摘要" 為實現(xiàn)學(xué)生綜合素質(zhì)的提高和創(chuàng)新能力培養(yǎng)，針對植物生理學(xué)實驗課程教學(xué)現(xiàn)狀，充分利用信息化技術(shù)，進(jìn)行線上線下混合式教學(xué)模式改革。本研究結(jié)合更新教學(xué)理念，優(yōu)化實驗內(nèi)容，建立多元化考核機(jī)制，加強(qiáng)團(tuán)隊組建，以及完善實驗室信息化建設(shè)等措施，探索“互聯(lián)網(wǎng)+實驗”教學(xué)形態(tài)，以推動該課程實驗教學(xué)質(zhì)量的提高，為植物學(xué)類課程教學(xué)改革提供參考。

關(guān)鍵詞" 植物生理學(xué)實驗；混合式教學(xué)；信息化建設(shè)；植物學(xué)

中圖分類號" G642.0；S184" " " "文獻(xiàn)標(biāo)識碼" A" " " "文章編號" 1007-7731（2024）17-0117-04

DOI號" 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2024.17.028

Practice on blended teaching reform of Plant Physiology experiment course

WANG Yanfang" " ZHENG Shaowen" " HAO Yanyan

（Shanxi Agricultural University， Taigu 030801， China）

Abstract" In order to improve students’ comprehensive quality and cultivate their innovation ability， and in response to the current situation of Plant Physiology experimental course teaching， the information technology was fully utilized to reform the blended teaching model of online and offline. The measures were combined such as updating the teaching concept， optimizing the experimental content， establishing a diversified assessment mechanism， strengthening the team building and improving the laboratory information construction， the form of “Internet+ experimental” teaching was explored， to promote the improvement of the experimental teaching quality of this course， and provided a reference for the teaching reform of Botany courses.

Keywords" Plant Physiology experiment; blended teaching; information construction; Botany

植物生理學(xué)是研究植物生命活動規(guī)律的一門學(xué)科，是高等農(nóng)業(yè)院校植物類相關(guān)專業(yè)的必修課和重要的專業(yè)基礎(chǔ)課之一。為實現(xiàn)該課程實驗課教學(xué)功能集約、資源共享、運作高效和促進(jìn)創(chuàng)新的教學(xué)目標(biāo)，建立并啟用植物生理學(xué)公共實驗室，每年有2 000余人次在該實驗室進(jìn)行實驗課程學(xué)習(xí)。實驗室配備了水勢儀、葉綠素儀、葉綠素?zé)晒獬上駜x和低溫人工氣候箱等儀器設(shè)備，常用小型設(shè)備可保證1～4人/臺，大大增加了學(xué)生動手實踐的機(jī)會，實驗教學(xué)條件得到明顯改善。

相關(guān)學(xué)者對植物生理學(xué)實驗課程開展了一系列教學(xué)改革探索，如加強(qiáng)實驗室建設(shè)、教材建設(shè)，深化實驗課程體系改革，完善課程考試制度以及創(chuàng)新“教研賽”融合的教學(xué)模式等。曾秀存等[1]為加強(qiáng)植物生理學(xué)實驗課程建設(shè)，通過優(yōu)化實驗項目和類型，增加教學(xué)時數(shù)，擴(kuò)充教學(xué)內(nèi)容，補(bǔ)充課程思政教學(xué)內(nèi)容，以及創(chuàng)新教學(xué)模式等方式，取得了良好的教學(xué)效果，有效推動了創(chuàng)新應(yīng)用型人才培養(yǎng)。李華等[2]以創(chuàng)新型人才培養(yǎng)為目標(biāo)，從教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容和設(shè)計、實驗方法及考核方式等方面入手，對植物生理學(xué)實驗教學(xué)進(jìn)行改革，以增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高創(chuàng)新和實踐能力，培養(yǎng)其科學(xué)思維能力。劉雪巖等[3]以競賽為依托，將科研前沿引入課堂，以線上教學(xué)為紐帶，開展“教研賽”融合式教學(xué)模式改革探索，促進(jìn)了理論與實驗教學(xué)的銜接，形成“虛實結(jié)合、理實一體化”的教學(xué)體系。

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)的發(fā)展和移動終端的普及，信息化教學(xué)手段不斷更新，為該課程實驗教學(xué)注入了新的活力，推動實驗教學(xué)全過程深刻變革。如何充分利用線上優(yōu)質(zhì)資源，發(fā)揮線上線下教學(xué)優(yōu)勢，解決教學(xué)痛點，探索行之有效的實驗教學(xué)方式迫在眉睫。本研究以提高學(xué)生創(chuàng)新能力為目標(biāo)，結(jié)合校情、學(xué)情和課程特點，借鑒相關(guān)教學(xué)改革經(jīng)驗，充分利用信息化技術(shù)，對該實驗課線上線下混合式教學(xué)模式進(jìn)行改革探究，為相關(guān)實驗教學(xué)改革提供參考。

1 植物生理學(xué)實驗課教學(xué)現(xiàn)狀分析

實踐中，該課程實驗教學(xué)存在部分環(huán)節(jié)有待進(jìn)一步提升。一是實驗教學(xué)內(nèi)容有待進(jìn)一步豐富，層次有待進(jìn)一步提高。方玉梅等[4]研究認(rèn)為，該課程所開設(shè)的實驗部分為驗證性的基礎(chǔ)實驗。二是教學(xué)模式有待進(jìn)一步改進(jìn)。王計平等[5]研究認(rèn)為，部分教學(xué)以教師講授為主，學(xué)生被動地根據(jù)講解內(nèi)容進(jìn)行實驗操作，不利于激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣。三是考核方式有待進(jìn)一步多元化。陳桂平等[6]和陳模芳等[7]研究認(rèn)為，以學(xué)生實驗報告、考勤作為實驗成績評定依據(jù)的考核方式無法滿足經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展對人才培養(yǎng)的新需求，對過程性考核的重視程度有待進(jìn)一步提高。四是實驗流程有待進(jìn)一步優(yōu)化。植物生理學(xué)實驗大多以2人為小組合作進(jìn)行，部分學(xué)生可能存在一定依賴性，動手進(jìn)行實驗操作的積極性和主動性有待進(jìn)一步提升。

2 植物生理學(xué)實驗課教學(xué)改革舉措分析

2.1 更新教學(xué)理念

李海霞等[8]踐行“學(xué)生中心、產(chǎn)出導(dǎo)向和持續(xù)改進(jìn)”的教育教學(xué)理念，推進(jìn)學(xué)科、科教融合，推動現(xiàn)代信息技術(shù)與植物生產(chǎn)類實驗教學(xué)深度融合，延伸了教學(xué)時間和空間，注重實驗教學(xué)微觀過程，提升實驗教學(xué)質(zhì)量，讓學(xué)生在實驗訓(xùn)練中自主獲得知識、發(fā)展能力及提升素質(zhì)。

2.2 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

2.2.1 開發(fā)綜合性與設(shè)計性實驗 對單一驗證性實驗進(jìn)行升級優(yōu)化，整合為綜合性、設(shè)計性實驗。如葉綠素含量測定，除95%乙醇浸提比色外，還引進(jìn)了葉綠素儀，添加了不同發(fā)育期、不同生境葉片取樣進(jìn)行葉綠素含量測定；實驗完成后，將幾組結(jié)果進(jìn)行對比、分析與討論，幫助學(xué)生掌握葉綠素含量的不同測定方法，使之加深對葉綠素含量與葉色之間關(guān)系的認(rèn)識。在植物抗逆性測定實驗中，讓學(xué)生結(jié)合專業(yè)特點、個人興趣，通過查閱資料，自主選擇影響因素、抗逆性測定指標(biāo)，同時引入IMAGE-PAM葉綠素?zé)晒獬上駜x，對葉片損傷部位直接進(jìn)行葉綠素?zé)晒鈾z測、成像，使植物受到的傷害可視化，大大調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使之理解并掌握現(xiàn)代植物生理分析技術(shù)和先進(jìn)儀器的操作方法。此外，將學(xué)科前沿成果融入教學(xué)知識體系，開發(fā)或更新實驗教學(xué)項目，使之融合基礎(chǔ)與前沿、經(jīng)典與現(xiàn)代，集先進(jìn)性、探索性、趣味性和實用性于一體。

2.2.2 引入虛擬仿真實驗 何磊等[9]研究認(rèn)為，虛擬仿真實驗是對實體實驗的有效補(bǔ)充，學(xué)生通過虛擬仿真實驗教學(xué)平臺，篩選與植物生理學(xué)實驗配套的實驗項目，共享線上優(yōu)質(zhì)實驗教學(xué)資源。例如，植物光合速率日變化測定及原初反應(yīng)探索虛擬仿真實驗，學(xué)生在虛擬實驗室進(jìn)行LI-COR 6800光合熒光全自動測量系統(tǒng)的組裝、參數(shù)設(shè)置，以及光合速率日變化和葉綠素?zé)晒鈪?shù)的測定，從物質(zhì)和能量兩個角度分析葉片光合過程，加深對光合作用的理解，解決了實驗設(shè)備成本高、實驗時間跨度大帶來的實驗室無法完全向本科生開放等問題。實驗結(jié)束后，學(xué)生線上提交實驗報告，教師及時評價、反饋。學(xué)生在仿真情境中可多次模擬實驗，加深實驗印象，提升學(xué)習(xí)效果。

2.2.3 融入課程思政元素 一是重視安全教育。羅敏蓉等[10]研究指出，實驗室安全教育貫穿實驗前、中、后全過程，讓學(xué)生樹立安全意識，養(yǎng)成良好的實驗習(xí)慣。實驗課正式開始前，發(fā)布實驗使用?；返陌踩苤?，以及相關(guān)儀器操作視頻、注意事項等，使學(xué)生了解當(dāng)前實驗項目存在的安全風(fēng)險和預(yù)防措施；實驗過程中，及時糾正學(xué)生的不當(dāng)操作；實驗完成后，要求學(xué)生清理實驗室，歸位物品，關(guān)閉門窗水電。二是融入思政元素。根據(jù)實驗教學(xué)內(nèi)容，找準(zhǔn)切入點融入相應(yīng)的思政元素，如進(jìn)行植物抗逆性測定時，講述早春時常發(fā)生倒春寒的案例，講解氣溫驟降對果蔬造成的不利影響，以及分析農(nóng)業(yè)工作者的積極應(yīng)對措施，引導(dǎo)學(xué)生知行合一，學(xué)以致用，培養(yǎng)社會責(zé)任感，厚植“三農(nóng)”情懷。實驗操作過程中，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)與質(zhì)疑、探索與創(chuàng)新的科學(xué)精神。記錄、分析實驗數(shù)據(jù)時，引導(dǎo)學(xué)生求真務(wù)實，遵守學(xué)術(shù)規(guī)范。通過與學(xué)生的交流互動，傳遞正向觀點，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。

2.3 創(chuàng)新教學(xué)模式

2.3.1 拓展線上資源 建設(shè)線上實驗教學(xué)資源庫，形成在線開放課程，內(nèi)容涵蓋問題導(dǎo)入、實驗過程、儀器使用及注意事項、實驗室安全教育和拓展資源等模塊。設(shè)計課前預(yù)習(xí)、課堂實驗和課后分析3個環(huán)節(jié)組織教學(xué)。首先，課前預(yù)習(xí)。學(xué)生借助網(wǎng)絡(luò)平臺提供的實驗教學(xué)PPT、微課和相關(guān)知識鏈接等教學(xué)資源進(jìn)行線上自主學(xué)習(xí)、交流討論，并在課前撰寫實驗設(shè)計及步驟，強(qiáng)化實驗預(yù)習(xí)效果，加深對實驗項目的理解，為課堂上的技能訓(xùn)練和交流討論預(yù)留更多時間。其次，課堂實驗。針對預(yù)習(xí)過程中的難點和共性問題進(jìn)行解析，通過交流互動，引導(dǎo)學(xué)生自主思考、批判質(zhì)疑；學(xué)生獨立自主完成實驗，教師或助教巡查、指導(dǎo)。最后，課后分析。學(xué)生完成實驗報告、課后思考題，并進(jìn)行交流討論，教師對課程教學(xué)進(jìn)行總結(jié)和改進(jìn)。

2.3.2 分層次、分階段組織教學(xué) 植物生理學(xué)實驗課程獨立設(shè)課，共24學(xué)時，分為驗證性、綜合性和設(shè)計性3個層次。第一階段，結(jié)合課程緒論部分及線上視頻（融入所有實驗項目中），講述該節(jié)實驗課程的學(xué)習(xí)方法、安全防護(hù)、數(shù)據(jù)處理、文獻(xiàn)查閱和實驗設(shè)計等內(nèi)容。第二階段，安排驗證性和綜合性實驗，由學(xué)生獨立或2人/組完成，全面訓(xùn)練其實驗技能。第三階段，安排具有一定復(fù)雜性、高階性的設(shè)計性實驗，實施開放式實驗教學(xué)，學(xué)生以多人小組為單位完成實驗，培養(yǎng)深度分析、勇于創(chuàng)新的能力。

2.3.3 改進(jìn)教學(xué)方式 對開設(shè)的實驗課程進(jìn)行全面總結(jié)，召開學(xué)生座談會或進(jìn)行問卷調(diào)查，收集學(xué)生的意見，不斷反思教學(xué)中存在的問題，并結(jié)合實際教學(xué)情況提出合理的改進(jìn)措施，通過總結(jié)凝練，形成新經(jīng)驗、新理念。

2.4 建立多元化考核體系

注重過程性考核，建立多元化考核機(jī)制，合理分配該課程實驗預(yù)習(xí)、實驗過程、實驗設(shè)計和實驗報告等要素的權(quán)重。期末綜合成績共分為5個部分，一是課前預(yù)習(xí)，占比10%，包括利用在線資源自主學(xué)習(xí)、線上交流互動。二是實驗操作過程考核，占比30%，包括積極完成實驗，操作規(guī)范，提交實驗關(guān)鍵步驟照片和視頻等過程性材料。三是實驗習(xí)慣，占比5%，包括認(rèn)真清洗器皿，清理實驗臺面和物品歸位等。四是考勤，占比5%。五是實驗報告撰寫，占比50%，包括實驗報告內(nèi)容完整、條理清晰；準(zhǔn)確記錄數(shù)據(jù)和實驗現(xiàn)象，用圖形、表格表示觀察和測量結(jié)果；用所學(xué)知識合理分析實驗結(jié)果。這種考核方式有利于引導(dǎo)學(xué)生向“學(xué)習(xí)、思考、動手和創(chuàng)新”方式轉(zhuǎn)變，使實驗課程考核方式更具科學(xué)性。

2.5 組建教學(xué)團(tuán)隊

實驗教學(xué)團(tuán)隊是實驗教學(xué)質(zhì)量提升的重要力量之一。實驗教學(xué)團(tuán)隊由教師、教輔人員和研究生助教等共同組成，其在教學(xué)過程中團(tuán)結(jié)協(xié)作，共同參與教學(xué)。教師負(fù)責(zé)教學(xué)團(tuán)隊組建、實驗教學(xué)大綱制定等；教輔人員具備扎實的理論知識，熟悉該實驗領(lǐng)域的儀器設(shè)備，動手能力強(qiáng)，管理經(jīng)驗豐富；研究生助教與教師、教輔人員共同維持課堂秩序，答疑，指導(dǎo)學(xué)生開展實驗。實驗教學(xué)團(tuán)隊采取“傳幫帶”“老中青”相結(jié)合的方式，通過教學(xué)培訓(xùn)、教學(xué)觀摩、集體備課、進(jìn)修、申報實驗教學(xué)改革項目以及撰寫實驗教材等系列舉措，不斷提升教學(xué)能力和業(yè)務(wù)水平，形成高水平教授領(lǐng)銜、結(jié)構(gòu)合理、專兼結(jié)合和勇于創(chuàng)新的實驗教學(xué)團(tuán)隊，為培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維、實踐能力和創(chuàng)新能力提供堅實保障。

2.6 完善實驗室信息化建設(shè)

2.6.1 實驗室教學(xué)類信息化 將現(xiàn)代信息技術(shù)融入實驗教學(xué)中，營造便捷、互動和真實的實驗環(huán)境。具體而言，通過虛擬仿真實驗、智慧實驗室、超星學(xué)習(xí)通、智慧樹、雨課堂、Camtasia Studio、微信和騰訊會議等各類現(xiàn)代化教學(xué)平臺和工具，跟蹤了解學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，開展有效的師生互動，實時采集學(xué)情數(shù)據(jù)，了解學(xué)生對知識的掌握程度，有效開展線上線下混合式教學(xué)。

2.6.2 實驗室管理類信息化 將現(xiàn)代信息技術(shù)融入實驗室管理的各個環(huán)節(jié)，有利于提高實驗室的管理和服務(wù)水平。宜原原等[11]采用大型儀器開放共享系統(tǒng)，利用其門禁管理、使用培訓(xùn)、網(wǎng)上預(yù)約和實時監(jiān)測等功能，實現(xiàn)實驗室和大型儀器的全天候開放，保障研究性與創(chuàng)新性實驗的開展。學(xué)生可以根據(jù)實驗需要，更加便利地進(jìn)入實驗室，滿足求真探索、科學(xué)實踐的需求。

3 植物生理學(xué)實驗課教學(xué)改革效果及評價

通過該課程實驗教學(xué)改革，融合線上教學(xué)資源，開展課前、課后討論，培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)、積極合作和善于思考的能力，加深了對實驗內(nèi)容的理解，并在此基礎(chǔ)上培養(yǎng)了學(xué)生優(yōu)化、創(chuàng)新實驗技術(shù)的思維素養(yǎng)，進(jìn)一步加強(qiáng)了學(xué)生將所掌握實驗技術(shù)應(yīng)用在科研中的能力。根據(jù)學(xué)生表現(xiàn)，以及開展問卷調(diào)研及學(xué)校組織的評教活動，獲得了較好的教學(xué)反饋和評價。

3.1 實驗課程自主完成

通過課前預(yù)習(xí)、小組討論等環(huán)節(jié)，學(xué)生能按照實驗流程自行操作，準(zhǔn)確完成實驗。學(xué)生的實驗興趣大幅提升，小組分工合作有序，在實驗過程中遇到問題及時向教師反饋，實驗效果明顯提高。實驗過程中，部分學(xué)生會研究如何改進(jìn)實驗方法，如細(xì)胞活體染色及質(zhì)壁分離形態(tài)觀察實驗，撕取洋蔥表皮較為不便，且表皮容易卷曲導(dǎo)致染色不均，學(xué)生對此進(jìn)行改進(jìn)，能快速獲取平整、一致的洋蔥表皮。實驗操作方法的不斷創(chuàng)新與改進(jìn)對教師也具有參考意義，實現(xiàn)了教學(xué)相長，促進(jìn)了實驗課程教學(xué)效果的提升。

3.2 小組對比設(shè)計實驗

原有的實驗內(nèi)容中驗證性實驗較多，不利于學(xué)生自主進(jìn)行實驗結(jié)果的分析。開展實驗教學(xué)改革后，鼓勵學(xué)生通過分組與合組相結(jié)合的方式開展實驗，自行設(shè)計實驗處理步驟，分析、討論實驗中遇到的問題，加強(qiáng)了對學(xué)生科研思維的培養(yǎng)和對理論知識的理解。例如，在葉綠素含量測定實驗中，學(xué)生在校園內(nèi)選取不同發(fā)育期、不同光境下的丁香樹葉片，分組測定后，再合組收集數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，激發(fā)了其思辨能力，有利于進(jìn)一步理解測試指標(biāo)的含義。

3.3 過程性考核規(guī)范操作

對學(xué)生實驗操作、儀器使用等實驗環(huán)節(jié)開展過程性考核，通過提交實驗關(guān)鍵步驟的照片和視頻材料，促使學(xué)生認(rèn)真預(yù)習(xí)、認(rèn)真操作和細(xì)心觀察，并按科研標(biāo)準(zhǔn)完成實驗，培養(yǎng)了其嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的求真精神。例如，在小液流法測定植物水勢實驗中，要求學(xué)生提交不同濃度梯度的蔗糖溶液中小液滴移動的視頻；硝酸還原酶活性測定實驗中，要求學(xué)生提交吸光度值原始數(shù)據(jù)、實驗測定照片等。通過增加實驗過程性考核，學(xué)生的操作更加規(guī)范化，更利于獲得準(zhǔn)確的實驗結(jié)果。

綜上，本文通過一系列改革，建立了完整的、持續(xù)改進(jìn)的植物生理學(xué)實驗混合式教學(xué)模式，取得了較好的教學(xué)效果，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性，激發(fā)了其學(xué)習(xí)興趣和積極性，學(xué)生課堂參與率大大提高；融入了學(xué)科前沿與先進(jìn)技術(shù)，體現(xiàn)了實驗課程的高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度；加強(qiáng)了對學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，提高了其綜合素質(zhì)。

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（責(zé)任編輯：楊歡）