应机制的研究，探讨植物如何应对温度、干旱、盐碱等逆境，并寻找相应的调控途径和策略，以提高植物对环境逆境的抗性。例如，在培育抗逆作物中，介绍最新的基因编辑技术（如CRISPR-Cas9），让学生懂得其基本原理并尝试设计简单的基因编辑实验，增加课堂趣味性的同时也提高了学生的主动学习能力[3]。其次结合微信公众号“植物生理之光”，将植物生理学的理论前沿和最新研究进展融入教学，并及时更新，带给学生最新的知识和观点。

3.2 优化课程内容

整合经典理论与最新研究成果。定期更新教材内容，确保课程既包含植物生理学的经典理论，又涵盖最新的科研成果和技术进展。与出版社保持密切联系，定期评估并选用最新版本的教材。同时，鼓励教师自编或参编教材，融入最新的研究成果和教学理念。

引入跨学科内容。加强植物生理学与其他学科的交叉融合。植物生理学与生物化学、分子生物学的结合将更加紧密，通过深入研究生物分子（如蛋白质、酶、激素等）的结构与功能，揭示植物生理过程的分子机制。此外，植物生理学将更加注重与生态学和环境科学的交叉融合，研究植物与环境之间的相互作用关系，为生态保护和环境治理提供理论支持。具体实施方法为与其他学科的教师建立合作关系，共同设计跨学科的教学内容和实验项目。

增加实践性内容。设计更多与农业生产、生态保护等实际问题相关的实验和案例分析，提升学生的实践能力。将植物生理学的研究成果应用于农业生产中，推动精准农业的发展，提高农作物产量和品质。如加强与农业科技园、自然保护区等实践基地的合作，为学生提供更多的实践机会。同时，鼓励学生在教师指导下参与科研项目，将所学知识应用于实际问题解决中。在实验教学中，将传统的“老师讲，学生做”的模式，转变为翻转课堂，以实验探索带动理论教学，先小组讨论和实验操作，再拓展授课和答疑。

3.3" 创新教学方法

采用多媒体教学、在线课程等信息化手段，丰富教学形式，使抽象复杂的植物生理学知识更加直观易懂，从而提高教学效果。在这方面，教师需提前制作高质量的多媒体课件，并熟悉各种多媒体工具的使用。同时，鼓励学生利用网络资源进行自主学习。利用网络教学平台发布课程资料、布置作业、组织在线讨论等，方便学生随时随地进行学习。

将过去的“以教师为主的线下教学”转变为“以学生为主的线上线下混合式教学”。教师在进行课程内容讲授时，应结合讲授法、讨论法、案例分析法等多种教学方式组织课堂教学。例如，在讲授植物生理机制时，采用讲授法系统介绍基本概念和原理；在探讨植物生理过程与环境因素的关系时，采用案例分析法引导学生分析实际问题；在讨论植物生理学的应用前景时，则采用讨论法激发学生的思考和表达。根据教学内容和学生特点灵活选择教学方式，注重各种教学方式之间的衔接和配合，以形成完整的教学体系。同时，还可以尝试引入新的教学技术和手段，如在线课程、微课等，以提高课堂教学的效果和质量[4]。

将教师单一讲授的传统教学转变为讲授法、翻转课堂和小组研讨等方法混合使用，激发学生的学习兴趣和主动性。教师通过设计明确的预习任务和课后作业，并在课堂上组织有效的讨论和答疑活动。同时，建立在线学习平台或利用现有平台（如钉钉、腾讯会议、喜鹊儿和学习通等）进行远程教学以及答疑。

注重培养学生的创新思维以及创新能力。通过设计开放性问题、组织科研小组、鼓励参加学术竞赛等方式培养学生的创新思维和创新能力。例如，要求学生自行设计实验方案探究某一植物生理现象的原因和机制，或者组织学生进行植物生理学相关的科研项目研究，以培养学生的科研能力和创新精神。注重培养学生的自主学习和独立思考的能力，鼓励学生勇于探索和实践，激发学生的求知欲和创造力。同时，还应为学生提供必要的支持和指导，帮助学生解决在创新过程中遇到的问题和困难[5-6]。

利用虚拟仿真实验技术，解决实验资源不足的问题，提高学生的实验操作能力。学校应加大对虚拟仿真实验室的投入，购买或开发适合植物生理学课程的虚拟仿真实验软件。教师需接受相关培训，掌握软件的使用方法，并指导学生进行实验操作。

3.4" 完善过程化管理，创新评价体系

根据课程目标制定教学大纲，明确教学要求和重点。根据教学大纲设计教学方案，编写讲义（或课件）和安排实验项目。在考试环节，根据教学大纲和课程目标制定考试大纲，并设计试卷内容以检验学生的学习成果。这种一致性的设计确保了学生能够系统地掌握知识和技能，实现课程目标。同时，建立了多元化、动态化、综合化的教学效果评价体系。多种评价结果共存体现了课程的过程化管理，既考核学生的学习过程又突出学生能力的发展[7]。

同时，引入自我评价和同伴评价机制，培养学生的自我反思能力和团队协作能力。关注学生的学习过程和学习态度，给予及时反馈和指导。信息化技术的应用也促进了教学评价的多元化和精准化。通过在线测试、学习数据分析等手段，能够及时了解学生的学习进度和掌握情况，从而进行有针对性的指导和帮助。这种精准化的教学评价方式不仅提高了教学效果，也增强了学生的学习信心和动力。

3.5 加强师资队伍建设

提升教师的信息化素养和教学能力，使他们能够熟练运用信息化手段进行教学。此外，作为教师，应深知自身的责任和使命，因此应不断提升自己的专业素养和师德修养。积极参加各种培训和学术研讨会，不断更新自己的知识和教育理念。同时，注重自身品德修养，以身作则、言传身教为学生树立良好的榜样。

学校应为教师提供参加学术会议的经费支持，并鼓励教师与国际国内的同行建立合作关系。同时，建立教师学术交流成果展示平台，分享教师的学术成果和教学经验，拓宽教师的学术视野，更新知识结构，提高教学水平。

建立教师激励机制，激发教师的教学热情和创造力。如设立教学优秀奖、科研成果奖等，对在教学和科研方面表现突出的教师进行表彰和奖励。同时，关注教师的职业发展需求，为他们提供晋升和转岗的机会。

注重引入国内外优质课程资源，丰富学生的学习资源和途径。加强与其他高校和科研机构的合作与交流，共同推动植物生理学课程的发展。

4" 实施效果与展望

通过实施上述改革策略，高校植物生理学课程将实现以下几个方面的显著提升。

教学质量提高。课程内容更加系统、前沿和实用，教学方法更加多样化和个性化，学生的学习效果将得到显著提升。学生的期末成绩优秀率由原来的30%提升至50%，课堂气氛活跃，抬头率以及举手率显著提高，改革之前只有固定的4～5位同学积极回答课堂问题，改革之后提升至20多位同学积极参与其中。

学生能力增强。学生的实践能力、创新能力、团队协作能力等综合素质将得到全面提升，更好地适应信息化时代的需求。在实验教学中，改革之前，只有一半的学生能认真做实验，其余的学生参与度不高，只是简单地应付了事。实施教学改革后，学生们的参与度达到了80%。只有改变原来枯燥单一的教学模式，才能真正提高学生的学习积极性。此外，在组织的项目式教学中，学生能做到认真查阅相关文献、进展，丰富到自己的实验项目中，与植物生理学的发展接轨，更好地适应植物生理学的发展。

课程影响力扩大。通过课程资源共享和合作交流，高校植物生理学课程的知名度和影响力将得到进一步扩大。

随着信息化技术的不断发展和应用，高校植物生理学课程设计改革将不断深入和完善。我们期待通过不断的探索和实践，为培养更多具有创新精神和实践能力的高素质人才贡献力量。

5" 结束语

在信息化浪潮席卷全球的今天，植物生理学作为生命科学领域的重要基石，其教学模式与课程设计亦不可避免地迎来了深刻的变革。这一时代变迁所带来的挑战与机遇并存。通过构建网络教学平台，完善教育教学改革机制，丰富教学手段与方法、加强师生互动与反馈以及拓展教学资源与合作。信息化技术为植物生理学课程注入了前所未有的活力。通过引入多媒体教学、在线学习平台、虚拟实验室等现代化教学手段，打破了传统课堂的时空限制，使得学习内容更加生动直观，学习路径更加灵活多样。课程设计的改革更加注重学生主体性的发挥。在信息化时代，更加注重以学生为中心的教学理念，通过设计探究式学习、合作学习等教学活动，激发学生的学习兴趣和积极性。同时，鼓励学生利用互联网资源进行自我拓展和深度学习，不断拓宽知识视野和提升综合素质，学生不再仅仅依赖于教材和教师的讲授，而是能够主动探索、自主学习，从而培养起独立思考和解决问题的能力。多元化测评能够全方面多角度地了解学生的学习动态以及对所学知识点的理解和掌握能力。回顾过去，我们见证了信息化技术在植物生理学课程设计中的广泛应用和显著成效；展望未来，我们更加期待能够继续深化这一领域的改革与创新。相信在信息化时代的推动下，植物生理学课程将会焕发出更加璀璨的光芒，为培养更多优秀的生命科学人才贡献力量。

参考文献：

[1] 贾晓梅.地方高校植物生理学课程教学改革探索[J].安徽农业科学，2012，40（11）：6883-6884.

[2] 曹丽娟.植物生理学实验教学中存在的问题及对策[J].吉林农业，2015（3）：118-119.

[3] 李小霞，肖仲久.植物生理学课程教学中提高学生学习兴趣的方法[J].绿色科技，2017（9）：236-237.

[4] 贾然然，李海霞，邢国珍，等.实验型微课提升高等农业院校生物化学实验教学效果探讨[J].农村经济学，2018（1）：270-272.

[5] 张立新，胡景江，麻鹏达，等.基于创新研究能力培养的植物生理学实践教学课程改革[J].中国科教创新导刊，2013（28）：12-13.

[6] 李华，薛瑞丽，汪月霞，等.植物生理学实验教学改革的探索与实践——以创新型人才培养为目标[J].教育教学论坛，2020（40）：184-185.

[7] 李璐，胡永峰，左雪枝，等.基于创新能力培养的植物生理学理论课程考核改革研究——以荆楚理工学院为例[J].农村经济与科技，2020，31（3）：330-332.

第一作者简介：蒋海芳（1990-），女，理学博士，讲师。研究方向为植物（玉米）响应逆境机制解析。

*通信作者：卢文杰（1992-），男，林学博士，教授。研究方向为林木遗传育种。