PBL教学法在“植物生理学”教学中的实践探索

［摘 要］ “植物生理学”是研究植物生命活动规律的一门专业基础课，实际教学中因代谢机理难理解导致学生学习积极性不高。从教学内容的整合、教学模式和方法等方面入手，通过建设在线网络课程资源、调整教学内容、引入PBL教学模式、融入教师科研项目内容等方式对“植物生理学”课程的教学进行改革与探索，这些改革措施在一定程度上提高了学生的学习兴趣和学习效果，学生的科研素养得到了提高，为后续其他科目教学方法的推广提供了重要的理论依据。

［关键词］ 植物生理学；PBL教学模式；教学改革

［基金项目］ 2022年度兴义民族师范学院改革校级重点项目“PBL教学法在植物生理学混合式教学中的应用”；2018年度兴义民族师范学院博士科研基金项目“桃蚜适应拟南芥抗虫化合物芥子油苷分子机理的研究”（18XYBS02）；2019年度贵州省教育厅青年科技人才成长项目“万峰湖喀斯特水体中绿藻二氧化碳浓缩机制的适应性研究”（黔教合KY字〔2019〕221号）

［作者简介］ 秦 燕（1980—），女，山东济南人，理学博士，兴义民族师范学院生物与化学学院副教授（通信作者），主要从事植物生理学研究；范 波（1980—），男，山东济宁人，理学硕士，兴义民族师范学院生物与化学学院讲师，主要从事动物学研究；肖忠春（1990—），女，贵州兴义人，农学博士，兴义民族师范学院生物与化学学院副教授，主要从事专业遗传育种研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2023）51-0129-04 ［收稿日期］ 2022-12-28

“植物生理学”是高等学校生物专业的一门基础课。本课程的核心内容包括高等植物生长发育与形态建成、物质与能量转化、信息传递与信号转导等三个方面，认识植物利用光、气、水及土地资源服务人类的基本原理。然而，“植物生理学”的内容庞杂繁多，缺乏明确的系统性，教材编排模式化，通过问卷调查发现大部分学生因为植物生理学涉及机理的东西太多而掌握不住重点，学生的主体性未能充分发挥。因此，从“植物生理学”知识体系出发，分析“植物生理学”教学中的问题，改进教学方法，是教师亟须解决的问题。

传统的LBL（Lecture-based Learning）“填鸭式”教学方法，学生被动地接受知识，积极性和主动性没有被充分调动出来，寻找更合适的教学策略、教学方法及学生的学习方法成为当前教师需要解决的关键问题。PBL（Problem-based Learning）是一种基于问题式学习的教学模式，是近年来备受重视、广泛应用的一种教学模式。其实践过程为：教师首先提出问题，学生通过自主学习查阅资料，总结概括提炼，回答解决问题。为此，我们尝试引入PBL教学模式，并结合线上线下混合式教学，以学生为主体的讨论式和启发式教学，展开创新性教学改革研究，以此来实现知识、素质和技能之间的平衡。

一、PBL教学模式的特点

PBL教学法最早是由加拿大麦克马斯特大学教授霍华德·巴罗斯（Howard S. Barrows）提出的，其教育指导思想是“以学生为中心”，将教材、课堂教学目标和教师三者有机结合，使教师从“知识的传授者”转变成“学生学习的指导者”和“学生学习的促进者”，从而促进“教”与“学”的有机统一和组合。PBL教学法以解决问题为主线，围绕一系列课堂教学活动，激发学生独立思考的积极性，通过团队合作和小组讨论，强化独立思考和独立分析问题的能力。其特点有如下几点。

（一）强调学生的主观能动性

PBL教学法最突出的特点就是强调学生的主观能动作用，教师提出问题后，学生作为学习的第一责任人，通过搜集资料、分析资料和讨论问题，完成问题的梳理、细化到最后的解决。学生的自主性主要体现在能从感兴趣的问题入手，借助自己的能力，设计解决问题的方案，提高学生在教学过程中的参与度。这种学习方法不仅能提高学生主动学习的能力，还可以提高后续学生在遇到问题时如何收集资料和解决问题的能力。

（二）发挥教师的引导作用

在PBL课堂教学中，虽然教师是辅助角色，但是问题的设计是关键，教师需要对教学知识体系进行整体把握，教师要根据问题创设教学情境引发学生的兴趣，引导学生思考，回应学生的问答，发挥教师的导向性。因此，PBL教学法更重视教学的导向性，对学生进行有效引导，使教学活动有序高效进行。

（三）学习过程的团队合作

PBL教学法中实施的对象是学生，因此需要构建以学生为中心的教学模式。学生带着问题通过对已有知识和经验进行整合分析自主学习，小组讨论，这可以增强学生之间的互助。在学习过程中，教师不能只注重讲授知识，还要注重与学生合作，参与学生的讨论并适时引导。在这个过程中教师起到组织者和指导者的作用，通过师生合作、生生合作，激发学生的学习积极性和兴趣，实现教学相长。

二、PBL教学模式在植物生理学中的实施过程

（一）建设在线网络资源

在线资源包括两部分：纲领性资源和教学内容资源。纲领性资源主要包括该课程的性质和地位、课程标准、课程进度表等基本信息，让学生了解本课程的重要性；教学内容资源则主要包括课程的PPT、每章的练习题、章节测验、课程教学动画等，并引入网络开放资源，如中国大学慕课网站、精品开放课程网站上有许多名校的“植物生理学”授课视频。课前，教师将这些链接推送在超星学习通平台，学生根据下达的学习任务自主地进行线上学习。在网络教学平台，学生可以针对学习内容相互讨论交流，教师精心设计“问题—探究—交流讨论—分析归纳”等环节，鼓励学生积极思考，运用所学知识分析并解决问题，拓展课堂，加强师生线上与线下的交流［1］。如在讲授植物的生殖生理部分时，教师发布问题：将贵州种植的水稻品种引种到东北地区，应该要注意哪些问题？引发学生思考，查阅与知识点相关文献，培养他们利用网络获取知识的能力。

（二）调整教学内容

目前的教学基本是按照教材的顺序，从代谢生理到发育生理再到环境生理［2］。对于整体的章节的顺序安排，没有体现出与先修学科——植物学的衔接。目前课程组从功能生理学的角度安排教学内容，在教学中将基础代谢整合到植物各器官的功能中，按照植物学中所学的植物器官的顺序安排教学内容，从“根—茎—叶—花—果实、种子—影响因素”六大块讲授，根据植物各器官的特点将基础代谢和发育机理的内容融入各器官的功能部分。

教师在课堂上讨论植物各器官功能时营造问题情境，逐步展开、讲练结合、互动交流，以启发学生的积极思维，激发学生的兴趣。此外，更新和补充植物生理学领域的热点课题和最新研究成果，使“植物生理学”的教学内容与时俱进。例如，人工合成淀粉等，都可以设计成问题情境作为补充教学内容让学生查阅资料，拓展知识面。

（三）开展PBL教学模式

PBL教学模式，核心在于提出问题。教师需要围绕知识点设计问题，预估学生解决问题的层次和深度，问题的提出要根据各个章节的特点，结合教学重点、难点灵活串联各章节的关系，构建层次分明的教学提纲，鼓励学生查阅资料来理解相关知识内容［3］。比如第一章《植物的水分生理》中的教学内容，可以设计如下问题：（1）一棵100多米的大树是靠什么动力把水分从根部运输到顶端叶片的呢？（2）土壤水分充足，在温暖、湿润的环境中，未受伤叶尖或叶缘向外溢出液滴的现象怎么解释呢？（3）为什么春季竹笋会吐水，成竹靠得住？第十二章《植物的生殖生理》的内容中可以设计问题：对于菊花等花卉如何利用控制光照条件来控制花期［4］。

在教学过程中，教师要引导和启发学生分析、思考并回答问题［5］。例如，设计问题：水的电解需要的条件很苛刻，但在植物中光照就可以实现水的光解，光能是如何聚集的呢？教师首先引导学生了解植物叶片中含有哪些色素，提示学生观察植物叶片中色素的结构特点，引导学生认识共轭双键。接着让学生结合之前学习的化学知识，思考共轭双键的特点，引导学生了解共轭双键吸收聚集光能。此时教师可进一步提示学生分析叶片中所含色素的分工，学生会发现有些色素是聚光色素，主要负责收集光能；有些色素是反应中心色素，实现光能到电能的转化。帮助学生得出大量的聚光色素能收集足够多的光能，像漏斗一样将聚集的光能集中在少数的反应中心色素分子上，足够多的能量自然能实现水的光解这样的结论。教师此时还可以将思政元素渗透进来：光合色素分子的团结协作共同完成光反应，实现了量变到质变的转化［6-7］。

（四）融入教师科研项目内容

结合植物生理学相关的科研成果，将教师科学研究的实践融入教学内容，使教学课堂富有学术气氛。例如，在学习卡尔文循环时，结合课题组教师的科研项目——喀斯特水体中绿藻的CO2浓缩机制机理的研究，让学生查阅什么是CO2浓缩机制、水生植物如何从水中获取CO2、水生植物如何通过CO2浓缩机制富集CO2、喀斯特水体有什么特点、喀斯特水体中的植物如何利用这些特点获取CO2等问题。在教学中通过设置这些科学问题，让学生扩展卡尔文循环固定CO2的知识点，将理论与实践相结合，培养学生勇于创新的科学精神和善于开拓的科学研究能力［8］。

三、PBL教学模式的实践效果

本研究的开展以同一学期开课的两个班的学生为实验对象，一个班57人，采用PBL教学方式，另外一个班57人，按照传统的教师讲授为主的教学方式。通过实践发现，在PBL教学实践中，学生的潜力得到发挥，学生通过查阅资料，总结问题准确，思路清晰，个别学生能结合实际农业生产中的问题阐述自己的观点，如植物生长物质在实际生活中应用的利弊。在传统讲授教学中，教师讲授知识点后提出同样的问题，学生回答问题的思路较狭窄，不够全面。对两组学生的综合考核结果如表1，通过比较学生一学期的课堂表现、章节测验、作业成绩及期末考试，发现p实验组和对照组存在显著的差异［9］。

为进一步了解PBL教学法的教学效果，对实验组的学生开展了调查问卷。发放调查问卷57份，回收57份，有效问卷57份，回收率100％，问卷结果显示：超过85%的学生认可PBL教学法，有1.75%的学生不认同。问卷中有59.65%的学生认为课前查阅了很多资料，但较难抓住重点；有12.28%的学生认为查阅资料耗时太多；有7.02%的学生认为小组内组员之间的差异大，对于问题的答案较难达成共识。针对问卷中的问题，可作为后续课程改革的切入点，在营造问题情境、组员分组、指导学生总结概括能力等环节予以改进。

四、结论和反思

目前教学改革大多开发以学生为主体，提高学生的课堂参与度。本研究中，教师设置问题情境启发和引导学生查阅资料，寻找问题的答案，学生的潜力充分发挥出来，学生的综合能力显著提高［10］。调查问卷也显示85%以上的学生认可PBL教学法，认为该教学模式对知识的巩固、科研素养的提高以及团队意识的培养都有显著的提高。当然这种教学模式还存在一些问题，如耗时久、小组成员的写作及概括总结能力需要有一定的基础。本研究的改革实践为后续进一步完善植物生理学的教学模式，提高教学效果有一定的指导作用。

PBL教学模式的关键是教师凝练教学内容，科学设计问题，把握问题的深度和广度，符合学生认知规律。如果PBL问题过难，与学生的认知结构和能力相差甚远，会使学生产生恐惧、逃避的想法，打击其学习的积极性。因此，在实施PBL教学模式的前期，教师精心挑选章节内容，使学生逐渐适应PBL探究式的教学特点，促进学习方式的转变。问题引导式教学法虽然在课堂教学中显著提高了学生的参与度，但在过程中一定要保证教学时间充分，问卷中有些学生反映查阅资料耗时长，这可能与问题的设计难度有关。

PBL教学法以学生为中心，学生能积极地参与到学习中来，可以在较短的时间内提高学习兴趣；PBL教学法还要求学生自己能提出问题，经过几次训练后，发现学生能很快地进去角色，会思考并多方位寻找解决问题的途径，培养了学生的创新意识，也加强了师生的交流。PBL教学实践中表现出来的优势值得在后续教改中继续关注。