“新工科”背景下植物生物技術課程教學方法的探索和實踐

趙嫚 應向賢 闞顯照

[摘 要]工科課程的特點是操作性、實踐性強，知識瑣碎、繁雜，教師容易只注重專業知識和技能的傳輸，與其他技能素養的培養相隔離，從而使目前培養出來的工科人才視野相對狹窄，知識體系不夠完善，不能滿足當前社會對工程科技人才的職業能力和綜合素質的需求。基于該類課程的現狀，可以采取以探究性教學模式進行課堂內容的設計；以社會活動分工協作，讓學生體會社會責任感；以形式多樣，生問生答多向互動的教學評價方式來對對植物生物技術課程教學方法進行新的探索和實踐。

[關鍵詞]植物生物技術；新工科；探究性教學；小組合作；多方問答

[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2018）10-0062-03

“新工科”是在國家應對戰略需求和支撐產業轉型的前提下應運而生的。其目的是培養迎合未來新興產業和新經濟需要的工程實踐能力強、創新能力強、具備國際競爭力的高素質復合型“新工科”人才[1][2]。工科課程的特點是操作性、實踐性強，知識瑣碎、繁雜，因而在每門課的教學課堂上，容易使教師進入自己的“課程胡同”，即只注重專業知識和技能的傳輸，與其他技能素養的培養相隔離，從而使培養出來的工科人才視野相對狹窄，知識體系不夠完善，不能滿足當前社會對工程科技人才的職業能力和綜合素質的需求。在“新工科”背景下，如何在課堂上激發學生學習的主動性，培養學生的創新性和綜合素養是每一位教師的責任和挑戰[3][4][5]。

基于該類課程的現狀，我們對植物生物技術課程教學方法進行新的探索和實踐。植物生物技術課程具有很強的實踐性，知識繁多復雜。以張獻龍編寫的《植物生物技術》第二版為例，該課程主要包括三大部分，分別為植物組織和細胞培養的基本技術和方法、植物基因工程的原理和技術、植物分子標記及輔助選擇應用。在傳統的教學課堂上，教師更多的是以自己為中心，傳道授業解惑，對實驗原理和知識進行講授，忽略了學生的中心作用。本次教學方法的探索過程，筆者以培養學生的“生惑”“求業”進而“悟道”的能力為基點，著力提高學生學習的積極性和創新性。具體的方法是整體規劃和設計課堂教學內容和形式。首先，以課題式的探究性教學為主體，提出問題、分析問題進而解決問題，在學習過程中強化能力培養。其次，小組實踐，分工協作，學以致用，體會職業道德和社會責任感的重要性。再次，多方問答，教學反饋，激發學生問題意識，培養學生的創新性（圖1）。課堂教學這三個方面進行交叉融合，不斷總結評價，最終通過多年的教學實踐，取得了一定的教學效果。

一、以探究性教學模式進行課堂內容的設計

探究性教學是把科學研究過程引入教學過程，在教師的指導下，學生主動地從生活中選取與教學目的和教學內容相關聯的問題或項目，用類似于科學研究的方式去獲取知識、應用知識和解決問題的方法[6][7][8]。德國學者Bell等[9]把探究性教學的設計分為五個過程：第一，問題的引入；第二，回答該問題證據的獲得；第三，對收集證據的解釋；第四，將解釋與從調查過程中獲得的知識聯系起來；第五，為解釋創造一個爭論并做出正確的判斷。植物生物技術是一門與生活實際息息相關的課程，包含了植物組織培養、植物基因工程、植物細胞工程和分子輔助育種等內容。課程導論即從現象、問題入手，大到“糧食危機，食品安全，環境污染” 等社會現象，小到個人問題“學習這門課對以后個人就業和發展的機會”，提出學習這門課程的重要性。在我們的教學實踐中，植物生物技術課程的探究性主要涉及植物生物技術領域科學問題的提出、對現象的觀察、進行科學實驗、實驗方法的創新、數據處理的科學性、對科學問題可能的解釋、專業教師的引導與總結。對于具體知識部分的學習，以植物細胞工程中原生質體的制備與融合為例進行介紹。

課程內容首先是導入部分，提出問題情境 “番茄與土豆的愛情傳說”，番茄與土豆想要在一起，如何才能實現？在教學過程中，我們請學生閱讀課本，鼓勵學生通過智能手機搜集資料，進行小組討論，然后分組講解并說明原因。教師對內容提出疑問并做補充，比如：亞原生質體的出現有什么意義？原生質體融合的原理是什么？原生質體融合意義的延伸。這樣的設計能培養學生的自學能力，讓學生學會透過現象看本質。此外，內容的研究歷史和影響因素也是該類課程的關鍵部分。研究歷史的介紹一方面可以通過科學家的故事激勵學生，培養學生正確的價值觀和人生觀；另一方面，可以把技術發現的思路串聯起來，培養學生的科學思維能力。同樣，在技術的影響因素方面，可以借助辯證分析的方法分析內因外因的共同作用。比如影響原生質體制備和細胞融合的因素具體包括內因和外因兩個方面，內因主要與外植體的基因型以及生長狀態相關，而外因則與其培養條件、融合方法等環境因素相關。通過影響因素這一部分內容的學習，學生在實驗過程中遇到問題時可以對問題進行全面的分析，進而解決問題。

二、實踐活動分工協作，體會社會責任感

植物基因工程是本課程的一個重點內容，它是未來從事植物研究的基礎，同時社會上關于轉基因食品的安全性又存在很大的爭議。本次實踐活動“轉基因食品安全性海報展”，具體的內容是圍繞問題“你敢吃轉基因食品嗎？”展開。設計六個小的主題：轉基因的歷史，轉基因技術方法，轉基因技術的應用，轉基因食品的現狀，轉基因植物存在的潛在風險和轉基因食品的安全性檢測。具體的過程是，學生隨機分組，確定主題；查找資料，完成海報設計，要保證科普海報的科學、客觀、公正和美觀；公共場合展出海報并答疑解惑，公眾選出自己最喜愛的海報作品。接著小組進行活動總結匯報，具體包括海報設計原理，展出效果（得票數和關注度），小組成員的參與度，以及活動的收獲與感想等；最后是對本次實踐活動的考核，分為自評、互評和教師評價三個部分，總結本次活動的效果和存在的問題，并提出相應的建議和意見，使實踐活動不斷改進（圖2）。通過這次小組實踐，一方面可以培養學生查找、篩選和分析資料的能力；另一方面，學生在實踐過程中也能學會如何用專業知識去解決或解釋生活中存在的問題，達到學以致用。此外，學生在實踐中的協同合作，溝通交流能力都能得到鍛煉。最后，每組學生對實踐活動進行總結，學生提到活動中遇到的各種問題，以及他們是如何溝通、解決的，相互之間的合作會加深他們之間的信任感和友誼。同時在展示的過程中，由于本次實踐活動轉基因食品的安全性在社會上有較大爭議，公眾對這一現象的理解和認識也讓他們對將來要從事的行業所應有的職業道德和社會責任感有了深刻的認識。這些都充分肯定了這次活動的必要性。

三、教學評價形式多樣，生問生答多向互動

教學評價是整個教學過程不可或缺的一個重要環節，是提高教育教學質量、促進教師成長和學生發展的重要手段。現今的教學評價仍以傳統的紙筆測驗為主，紙筆測驗雖然能在認知領域呈現量化的評價結果，但在情感和技能領域的評價結果呈現則非常有限[10]。因此，本課程除了常規的紙筆測驗外，我們還采用了師生、生生多向問答的評價方式。在每個知識模塊完成后，進行課前20分鐘的多向問答環節。同時對于提問或回答精彩（經過深度思考，具有創新性的問題或答案）的學生給予獎勵，鼓勵學生多提問多參與。在整個過程中我們還鼓勵學生通過智能手機搜索和查閱問題及答案，擴大學生的知識面和認知領域[11][12]。此外，對于在課堂上沒有解決的問題或現象，我們還建立了專門的微信群，鼓勵學生多發言、多質疑、多表達。這種評價方式與以往的教師問學生答明顯不同，學生之間比師生之間的氣氛更顯平等，以學生帶動學生，教師也是學生討論中的一員，教師積極引導，學生提問的積極性明顯越來越高，問題的質量也越來越高。通過這一環節，學生能夠更好地把知識模塊融合起來，對知識的理解也更加深入。

這種評價方法的直接效果是學生的問題顯著增多，很多學生開始深入思考。比如，植物的愈傷組織相關內容，學生提問“是不是所有的植物都可以形成愈傷組織”，討論過程分成兩派，雙方各有說辭。這一方面鍛煉了學生的辯論能力，另一方面也反映了有些學生的知識整合能力不足。通過討論，大家開始對知識融會貫通。還有學生會把動物和植物進行對比，提出動物的iPS（induced pluripotent stem cells，誘導性多能干細胞）是不是和植物細胞的全能性類似等。通過提問和啟發思考的環節，學生提出問題的積極性和能力都明顯提高。學期中間，筆者針對教學方法和內容組織學生提出意見和建議，其中三分之二以上的學生主動提到多向互動、頭腦風暴的方法非常好。學生積極參與提問，并提出自己的不同見解，這在大學課堂中是特別值得鼓勵和發揚的，因為提出異議也就是創新的開始。

四、結語

融合探究性教學主體，小組實踐和多向互動的教學評價體系的教學模式，在實現“新工科”下培養具備綜合素質、創新性強和高專業技能人才方面有重要的作用，該模式對于其他實踐性課程具有一定的示范意義和推廣作用。

[ 參 考 文 獻 ]

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[11] Snashall E， Hindocha S.2016.The use of smartphone applications in medical education[J]. Open Medicine Journal. 3（M6）： 322-327.

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[責任編輯：陳 明]