研究生園藝生物技術課程教學模式探索

秦玉芝　白描 陳海霞 周瓊

［摘 要］文章構建了基于PBL和TBL的園藝生物技術課程教學模式：以典型案例溯源主要知識點，通過讀故事完成核心生物技術知識的課前預習；對知識點進行網絡化重構，設計每章節的核心問題，根據模擬解答流程和整理后的網絡圖，形成課堂教學課件；創新課程學習小組的組建與課程教學過程的控制方法，進行PBL和TBL教學模式的改革；通過形成性評價和終結性評估相結合（4∶6），構建課程教學效果的評價與反饋體系。該教學模式創新解決了將教學內容“集零為整”、變“被動灌輸”教學為“主動吸取”學習的教學問題。

［關鍵詞］研究生教育；園藝生物技術課程；PBL+TBL；教學模式

［中圖分類號］G643［文獻標識碼］A［文章編號］2095-3437（2024）02-0046-04

現代生物技術在園藝產業中的地位顯著，在園藝作物種質資源利用與品種改良、栽培與采后生理基礎研究、園藝產品集約化生產、產品質量安全評價等方面發揮重要作用。

一、園藝生物技術課程改革的重要性

園藝生物技術課程是園藝專業研究生培養中的專業主干課程，在研究生教學過程中存在一些問題，如課程內容多、信息量大、專業知識更新快、理論知識抽象、學生較難形成完整認知。由于園藝專業包含多個二級學科，分屬不同的研究方向，學生知識背景與生物技術基礎差別大。受研究方向影響，學生對生物技術的關注差異顯著，傳統的教學方式很難提高不同專業方向學生的學習興趣。為此，需充分認識生物技術在園藝產業不同領域應用的現狀與前景，凝練共性科學問題；根據共性科學問題對課程進行重組和知識體系的網絡化重構，將知識集零為整；充分利用現代教學手段、翻轉課堂，通過問題導向（PBL）模式、團隊合作（TBL）模式，讓學生變被動學習為主動學習。園藝生物技術課程的PBL和TBL教學模式改革對于提升研究生的學習主動性、思考能力和科研思維能力具有重要意義[1-3]。

二、基于PBL和TBL的教學模式

（一）PBL和TBL的概念

問題導向教學法（Problem?Based Learning，PBL）于1969年由美國神經病學教授Barrows提出[4]。PBL在我國本土化應用后取得顯著效果[5-6]。PBL是透過務實問題或情境誘發學生思考，并建立學習目標，引導學生進行自我導向式研讀，增長新知識或修正已有知識內容[7]，是一種以學生為實施主體的教學方法，倡導學生自主發現問題或教師根據教學目標提出問題，引導學生自行分析和解決問題。

以團隊為基礎的教學法（Team?Based Learning，TBL）于2002 年由美國Oklahoma 大學的Larry Michaelsen等學者提出，在歐美發達國家被廣泛接受和采用，我國在醫學和管理類學科教學中的運用研究也比較多[8-10]。相比傳統的教學模式，TBL 實施中，教師從主導者轉變為引導者，從“講”師轉變為“設計”師和聽眾；學生從“粉絲”轉為“明星”，從被動變為主動。

（二）PBL和TBL教學模式的特點與優勢

PBL和TBL強調學生的主動學習，將學習與任務和問題掛鉤，強調把學習設置到開放、復雜、有意義的問題情景中，通過學生的自主探究和團隊成員間的合作來解決問題，從而學習、理解和掌握隱含在問題背后的科學知識和理論，提升解決問題的技能和自主學習的能力[11]。PBL和TBL教學模式中，組建高效的團隊是教學改革的關鍵。教師要確保學習團隊的合理組建和高效管理。人數構成以3～5 人為宜，優先考慮相同專業方向的研究生。

PBL和TBL教學模式中，學生學到的技能包括：團隊合作、文獻選讀、主持團隊學習活動、自我導向學習、教學資源利用、傾聽、課堂報告、記錄、合作、尊重成員意見、呈現學習成果等。PBL和TBL采用小組式學習，在促進學生的溝通技巧、團隊合作、解決問題、自主學習、資訊分享以及團隊成員彼此尊重等能力方面具有明顯的優勢。

（三）PBL和TBL教學模式的教學方式與步驟

PBL和TBL的教學方式有很多種，不同的學校和專業探索了自己獨特的教學方式，其教學思路是：教師提出問題，學生查找資料并分組討論，最后展示總結。以馬斯特里赫特七步過程（The Maastricht seven?jump process）為例，包括澄清術語、定義問題、頭腦風暴、結構和假設、學習目標、獨立研究和綜合展示[12]，具體為：辨識并澄清情境或問題中的術語；擬定需討論的議題；頭腦風暴，以既有的知識來提供可能的解釋；結構和假設，重新回顧第二與第三步驟，找出可能的解決之道，將解決之道組織并重新整理；擬定學習目標，組員間達成學習目標的共識；獨立研讀，每名學生針對學習目標搜集資料；小組共同分享研讀的成果。

（四）PBL和TBL教學模式中教師的角色與責任

PBL和TBL教學模式對教師的知識結構、教學思維、協調能力等都提出了較高的要求。教學中，教師要對教學進行合理規劃和管理，精心設計學習形式，建立有效的評價機制，促進教師間的協作交流，以保障教學效果[11]。實行PBL和TBL教學需要教師積極地轉換角色，成為學生學習的積極引導者、主要促進者，并參與到學生的研究中，成為學生與小組的成員、合作者。

在PBL和TBL教學實施中，教師的主要責任有：確認或設計一個開放性的問題，幫助學生了解相關情況，并引發他們思考；呈現問題給學生，幫助學生反思自身經驗，開發專業技巧，提升解決問題的能力；組織學生分組討論；觀察學生討論活動，關注進展；讓小組提出解決方案，呈現成果。教師引導小組呈現學習成果，并鼓勵學生檢視所學，通過提問、討論，促進學生進行批判性思考，養成批判性思考問題的習慣。

三、園藝生物技術課程及其改革實踐

2018年，湖南農業大學修訂了研究生園藝生物技術課程教學大綱，確定了課程主要的教學內容：園藝植物研究材料的創制與培養、分子標記研究策略及其應用、基因功能研究的策略與方法、組學研究策略與方法、轉基因安全控制與評價，旨在培養研究生的創造性思維、試驗綜合設計能力和利用生物技術進行園藝科研實踐的能力。該課程對一級學科園藝學下面5個二級學科專業方向（果樹、蔬菜、觀賞園藝、茶學和中藥資源）的研究生開設，學生來源復雜，知識背景差異大，有的學生在本科階段學習過生物生化與分子生物學課、遺傳學課、基因工程課或園藝生物技術課等課程，有的學生則缺乏以上部分課程的本科學習經歷。另外，不同的二級學科專業又分為3～5個研究方向，包括栽培、育種、采后、逆境生理等，不同研究方向學生的文獻資料涉獵范圍的差異巨大。大多數內容涉及分子水平，處于研究的前沿，比較新穎抽象，學生實際接觸少，使得部分專業方向的學生獨自學習難度大。傳統的大班上課因課時有限，課時內無法完成的知識點急需提供現代網絡教學平臺給學生進行課程預習、自學及課后深入討論和拓展學習?；谝陨蠁栴}，要對園藝生物技術課程進行改革。有教師對這門課程嘗試了不同的改革，如按基礎水平分班教授，課程內容模塊化重組，講授結合多媒體和討論，推行啟發式、參與式、情景化以及雙語教學模式，理論與實驗實踐結合，多樣考核等[12]。

園藝生物技術課作為一門科學研究型課程，其內容可分為應用基礎研究和應用研究。應用基礎研究包括通過對基因組、轉錄組、蛋白組的研究，加深學生對園藝作物的系統認知，使他們學會利用生物技術對重要性狀基因的發掘與功能驗證，加深對栽培生理與生長發育機制的理解，以及利用細胞工程、染色體工程、分子標記等生物技術手段進行種質創新或改良等；應用研究包括結合生理生化和分子水平的認知，開發園藝作物栽培新技術或育種新技術。若能厘清這些內容的邏輯關系，形成系統的網絡化結構，可以促進學生聯想記憶，提高學生的學習效率。通過鼓勵學習小組結合專業方向特質解答共性問題，提升不同知識背景學生的學習興趣與參與度，進而提高學習質量。

四、園藝生物技術課程知識點的網絡化重構

結合問題，對現有園藝生物技術知識系統進行重構，將片段化、線性化甚至是模塊化的知識點轉化為有機的網絡化認知結構。

比如問題：怎樣找出并驗證孟德爾豌豆雜交實驗中控制豌豆花色的基因？

模擬解答這個問題大體可設計為：

先讓學生回顧孟德爾遺傳規律的發現過程，總結孟德爾的兩大規律，并拓展摩爾根關于連鎖的研究工作（知識節點）；

在基因克?。ㄖ匾濣c）部分設計正向遺傳手段（重要節點）——基于分子標記-連鎖（知識節點）的圖位克?。ㄖR節點）來克隆基因，其中會涉及文庫和載體構建以及傳統育種操作等內容（知識節點）；

找到基因位點后，通過DNA測序（知識節點）驗證基因位點所有基因，PCR擴增（知識節點）各個候選基因，設計基因轉化（知識節點）或基因編輯（知識節點）進行基因功能驗證。

上述這個問題存在多種解決途徑，不同的前提下，解決辦法不一樣。教師對問題的解答不應設唯一的標準答案，模擬解答主要是為了給學生分析解答問題提供參考。

提出下一個問題：在孟德爾那個年代，為什么他發現了遺傳規律卻不能找出控制其所研究性狀的基因？引導學生思考：因為孟德爾那個年代還有很多分子生物技術沒有出現，無法完成基因克隆與驗證工作。進而引發學生進一步思考：各種現代生物技術發展與應用的基礎是什么，這些技術是什么，在什么時候、基于怎樣的條件發明出來的？通過引導學生深入思考，培養學生的創造性思維。

設計有效率的PBL問題要基于以下原則：問題應該與課程的階段性目標相匹配；問題應該符合學生的興趣；問題應該是開放式的，有能夠刺激討論的要點；問題解答過程中涉及的知識點應觸及基礎課程相關領域，以鼓勵學生對知識進行整合，并牽引出課程知識點。

另外，本課程應按園藝生物技術課程的科學邏輯與主題設計問題，注意問題的層次與問題間的邏輯關系，要將多個問題總結為一個大問題來概括園藝生物技術課程的核心內容。

設計好問題后，引導學生在解答過程中將各個知識點連接成網絡，再將知識網絡采用Cytoscape 和思維導圖軟件進行具象化整理，最后利用PPT整理成教學課件。

五、園藝生物技術課程教學過程的控制與評價

采用PBL和TBL教學模式，按不同專業方向以3～5人分組，選出小組負責人。各學習小組課后對每章節的科學問題進行資料查閱，討論和形成具有各自專業方向特質的聯合報告，在線提交報告或課堂匯報。論述過程中進行開放性討論。

學生的學習受評價方式的影響。研究生課程將形成性評價和終結性評估相結合，形成性評價主要由課前網絡學習情況、小組成員互評參與度構成；終結性評價由每章節聯合報告評分構成，聯合報告由教師負責考評，包括每組報告是否回答了共性問題、學生評估報告的專業特質體現程度。形成性評價和終結性評價占比為4∶6。

六、結語

運用PBL和TBL教學模式，結合現代網絡在線學習平臺，以培養園藝專業研究生的科研思維能力和解決問題能力為教學目標，將教學內容“集零為整”，變“被動灌輸”為“主動吸取”，這對于培養綜合性的園藝專業人才具有重要意義，也為今后推進農業院校園藝專業人才培養模式提供了可靠的案例。

［ 參 考 文 獻 ］

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［責任編輯：黃緊德］