新农科背景下植物生理学试验教学模式的改革与创新

王计平，赵 娟，尹美强，温银元，张 彬

（山西农业大学农学院，山西 太谷 030801）

目前我国高等农林院校人才培养方案的制定逐渐倾向于试验及实践课程，试验教学效果与人才培养质量密切相关[1]。植物生理学试验课是生理学课程教学过程中理论与实践相融合的一个重要环节，目的在于培养学生的实践操作和创新思维能力。山西农业大学本科植物生理学公共试验平台在新农科背景下于2018 年秋季学期正式启用，每年有2 000人参与该门试验课程的学习。文章基于校院合署改革新形势，针对高等农业院校新型专业人才培养的需求，使试验教学能够更好地配合课堂教学，植物生理学试验改进“板书+课堂讲授+试验操作”的传统教学方式，采用线上线下混合式教学，培养学生的学习兴趣，提高创新思维能力，积极推动研究应用型教学模式的提升。

1 植物生理学试验课现状及存在问题

1.1 植物生理学试验课现状分析

植物生理学试验在山西农业大学农学院是独立设课，实践性很强，与植物生理学课程内容紧密联系，但就目前教学情况来看，试验课时安排较少，而与教材相对应开设的试验项目较多，经常会出现学生在规定课时内不能完成所要求的试验内容。以农学专业为例，试验课时为24 学时，8 个试验，课程设置紧密结合理论课学习内容，要求学生掌握植物生理学试验的基本原理、试验技术、常规仪器的使用方法及注意事项，并熟练运用所学知识完成试验操作。每个试验安排3学时，时间紧张，通常都是教师提前准备好试验材料，试剂配好，仪器调好，上课时将整个试验流程详细给学生讲解一次，学生照做，试验报告课后完成。这种方法学生不需要提前做任何准备工作，只是在规定时间内被动完成试验操作，不利于他们学习积极性的调动及创新性的培养。

1.2 植物生理学试验课教学存在的问题

随着农学相关学科研究技术的不断创新，教育改革的不断深入，要求新时代农科学子具有更多的知识积累、更熟练的操作技能，才能适应现代农业的发展，担当新农人使命。植物生理学作为农学专业的必修课之一，传统试验教学暴露出许多问题和不足之处。

1.2.1 教学方式单一，缺乏新颖性

现阶段植物生理学试验教学方法传统、单一，一直采取“填鸭式”教学模式，即教师在课堂上讲解试验操作流程和注意事项，学生按照具体方法操作，得出结果后完成试验报告即可。在整个试验实施过程中，不管是课前准备，还是课上具体的试验过程以及试验结果的获得，都已经被提前“安排”好了，学生只是“照葫芦画瓢”机械地实施操作，完全处于被动接收状态，影响了学生探索未知领域的好奇心，制约了他们创新思维能力的发展。

1.2.2 教学内容陈旧，缺乏创新性

受传统教育的影响，植物生理学在许多高等农业院校都侧重于理论知识的教学，试验和实践教学往往被忽视，近几年所开设的试验教学课程几乎都属于验证性试验，只是为了督促学生更好地掌握理论知识，成为课程教学的附属部分[2]，缺乏与生产实践相关的综合性、拓展性试验，与开设生理学试验教学课程的初衷不符。

1.2.3 考核方法简单，缺乏层次性和多样性

目前植物生理学试验课程的考核主要是以学生提交的试验报告平均成绩作为综合成绩进行评判，这种考核方式存在很大弊端，如有的学生上课不认真，甚至中途逃课，试验结果不理想，为得高分就会抄袭他人的试验结果，使得教师无法只通过试验报告来全面评价学生的真实水平。

2 新农科对植物生理学试验教学的要求

2019 年1 月24 日全国高教处长会议上教育部高等教育司司长吴岩指出，2019 年将以6 个“一流”全面出击，打响振兴本科教育攻坚战。植物生理学作为高等农林院校的主干课程之一，为了适应新时代生命科学蓬勃发展和高素质人才培养的需求，基于以做强一流专业、培养一流人才为中心理念，从学生的学习体验出发，让学生在试验过程中始终处于主导地位，提高其学习的积极性和主动性，避免敷衍了事，抄袭应付的不良行为[3]。根据上述存在的问题，结合学校实际情况，近年来，着力探索适合于植物生理学试验教学的新方法，以提高教学水平，主要从以下几方面进行了改革和实践。

2.1 依据专业特点，改革教学方式

农学院为顺应校院合署改革，培养适应社会需求的新型农业应用型人才，改革传统教学中以教师为中心的填鸭式教学方法，积极探索新时期教学新模式。采取多元化教学模式，充分运用网络教学平台，变教师授课为学生主动学习，丰富试验教学方法。学生在开展试验前，通过“微信群”或“超星学习通”提前预习试验内容，了解试验操作流程和试验结果分析；课堂上教师为学生讲解试验原理、方法及有关注意事项时，可以通过电脑将科技企业生产原理以图像或视频的方式为学生进行操作演示，既直观明了，也让学生充分了解“大生产下的小原理”，激发学生探究真理的兴趣；在教学中采用“带出去，引进来”的方式，带领学生走出教室，走出书本，在实验室中悟原理，在田间地头见真知；课堂上学生针对得出的试验结果，采用分组讨论或相互交叉讨论的方式，让学生对自己小组或其他小组试验过程中出现的问题及结果进行分析，发表自己的看法，加深对试验内容和现象的理解。这种教学方式可以激发学生学习的主动性及试验的积极性，有效提高了试验教学效果。

2.2 顺应时代要求，拓展教学内容

为顺应新时代专业发展的要求，培养符合现代社会发展需求的专门人才，在植物生理学试验教学过程中增设了综合性和设计性试验，丰富了教学内容。如将植物光合作用相关试验项目进行组合，学生可以在田间利用光合测定仪进行光合速率、叶片蒸腾速率、气孔导度等相关指标的测定，然后将试验材料取回进行叶绿素含量测定及理化性质分析，通过这样一个综合性试验可以让学生更充分地理解光合作用的作用机制，提高了学生对试验技术和方法的综合应用能力；另外，在教学过程中增加了设计性试验，教师给出试验目的和题目，学生通过查阅相关资料自行设计试验方案。如“植物抗逆性的测定”，要求学生分组设计试验，从培养植物开始，记录种子萌发及幼苗生长过程，针对不同植物材料分别进行不同的逆境胁迫处理，通过测定相关生理生化指标，加深学生对逆境造成植物伤害过程的理解，有利于拓宽学生视野，锻炼其动手能力和创新思维能力。

2.3 注重过程培养，创新考核体系

结合试验教学目的，掌握基本操作技能的基础上，重在培养学生严谨的科学态度及操作规范，将原来单一的课程考核方式转变成对学生试验操作能力及过程的考核。期末综合成绩分为4 部分，第一，基础知识占15%，包括课前预习并掌握试验目的原理及操作步骤，准备试验，教师在课堂上随机提问，学生口述回答，记录成绩；第二，操作过程考核占50%，包括规范操作常规仪器，配制常用药品，试验报告、试验结果的质量，设计性试验论文的撰写等，任课教师可以对课堂操作过程随机抽查，学生现场操作，给予评分，并对试验报告及结果或试验论文做出综合评价；第三，试验课考试占30%，在全部试验教学结束后，对一学期的课程进行综合考试，包括学生操作常规仪器、回答问题（基本原理及试验注意事项）以及基本试验结果分析等，规定学生在15～20 min 内作答完毕；第四，考勤占5%。这种考核方式不仅能检验学生的实践操作技能，也培养了他们独立思考和团队协作能力，学生综合素质大大提高。

2.4 找准切入点，将思政教育融入教学实践

高校教师要以立德树人为己任，担当起教书育人的职责，在教学中找准切入点，利用学生的碎片化时间[4]，针对某些热点话题，让学生发表自己的观点，看似“随意”聊天过程中将思政教育融入课堂，既能了解学生近期的思想状况，又在无形中引导学生正确的人生观和价值观。例如，在植物抗逆性学习过程中针对2021 年10 月山西省出现大范围持续阴雨天气，对农民秋收秋种造成严重影响，全省各地积极开展“双减双抢”工作，把损失降低到最小，在讲述该事件的同时，让学生充分了解极端天气对作物造成的伤害及缓解伤害的关键所在，及时做好挽救措施，提高了学生的学习兴趣，实现了思政教育与专业知识的有效整合，达到育人和育才的有机统一。

2.5 提升试验教学条件，探索构建虚拟仿真试验教学平台

随着信息化技术的高速发展，建设虚拟仿真教学实验室已成为许多高校教育改革发展的必然趋势。利用计算机模拟接近于真实意境下的试验教学，对试验的各个步骤进行梳理，弥补了传统试验不能实现的教学功能，建立“虚实结合，以虚促实”的试验教学体系[5]，使学生体验置身其中的感觉，能够节约试验成本、提高试验效率，有效地优化教学资源，提高学生自主试验的兴趣[6]。虚拟仿真试验教学系统的应用，可以将前沿技术融入教学，实现科研与教学活动、科技创新与人才培养的完美结合。

3 结语

基于新农科背景下农学专业人才培养的需求，以培养创新型人才为目标，植物生理学试验作为课程学习的一个重要环节，为适应时代要求，以培养学生严谨的科学态度和规范操作为新目标，在日常教学中总结出现的问题，分析原因，积极改进教学模式。依据专业特点采用线上线下混合式教学，改善了原来单一教学方式；增加了综合性、设计性试验，丰富了教学内容；将原来以试验报告为主的考核方式改为过程考核，完善了考核体系；利用学生碎片化时间，将思政教育充分融入课堂；在试验教学中初步探索构建虚拟仿真试验教学平台，这些教学方式的改革有效提高了植物生理学试验教学水平，促进学生创新思维能力的提升，取得了良好的教学效果。