本博貫通模式下植物生理實驗教學的改革與實踐

［摘 要］ 探討本博貫通模式人才培養(yǎng)目標和特點以及對教學的要求，分析“植物生理實驗”教學現(xiàn)狀，并提出改革措施。本博貫通是高校培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才的重要途徑，“植物生理實驗”作為重要專業(yè)基礎課程，仍存在教學資源受限、教學內(nèi)容陳舊、實驗教學方法單一和評價方式不完善等問題。為此，通過優(yōu)化教學資源配置、整合優(yōu)化實驗教學內(nèi)容、革新實驗教學方法、優(yōu)化實驗考核方式等措施提升實驗教學效果，為提升拔尖創(chuàng)新型新農(nóng)科人才培養(yǎng)質(zhì)量，促進本博貫通模式下基礎實驗課程改革打下良好基礎。

［關鍵詞］ 本博貫通；實驗教學；植物生理實驗；教學改革

［基金項目］ 2021年度廣東省本科高校教學質(zhì)量與教學改革工程建設項目“植物生物學基礎實驗教研室”；2022年度廣東省高等教育學會“十四五”規(guī)劃高等教育研究課題“科教融合理念下‘雙一流’高?；A實驗課教學創(chuàng)新研究”（22GQN11）

［作者簡介］ 李淮源（1989—），男，湖南平江人，碩士，華南農(nóng)業(yè)大學基礎實驗與實踐訓練中心實驗師，主要從事實驗管理研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）39-0057-04 ［收稿日期］ 2024-02-13

引言

黨的二十大報告指出，全面提高人才自主培養(yǎng)質(zhì)量，著力造就拔尖創(chuàng)新人才［1］。培養(yǎng)創(chuàng)新型人才對建設創(chuàng)新型國家、實現(xiàn)高等教育的內(nèi)涵式發(fā)展具有重要意義。近年來，許多高校圍繞拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)進行了探索，本博貫通培養(yǎng)模式現(xiàn)已成為高等院校培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才的重要途徑［2-3］。2022年華南農(nóng)業(yè)大學設立本博貫通的新農(nóng)學創(chuàng)新班，以“加強基礎、突出創(chuàng)新、注重探索、追求卓越”為理念，依托校內(nèi)外優(yōu)質(zhì)教育資源，培養(yǎng)具有厚實專業(yè)基礎、較強創(chuàng)新能力、寬廣國際視野的拔尖創(chuàng)新型新農(nóng)科人才。課程質(zhì)量直接決定了人才培養(yǎng)質(zhì)量，而實踐是課程的重要組成部分，是高校人才培養(yǎng)的重要一環(huán)，一流實踐項目是提高高等教育，特別是本科教育人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要保證。因此，以課程為載體進行改革是教育改革最直接的手段，做好實驗教學改革，加強基礎要素建設，對于培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才具有重要意義。本文結(jié)合華南農(nóng)業(yè)大學本博貫通新農(nóng)學創(chuàng)新班“植物生理實驗”課程教學的改革與實踐，為拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)的實驗課程改革提供參考。

一、本博貫通模式概述

本博貫通是一種高等教育長學制長周期人才培養(yǎng)模式，通過有效整合本科和研究生教育，形成學生從本科到博士的連續(xù)培養(yǎng)體系。該模式源于臨床醫(yī)學領域的8年本博連讀，近年來，為了適應高等教育的發(fā)展需求，越來越多的高校開始積極采用本博貫通模式，以期選拔和培養(yǎng)具有高水平科研能力和創(chuàng)新能力的拔尖人才。清華大學依托“丘成桐數(shù)學科學領軍人才培養(yǎng)計劃”實施本博貫通，培養(yǎng)具備扎實的純數(shù)學及理論物理基礎，能夠引領中國乃至世界基礎數(shù)學及其相關應用領域發(fā)展的領軍人才；浙江大學設立竺可楨學院新農(nóng)科實驗班，形成“六位一體”的特色培養(yǎng)模式，實施本博貫通培養(yǎng)；復旦大學推出了5個本博貫通和9個本研貫通項目，專注于拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)。此外，西北農(nóng)林科技大學建立了“以學生為中心”的本碩創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，通過系統(tǒng)化科研創(chuàng)新訓練方法，統(tǒng)籌本研貫通培養(yǎng)過程，依托實驗平臺與科研項目一體化培養(yǎng)，建立本研交叉創(chuàng)新研究團隊，解決了現(xiàn)有人才培養(yǎng)模式中的學制壁壘、課程重復、培養(yǎng)效率低等問題［4］。

本博貫通是適應新時代人才培養(yǎng)的一項重大舉措，打破了傳統(tǒng)的分段教育體系，是一種更連貫和系統(tǒng)化的教育路徑。一方面，優(yōu)化資源配置，合理縮短培養(yǎng)年限；另一方面，更加明確培養(yǎng)目的，減輕學生的考研、就業(yè)焦慮，使其專注于學術發(fā)展，進而提高人才培養(yǎng)效率。實施本博貫通培養(yǎng)模式的高校，不僅具備鮮明的學科特色，還有著強大的辦學實力和豐富的教育資源。然而，作為一種較新的人才培養(yǎng)方式，本博貫通在取得初步成效的同時，面臨著更高的要求和挑戰(zhàn)。在這一過程中，課程設計是人才培養(yǎng)的核心環(huán)節(jié)，如何設計與本博貫通相適應的課程，對于保障拔尖創(chuàng)新人才的培養(yǎng)質(zhì)量至關重要。

二、“植物生理實驗”教學現(xiàn)狀分析

“植物生理實驗”作為高等院校農(nóng)林、生物類專業(yè)的重要專業(yè)基礎實驗課，具有很強的實踐性和應用性，通過實驗，學生可以熟悉植物生理學的基本實驗方法，并在科學態(tài)度、實驗技能技巧、獨立工作能力方面獲得初步的訓練，能夠解釋和解決生產(chǎn)實際中有關植物生理學的一般問題，在培養(yǎng)學生的動手能力、科研思維及創(chuàng)新能力方面發(fā)揮著關鍵作用［5-7］。然而，“植物生理實驗”教學在實施過程中仍然存在一些不足，具體包括以下內(nèi)容。

（一）教學資源受限

教學資源受限是當前教育環(huán)境中一個普遍存在的問題［8］。首先，由于經(jīng)費不足，難以為學生提供充足的實驗材料和先進的實驗設備。缺乏足夠的實驗材料，學生無法進行充分的實驗操作，從而影響了學生對實驗原理的理解和掌握。缺乏先進的實驗設備使得學生無法接觸到最新的科研技術和方法，在一定程度上限制了學生學術視野和創(chuàng)新能力的發(fā)展。其次，實驗設備陳舊。過時和陳舊的儀器設備在性能、精度和可靠性方面都無法與現(xiàn)代科研標準相匹配。這不僅影響實驗數(shù)據(jù)的準確性和可靠性，也會影響學生參與實驗的積極性，甚至可能導致學生對實驗教學產(chǎn)生抵觸情緒。此外，老舊的設備限制了教師的教學創(chuàng)新，導致教學內(nèi)容和方法的滯后，影響學生的學習體驗和實驗教學效果。

（二）教學內(nèi)容陳舊

植物生理實驗的內(nèi)容包括水分生理、礦質(zhì)營養(yǎng)生理、光合作用、呼吸作用、生長發(fā)育、植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)及抗性生理學等。除植物組織水勢、蒸騰作用測定等部分驗證性的實驗外，還安排了干旱對植物的生理生化指標的影響等綜合性實驗。然而，這些教學內(nèi)容主要以容易采摘及獲得的植物材料為研究對象，所選實驗均是多年來在教學和科研中較為成熟的實驗，在一定程度上顯得陳舊，缺乏與前沿科學研究的結(jié)合，難以激發(fā)學生的興趣和創(chuàng)新思維。在當前的科研領域，植物生理學的研究已經(jīng)深入基因水平，涉及植物基因組學、蛋白質(zhì)組學、代謝組學等多個方面。這些新的研究領域為“植物生理實驗”教學提供了新的思路和方法，但傳統(tǒng)的教學內(nèi)容未能及時跟上這一發(fā)展。此外，由于學時的限制，學生一般不能參與實驗的全過程。在實驗前，實驗技術人員負責實驗材料的培養(yǎng)、試劑的配制和儀器的校準工作，學生只能按照既定的步驟進行實驗操作，導致學生缺乏獨立開展工作的能力。

（三）實驗教學方法單一

目前，“植物生理實驗”教學的方法主要側(cè)重于為學生打下堅實的基礎，卻在很大程度上忽視了對學生研究能力、實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。盡管討論式、研究式、情景式等教學方式也得到一定程度的發(fā)展和應用，但是以課堂為中心、教材為中心的模式并沒有得到根本性轉(zhuǎn)變。實驗教學仍然是以教師為主導的。教師會詳細講解實驗的原理、目的和步驟，而學生只需按照教師的指導，不用動腦就可“依葫蘆畫瓢”完成實驗。這樣的教學方式導致學生在實驗過程中缺乏主動思考和創(chuàng)新的機會，長此以往，學生的創(chuàng)新能力將難以得到有效的提升，學生可能會變得習慣于被動接受知識，而不是主動探索和發(fā)現(xiàn)新知識，這對于他們未來的學術發(fā)展和職業(yè)生涯來說，無疑是一種潛在的劣勢。

（四）評價方式不完善

目前，在“植物生理實驗”教學中，評價方式過于單一，主要側(cè)重于考勤和實驗報告的完成情況。這種評價模式忽視了對學生實驗過程中的表現(xiàn)、操作技能和創(chuàng)新能力的綜合評估，由于這種評價方式的局限性，它無法全面地反映學生的實驗能力和實際操作水平。此外，教學過程中缺乏一個及時和有效的反饋機制。由于課堂學生人數(shù)眾多，學生難以及時得到教師的指導和建議，同時教師難以關注到每一個學生的實驗具體操作情況，這導致教師無法根據(jù)學生的即時反饋來調(diào)整教學方法和內(nèi)容，使得教學效果無法得到及時地改進和優(yōu)化。

三、本博貫通模式下“植物生理實驗”教學改革措施

（一）教學資源的優(yōu)化配置

在廣東省高水平大學建設經(jīng)費和中央財政貼息貸款采購設備項目經(jīng)費的支持下，學校對實驗教學加大了資金投入，致力于完善實驗條件。為了確保“植物生理實驗”教學能夠正常、高效地開展，學校更新了一批常規(guī)設備，如紫外分光光度計、研磨儀和人工氣候箱等。此外，學校還新購了一些先進的實驗設備和儀器，如全自動間斷化學分析儀、全自動凱式定氮儀、多功能微孔讀數(shù)板、熒光顯微鏡、掃描顯微鏡、植物葉片光譜儀、便攜式光合作用測定系統(tǒng)和葉綠素熒光儀等，為開展前沿和創(chuàng)新性實驗提供了強大的硬件支持。為了更好地培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和實踐能力，學校還設立了新農(nóng)學創(chuàng)新班基礎實驗專項經(jīng)費。這一經(jīng)費主要用于實驗室開放項目，鼓勵學生積極參與實驗研究，提高他們的動手能力和科研素養(yǎng)。

（二）實驗教學內(nèi)容的整合優(yōu)化

一方面是合并基礎性與驗證性實驗。例如分別將小液流法測定植物組織水勢和容積法測定植物蒸騰強度、植物根系活力測定和種子生活力快速測定進行合并，既避免內(nèi)容重復和時間浪費，又能提升實驗的綜合性和研究性。另一方面是設計綜合性和設計性實驗?！爸参锷韺嶒灐苯虒W的內(nèi)容應符合科研進展和技術發(fā)展，引入反映植物生理學最新研究成果的前沿實驗項目。例如增設香蕉的催熟、冷害及青皮熟現(xiàn)象觀察實驗和荔枝果實品質(zhì)評價與采后褐變機制虛擬仿真實驗，確保實驗內(nèi)容的新穎性和科學性。此外，增加實驗設計性，例如在缺素培養(yǎng)實驗中增加補素培養(yǎng)，使得學生在掌握基本實驗技能的基礎上，能夠綜合運用所學知識來設計和實施實驗方案，培養(yǎng)其科研思維和實踐創(chuàng)新能力。

（三）實驗教學方法的革新

實驗教學方法的革新成為提升學生實踐能力和創(chuàng)新思維的重要途徑。第一，推行模塊化教學。根據(jù)植物生理學的水分生理、礦質(zhì)營養(yǎng)生理、光合作用、呼吸作用、生長發(fā)育、植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)及抗性生理學等教學內(nèi)容設置相應的基礎實驗和綜合性與設計性實驗模塊，學生可以從基礎實驗技能的訓練逐步過渡到實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，從而實現(xiàn)知識的系統(tǒng)化和深入理解。第二，采用探究式教學。通過提出問題、設計實驗、實施實驗、分析數(shù)據(jù)等，鼓勵學生主動參與到實驗過程中來，有效地提高了學生主動學習和解決問題的能力。第三，利用雨課堂等在線教學平臺輔助教學，強化學習過程的管理，通過即時問題、小測驗或在線討論，跟蹤學生的學習進度和效果，及時調(diào)整教學策略，同時學生可通過反饋功能提出問題，學生可以更加及時地獲得教師的指導和幫助，從而提高學習效率。第四，實行開放式實驗教學的模式，利用學校建立的智慧實驗室管理平臺和實驗室在線互動平臺，學生可根據(jù)自己的時間和興趣安排實驗，并即時得到教師遠程輔導。開放式實驗教學模式打破了傳統(tǒng)的固定時間、固定地點的實驗教學模式，這種靈活性和自主性的提高不僅增加了學生對實驗的興趣，還為他們提供了更多的選擇和發(fā)展空間。

（四）實驗考核方式的優(yōu)化

首先，利用在線教育平臺加強實驗過程的評價。課前，教師通過雨課堂發(fā)布學習任務，要求學生在實驗前充分預習實驗內(nèi)容，為順利進行實驗奠定基礎。實驗過程中，教師利用雨課堂的在線測驗功能，插入針對實驗操作步驟、實驗現(xiàn)象的解釋等的即時問題或小測驗。這樣，教師能對學生的實驗過程進行量化考核。其次，采取多元化的考核方式。不再僅依賴實驗報告，還引入同行評審、實驗設計評比等形式。在同行評審環(huán)節(jié)，利用雨課堂的小組協(xié)作功能，組織學生進行互評。每個學生都需要評審其他小組的實驗報告和實驗設計方案，從中找出優(yōu)點和不足，并提出建設性的意見和建議。同行評審的方式不僅能加強學生之間的交流，還能培養(yǎng)學生的批判性思維和公正評價的能力，同時能增強學生的創(chuàng)新意識，提高了實驗教學的質(zhì)量。

結(jié)語

本博貫通是高等教育改革發(fā)展下的新型培養(yǎng)模式，為保障其人才培養(yǎng)質(zhì)量，“植物生理實驗”教學需不斷改革。當前“植物生理實驗”教學雖取得了一定成效，但仍需繼續(xù)深化教學改革，未來，隨著本博貫通培養(yǎng)模式的深入實施和植物生理學領域的發(fā)展，“植物生理實驗”教學將繼續(xù)深化改革與創(chuàng)新實踐，以適應新時代對高層次人才培養(yǎng)的需求。通過改革構建相適應的實驗教學體系，提升學生科研、創(chuàng)新和綜合素質(zhì)，為培養(yǎng)新農(nóng)科拔尖創(chuàng)新人才奠定基礎。

參考文獻

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Teaching Reform and Practice of Plant Physiology Experiment under

Bachelor’s to Ph.D. Educational Programs

LI Huai-yuan1，2， LUO Yu-rong1，2， YANG Hai-jun1，2

（1. Center for Basic Experiment and Practice Training， South China Agricultural University， Guangzhou， Guangdong 510642， China; 2. National Demonstration Center for Experimental Essentials of Plant Biology Education（South China Agricultural University）， Guangzhou， Guangdong 510642， China）

Abstract： This article aims to explore the objectives， characteristics， and pedagogical requirements of Bachelor’s to Ph.D. educational programs， while analyzing the current situation of Plant Physiology Experiment teaching and proposing corresponding reform measures. The Bachelor’s to Ph.D. educational program is an important way for universities to cultivate top-notch innovative talents. As an important professional basic course， Plant Physiology Experiment faces challenges such as limited teaching resources， outdated content， monotonous experimental teaching methods， and imperfect evaluation systems. To address these issues， this study advocates for enhancing experimental teaching effectiveness by optimizing the allocation of teaching resources， integrating and refining experimental teaching content， innovating experimental teaching methodologies， and optimizing experimental assessment methods. These measures will lay a solid foundation for improving the quality of cultivating innovative new agricultural science talents and reforming fundamental experimental courses under the Bachelor’s to Ph.D. educational programs.

Key words： Bachelor’s to Ph.D. educational programs; experimental teaching; Plant Physiology Experiment; teaching reform