信息化時代背景下高校植物生理學課程設計改革探索

摘" 要：隨著信息化時代的迅猛發展，教育領域正經歷著前所未有的變革。高校植物生理學課程作為生命科學領域的重要基礎課程，其課程設計始終緊密圍繞國家農業發展戰略和生物科學領域的行業需求，融入信息化元素，以提升教學質量和效果。雖然多媒體教學和線上教學得到廣泛應用，但傳統的講授式教學仍占主導地位，難以激發學生的學習興趣和主動性。隨著植物生理學研究的不斷深入，新的研究成果和理論不斷涌現，而植物生理學教材知識無法對其進行及時更新，故而教材內容略顯滯后，無法及時反映學科前沿動態。該文旨在探討信息化時代背景下高校植物生理學課程設計面臨的問題、課程設計改革的必要性、具體實施策略及其實施效果，以期為相關教育工作者提供參考和借鑒。

關鍵詞：信息化時代；植物生理學；多元化教學；改革；模塊化課程

中圖分類號：G642" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2096-9902（2024）24-0139-04

Abstract： With the rapid development of the information age， the field of education is undergoing unprecedented changes. As an important basic course in the field of life sciences， college plant physiology courses have always been designed closely around the national agricultural development strategy and industry needs in the field of biological sciences， and incorporate informatization elements to improve the quality and effectiveness of teaching. Although multimedia teaching and online teaching have been widely used， traditional lecture teaching still dominates and is difficult to stimulate students' interest and initiative in learning. With the continuous deepening of research on plant physiology， new research results and theories continue to emerge， but the knowledge of plant physiology textbooks cannot be updated in a timely manner. Therefore， the content of the textbooks lags behind and cannot reflect the cutting-edge trends of the subject in a timely manner. This paper aims to discuss the problems faced by plant physiology curriculum design in colleges and universities in the context of the information age， the necessity of curriculum design reform， specific implementation strategies and implementation effects， in order to provide reference for relevant educators.

Keywords： information age; plant physiology; diversified teaching; reform; modular curriculum

植物生理學是研究植物在生長、發育、代謝等方面的生理性特征和規律的科學，是植物科學的重要分支之一。它不僅涵蓋了植物生命活動的各個方面，還與農業、林業、牧業、工業和醫藥學等多個領域密切相關。在信息化時代，教學資源的數字化成為課程設計的重要趨勢，而在信息化時代背景下的課程設計則更加強調互動式教學模式。高校植物生理學課程作為連接理論與實踐的橋梁，其內容的設置緊密結合畢業要求，確保學生能夠達到規定的畢業標準。課程內容涵蓋了植物生理學的基本理論、實驗技能以及應用實踐等方面，包括植物細胞生理、植物水分生理、植物生長發育生理以及植物逆境生理等內容。同時，注重與畢業要求的對接，通過實驗、實習、課程設計等環節，培養學生的實驗技能和實踐能力，確保學生能夠順利完成畢業設計或畢業論文。課程設計與信息化時代的需求相適應，以培養具有創新精神和實踐能力的高素質人才。本文將從信息化時代的特點出發，分析高校植物生理學課程設計改革的背景和意義。

1 信息化時代背景下植物生理學課程設計面臨的問題

信息化時代背景下，雖然多媒體教學資源以及線上教學平臺搭建得以廣泛應用，在一定程度上豐富了教學手段，提高了學生的學習興趣，但單一的傳統講授方式仍占主導地位。線上教學在實際應用中仍存在一些問題，如平臺搭建不完善、資源更新不及時、內容同質化嚴重以及缺乏互動性等[1]。

此外，實踐教學的弱化也是植物生理學課程設計的不足之處。植物生理學是一門實驗性很強的學科，實踐教學在培養學生實驗技能和創新能力方面具有重要作用。在教學中，可以組織學生到植物園、農田、自然保護區等地實地考察，觀察不同植物的生長環境、生理特性及生態作用。在信息化時代背景下，部分高校過于依賴線上教學，忽視了實踐教學的重要性，導致實驗教學課時減少、實驗內容陳舊、實驗設備落后等問題，導致學生實驗技能不足，創新能力培養受限[2]。

2 信息化時代對高校植物生理學課程設計的影響

2.1 知識更新速度加快

信息化時代，植物生理學領域的科研成果和技術進展日新月異。教學大綱應具備內容全面性、前沿性與動態性、與學生專業需求的適應性以及及時健全的修訂機制。課程設計上注重及時更新內容，并納入最新研究成果，以保持課程的時效性和前沿性。如植物的光合作用這一章節，老師們可以在講課時及時添加新的研究內容，發現于“層疊石”（strmoatolite）中的第五種葉綠素——葉綠素f，是一種比其他類型的葉綠素要更紅得多的吸收光譜，吸收峰主要在722 nm。然而研究發現，基于ChlF的光合作用，其能利用更低能量的紅外光進行光合反應，是FRL下的光合作用主力。超越了普遍認為的紅光是光合作用的“紅光極限”，也表明自然界中廣泛存在第三類光合作用。

2.2" 教學方式多樣化

信息化技術為教學提供了多種手段，如動畫、模擬實驗軟件、在線課程等，使抽象復雜的生理過程直觀化、生動化；建立虛擬實驗室，讓學生在計算機上模擬實驗操作，彌補實驗條件不足的問題；還可以進行項目式學習，圍繞某個具體項目或問題（如提高作物抗旱性、優化植物光合效率等），引導學生組建團隊，進行資料收集、方案設計、實驗實施和結果分析等環節。在實際教學中，注重多學科融合，將植物生理學與其他學科（如生物化學、分子生物學、環境科學等）進行融合教學，拓寬學生的知識面和視野。這些手段可以豐富教學形式，提高學生的學習興趣和參與度。

2.3" 學習需求個性化

信息化時代的學生具有更加個性化的學習需求。課程設計應充分考慮學生的差異性和多樣性，提供多樣化的學習資源和路徑。在植物生理學課程中，教師可以通過課前線上測試或問卷調查了解學生的基礎知識掌握情況和學習興趣。針對不同層次的學生，設計不同難度和深度的學習任務。例如，對于基礎薄弱的學生，提供額外的輔導材料和基礎練習題；對于基礎扎實的學生，則設計具有挑戰性的案例分析和討論題，以促進其高階思維的發展。植物生理學作為生物學的一個分支，研究植物的生命活動規律和植物與環境之間的相互關系。這一特性使得植物生理學在多個領域都有廣泛的應用，如農業、林業、園藝、生態環境保護、生物技術和醫藥等。畢業生可以根據自己的興趣和專長選擇合適的就業方向，并在相關領域發揮自己的專業優勢。同時，隨著社會對生態環境保護和可持續發展的重視程度不斷提高，植物生理學專業的就業前景也將更加廣闊。

3" 高校植物生理學課程設計改革的策略

3.1 模塊化課程設計

基礎模塊：涵蓋植物生理學的基本概念和原理，如植物細胞結構與功能、植物水分與礦質營養、光合作用與呼吸作用等。讓學生掌握基本的知識理論，為后期理解植物生理機制奠定堅實的基礎。

進階模塊：引入當前植物生理學領域的前沿研究，如植物分子生理學、植物逆境生理、植物次生代謝等，通過案例分析、專題研討等形式，讓學生了解最新的研究成果和動態。同時注重學生的自我分析與理解能力的培養，在課堂上可以對所授內容提出小的問題，讓學生課下通過查閱文獻來加深理解，然后在下堂課對其進行提問，豐富課堂內容，提高學生的課堂積極性，進而提升學生的科學素養。

實踐模塊：加強實驗和實踐環節，設計一系列具有創新性和挑戰性的實驗項目，引入前沿的科學研究成果和新技術，激發學生的創新精神和探索欲望。鼓勵學生參與科研項目或創新實驗，培養他們的實踐能力和創新能力。氣候變化對植物生長和發展造成了嚴重的威脅。未來植物生理學研究將加強對植物逆境適應機制的研究，探討植物如何應對溫度、干旱、鹽堿等逆境，并尋找相應的調控途徑和策略，以提高植物對環境逆境的抗性。例如，在培育抗逆作物中，介紹最新的基因編輯技術（如CRISPR-Cas9），讓學生懂得其基本原理并嘗試設計簡單的基因編輯實驗，增加課堂趣味性的同時也提高了學生的主動學習能力[3]。其次結合微信公眾號“植物生理之光”，將植物生理學的理論前沿和最新研究進展融入教學，并及時更新，帶給學生最新的知識和觀點。

3.2 優化課程內容

整合經典理論與最新研究成果。定期更新教材內容，確保課程既包含植物生理學的經典理論，又涵蓋最新的科研成果和技術進展。與出版社保持密切聯系，定期評估并選用最新版本的教材。同時，鼓勵教師自編或參編教材，融入最新的研究成果和教學理念。

引入跨學科內容。加強植物生理學與其他學科的交叉融合。植物生理學與生物化學、分子生物學的結合將更加緊密，通過深入研究生物分子（如蛋白質、酶、激素等）的結構與功能，揭示植物生理過程的分子機制。此外，植物生理學將更加注重與生態學和環境科學的交叉融合，研究植物與環境之間的相互作用關系，為生態保護和環境治理提供理論支持。具體實施方法為與其他學科的教師建立合作關系，共同設計跨學科的教學內容和實驗項目。

增加實踐性內容。設計更多與農業生產、生態保護等實際問題相關的實驗和案例分析，提升學生的實踐能力。將植物生理學的研究成果應用于農業生產中，推動精準農業的發展，提高農作物產量和品質。如加強與農業科技園、自然保護區等實踐基地的合作，為學生提供更多的實踐機會。同時，鼓勵學生在教師指導下參與科研項目，將所學知識應用于實際問題解決中。在實驗教學中，將傳統的“老師講，學生做”的模式，轉變為翻轉課堂，以實驗探索帶動理論教學，先小組討論和實驗操作，再拓展授課和答疑。

3.3" 創新教學方法

采用多媒體教學、在線課程等信息化手段，豐富教學形式，使抽象復雜的植物生理學知識更加直觀易懂，從而提高教學效果。在這方面，教師需提前制作高質量的多媒體課件，并熟悉各種多媒體工具的使用。同時，鼓勵學生利用網絡資源進行自主學習。利用網絡教學平臺發布課程資料、布置作業、組織在線討論等，方便學生隨時隨地進行學習。

將過去的“以教師為主的線下教學”轉變為“以學生為主的線上線下混合式教學”。教師在進行課程內容講授時，應結合講授法、討論法、案例分析法等多種教學方式組織課堂教學。例如，在講授植物生理機制時，采用講授法系統介紹基本概念和原理；在探討植物生理過程與環境因素的關系時，采用案例分析法引導學生分析實際問題；在討論植物生理學的應用前景時，則采用討論法激發學生的思考和表達。根據教學內容和學生特點靈活選擇教學方式，注重各種教學方式之間的銜接和配合，以形成完整的教學體系。同時，還可以嘗試引入新的教學技術和手段，如在線課程、微課等，以提高課堂教學的效果和質量[4]。

將教師單一講授的傳統教學轉變為講授法、翻轉課堂和小組研討等方法混合使用，激發學生的學習興趣和主動性。教師通過設計明確的預習任務和課后作業，并在課堂上組織有效的討論和答疑活動。同時，建立在線學習平臺或利用現有平臺（如釘釘、騰訊會議、喜鵲兒和學習通等）進行遠程教學以及答疑。

注重培養學生的創新思維以及創新能力。通過設計開放性問題、組織科研小組、鼓勵參加學術競賽等方式培養學生的創新思維和創新能力。例如，要求學生自行設計實驗方案探究某一植物生理現象的原因和機制，或者組織學生進行植物生理學相關的科研項目研究，以培養學生的科研能力和創新精神。注重培養學生的自主學習和獨立思考的能力，鼓勵學生勇于探索和實踐，激發學生的求知欲和創造力。同時，還應為學生提供必要的支持和指導，幫助學生解決在創新過程中遇到的問題和困難[5-6]。

利用虛擬仿真實驗技術，解決實驗資源不足的問題，提高學生的實驗操作能力。學校應加大對虛擬仿真實驗室的投入，購買或開發適合植物生理學課程的虛擬仿真實驗軟件。教師需接受相關培訓，掌握軟件的使用方法，并指導學生進行實驗操作。

3.4" 完善過程化管理，創新評價體系

根據課程目標制定教學大綱，明確教學要求和重點。根據教學大綱設計教學方案，編寫講義（或課件）和安排實驗項目。在考試環節，根據教學大綱和課程目標制定考試大綱，并設計試卷內容以檢驗學生的學習成果。這種一致性的設計確保了學生能夠系統地掌握知識和技能，實現課程目標。同時，建立了多元化、動態化、綜合化的教學效果評價體系。多種評價結果共存體現了課程的過程化管理，既考核學生的學習過程又突出學生能力的發展[7]。

同時，引入自我評價和同伴評價機制，培養學生的自我反思能力和團隊協作能力。關注學生的學習過程和學習態度，給予及時反饋和指導。信息化技術的應用也促進了教學評價的多元化和精準化。通過在線測試、學習數據分析等手段，能夠及時了解學生的學習進度和掌握情況，從而進行有針對性的指導和幫助。這種精準化的教學評價方式不僅提高了教學效果，也增強了學生的學習信心和動力。

3.5 加強師資隊伍建設

提升教師的信息化素養和教學能力，使他們能夠熟練運用信息化手段進行教學。此外，作為教師，應深知自身的責任和使命，因此應不斷提升自己的專業素養和師德修養。積極參加各種培訓和學術研討會，不斷更新自己的知識和教育理念。同時，注重自身品德修養，以身作則、言傳身教為學生樹立良好的榜樣。

學校應為教師提供參加學術會議的經費支持，并鼓勵教師與國際國內的同行建立合作關系。同時，建立教師學術交流成果展示平臺，分享教師的學術成果和教學經驗，拓寬教師的學術視野，更新知識結構，提高教學水平。

建立教師激勵機制，激發教師的教學熱情和創造力。如設立教學優秀獎、科研成果獎等，對在教學和科研方面表現突出的教師進行表彰和獎勵。同時，關注教師的職業發展需求，為他們提供晉升和轉崗的機會。

注重引入國內外優質課程資源，豐富學生的學習資源和途徑。加強與其他高校和科研機構的合作與交流，共同推動植物生理學課程的發展。

4" 實施效果與展望

通過實施上述改革策略，高校植物生理學課程將實現以下幾個方面的顯著提升。

教學質量提高。課程內容更加系統、前沿和實用，教學方法更加多樣化和個性化，學生的學習效果將得到顯著提升。學生的期末成績優秀率由原來的30%提升至50%，課堂氣氛活躍，抬頭率以及舉手率顯著提高，改革之前只有固定的4～5位同學積極回答課堂問題，改革之后提升至20多位同學積極參與其中。

學生能力增強。學生的實踐能力、創新能力、團隊協作能力等綜合素質將得到全面提升，更好地適應信息化時代的需求。在實驗教學中，改革之前，只有一半的學生能認真做實驗，其余的學生參與度不高，只是簡單地應付了事。實施教學改革后，學生們的參與度達到了80%。只有改變原來枯燥單一的教學模式，才能真正提高學生的學習積極性。此外，在組織的項目式教學中，學生能做到認真查閱相關文獻、進展，豐富到自己的實驗項目中，與植物生理學的發展接軌，更好地適應植物生理學的發展。

課程影響力擴大。通過課程資源共享和合作交流，高校植物生理學課程的知名度和影響力將得到進一步擴大。

隨著信息化技術的不斷發展和應用，高校植物生理學課程設計改革將不斷深入和完善。我們期待通過不斷的探索和實踐，為培養更多具有創新精神和實踐能力的高素質人才貢獻力量。

5" 結束語

在信息化浪潮席卷全球的今天，植物生理學作為生命科學領域的重要基石，其教學模式與課程設計亦不可避免地迎來了深刻的變革。這一時代變遷所帶來的挑戰與機遇并存。通過構建網絡教學平臺，完善教育教學改革機制，豐富教學手段與方法、加強師生互動與反饋以及拓展教學資源與合作。信息化技術為植物生理學課程注入了前所未有的活力。通過引入多媒體教學、在線學習平臺、虛擬實驗室等現代化教學手段，打破了傳統課堂的時空限制，使得學習內容更加生動直觀，學習路徑更加靈活多樣。課程設計的改革更加注重學生主體性的發揮。在信息化時代，更加注重以學生為中心的教學理念，通過設計探究式學習、合作學習等教學活動，激發學生的學習興趣和積極性。同時，鼓勵學生利用互聯網資源進行自我拓展和深度學習，不斷拓寬知識視野和提升綜合素質，學生不再僅僅依賴于教材和教師的講授，而是能夠主動探索、自主學習，從而培養起獨立思考和解決問題的能力。多元化測評能夠全方面多角度地了解學生的學習動態以及對所學知識點的理解和掌握能力。回顧過去，我們見證了信息化技術在植物生理學課程設計中的廣泛應用和顯著成效；展望未來，我們更加期待能夠繼續深化這一領域的改革與創新。相信在信息化時代的推動下，植物生理學課程將會煥發出更加璀璨的光芒，為培養更多優秀的生命科學人才貢獻力量。

參考文獻：

[1] 賈曉梅.地方高校植物生理學課程教學改革探索[J].安徽農業科學，2012，40（11）：6883-6884.

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[3] 李小霞，肖仲久.植物生理學課程教學中提高學生學習興趣的方法[J].綠色科技，2017（9）：236-237.

[4] 賈然然，李海霞，邢國珍，等.實驗型微課提升高等農業院校生物化學實驗教學效果探討[J].農村經濟學，2018（1）：270-272.

[5] 張立新，胡景江，麻鵬達，等.基于創新研究能力培養的植物生理學實踐教學課程改革[J].中國科教創新導刊，2013（28）：12-13.

[6] 李華，薛瑞麗，汪月霞，等.植物生理學實驗教學改革的探索與實踐——以創新型人才培養為目標[J].教育教學論壇，2020（40）：184-185.

[7] 李璐，胡永峰，左雪枝，等.基于創新能力培養的植物生理學理論課程考核改革研究——以荊楚理工學院為例[J].農村經濟與科技，2020，31（3）：330-332.

第一作者簡介：蔣海芳（1990-），女，理學博士，講師。研究方向為植物（玉米）響應逆境機制解析。

*通信作者：盧文杰（1992-），男，林學博士，教授。研究方向為林木遺傳育種。