新農科建設背景下植物生理學OBE+BOPPPS教學模式課程改革探索

摘" 要：新農科建設對農林類專業(yè)課程提出了新要求，如何使專業(yè)課程有效促進創(chuàng)新型應用人才的培養(yǎng)是高校教師面臨的挑戰(zhàn)。該文以植物生理學課程改革為例，在教學過程中引入OBE教育理念，以地方特色農業(yè)產業(yè)為導向，發(fā)掘產業(yè)植物特色內容，使課程內容滿足融入地方經濟發(fā)展所需職業(yè)崗位對知識的要求。同時以BOPPPS教學模式進行教學設計及課堂組織，以學生為中心，發(fā)揮學生自主性，讓學生主動地去獲得專業(yè)知識，并建立“評價-反饋-改進”的持續(xù)改進教學模式，滿足農林產業(yè)需求的產教融合一體化課程體系，推進農林類專業(yè)課程建設，為培養(yǎng)急需緊缺農林人才提供良好的基礎。

關鍵詞：新農科；植物生理；成果導向教育；BOPPPS教學模式；課程改革

中圖分類號：G642" " " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2096-9902（2023）08-0133-04

Abstract： The construction of new agricultural courses has put forward new requirements for agricultural and forestry professional courses. How to make professional courses effectively promote the cultivation of innovative applied talents is a challenge for university teachers. Taking the curriculum reform of Plant Physiology as an example， this paper introduces the concept of Outcome-based Education （OBE） education in the teaching process， takes the agricultural industry with local characteristics as the guide， explores the characteristic content of industrial plants， and integrates the course content into the knowledge requirements of professional posts needed for local economic development. At the same time， this paper uses BOPPPS Teaching Model for teaching design and classroom organization， with students as the center， so as to give full play to students' autonomous learning， let students take the initiative to acquire professional knowledge， and establish a continuously improved \"evaluation-feedback-improvement\" teaching model and an integrated curriculum system of industry-education integration that meets the needs of the agriculture and forestry industry. All this will surely promote the curriculum construction of agriculture and forestry majors and provide a good foundation for training urgently needed talents in agriculture and forestry.

Keywords： new agricultural science; Plant Physiology; Outcome-based Education （OBE）; BOPPPS Teaching Model; curriculum reform

培養(yǎng)服務社會發(fā)展的創(chuàng)新人才是高等教育的根本任務[1]。新農科建設以服務國家重大戰(zhàn)略需求為導向，服務農業(yè)新產業(yè)、新業(yè)態(tài)，使高校專業(yè)建設與現代農業(yè)的全產業(yè)鏈相互促進，促進人才培養(yǎng)、科技創(chuàng)新深度融合[2]。提升專業(yè)實踐能力和應用創(chuàng)新能力，促進學生了解農業(yè)、服務產業(yè)，農業(yè)院校的專業(yè)課程教學模式需要變化。高校教育教學如何適應新農科建設的新要求，如何有效培養(yǎng)創(chuàng)新型應用人才是高校教師面臨的挑戰(zhàn)。

植物生理學是農林類高等院校中一門基礎課程，該課程深入揭示植物生命現象本質[3]。但因本課程理論性強，基本理論知識較抽象，在傳統(tǒng)的課堂教學中學生缺乏主動思考，被動接受知識，參與教學過程有限，導致學生不能有效掌握相關知識及其內部聯(lián)系，將知識內化并應用于農林生產實踐的能力有限，影響知識的轉化及創(chuàng)新。因此本文以植物生理學課程開展的課程改革為例，在教學過程中引入成果導向教育理念（Outcome Based Education，OBE）[4]，以BOPPPS教學模式[5]進行教學設計及課堂組織，通過分析總結以期進一步推進該課程適應新農科建設需要，并能為農林類專業(yè)課程開展教學改革提供一定的參考。

1" 以新農科建設為基礎，完善植物生理學整體教學內容

1.1" 拓展課程知識體系

根據新農科建設要求在植物生理學課程中引入不同學科融合知識，拓展植物生理學知識范疇[6]；在授課過程中依托宜賓特色林竹產業(yè)，將植物生理學知識與生態(tài)文明建設、人類營養(yǎng)健康和人工智能等領域有效銜接，調整知識組合方式，打破傳統(tǒng)農林專業(yè)知識邊界；理論知識的講解從強調植物自身生長發(fā)育向農林產業(yè)相關資源、技術等全產業(yè)鏈轉變，將課程目標與教學過程對標產業(yè)需求，利用植物生理理論知識解決實際問題，如竹種質資源開發(fā)與品質提升、天然香料植物油樟的提質增效，促進教學過程的實踐與創(chuàng)新并舉，實現“產教學研用”五位一體培養(yǎng)人才。

1.2" 對標新農科建設目標

新農科建設面向新農業(yè)、新鄉(xiāng)村、新農民和新生態(tài)[7]，圍繞服務農業(yè)農村現代化、國家糧食安全、鄉(xiāng)村全面振興和山水林田湖草系統(tǒng)治理等方面培養(yǎng)知農、愛農新型人才。創(chuàng)新型應用人才是農業(yè)現代化的重要保障，但由于農業(yè)產業(yè)特性，農業(yè)工作條件相對艱苦，涉農產業(yè)經濟附加值相對較低，農業(yè)從業(yè)條件和從業(yè)競爭力有限，高校培養(yǎng)的農科人才在本領域就業(yè)比例不高。各類大中專農林院校培養(yǎng)的農業(yè)專業(yè)人才，在農業(yè)生產第一線工作的不足總畢業(yè)人數的20%[8]。因此高校需要培養(yǎng)能夠服務產業(yè)、具有創(chuàng)新能力且扎根農業(yè)基層的人才。基于這樣的人才培養(yǎng)目標，在課堂教學過程中就需要將課程目標對標新農科建設的目標，結合各章節(jié)知識特點，設計思考點與拓展點，反映糧食安全、種業(yè)創(chuàng)新、人民營養(yǎng)健康和人與自然和諧共生[9]等特色內容，激發(fā)學生學農興趣，提升學生對農業(yè)的認知度。例如結合“碳達峰、碳中和”等國家戰(zhàn)略，將區(qū)域林竹產業(yè)發(fā)展中出現的竹種質資源較少且品質需提升，油樟高效種植、高效提取和高效利用方面需進一步提升等問題，吸收、歸納到植物生理學的植物生長發(fā)育內容中，并提出種質資源如何創(chuàng)新等問題，引起學生的思考，并促使學生自發(fā)查找資料，解決問題，提升學生學習自覺性。

1.3" 優(yōu)化課程思政內容設計

為落實立德樹人根本任務，用習近平新時代中國特色社會主義思想在農林教育中鑄魂育人，推動形成“三全育人”格局，對植物生理學理論知識及其教學方式中蘊含的思政教育資源深入挖掘，分析“大國三農”“耕讀中國”“生態(tài)中國”[10]等領域內涉及的植物生理學內容，結合中國傳統(tǒng)農耕文化，以“潤物細無聲”的形式進行課程思政建設。例如在植物光合作用一章中，通過分析竹、油樟等植物的生長，計算碳匯情況，使學生了解林竹特色產業(yè)對生態(tài)環(huán)境的影響，并讓學生思考如何提高林竹植物的光能利用率，改變傳統(tǒng)教學案例中以農作物為主的情況。結合中國竹文化，從竹子與中國歷史、竹子與中國精神等方面入手，使學生了解“竹子有節(jié)，被譽為有氣節(jié)操守；竹子凌云虛懷，被喻為謙遜虛心的楷模；竹子堅忍不拔、執(zhí)著；竹子具有淡泊名利、不媚不諂的君子精神”[11]等內容，使學生提升自身修養(yǎng)與品質。同時結合智慧農業(yè)、精準農業(yè)等現代農業(yè)體系及綠色低碳、多功能農業(yè)、生態(tài)修復、森林康養(yǎng)、濕地保護和人居環(huán)境治理等新產業(yè)發(fā)展，提升學生的專業(yè)認知度，明確學習目的。增進學生了解國情、農情，培養(yǎng)學生家國情懷，增強學生服務“三農”和農業(yè)農村現代化的使命感和責任感，培育學生愛農、知農和為農的素養(yǎng)。

2" OBE理念模塊化教學內容

2.1" 以“學生中心、產出導向、持續(xù)改進”O(jiān)BE理念貫穿植物生理學教學內容

“學生中心”：針對不同專業(yè)學生，深入分析學生學情，了解前導課程學習情況，掌握學生學習能力，結合專業(yè)、產業(yè)特色合理設計教學內容，針對性開展教學。 “產出導向”：以省、市現代農業(yè)產業(yè)體系中的特色農業(yè)產業(yè)為導向，夯實產業(yè)植物生理基礎知識，發(fā)掘產業(yè)植物特色內容，了解產業(yè)發(fā)展的最新動態(tài)，使課程內容滿足學生融入地方經濟發(fā)展所需職業(yè)崗位對知識的要求。如四川特色植物油樟，其精油即為植物的次生代謝產物，其中富含萜類、酚類、烴類、醇類、酯類、醛類和酮類等化合物，這些化合物又是生產眾多工業(yè)化學品的重要原料，這些化合物的含量和性能決定了香料植物品質，因此圍繞如何提升香料植物芳香油含量、產量和品質，如何促進香料植物的次生代謝引發(fā)學生的逆向思維，使學生對植物的物質代謝及逆境生理進行聯(lián)動思考的同時有效解決產業(yè)的難題。

“持續(xù)改進”：通過教學信息的反饋進行教學質量評價，在整個教學過程中形成管理、評價、反饋和改進的閉環(huán)系統(tǒng)[12]，不斷提高教學質量。多渠道完善本課程學情教情調查方式，采用智慧校園操作平臺、學生群等新媒體手段，設計多樣化關注目標，多方調研收集學生、同行和管理者意見，使課程教學不斷改進。

2.2" 以OBE理念模塊化植物生理學教學內容

為有效提高學生對植物生理學專業(yè)知識的掌握，按照OBE理念對植物生理學知識體系進行模塊化分解，主要內容見表1。針對不同模塊，結合特色農林產業(yè)需求，設置對應的導向問題，明確學生的學習目的和提高學習的積極性。如在模塊一中以竹類、油樟研究為起點，分析林竹產業(yè)目前亟需解決的問題——“要想提高產量優(yōu)良種質如何挖掘、植株不怕病蟲害侵襲抗性植株怎樣篩選”等，進而引出“糧食安全”如何實現。由點到面地引出學習植物生理學的意義，進而明確植物生理學的定義、內容及發(fā)展。

3" 以BOPPPS教學模式組織課堂教學

BOPPPS教學模式以建構主義和交際法為理論基礎，模塊化分解課程教學，使學生參與式體驗課堂，改變學生的學習過程[13]。BOPPPS教學模式將課堂教學劃分為：課堂引入（bridge-in）、教學目標（objective）、前測（preassessment）、參與式教學（participatory learning）、后測（post-assessment）和總結（summary）6個環(huán)節(jié)[14]。基于此教學模式，在植物生理學課程教學組織過程中，為每個OBE模塊設定“先導問題”，結合產業(yè)相關實例導入問題，調動學生學習積極性，使由學生被動接受知識轉變?yōu)橹鲃訉W習。再通過“參與式”學習方式，使學生對教學模塊中知識點原理、概念、應用，以及實驗的描述和分析等進行討論，最終回答“先導問題”。在解決問題的過程中，學生沉浸于思考問題，體會“科學研究”的過程，感受學習的愉悅感，進行知識體系化并聯(lián)系實際生產進行思考，從而提高學習效果。以植物物質代謝與能量轉換模塊中光合作用的講授設計為例，構建BOPPPS教學模式的應用模型。

表1" 基于OBE理念模塊化植物生理學教學內容

3.1" 課堂引入

導入在于最大限度地提起學生對課程的學習興趣，而這個興趣必定是與學生、學習和社會三者密切相關的話題。針對不同的知識點，本課程每節(jié)課所選具體做法包括溫故導入、情境導入、對話討論及視頻導入[15]。在講授光合作用一章時采用溫故導入：結合已學過的礦質元素內容，復習N、P和K等礦質元素的作用，采用提問的方式請學生回答Mg的缺素癥狀，請同學嘗試回答缺Mg為什么葉片會變黃，并分析先出現老葉還是新葉？通過問題，引出Mg與葉綠素的關系，最后由葉綠素的功能導入光合作用的內容。

3.2" 教學目標

將植物生理學每節(jié)課的課程目標對標農林產業(yè)需求并分解到每個知識點，使課程目標的實現具體化、可量化。如“使學生能夠認識植物的生命活動規(guī)律”對應模塊三（植物物質代謝與能量轉換）中植物的光合作用，通過學生對本章知識的掌握程度，量化教學目標。針對光合作用章節(jié)的教學目標，以四川廣泛栽植的油樟為例，提出“在茂密的油樟林中，如何讓每株油樟能夠生長得更快？葉片長得更大還是更高才能吸收更多的太陽光？多曬太陽能不能提高油樟的精油含量？”等問題。通過這些結合地方產業(yè)的問題，對標本節(jié)課的教學目標：影響光合作用的因素、植物光合作用與作物產量和植物對光能的利用等。從而在學習知識的過程中不斷解決實際問題。

3.3" 前測

該模塊通過線上發(fā)布任務或通過每節(jié)課后留相關思考問題，引導學生在現有知識體系下，如何對知識靈活應用，幫助學生構建植物生理學知識體系，培養(yǎng)其自主學習、思考能力。也能幫助教師了解學情，合理安排教學環(huán)節(jié)與內容。上課前在線發(fā)布問題“中學已經學過光合作用的反應式" " " " " " " " " " " "，請大家思考，葉綠體中發(fā)生了哪些反應，需要哪些過程才能促使該反應的發(fā)生？”通過本問題掌握學生對光合作用知識掌握的深度，便于對學生進行分組討論。

3.4" 參與式教學

課堂教學采用教師引導學生學習和以學生為主分組互動的形式，通過改變課堂教學的主導，促使學生主動參與教學并掌握知識。在此過程中教師與學生不斷交流，及時地反饋學習結果、存在問題等。教師根據學生對知識理解、掌握的反饋情況，調整教學進度與深度，并在課堂教學中通過多種手段幫助學生對問題進行思考、探討、解決和反思，從學生的角度出發(fā)完成教學活動；以學生為主分組互動，要求小組內所有學生應盡可能地獨立思考、分析互動問題，并積極參與小組討論交流，針對問題提出不同的見解，擬采取的方式包括同桌討論、小組討論、辯論賽和即興演講等。根據光合作用章節(jié)內容，教師首先對光合作用的色素、機制和光呼吸進行啟發(fā)式、引導式教學，使學生掌握光合作用的基本概念和過程。然后根據前測的結果，對學生進行分組，設置不同的問題在規(guī)定的時間內進行討論，如“結合光合作用的基本過程和機制，分析哪些外界條件能夠影響光合作用”“哪些內部因素能夠影響光合作用”“如何提高植物的光能利用率”等。經過規(guī)定時間討論后，每組隨機選一名同學分析相關問題、解答相關問題，并回答他組同學的提問。通過學生的討論與質疑，在互動的同時促進學生思考、分析和解決問題的能力。

3.5" 后測

通過提問、隨機發(fā)布試題和實踐演示等一系列過程，分析學生對知識點的掌握、對部分觀點所持的情感態(tài)度，從而及時總結和糾正教學過程中遇到的問題。利用在線教學平臺，發(fā)布課后提問，通過學生的回答分析對光合作用知識的掌握情況，如“林木的郁閉度與生長有什么樣的關系？”分析學生是否完全掌握對光合作用與植物生長的關系，同時使學生結合其他專業(yè)課程內容思考植物生理學知識點，促進不同課程之間的知識融合。

3.6" 總結

針對每節(jié)完整的教學內容和重難點，以學生的課堂活躍情況和學習效果反饋及時調整作業(yè)內容，立足學生，幫助學生吸收、理解、復習和鞏固知識點，同時包含學生對學習相關知識內容效果的反饋，進而提出下節(jié)課所講解內容的相關問題，為下一節(jié)課做準備。結合光合作用一章的知識特點，從前導問題“在茂密的油樟林中，如何讓每株油樟能夠生長得更快？”開始，對植物葉綠體與色素、光合作用的機制、光呼吸、不同碳同化途徑植物分析、光合產物、影響光合作用的內外因素、植物生長和產量與光合作用的關系等方面知識點進行復習總結。

以上6個部分共同構成一個知識點或一節(jié)課內容的講解設計，每部分之間相互聯(lián)系承上啟下，共同構成一個有機的整體。通過參與式教學“以學生為中心，以產業(yè)為導向”，促使學生主動地去獲得知識，并使其成為課堂教學過程的主體。

4" 利用網絡平臺建立植物生理學教學資料資源庫及學生評價反饋通道

基于雨課堂、騰訊會議和班級群等網絡平臺建設教學資源庫，建設內容包括課前預習資料和課后資料。其中課前預習資料擬采用含有項目任務或案例的預習課件和文本、案例視頻、慕課、自錄制微課及其他網絡資料等。課后資料包括單元習題思考題、拓展閱讀資料等。

利用網絡平臺，定期了解學生的課程學習情況，通過學生對知識內容掌握情況的評價，了解分析課程設置的內容和知識點是否合理，是否能夠支持課程目標，課程能否激發(fā)學生學習潛能，能否培養(yǎng)解決應用能力和創(chuàng)新思維；通過對自身學習成果的評價，了解分析課程是否能很好地激發(fā)學生學習興趣和學習積極性，學生是否能夠將知識應用于產業(yè)實踐，學習中學生是否付出了最大努力；通過對教師教學情況的評價，了解教師授課方法是否得當，講課條理是否清晰，是否富有啟發(fā)性等。根據學生評價反饋情況，結合教學督導、教研室和同行對本課程的評價，整體考查課程教學各環(huán)節(jié)設計與教學組織形式能否促進學生深層次自主學習，是否能為學生提供有效的學習環(huán)境和有意義的思考，根據評價和建議持續(xù)改進課程教學。通過建立“評價-反饋-改進”的持續(xù)改進教學模式，很好地幫助學生改進學習方式與提升教師教學能力，最終形成學生參與度不斷提高的閉環(huán)教學模式。

5" 結束語

緊密結合農林教育與農林產業(yè)發(fā)展，建立以培養(yǎng)能力發(fā)展為基礎的“學生中心”、促進農林產業(yè)發(fā)展為目標的“產出導向”，提升人才培養(yǎng)和教學質量的“持續(xù)改進”。通過植物生理學課程教學模式的改變，利用BOPPPS教學模式，對教學內容進行模塊化分解，對標“產出導向”增強實踐性，強調學生在課堂中的主動角色，突出學生的參與式體驗。建立起既能為學生畢業(yè)從事農林產業(yè)相關工作提供良好的基礎，又滿足農林產業(yè)需求的產教融合一體化課程體系，推進農林類專業(yè)建設，為培養(yǎng)急需緊缺農林人才提供良好的基礎，進而提升高等人才服務國家重大戰(zhàn)略需求和區(qū)域經濟社會發(fā)展的能力。

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